Función Mitocondrial como Determinante en la Esperanza de Vida

A pesar de que la esperanza de vida ha aumentado progresivamente varias décadas gracias a las mejoras en la nutrición, vacunación, agentes antimicrobiales, el tratamiento y prevención efectiva de enfermedades cardiovasculares y cáncer etc. el máximo de la esperanza ha cambiado mínimamente.  La restricción calórica CR aumenta la esperanza máxima de vida en varias especies y esto se relaciona con mejoras en el funcionamiento mitocondrial, aunque esto no se ha demostrado en humanos.  El propósito de este artículo es implicar a la mitocondria como un factor de suprema importancia en el proceso de senescencia.  La  hipótesis  de  envejecimiento que lidera es la teoría del envejecimiento de Harman, la cual menciona  que los radicales libres de oxígeno  (especies reactivas de oxígeno, por sus iniciales en inglés ROS) producidos durante el proceso celular de respiración causan daño acumulativo a  moléculas que eventualmente causarían la pérdida de funcionalidad del organismo  y ultimadamente la muerte. Y dado que los ROS se producen en la mitocondria durante el transporte de electrones, la atención en las investigaciones de envejecimiento  se ha centrado específicamente en la mitocondria.

La mayoría de los estudios de la mitocondria se han dado en músculo esquelético pues es un tejido postmitótico, las muestras son fáciles de obtener y es bien conocido que la función muscular disminuye dramáticamente con la edad. Estudios de microscopia han demostrado que la densidad de volumen decrece con el envejecimiento. Una densidad de volumen menor resulta en una disminuida capacidad de fosforilación oxidativa. Existen estudios que han demostrado que la capacidad oxidativa de la mitocondria decrece de un 8 a 5% por década. Es decir los cambios por el envejecimiento entre los niveles de expresión genética y el montaje de los organelos funcionales son mayormente los responsables por el declive en la función mitocondrial. Esto se evidencia con la disminución de los niveles de transcripción del RNA mitocondrial (mRNA), igualmente el ADN mitocondrial disminuye, con lo cual también disminuye la transcripción de genes y por lo tanto las proteínas codificadas por él. Por ello las función catalítica de enzimas fundamentales. La susceptibilidad del DNA mitocondrial (mtDNA)  radica en el hecho de su proximidad con a la fuente de ROS y la falta de proteínas protectoras como las histonas. Y los efectos sobre los lípidos se manifiestan en la fluidez de las membranas.

A pesar del riesgo que representan los ROS, la célula no se encuentra desprovista de protección pues cuenta con sistemas antioxidantes. Los superoxidos son convertidos a H₂O₂ por medio de la acción de la superóxido dismutasa (SOD1) en la matriz mitocondrial y la superóxido dismutasa de cobre-zinc (SOD2). Estos dos sistemas de enzimas antioxidantes le permiten a la célula obtener los beneficios energéticos de la mitocondria minimizando los efectos dañinos de los ROS. De esta manera Harman establece en su teoría que existe una relación que dicta que la esperanza de vida es inversamente proporcional a la taza metabólica que a su vez es proporcional al consumo de oxígeno. Y finalmente para responder a la pregunta de si se puede establecer una relación entre niveles elevados de ROS y la disfuncionalidad de la mitocondria relacionada con el envejecimiento se cuenta con varios postulados. Al permitirse la fuga de protones en ausencia de fosforilación de ADP (desacoplamiento) se disipa el potencial de membrana (ΔΨm) y se reduce la producción de ROS. Igualmente existen proteínas de desacoplamiento (UCPs) que juegan un papel importante en el proceso de desacoplamiento.

Por ello el acoplamiento de las mitocondrias, más allá de su capacidad puede ser una clave determinante del envejecimiento celular pues inflige directamente en la producción de ROS. Igualmente las pruebas que demuestran que el ejercicio de resistencia estimula la biogénesis de las mitocondrias (aumentando la expresión y actividades de las enzimas mitocondriales así como aumenta la capacidad total de los tejidos para el metabolismo oxidativo) son un referente confiable de la clara relación entre el metabolismo de las mitocondrias y el envejecimiento.

LANZA, R Ian. (2010). Mitochondrial function as a determinant of life span .Integrative Physiology. Div..of Endocrinology