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Mitocondri,micronutrienti ed energia

Mitocondri,micronutrienti ed energia
9 Aprile 2019 Dr. Maurizio Dattilo

I mitocondri sono le strutture cellulari destinate a produrre l’energia sotto forma di ATP

Nulla si muove senza che ci sia energia a sostenere tale movimento. Quando produciamo uno sforzo fisico ci “accaldiamo”, questo vuol dire che per farlo abbiamo prodotto energia e che parte di questa si è dissipata in forma di calore. Tuttavia, oltre all’energia consumata nell’attività muscolare consumiamo energia continuamente, anche a riposo, perché il semplice mantenimento delle funzioni vitali richiede enormi quantità di energia. Ogni cellula provvede al suo fabbisogno energetico producendo la sua energia nei mitocondri. Questi si comportano come caldaie energetiche che bruciano il cibo ingerito e generano una piccola molecola denominata adenosin tri-fosfato (ATP). L’ATP viene scisso nelle reazioni chimiche generando un credito energetico che a sua volta consente il completamento della reazione.

Quanto ATP produciamo?

Un uomo di 70 kg con attività moderata produce in 24 ore circa…

60 Kg di ATP

Botto & kolkhorst, Adv. Physiol. Ed 2001; 25(2): 70-71

Nelle reazioni chimiche l’ATP viene trasformato in ADP liberando energia per i processi vitali

Gli scarichi del motore cellulare sono smaltiti dal glutatione

Come ogni motore, i mitocondri producono dei gas di scarico che vanno smaltiti. Gli scarichi dei mitocondri sono i radicali liberi dell’ossigeno (ROS). Più i mitocondri lavorano, più produciamo radicali liberi dell’ossigeno.

Come ogni motore, anche i mitocondri hanno una marmitta, ovvero un sistema di scarico. I ROS prodotti vengono neutralizzati dal sistema antiossidante mitocondriale che è largamente basato sulla presenza di una piccola molecola antiossidante, il glutatione (GSH). Fino a quando il GSH è disponibile i mitocondri possono produrre energia.

Quando il GSH scarseggia, i mitocondri sono costretti a rallentare la produzione di ATP per non morire intossicati dai ROS. Questa condizione di ridotta produzione di energia in proporzione alla domanda prende il nome di disfunzione mitocondriale.

In una persona in buona salute il 90% del carico ossidativo è endogeno

L’attività dei mitocondri dipende dalla disponibilità di GSH

La capacità di produrre GSH dipende dalla dieta

Il GSH è il tampone riducente delle cellule, ovvero la sostanza capace di “ricaricare” gli altri antiossidanti fisiologici tenendo attivo l’intero sistema.  La sintesi di GSH è redox-regolata, ovvero si attiva quando la cellula ha bisogno di neutralizzare ROS e si inattiva quando questo non è necessario. La concentrazione del GSH è massima nei mitocondri, dove serve di più.

La sintesi di GSH richiede però la disponibilità di micronutrienti essenziali o semi-essenziali, sostante che dobbiamo assumere quotidianamente con l’alimentazione. Infatti, all’interno di una dieta equilibrata, i cibi forniscono sia le sostanze da bruciare per produrre energia (il carburante), sia le sostanze necessarie a gestire le conseguenze della produzione energetica, ovvero la sintesi di GSH. Tali micronutrienti includono diverse vitamine del gruppo B (B2, B3, B6, B12), donatori di metili come folati e betaina, zinco e cisteine (proteine solforate).

Micronutrienti essenziali

Sostanze che dobbiamo assumere tutti i giorni, anche se in piccolissime quantità, perché non siamo in grado di sintetizzarle

Micronutrienti attivati di Impryl e sintesi del GSH

Il GSH non può essere “mangiato” né somministrato come farmaco perché reagirebbe rapidamente e non raggiungerebbe il bersaglio. Deve essere prodotto nella cellula proporzionalmente al bisogno. Di contro, una maggiore disponibilità dei micronutrienti necessari alla sua sintesi può aumentarne la produzione.

Questo è stato verificato aggiungendo gli ingredienti di Impryl alla coltura di embrioni bovini in vitro. I micronutrienti hanno quasi raddoppiato la concentrazione di GSH, cosa che non era mai stata ottenuta con altri metodi. L’effetto veniva perduto se si ometteva uno o l’altro dei micronutrienti dimostrando che solo un apporto completo raggiunge lo scopo.

Micronutrienti = GSH

GSH = Energia

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Micronutrienti attivati di Impryl e funzione mitocondriale

Ricapitolando, i mitocondri per produrre energia hanno bisogno di GSH ed il GSH viene prodotto in abbondanza se sono presenti i relativi micronutrienti essenziali. Pertanto, somministrando i micronutrienti di Impryl dovremmo essere in grado di migliorare la funzione mitocondriale.

Questo concetto è stato testato in uno studio pubblicato sulla prestigiosa rivista Scientific Reports di Nature (Gallo et. al 2018). Come modello sperimentale sono stati scelti spermatozoi umani in quanto cellule ad alto consumo energetico. I mitocondri di spermatozoi vivi lasciati “invecchiare” su un vetrino perdono progressivamente il loro potenziale di membrana, ovvero quella caratteristica che gli consente di pompare fuori ATP. In sostanza si “spengono”. Lo studio ha dimostrato che l’aggiunta  degli ingredienti di Impryl alla coltura previene lo” spegnimento” dei mitocondri. Questo effetto poteva essere ottenuto solo tramite una attivazione del metabolismo mitocondriale indotto dai micronutrienti. È la prima volta che un trattamento riesce a  migliorare la funzione mitocondriale in maniera così evidente

Quando il fabbisogno di energia aumenta la dieta può non bastare

Micronutrienti ed elevata richiesta energetica

In condizioni di riposo i nostri mitocondri trasformano in radicali liberi circa il 3% dell’ossigeno respirato. Quando la richiesta di energia aumenta i mitocondri cominciano a lavorare in condizioni critiche (di minore efficienza) e la quota di produzione di ROS aumenta fino a livelli molto alti. La disponibilità di GSH dovrebbe aumentare proporzionalmente, ma questo é difficile da ottenere se la dieta non aveva a sua volta fornito una quantità di micronutrienti proporzionalmente più grande ed è facile cadere in una situazione di disfunzione mitocondriale.

Quando la domanda di energia aumenta la produzione di ROS aumenta in maniera esponenziale

Le condizioni di stress mitocondriale

L’aumento di richiesta energetica può riguardare specifici distretti o l’intero organismo a seconda della causa scatenante.

Il tipico esempio di aumento di richiesta distrettuale è la riproduzione. La gametogenesi, sia maschile che femminile, assorbe enormi quantità di energia necessaria a sostenere i processi di mitosi e meiosi. Una carenza energetica in questa fase conduce facilmente ad errori di separazione dei cromosomi con insorgenza di aneuploidie (numero errato di cromosomi nello spermatozoo o nell’ovocita) che è una delle principali cause di infertilità. Nell’uomo, la necessità di nuotare degli spermatozoi causa un ulteriore enorme fabbisogno energetico. Dopo la fecondazione, lo sviluppo del feto richiede ancora un extra di energia fornito dalla madre. La richiesta aumenta ulteriormente nel secondo e terzo trimestre trasformando la carenza energetica da locale (gonadi) a sistemica.

 

 

Un aumento dell’attività fisica, come ad esempio la pratica di sport agonistico o lavoro fisicamente usurante, provoca un aumento di richiesta energetica da tutto il tessuto muscolare e riguarda l’intero organismo. Una dieta adeguata dovrebbe coprire il fabbisogno, tuttavia sforzi estremi e/o debolezze genetiche causano frequentemente degli squilibri che possono riflettersi negativamente sia sulle prestazioni che sulla salute a lungo termine.

In persone di età più avanzata si assiste ad un progressivo “invecchiamento” dei mitocondri che lavorano con meno efficienza. Pertanto, l’attività fisica in età non giovanile, se pure benefica sotto molti aspetti, produce facilmente degli squilibri e andrebbe sempre supportata con un extra di micronutrienti.

Le cellule che in assoluto consumano più energia sono i neuroni. La conduzione degli impulsi nervosi a distanza ne è la principale causa e la richiesta in cellule molto grandi come i motoneuroni può essere mille volte più elevata di quella di cellule normali. Ancora una volta il problema diventa più evidente con l’età matura per l’accumulo nel tempo di danni mitocondriali. Questo spiega il coinvolgimento della disfunzione mitocondriale nelle sindromi neurodegenerative ed il possibile effetto benefico della supplementazione con micronutrienti.

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