Profilo energetico metabolico dei tessuti

 I mitocondri sono organelli presenti in tutte le cellule dei mammifer,i ad eccezione dei globuli rossi maturi, e, oltre alla generazione di ATP tramite fosforilazione ossidativa, partecipano ad un ampio spettro di funzioni:

queste includono la biosintesi di molti metaboliti come nucleotidi, aminoacidi, fosfolipidi, corpi chetonici, ormoni sessuali, urea.

Hanno anche ruoli importanti in processi come la manipolazione del calcio, il controllo dell’equilibrio redox, segnalazione e generazione di specie reattive dell’ossigeno, apoptosi, differenziazione cellulare o termogenesi.

I mitocondri sono separati dal citoplasma da membrane mitocondriali esterne ed interne, definendo diversi compartimenti strutturali e funzionali.

Il sistema fosforilazione ossidativa formato dalla catena respiratoria mitocondriale e dalla adenosina trifosfatasi si trova nelle creste mitocondriali e genera un gradiente elettrochimico che viene utilizzato per la sintesi della ATP.

I mitocondri sono organelli altamente dinamici e di solito formano una rete tubolare che cambia costantemente per fusione e fissione nel citoplasma cellulare.

La fissione mitocondriale genera nuovi organelli e facilita  la eliminazione dei mitocondri danneggiati, mentre la fusione consente la complementazione tra gli organelli ed è necessaria per soddisfare il fabbisogno energetico delle cellule.

Pertanto i principali fattori che determinano la diversità delle capacità energetiche tra i tessuti e i tipi di cellule sono il loro contenuto mitocondriale, ovvero la massa mitocondriale.

Di conseguenza il contenuto mitocondriale è molto variabile e ad esempio può rappresentare fino al 50% del volume cellulare nei cardiomiociti e solo il 2% nelle fibre muscolari scheletriche di tipo 2-B.

L’eterogeneità strutturale e funzionale mitocondriale può esistere all’interno della stessa cellula come esemplificato nei neuroni dai mitocondri sinaptici e non sinaptici, per rispondere a diverse condizioni e requisiti locali.

Poiché il sistema di fosforilazione ossidativa ha una doppia origine genetica, la sua messa a punto comporta la regolazione e il coordinamento dei genomi cellulari nucleare e mitocondriale, implicando un dialogo crociato tra i due compartimenti.

Un complesso sistema di comunicazione bidirezionale, solo parzialmente decifrato, consente alle cellule di sentire e adattare il contenuto e la funzione mitocondriale ai propri bisogni energetici e metabolici.

Data la rilevanza e la diversità delle funzioni a cui partecipano non sorprende che i mitocondri vengano posti al centro di molti disturbi metabolici legati all’età, al cancro, all’obesità , al diabete, ai disturbi neurodegenerativi e nel processo di invecchiamento.