Malattie croniche, stanchezza, obesità e invecchiamento precoce sono legate alla disfunzione mitocondriale nella produzione di energia

INDICE DEGLI ARGOMENTI

  • Cos’è il ciclo di krebs e perché è importante nel metabolismo cellulare
  • ATP: l’energia vitale
  • CoQ10 e NAD+: i coenzimi della gioventù
  • Radicali liberi, invecchiamento e malattie: il legame con le disfunzioni mitocondriali
  • Disfunzioni mitocondriali e ciclo di Krebs alterato: scoprilo con un test delle urine
  • Fonti

Cos’è il ciclo di krebs e perché è importante nel metabolismo cellulare

Ti sei mai chiesto come funzionino le cellule del tuo corpo? Molti di noi hanno studiato biologia umana fino alle scuole superiori, per non riaprire mai più i libri di testo. Abbiamo già sentito parlare di ciclo di Krebs, mitocondri, ATP, respirazione cellulare ecc., solo che ce lo siamo dimenticati. È nella malattia, acuta o (soprattutto) cronica, nostra o dei nostri cari, che quelle nozioni tornano ad avere un senso. Quando ci viene fatta una diagnosi e non sappiamo cosa significhi, o quando manifestiamo sintomi di malessere difficili da interpretare anche per i medici specialisti. Quando sembra non esistere la cura giusta per noi. Allora, sgomenti e impotenti, ci chiediamo: “Cosa sta succedendo dentro di me?”

Nel nostro corpo ci sono miliardi di cellule, non tutte appartenenti all’organismo umano. Nell’intestino e in altre mucose – quella orale e quella vaginale, ad esempio – vi sono infatti microrganismi detti commensali – per lo più virus, batteri e funghi – i quali sono a loro volta dotati di cellule e compongono il microbiota umano. Noi, e i nostri “ospiti”, in condizioni di salute conviviamo in modo proficuo ciascuno attendendo alle proprie occupazioni. Quando stai bene, infatti, tutto ciò che devi fare è… vivere, senza preoccuparti che il tuo corpo ti segua, perché lo fa comunque. A partire da ogni singola cellula, più o meno specializzata che sia. 

All’interno del perfetto circuito del metabolismo cellulare una funzione predominante la svolgono la produzione e lo “stoccaggio” di energia, grazie al processo di respirazione che si attua nei mitocondri(minuscoli organuli presenti in ogni cellula). Dal cibo che ingeriamo ogni giorno si arriva così al prodotto finale: un flusso di energia subito spendibile o da conservare come “riserva”. Stiamo quindi parlando di catabolismoovvero di quel procedimento chimico che permette di demolire e trasformare sostanze complesse in altre più semplici. Per capire come funziona la respirazione cellulare dobbiamo introdurre il concetto di ciclo di Krebse rispondere a tre domande. 

  1. Cos’è il ciclo di Krebs? Il ciclo di Krebs – anche chiamato ciclo dell’acido citrico o ciclo del degli acidi tricarbossilici (TCA) - è la prima fase della respirazione cellulare aerobica, che comporta la continua trasformazione di una sostanza chiamata Acetil-Coa, derivante dal metabolismo finale di carboidrati, lipidi e proteine di origine alimentare, in anidride carbonica. Il ciclo di Krebs si attua in otto passaggi, coinvolge nove enzimi e comporta la formazione di nove molecole.
  2. A cosa serve il ciclo di Krebs? A creare la condizione necessaria affinché si possano produrre molecole di ATP. L’energia che deriva dal solo ciclo di Krebs, però per essere compiutamente utilizzata dalle cellule, dovrà passare per un’altra sequenza di reazioni biochimiche che si chiama fosforilazione ossidativa e che si attua nelle membrane dei mitocondri grazia all’azione di diversi coenzimi. 
  3. Si può “analizzare” il ciclo di Krebs? Sì. Attraverso un test delle urine specialistico è possibile rilevare i marker mitocondriali e capire in questo modo se la funzionalità di questi minuscoli organuli cellulari è buona e il ciclo di Krebs si attua con efficienza. 

ATP: L’Energia vitale 

Torniamo brevemente sul concetto di ATP, la molecola energetica che si forma nei mitocondri durante il ciclo di Krebs. Perché ci deve interessare? Come sappiamo, il “carburante” umano è rappresentato dal cibo, e in particolare da alcuni macro nutrienti che sono i carboidrati, i grassi e in ultimo anche le proteine. Questi composti vengono ridotti durante il processo digestivo e della via della glicolisi (carboidrati) in Acetil-coa, che tramite il ciclo di Krebs consente la produzione della molecola di ATP – adenosina trifosfato, fatta di un composto chimico a base zuccherina (nucleoside), e tre catene di legami di fosfato. Sono questi ultimi a contenere l’energia, mentre la loro rottura (idrolisi) la libera trasformando l’ATP in ADP (Adenosina Diosfato). Ecco perché l’ATP viene anche definita centralina energetica delle cellule: da un lato accumula energia, dall’altro la rilascia per permettere al corpo di svolgere funzioni essenziali come le contrazioni muscolari (incluse quelle cardiache) e la trasmissione degli impulsi nervosi. Il nostro organismo necessita di energia in continuazione, anche solo per svolgere le funzioni vitali di base, e ancor di più ne deve produrre quando è sotto pressione: ad esempio durante un allenamento sportivo intensivo o quando siamo alle prese con grossi sforzi mentali. Attenzione, la produzione di ATP si completa nella sequenza finale del processo di respirazione, che segue il ciclo di Krebs: la fosforilazione ossidativa. In questo processo di sintesi di ATP entra in gioco la catena di trasporto degli elettroni (ETC), il cui scopo è quello trasformare l’energia da “chimica” in “fisica”.

COQ10 e NAD: coenzimi della gioventù

Nella catena di trasporto degli elettroni – ETC – giocano un ruolo chiave i coenzimi, sostanze antiossidantiche si occupano di promuovere le reazioni chimiche di ossidoriduzione. Siamo sempre nei mitocondri – sebbene spostati dalla matrice alle membrane – e sempre all’interno del ciclo di respirazione cellulare aerobica per la produzione di molecole di ATP. Tra i coenzimi con funzione antiossidante spiccano il Q10 e il NAD+. Conosciamoli meglio perché sono nostri grandi alleati. 

L’ubichinone – o coenzima Q10 – è presente in quasi tutte le cellule del corpo, ma specialmente in quelle di cervello, cuore (l’organo che ne conta la maggior produzione), muscoli, fegato, reni, e infine milza. Lo troviamo nelle membrane stratificate dei mitocondri perché, come anticipato, il suo scopo primario è quello di promuovere la produzione di ATP durante la fosforilazione ossidativa che si svolge tra interno ed esterno dei mitocondri e che rappresenta la fase finale della respirazione cellulare che fa seguito al ciclo di Krebs.

Durante la fosforilazione ossidativa, l’ubichinone acquista due elettroni, e si “trasforma” nella sua versione ridotta: l’ubichinolo (CoQ10), ed è in questa veste che si rivela un preziosissimo antiossidante. Pertanto il coenzima Q10 svolge una potente azione anti-age, ragione per cui questa sostanza ci aiuta a restare giovani e in salute.

Similmente il coenzima NAD+ (Nicotinamide Adenina Dinucleotide) non solo lo troviamo nel mitocondri in qualità di facilitatore nel processo di trasformazione del glucosio in energia, ma rappresenta un attore di primo rango nel preservare intatto il DNA cellulare, proteggendolo dai danni ossidativi. Ed è in tal ruolo che diventa cruciale come anti-age e agente di salute soprattutto a livello nervoso e cerebrale. Proprio come il CQ10, anche la biomolecola di NAD+ funge da trasportatore di elettroni nella fase della fosforilazione ossidativa della respirazione cellulare, ma è anche necessaria come coadiuvante in altri processi biochimici vitali e nella regolazione del ciclo circadiano del sonno e della veglia. E come accade con il coenzima Q10, anche il NAD+ si riduce con l’età, anche perché viene “consumato” in grandi quantità dalle cellule del sistema immunitario

Combattere lo stress ossidativo diventa particolarmente importante nella seconda metà della vita, quando a causa dell’invecchiamento produciamo meno antiossidanti endogeni e contemporaneamente si moltiplicano i radicali liberi “responsabili” anche della predisposizione alle malattie infiammatorie e bassa intensità e delle disfunzioni mitocondriali… Fumo, stress, cattiva alimentazione, cure farmacologiche e sedentarietà possono contribuire in modo spesso determinante a inibire la produzione fisiologica dei coenzimi necessari alla respirazione cellulare, il che si traduce in:

  • Ridotta capacità di assorbimento dei nutrienti alimentari necessari alla produzione di energia, e quindi calo energetico e indebolimento progressivo (non ce ne accorgiamo, ma il corpo tende a “invecchiare” di conseguenza e ad ammalarsi con più facilità).
  • Aumento dei radicali liberi (ROS) in circolazione e aumento dei livelli di sub-infiammazione interna.
  • Alla lunga comparsa o acutizzazione di sintomi variegati tra cui fatica cronica (senso costante di spossatezza), depressione e disturbi dell’umore, vuoti di memoria e deficit cognitivi, dolori articolari e muscolari, forme di aritmia, disturbi del ciclo del sonno, sovrappeso e obesità, sindrome metabolica (incapacità del corpo di “usare” l’insulina prodotta dal pancreas per metabolizzare gli zuccheri alimentari), IBS (sindrome dell’intestino irritabile). 

Come diversi studi hanno evidenziato, all’invecchiamento precoce delle cellule dei nostri organi vitali e alla disfunzione mitocondriale sono infatti legate malattie infiammatorie dell’intestino, fibromialgia, e infine patologie neurodegenerative (tra cui il morbo di Parkinson e le demenze), cancro e malattie autoimmuni.

Radicali liberi, invecchiamento e malattie: il legame con le difunzioni mitocondriali

Ma cosa sono, e perché si formano i “temutissimi” radicali liberi? Sono i ROS (Reactive Oxygen species), molecole instabili, ossidate, che derivano dal processo di respirazione cellulare ma che sono in grado di danneggiare il DNA mitocondriale (mtDNA) e la struttura lipidica delle sue membrane, finendo per alterarne le funzionalità e ridurre la capacità di generare molecole di ATP di buona qualità. Il processo di ossidoriduzione comporta dunque la liberazione fisiologia di un certo quantitativo di radicali liberi. Finché siamo giovani e in salute i ROS non rappresentano un problema perché il corpo è in grado di riassorbirli o di riutilizzarli in modo efficace. Quando, però, questo meccanismo si inceppa e i radicali liberi sono in eccesso rispetto alla capacità dell’organismo di neutralizzarli, a lungo andare vanno a deteriorare le strutture cellulari di molti organi e tessuti del corpo. Sono, ricordiamolo, molecole spaiate, che quindi per loro stessa natura tendono a cercare “appigli” aggregandosi a cellule sane sì da alterarne la fisiologia e decretarne una morte precoce (apoptosi). 

Se i mitocondri sono danneggiati, tutto il processo di respirazione aerobica – ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa – risulta compromesso e deficitario. Ed ecco la ragione per cui condizioni apparentemente “lontane” dalle reazioni di biochimica cellulare ne sono, invece, la manifestazione sintomatica a livello macroscopico e sistemico. Parliamo, come anticipato, di condizioni pre morbose o di patologie conclamate che comportano fatica, dolore generalizzato e perdita di capacità funzionali progressive, a loro volta collegate a stati di sub infiammazione cronica e disfunzioni immunitarie. Non solo. Abbiamo visto come il cervello sia uno degli organi le cui cellule consumano più energia in assoluto. Un deficit nella capacità dei mitocondri delle cellule nervose di espletare correttamente il processo di glicolisi, nonché una insufficiente produzione di NAD+ comportano un danno progressivo al DNA mitocondriale e un declino delle facoltà nervose, con un concreto rischio aumentato di ammalarsi di depressione e malattie neurodegenerative. 

In sintesi: dalla “salute” dei mitocondri e dalla corretta capacità di sintetizzare la molecola energetica dell’ATP a partire dal metabolismo dl glucosio, nonché dall’equilibrio tra produzione di coenzimi antiossidanti e rilascio di radicali liberi ROS (dei quali solo una parte è riassorbibile dal corpo) dipende la nostra omeostasi, ovvero quella condizione di benessere e salute a lungo termine. 

Squilibri a livelli sub cellulare e in particolare disfunzioni mitocondriali al contrario aprono le porte a condizioni pre patologiche e quindi a malattie degenerative e infiammatorie croniche.

Compreso questo, come possiamo scoprire cosa accade alle nostre cellule

Disfunzioni mitocondriali e ciclo di krebs alterato: scoprilo con un test delle urine

Per sapere se le cellule del nostro corpo sono in grado di compiere il processo di respirazione aerobica al meglio, di sintetizzare abbastanza molecole di ATP per svolgere le funzioni biologiche primarie e secondarie e se possono contare su sufficienti sostanze antiossidanti per neutralizzare l’azione dei radicali liberi possiamo sottoporci ad un test delle urine. Ma non uno qualunque, bensì un test altamente specialistico che analizza più di 60 acidi organici presenti nelle urine in modo approfondito. Tra i markers esaminati oltre a quelli specifici che rilevano la funzionalità mitocondriale, molti altri (+ di 50) testano altre vie metaboliche fondamentali per il nostro benessere.

Perché e chi dovrebbe fare il test per il profilo metabolomico degli acidi organici?

  • Chiunque abbia superato i 65 anni anche se in buona salute, per prevenire e rallentare il declino dell’età
  • Chiunque abbia sintomi riconducibili a condizioni che comportano affaticamento, dolore cronico, perdita di energia, cefalea, disturbi del sonno e deficit mnemonici
  • Chiunque abbia già ricevuto una diagnosi di malattia infiammatoria cronica o autoimmune o di natura neoplastica
  • Chi segua cure farmacologiche a lungo termine, tra cui terapie oncologiche e antidiabetiche. I principi attivi farmacologici infatti, possono rallentare o alterare il processo metabolico di trasformazione dei cibo in energia e aumentare il rilascio di radicali liberi 
  • Chi abbia una storia di obesità e di sindrome metabolica, chi soffra di diabete.
  • Chi abbia avuto un problema di dipendenza: da alcool, droghe, farmaci e i forti tabagisti. Perché anche una volta che ci si sia disintossicati, purtroppo nel corpo rimane una traccia profonda dell’azione tossica devastante di tali sostanze che possono aver contribuito ad accelerare il processo di invecchiamento cellulare e aumentato a dismisura il danno da stress ossidativo. 

10 validi motivi per cui scegliere il test “profilo acidi organici” 

Dott.ssa Paola Perria