Cerebro, mitocondrias y enfermedades cerebrales

Se está observando cada vez con más frecuencia que la energética cerebral tiene un papel muy importante en el origen de muchos desórdenes y enfermedades como el Alzheimer y otras demencias, infartos cerebrales, Parkinson, esclerosis múltiple y envejecimiento.

En particular se señala hacia el daño oxidativo causado por los radicales libres (ROS) y al declive de la función mitocondrial, con la posterior insuficiencia energética que provoca, como dos factores relacionados que contribuyen de manera fundamental en todo este proceso de degeneración de las neuronas.

Mitocondrias

Las mitocondrias son los orgánulos celulares encargados de la obtención de la energía necesaria para las correctas funciones celulares. En ellas el piruvato y los ácidos grasos obtenidos a partir de las sustancias dietéticas pasan por el ciclo de Krebs y posteriormente por el proceso denominado fosforilación mitocondrial oxidativa para obtener ATP, la principal molécula energética del cuerpo.

Las mitocondrías, mediante la utilización del oxígeno molecular (O2), permiten obtener una gran cantidad de energía (hasta 15 veces más que las células que no utilizan O2). Sin embargo, este aumento en la eficiencia energética tiene su lado negativo. La molécula de O2 tiene una gran avidez por los electrones y durante todo el proceso mitocondrial, general radicales libres de oxígeno (ROS) que provocan daños en diversas estructuras y funciones celulares, empezando por la propia mitocondria.

Radicales libres de oxígeno (ROS)

El metabolismo humano produce de forma intrínseca ROS. Incluso cuando la mitocondria funciona de forma óptima bajo las condiciones más favorables, un 5 % del oxígeno que utiliza se convierte en ROS. Esto sin tener en cuenta la presencia de otros factores internos o externos que puedan incrementar estos niveles. Para contrarrestar parte del efecto de estos ROS, los organismos disponen de sistemas antioxidantes de defensa. Aún así, estos sistema no son 100 % eficientes y las células acumulan daños de forma progresiva, especialmente las propias mitocondrias. Este daño acumulativo provoca una pérdida progresiva de eficiencia de los procesos fisiológicos, incluyendo una menor capacidad de reparación del daño producido.

En particular, en la mitocondria este daño hace que tenga más dificultades para el manejo de los electrones liberados, con una pérdida de integridad funcional que por un lado disminuye la capacidad de producción de energía (disminuyendo su capacidad de regeneración) y por otro incrementa la fuga de electrones (que a su vez incrementa el daño oxidativo). Así pues, entramos en un círculo vicioso.

Características especiales del cerebro

El cerebro humano tiene unas características especiales que lo hacen especialmente sensible a los ROS y a la degeneración oxidativa.

• Es un órgano con altas necesidades energéticas: Por unidad de masa consume más oxígeno y produce más energía que cualquier otro órgano.
• Tiene una alto contenido en hierro: Este mineral forma parte de muchas proteínas de la fosforilación mitocondrial oxidativa y presenta una importante acción oxidante.
• Las neuronas son células con gran cantidad de ácidos grasos insaturados: Se encuentran sobre todo en la vaina de mielina y son moléculas extremadamente sensibles a la oxidación.
• El cerebro no tiene un sistema de defensa antioxidante enzimático demasiado eficiente.
• Las neuronas necesitan un flujo de calcio constante: Las mitocondrias actúan como reserva de calcio para mantener el equilibrio de este mineral. Una alteración de la función de las mitocondrias puede romper este equilibrio y provocar la muerte neuronal.

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