Las mitocondrias

De forma sencilla podemos decir que las mitocondrias son las centrales eléctricas de nuestras células, gracias a ellas, la célula consigue la energía que necesita para su funcionamiento.

A esa energía que la célula sabe utilizar se le llama ATP. El ATP equivaldría a dinero, al igual que no podemos ir con 10 kilos de carne a comprar una bici, sino que necesitamos transformar esos diez kilos en Euros, la célula no puede utilizar directamente glucosa o ácidos grasos como moneda energética.

Ahora veamos de qué formas pueden actuar nuestras mitocondrias cuando se enfrentan a que hay un exceso de nutrientes sin que haya una demanda que lo iguale.

Lo primero que tenemos que saber es que ante este exceso de nutrientes nuestras mitocondrias van a actuar de diferente forma según el órgano en el que se encuentre y la función que tengan que desempeñar. Para aclarar esto vamos a poner 2 ejemplos opuestos:

• Tejido adiposo marrón. El tejido adiposo marrón tiene una importante función proveyéndonos de calor, ese calor no se produce por arte de magia y las mitocondrias son protagonistas aquí. En el proceso de producción de ATP, las mitocondrias pueden ser más o menos eficientes en el proceso, cuando son poco eficientes desperdician gran parte de esa energía en forma de calor.
• Tejido muscular. El ejemplo justamente contrario lo aportarían los músculos, este tejido está hecho para moverse y necesita ATP en el proceso, por ello su producción de ATP es muy eficiente desperdiciando poco calor.

Formas de compensar el exceso de nutrientes

Nuestras mitocondrias pueden regular la producción de ATP como hemos visto siendo más o menos eficientes en el proceso de su producción, ahora vamos a ver como logra la mitocondria modificar esa eficiencia bioenergéticas que es como se denomina

Dinámica mitocondrial

Empecemos por la dinámica mitocondrial, este término hace referencia a la capacidad que tienen las mitocondrias de unirse, separarse, lo que se llama fusión y fisión.

Se ha podido comprobar que exponer a la célula a un entorno de inanición hace que las mitocondrias se unan, sin embargo, cuando las expones a un entorno rico en nutrientes, estas se separan. De esta forma, las mitocondrias se hacen más o menos eficientes en la producción de ATP, pero aquí comienzan los problemas.

Las mitocondrias a lo largo de su vida se unen y separan y a través de este mecanismo pueden por ejemplo eliminar el material dañado y mantenerse saludables.

Cuando dos mitocondrias se unen se llama fusión y si se separan se llama fisión. Como hemos dicho cuando hay exceso de nutrientes las mitocondrias tienden al proceso de fisión, es decir, se dividen y separan. En este proceso una de las mitocondrias continua con normalidad, y la otra digamos que está más débil y no puede ejercer bien su función y se quedará separada del resto hasta que o bien recupera su función y vuelve con sus amigas o sigue disfuncional y es devorada, la famosa autofagia que en este caso se denomina mitofagia.

Si no se produce la mitofagia con esa mitocondria deteriorada esta será un coladero de radicales libres como veremos ahora después, pero el caso es que el exceso de nutrientes disminuirá la autofagia y habrá una acumulación de mitocondrias disfuncionales productoras de radicales libres en la célula.

Producción de calor

Piensa que las células a excepción de los adipocitos cuando se ven sometidas a un exceso de ácidos grasos que no pueden usar como energía porque no hay demanda para ellas, estos ácidos grasos generan un ambiente tóxico llamado lipotoxicidad.

Las mitocondrias en presencia de este exceso de nutrientes producen ATP aliviando este ambiente, pero ¿qué ocurre? Que la producción de ATP está regulada principalmente por la demanda de este, la poca cantidad de ATP es el mayor estímulo para su producción.

Hay también otros estímulos, por ejemplo, la propia presencia de nutrientes en la célula y depende de la célula en la que te encuentres esto puede tener más o menos importancia, por ejemplo en la célula beta, la presencia de nutrientes es un estímulo muy importante para la producción de ATP.

En este caso vamos a poner como ejemplo una metáfora que no es 100% precisa, pero ayuda a imaginarse la situación, imagina que tienes un río, la entrada de agua a ese río digamos que es la cantidad de comida y el agua que sale riega un huerto, esta agua que sale del río es el ATP y el propio río es la mitocondria. El ATP que va a salir de la mitocondria o el agua que va a salir del río va a depender de si el huerto requiere más agua, si no hay necesidad de más agua su liberación se para.

Trasladándolo a nuestro cuerpo, si tu célula ya tiene suficiente ATP, la mitocondria frena su producción de ATP. ¿Qué ocurre si le sigues metiendo agua a ese río? Que va a ir llenándose cada vez más y más hasta que se desborde, lo que se desborda en nuestras mitocondrias no es agua sino electrones. Estos electrones salen por grietas producidas en la mitocondria al exterior y forman lo que conocemos como radicales libres.

Para evitar que la presión rompa la mitocondria, se crea una especie de salvoconducto, similar a si en el río desvías parte de esa agua para aliviar la presión. Esto al menos tiene dos efectos, por un lado, al reducir esa “presión” hay una menor fuga de electrones y en consecuencia se producen menos radicales libres, y por otro, esto provoca que el proceso de producción de ATP pierda eficiencia y desperdicie energía en forma de calor.

Vamos a recapitular un poco para aclarar lo que hemos visto hasta ahora, y luego vamos a empezar ya a ver las consecuencias de esta sobrecarga nutricional para las mitocondrias.

• El ATP es la moneda energética de la célula y se produce en la mitocondria.
• Cuando hay un exceso de nutrientes sin una demanda que lo equilibre la mitocondria lleva a cabo una serie de acciones para paliar esto.
  • Una de ellas es provocar que las mitocondrias se separen, esto se asocia a una menor eficiencia bioenergética, pero también a una peor salud mitocondrial y a un aumento de los radicales libres.
  • Otra forma de compensarlo es despilfarrando energía en forma de calor.
• La mitocondria aumenta la producción de ATP principalmente cuando hay poco ATP en la célula, en este caso nos encontramos con un callejón sin salida, metemos nutrientes para producir ATP, pero ya estamos saturados de ATP, esto provoca que los electrones del interior de la mitocondria se escapen y produzcan radicales libres.

*Aclaración, no es agua lo que se desvía, son protones, tampoco es un desvío, es una mayor permeabilidad a estos protones, y tampoco es presión lo que se alivia, sino que hablamos de un gradiente electroquímico, pero pretendo que sea comprensible para la mayoría y si digo palabras muy raras la gente se asusta 😉.

 

Y ahora que tenemos un esquema global de la situación vamos centrar nuestra atención a nuestros músculos.

Músculo

Al contrario del tejido adiposo marrón donde como en la metáfora anterior, la desviación del agua permite que haya un despilfarro en calor (la función de este tejido), las células musculares no están capacitadas para llevar a cabo esto.

Desde el principio hemos dicho que las mitocondrias responden al exceso de nutrientes de diferentes formas según la célula en la que se encuentren y respondiendo a la función fisiológica que cumpla esa célula.

En el músculo lo que necesitamos es ATP, esto hace que ese desperdicio de energía no sea al menos tan factible como en otros tejidos. Como consecuencia tenemos aquello de lo que hemos hablado antes, los electrones se escapar por grietas en la mitocondria al igual que lo haría el agua de un río desbordado. Estos electrones se van a interaccionar con moléculas de la célula produciendo radicales libres.

De forma sencilla por si alguien está perdido con los radicales libres: imagina que tienes 8 canicas y todo el universo está obsesionado con tener 8 canicas. Imagina ahora que se te pierde una canica, en cuanto encuentres a alguien le vas a robar una canita para tener tus 8 canicas, la persona a la que se la has robado igual y así sucesivamente. En nuestro cuerpo esas canicas se llaman electrones, y el robo de esos electrones puede ser a el ADN o a las membranas celulares por ejemplo.

Entonces tenemos que la propia mitocondria es un magnífico productor de radicales libres en el contexto de un exceso de nutrientes, luego estos radicales libres reaccionarán contra las propias mitocondrias haciéndolas más disfuncionales. Los radicales libres que no son malos en su justa medida, en este caso si y ocasionan otra serie de reacciones en la célula como la activación de la respuesta inflamatoria y la resistencia a la insulina.

Resumen en una frase: exceso de calorías, mitocondrias que no dan a vasto y producen radicales libres que empeoran su función, provocan inflamación y resistencia a la insulina.

Célula beta

Vamos a pararnos brevemente en esta célula tan importante para nuestro metabolismo. Nuestras células beta tienen un problema y una ventaja para paliar con este exceso en la producción de radicales libres.

Las células beta del páncreas se caracterizan por sus pobres defensas antioxidante, lo que la hacen especialmente vulnerables al estrés oxidativo mediado por este exceso de nutrientes.

Sin embargo, tienen un mecanismo que las ayuda, al menos en parte a no producir tantos radicales libres, y es ese desvío del caudal de agua que alivia la presión en la mitocondria.

Qué podemos hacer nosotros

Hemos visto cómo la sobrecarga de nutrientes perjudica a nuestras mitocondrias, que nuestras mitocondrias sean disfuncionales va a conllevar una serie de consecuencias negativas como mayor estrés oxidativo, inflamación, resistencia a la insulina o peor flexibilidad metabólica.

Para ayudar a nuestras mitocondrias tenemos varias medidas que podemos tomar.

En primer lugar y básicas son tanto la restricción calórica como el aumento en el gasto de ATP por todo lo que hemos visto ya. Es decir, aumentar la cantidad de ejercicio físico para ayudar a equilibrar ese excedente energético, y por otro lado meter menos combustible para que poco a poco el río vuelva a su cauce habitual.

Tenemos otra estrategia que es interesante como la de la exposición al frío, como has podido ver durante este episodio, el tejido adiposo marrón nos proporciona calor y para ello la mitocondria utiliza sustratos energéticos que en lugar de estar destinados a la formación de ATP nos proporcionan ese calor.

En siguiente lugar, y con un gran sentido en cuando a la dinámica mitocondrial donde las mitocondrias se unen y separan inducidas en parte por la escasez y abundancia de alimentos el tema de los ayunos intermitentes puede ser muy positivo para respetar ese ciclo de vida de la mitocondria que la permite estar saludable.

Por último, otro de los objetivos terapéuticos que se plantean es actuar frente al exceso de radicales libres ya que es una de las principales causas de la disfunción mitocondrial. Tenemos estudios que muestran como antioxidantes dirigidos especialmente a las mitocondrias podrían ser una opción en el futuro, sin embargo, los efectos de momento son bastante pobres (meta-análisis). También tenemos estudios en ratas que muestran como la restricción del aminoácido metionina reduce la cantidad de radicales libres en la mitocondria (estudio, estudio, estudio).

Pero aunque sea una opción prometedora, no llegan ni por asomo al menos de momento al potencial efecto beneficioso de las estrategias que he comentado antes:

• Restricción calórica
• Aumento del gasto energético por ejercicio
• Ayunos intermitentes

Lecturas recomendadas:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5967396/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4023882/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5423868/