Envejecimiento se puede definir como un impedimento general progresivo de las funciones normales, el cual resulta en un aumento de la vulnerabilidad a los retos del medio ambiente y un riesgo creciente de enfermedad y muerte. Durante los últimos 20 años diversos estudios científicos han señalado que existen diferentes rutas moleculares envueltas en el proceso de envejecimiento y específicamente han marcado el rol de la mitocondria como uno de los aspectos determinantes en la longevidad.
Las mitocondrias tienen un rol central en el metabolismo energético porque la energía que resulta del proceso de oxidación de los alimentos se transforma en ATP, la moneda energética en la célula. Este proceso depende del oxígeno y cuando la cantidad de éste es limitada se metabolizan productos glucolíticos en el citosol por la respiración anaerobia que es menos eficiente pero independiente de la mitocondria.
Las teorías de envejecimiento de las mitocondrias mencionan que aún cuando el proceso de fosforilación sea eficiente un pequeño porcentaje de electrones se fuga de la cadena de transporte de electrones (ETC) particularmente de los complejos I y III durante la respiración normal, reduciendo el oxígeno prematuramente y formando especies reactivas de oxígeno (ROS). Los Ros producidos en la mitocondria representan el 90% de los ROS totales producidos en la célula. EL hecho de que la cadena de electrones sea la principal productora de ROS lleva a la conjetura de que las mitocondrias son las más afectadas por el daño oxidativo y por lo tanto la teoría del envejecimiento de las mitocondrias esta correlacionada con la teoría de los radicales libres. Esto a la vez es muy interesante conceptualmente pues las mitocondrias son el único organelo en las células que poseen su propio ADN. Igualmente ha habido diversos estudios genéticos, bioenergéticos y bioquímicos que sugieren que con el tiempo las mitocondrias se vuelven más grandes y menos numerosas, la actividad de la cadena de enzimas respiratorias decrece, igualmente decrece el potencial de membrana del cual depende la producción de ATP y la cantidad de daño oxidativo en las proteínas y el ADNmt aumenta pues se comienzan a acumular diversas mutaciones de ADNmt. Pero las diversas teorías se oponen pues no se ha logrado establecer clara y exactamente una relación directa con las mutaciones de ADNmt. Y el aumento de producción de ROS. Lo que sí se puede afirmar es que las mutaciones puntuales del DNAmt. en genes que codifican proteínas dan como consecuencia una reducción en el ensamblaje de los complejos de la cadena de respiración mitocondrial.
Diversas teorías acerca del envejecimiento se han gestado desde los tiemp0s de Aristóteles quien decía que teníamos una cantidad finita de sustancia vital y Pearl en 1928 quien sugirió que existe una relación entre el rendimiento metabólico de un organismo y su longevidad. En el siglo XX surge de nuevo la idea: el consumo energético limita la longevidad. Pero después del descubrimiento del estrés oxidativo y el surgimiento de la teoría de los radicales libres se hicieron estudios que demostraron que el rendimiento metabólico y la longevidad no estaban inversamente relacionados como se había pensado. Por otro lado la teoría de desacoplar para sobrevivir tuvo más éxito y propone que el metabolismo energético tiene una relación positiva con la longevidad. Esto estaba sustentado por el hecho de que en estudios con ratones con intensidades metabólicas altas tenían una conducción mayor de protones en la membrana interna de las mitocondrias en músculo esquelético.
Esta teoría también se basa en la noción de que la ineficiencia en el ATP mitocondrial puede ser necesaria para reducir la producción de ROS en la célula. Una fuerza de movilidad alta de protones que maneja una síntesis eficiente de ATP viene acompañada de un alto costo adicional la producción de ROS. Pues la producción de ROS depende grandemente de la fuerza de movimiento de protones, por lo tanto la fuga o escape de protones resulta en un límite en la producción de daño oxidativo. Igualmente existen las proteínas desacopladoras (UPCs) con la misma función de desaparear además disipan el gradiente de protones en forma de calor. Pero en contraste otros estudios han señalado que ni los ROS ni el daño oxidativo son regulados de ninguna manera por las UPCs y por lo tanto se discute en contra del papel de protección que tienen las UPCs del daño oxidativo.
Bratic, I. (2010). Mitochondrial Energy metabolism and aging. Division of Metabolic Diseases. University of Cologne. Germany
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