LA MITOCONDRIA Y EL CORAZÓN

Jose Marin Garcia-Michael J. Goldenthal,

The molecular cardiology and the muscular institute EE.UU

·         Las mitocondrias y el corazón normal.

Las mitocondrias son muy abundantes en el corazón, donde constituyen un 20-40% del volumen celular, por ser un tejido de gran demanda energética. En esta se llevan a cabo diversas vías bioenergéticas las cuales contribuyen al metabolismo energético mitocondrial, como la oxidación del piruvato, el ciclo de los ácidos tricarboxilicos, la betaoxidación mitocondrial de los ácidos grasos y la vía final común de la fosforilación oxidativa que genera el 80-90% del ATP celular. Los ácidos grasos son el principal sustrato energético para la producción de ATP en el musculo cardiaco a partir de la fosforilación oxidativa. Los ácidos grasos deben de ser transportados  de forma efectiva al interior del cardiomiocito primero, y luego al interior de la mitocondria para poder ser utilizados en a producción bioenergética a través de la betaoxidación mitocondria.

Las mitocondrias humanas contienen su propia molécula circular de ADN en forma de doble cadena que engloba16.569 pares de bases que codifican 13 proteínas. Los genes de ADNmt que codifican proteínas son transcritos en forma de ARNm específicos que se traducen en un complejo específico de síntesis ribosoma/proteína. Por otra parte está bien establecido que las mutaciones puntuales patogénicas y las delecciones a gran escala en el genoma mitocondrial, así como la depleción generalizada del ADNmt, tienen consecuencias graves en órganos como el corazón, en donde el ATP derivado de la fosforilación oxidativa es necesario para mantener la contractilidad miocárdica.

Por lo tanto puede esperarse que determinadas mutaciones en genes nucleares involucrados en la biogénesis mitocondrial contribuyan en parte a los defectos observados en las enzimas cardiacas mitocondriales y en el ADNmt, como el aumento de la incidencia de delecciones de ADNmt a gran escala, y depleción de ADNmt asociados a alteraciones cardiacas.

En el corazón fetal, que funciona en un ambiente relativamente hipoxico, la glucosa y el lactato son los principales sustratos energéticos utilizados por la glucolisis y la oxidación del lactato. La glucogenólisis es particularmente importante en situaciones de deprivación de oxígeno, y puede hacer que el corazón fetal sea más resistente a los efectos de la hipoxia y la isquemia que el corazón adulto. En el periodo postnatal se produce un cambio de manera que los ácidos grasos se convierten en el principal sustrato energético del corazón. La creatincinasa cardiaca mitocondrial (CKmt), que permanece indetectable en las fases iniciales del desarrollo fetal, presenta una activación en su expresión durante el desarrollo neonatal.

Una de las consecuencias derivadas de la producción bioenergética mitocondrial es la generación de radicales libres del oxígeno, como los radicales de superoxido  e hidroxido y el peróxido de hidrogeno (H2O2). Los lugares principales de generación de radicales libres del oxígeno en la mitocondria son los complejos I y III de la cadena respiratoria; tanto un exceso como una disminución del flujo de electrones en estos puntos puede estimular la autooxidacion de las flavinas y las quinonas, produciendo radicales superoxido. Normalmente estos subproductos tóxicos con un gran poder oxidante capaz de dañar la célula son neutralizados por encimas antioxidantes, algunos de los cuales están localizados en las mitocondrias, por ejemplo, la Mn-superoxido dismutasa (MnSOD) y la glutatión peroxidasa. El aumento de la generación de radicales libres del oxígeno como consecuencia de la isquemia/reperfusión miocárdicas, la inflamación, el mal funcionamiento de las defensas antioxidantes y el envejecimiento pueden causar profundos efectos en las células cardiacas, como un aumento de la peroxidación lipídica que afecta principalmente a los fosfolípidos y proteínas de la membrana.

Entre los múltiples cambios metabólicos que tienen lugar en el musculo cardiaco en la edad avanzada se encuentran las modificaciones en la composición de ácidos grasos y lípidos de la membrana, aunque con el envejecimiento también se produce un aumento de la tasa de delecciones del ADNmt cardiaco, y una reducción de las actividades enzimáticas mitocondriales. Una gran cantidad de cambios/parámetros fisiológicos pueden tener influencia sobre las actividades enzimáticas mitocondriales. Así, por ejemplo el grado de ejercicio y condicionamiento, así como el aumento de estrés isquémico, pueden ejercer un gran impacto sobre la actividad de las enzimas mitocondriales.

·         Disfunción mitocondrial en las enfermedades cardiovasculares.

Tanto la miocardiopatía dilatada como la hipertrófica se encuentran acompañadas frecuentemente por niveles defectuosos de las actividades enzimáticas de la fosforilación oxidativa y la cadena respiratoria, estas a menudo se asocian a mutaciones puntuales patogénicas especificas del ADNmt. También se han identificado mutaciones patogénicas de ADNmt en varios genes de ARNt mitocondriales que están asociados a miocardiopatías.

Las enfermedades multisistemicas mitocondriales con afección cardiaca se describen asociadas a un espectro creciente de manifestaciones clínicas. Algunas de ellas se heredan por vía materna y pueden presentarse como un fenotipo cardiaco variable junto con síndromes neurológicos como el de Leigh (retraso en el desarrollo, debilidad muscular oftalmoplejía y necrosis de los ganglios basales), el de las MELAS (miopatía mitocondrial, endefalopatia, acidosis láctica y episodios de tipo ictus) y el de MERRF (epilepsia mioclonica y desorganización de las fibras rojas).

También se han asociado a alteraciones cardiacas los reagrupamientos esporádicos de gran escala del ADNmt. En el síndrome de kearns-Sayre (KSS), las anomalías de la conducción cardiaca coexiste típicamente con delecciones somáticas a gran escala de ADNmt. La mayoría de las delecciones de ADNmt en el KSS es de un único tipo, no se heredan y se detectan principalmente en el musculo cardiaco y de manera más rara en la sangre.

La patogenia cardiaca de estas alteraciones hereditarias que afectan a la betaoxidación de los ácidos grasos y el metabolismo de la carnitina incluyen probablemente dos factores: un deficiente aporte bioenergetico al corazón y la acumulación de concentraciones toxicas de ácidos grasos con la subsiguiente disfunción cardiaca. Este tipo de alteraciones ocurre principalmente durante la infancia y a menudo se pone de manifiesto por enfermedades infecciosas o por el ayuno. Los defectos en la conducción cardiaca y las arritmias están presentes con defectos específicos en la oxidación de los ácidos grasos. Tanto las arritmias ventriculares como las auriculares se han asociado a deficiencias en el CPT-II, en la translocasa de la carnitina y en la proteína trifuncional.