ADN-ul mitocondrial - Eva mitocondrială

ADN-ul mitocondrial - Eva mitocondrială

Totalitatea genelor dintr-o celulă a fost numită în 1920 de botanistul german Hans Winkler(1877-1945) genom. În genetica moleculară, prin genom se înţelege astăzi ansamblul informaţiei ereditare din moleculele de ADN ale unei celule/organism, situată în marea ei majoritate (99,5%) în cromozomii din nucleu, dar şi în mitocondrii (0,5%); există deci un genom nuclear, mare şi complex, şi un genom mitocondrial, mic şi simplu.

Genomul uman cromozomial este ca o colectțe de 5000 de cărți, fiecare de 300 de pagini conținând în total peste un bilion de cuvinte. Acest uriaș volum de informații este înscris pe un set de 23 de molecule de ADN. Lungimea ADN-ului din setul de cromatide ale unei singure celule umane are o lungime de circa 1,8m cu un diametru de numai  circa 2,4 nm Acest genom dispune de 3200 Mb.  

Există încă o enigmă fascinantă a geneticii moleculare: gene  numite de englezi "junk DNA" sunt în mare „măsura relicve ale evoluției genomului”.****

          Genomul mitocondrial ca și cel al procariotelor este reprezentat de o singură moleculă de DNA care este circulară. Are doar 16.569 de perechi de baze si  dispune de gene care codeaza 13 proteine, 22 de molecule de ARN t si 2 de ARN r. Regiunile mute (introni,"junk DNA") sunt extrem de reduse și genele repetitive sunt aproape absente.

Mitocondriile se formează din promitocondrii, în timpul diviziunii celulare, prin strangulare. Mitocondriile sunt foarte abundente în celulele care necesită o cantitate mare de energie biochimică și se deplaseaza în citoplasma cu ajutorul curenților citoplasmatici către zonele afectate de răni sau de agenți patogeni.

Potrivit teoriei endosimbiozei, mitocondriile sunt organite celulare rezultate din endosimbioza unei alfa-proteobacterii. Aceasta și-a conservat parțial propriul genom, unele gene necesare sintezei de proteine ce participă la realizarea lanțului respirator fiind transferate în genomul nuclear. Această relație de simbioză, perfecționată în cursul evoluției, permite unei celule, care anterior nu putea realiza reacții de oxidoreducere, să-și obțina energia într-un mediu bogat în oxigen.

ADNmt se transmite doar pe linie maternă, ovocitul fiind o celulă de mari dimensiuni ce conține un număr mare de mitocondrii. Spermatozoidul nu participă cu ADNmt la formarea embrionului deoarece mitocondriile sale (reduse ca număr) sunt localizate în regiunea piesei intermediare, structură ce rămâne în afara ovocitului în procesul de fecundare. 
Spermiile conţin mitocondrii, însă doar atât cât să le propulseze până la suprafaţa ovulului, fără ca mitocondriile respective să pătrundă în ovul. Ovulul conţine mitocondrii care au fost transmise de la mamă la fiică, timp de nenumărate generaţii. Singurul mod ca ADN-ul mitocondrial să se modifice este prin mutaţii naturale, care se petrec foarte lent, în comparaţie cu frenezia amestecului de gene la care luăm parte noi şi părinţii noştri.

ADN-ul mitocondrial uman conține doar 37 de gene responsabile de:

•         sinteza a 22 de tipuri de ARN de transfer specifice mitocondriei;

•         sinteza a 2 de tipuri de ARN ribozomial specifice mitocondriei (ribozomii mitocondriei fiind de tip procariot);

•         sinteza a 13 proteine membranare ce participă la realizarea lanțului respirator (enzimele respiratorii).

Noua cercetare de la Northwestern Medicine publicată 2017, in Nature Cell Biology, a arătat ca mitocondriile, cunoscute in mod traditional pentru rolul lor de a crea energie in celule, joacă, de asemenea, un rol important in hematopoiesis, procesul organismului de a crea noi celule sanguine. Cercetătorul principal Navdeep Chandel a co-autorizat o lucrare în Nature Cell Biology, condusă de Dr. Jian Xu, de la Universitatea din Texas Southwestern Medical Center, care a demonstrat că inițierea eritropoiezei,producția de celule roșii în sânge în mod specific, necesită mitocondrii funcționale.

Frecvența mutațiilor ADN-ului mitocondrial este mai mare decât cea a ADN-ului nuclear deoarece:

•         ADN-ul mitocondrial nu este protejat de proteine (nu există histone);

•         sistemul de reparare a ADN-ului mitocondrial este mai puțin eficace;

•         mitocondriile sunt producatoare de radicali liberi ai oxigenului ce determină leziuni ale ADN-ului mitocondrial.

Bolile mitocondriale sunt boli ereditare rare, cu debut precoce și evolutie rapidă, progresivă, determinate de disfuncții ale lanțului respirator mitocondrial. Manifestările clinice sunt importante la nivelul organelor cu un consum energetic ridicat: encefalopatie, tulburări neuro-musculare, tulburări cardiace, hepatice, metabolice, etc.

Datorită faptului că fiecare celulă conține sute de mitocondrii și fiecare mitocondrie conține mai multe molecule de ADN, mutațiile survenite într-o singură moleculă nu au efect fenotipic. Dacă însă, în urma diviziunilor celulare, proporția de molecule de ADNmt mutante crește producția de energie este afectată și apar manifestările clinice. În funcție de proporția de molecule mutante manifestările pot fi mai grave, progresive, și uneori letale. Prezența de molecule de ADNmt normale și mutante într-o celulă sau organism se numește hereroplasmie.

Mutațiile ADNmt pot determina alterări în rata de sinteză a proteinelor mitocondriale sau pot determina sinteza de proteine inactive. Acumularea de astfel de mutații pe tot parcursul vieții unui individ ar determina diminuarea producției de energie în celule și ar fi una din explicațiile fenomenului de îmbătrânire.

                                                              ***

Mitocondriile sunt dirijorii orchestrei genetice ,

-          Reglează felul în care fiecare celulă îmbătrânește, se divide și moare.

-          Identifică genele care vor fi activate sau dezactivate, după caz, în interiorul fiecărei celule.

-          Furnizează energia necesară stabilirii noilor rețele neuronale,

Întregul ADN-mitocondrial este moștenit doar pe linie maternă ceea ce înseamnă că  sursa energiei care ne susține viața este derivată exclusiv de la femeile din arborele propriu, genealogic, așa s-a ajuns la celebra teorie a Evei mitocondriale. **

ROLUL mitocondriilor este de a produce energie celulară.

Mitocondriile folosesc carbohidrații* drept combustibil pe care îl transformă în energie care susține viața și în produși secundari: apă și dioxid de carbon (metabolism oxidativ).

Oxigenul este consumat în acest proces așa cum este consumat de foc (care eliberează energie într-o formă necontrolată), iar energia (forța de viață) produsă de mitocondrii este înmagazinată într-o baterie chimică – o mică moleculă- ADENOZIN TRIFOSFAT ( ATP). ATP-ul bogat în energie, poate fi transportat prin celulă, eliberând energie la nevoie, în prezența unor enzime specifice. Celule au și capacitatea de a folosi căi chimice pentru a produce ATP, atunci când nu e prezent oxigenul=metabolism anaerob= care este 1/18 eficient față de cel oxidativ.

Pe lângă energia pe care o produc, mitocondriile crează și un produs secundar, legat de Oxigen, numitspecie reactivă de oxigen (ROS) sau radical liber ( științific, există și o altă familie de radicali reactivi –specii reactive la azot).

Radicalii liberi au un rol important, central, în reglarea apoptozei (procesul prin care celulele inițiazăautodistrugerea, când sunt activate comutatoarele genetice care îi comandă unei celule să moară- un rol esențial în favorizarea creșterii și a vindecării organismului ca întreg. Iar acest proces are loc doar datorită ADNm, și nu în nucleul central al celulei cu ADN nuclear (ADNn) așa cum se credea până recent. Și celulele cărora le lipsește nucleul pot intra în apoptoză, proces care începe decând fetusul este în uter.

Mitocondriile controlează destinul celulelor, determină dacă o celulă trăiește sau moare: mânuiesc Sabia lui Damocles! Ele trimit un semnal care îi comandă celulei să moară, în loc să se reproducă. Apoi apoptoza îi permite corpului să elimine zece miliarde de celule în fiecare zi care conțin multe celule canceroase care au o fiziologie accelerată.

Funcția mitocondrială este afectată atunci când sunt trimise semnale celulelor sănătoase să moară,principalul punct slab al mecanismului mitocondrial, care conduce la distrugerea celulelor cerebrale în aproape orice boală degenerativă (Alzheimer, Parkinson, scleroza multiplă, maladia Lou Gehrig....). „Vinovații” sunt radicalii liberi care provoacă distrugeri oxidative ale țesuturilor, asemeni ruginirii fierului. R.L. pot afecta proteinele, lipidele, chiar și ADN-ul. Ei pot fi stinși de antioxidanți.

Nucleul unei celule conține doar două copii ale ADN-ului său, mitocondriile pot avea două până la zece copii și este inelar, ca la bacterii, ambele fiind lipsite de proteine care care să înconjoare codul genetic, pentru a-l proteja de daunele provocate de ROS ( ADNn are proteine protective-histone, care au și rolul de a-i regla funcția).

Funcțiile principale ADNmt:

1. funcție principală de producere a energiei

2. semnalizare intracelulară

3.reglarea apoptozei

4.comunicarea cu biosfera (încă în cercetare...)

Funcțiile principale a ADNului nuclear este să furnizeze celulelor:

-informația necesară de a produce diferite proteine care controlează metabolismul,

-să repare și să asigure integritatea structurală a organismului fizic.

ADNmt este cel care dirijează producția și utilizarea energiei noastre vitale, hotărăște destinul fiecărei celule, țesut sau organ din corp și  destinul energetic al ființei noastre ca întreg.

Datorită rolului lor în metabolismul energetic, celulele creierului, inimii, rinichiului ficatului și mușchilor scheletici, pot conține mii de mitocondrii, până la 40% din materia celulară. Un adult are peste zece milioane de miliarde de mitocondrii (10% din greutatea sa).

Rolul pe care mitocondria îl joacă în metabolism a fost amplu demonstrat iar abilitatea  de a funcționa corect este esențială pentru celulele stem. În condiții normale, celulele stem, reacționând la semnalele transmise de către corp, regenerează organele distruse prin producerea de noi celule specifice cu implicații foarte importante în domeniul medicinei regenerative. Cel puțin așa se întâmplă într-un corp tânăr. Uzura celulelor stem reprezintă una din cauzele principale ale unei slabe regenerări sau chiar degenerări la nivelul anumitor țesuturi sau organe. 

Strâns legate de capacitatea cortexului prefrontal de a fi activat complet sunt MITOCONDRIILE - centralele energetice ale celulor noastre și forța de viață feminină ( menționată de toate școlile esoterice, de șamani ...).

Cercetătorii au descoperit, nu numai că producem rețele neuronale noi, dar le și putem face să fie puternice pentru a depăși reacțiile emoționale instinctive.

Regiunea prefrontală este asociată cu procesul de suprascriere a reacțiilor emoționale primitive, și putem inhiba aceste reacții. Se poate face prin dezvoltarea fiziologiei creierului (modificări ale dietei și a stilului de viață), și prin dezvoltarea de noi căi neuronale pozitive. „Neuronii care descarcă impulsuri împreună, se conectează împreună”-legea lui Hebb – gândurile și activitățile care formează un tipar trebuie să fie menținute dacă vrem ca rețelele neuronale asociate cu aceste activități să rămână funcționale (neuronii care nu descarcă impulsuri împreună, nu rămân conectați împreună. Prin atenția focalizată, putem schimba gândurile, activitățile și comportamentele. Și, dacă nu mai sunt folosite rețelele neuronale pentru suferințe emoționale (mai ales), creierul nu va mai folosi aceste căi -rețele și ele vor fi abandonate.

In creier există o populație de celule stem neuronale care se regenerează în mod constant și se pot diferenția de neuronii cerebrali, în fiecare moment al vieții.

Este acceptată idea regenerării efective a neuronilor cerebrali prin proteina numită: factor neurologic cerebral (BDNF). Ea protejează neuronii existenți față de leziunile provocate de diferiți agenți,ca traumatismele, reducerea temporară a fluxului sanguin și a toxinelor din mediu, contribuind la asigurarea supraviețuirii acestora prin stimularea formării de sinapse.

Gena care activează producția de BDNF este stimulată de:

-exercițiile fizice voluntare, - minim 20 minute pe zi

- reducerea numărului de calorii; creșterea BDNF aduce beneficiul suplimentar al reducerii poftei de mâncare

-stimularea intectuală.  Orele multe la Tv, jocuri repetitive la computer, etc. duc la scăderea constantă și drastică a BDNF. De ajutor sunt meditațiile, o cale de a percepe universul complex al minții lăuntrice, ca și câmpul de energie universală.

-curcumina și acidul gras Omega-3 (acidul decosahexaenoic).

Meditația îmbunătățește circulația sângelui și funcționalitatea în cortexul cingular anterior- o formațiune nou apărută în evoluție, aflat în partea anterioară a creierului și  se încolăcește în jurul corpului calos. Mediază empatia, conștiența socială, intuiția, compasiunea, și capacitatea de a regla emoțiile. Este și un canal de comunicare între amigdale și cortexul prefrontal. Furia, frica opresc funcționarea lobilor frontali.

Însă e nevoie de mult mai mult decât de simpla repetare pentru a crea noi rețele neuronale.

-          Concentrarea constantă pe intenții pozitive, atenție concentrată

-          Practica bucuriei, a bunătății și a iertării

-          Atenție focalizată constant în parcurgerea practicii. „ Experiența asociată cu atenția duce la modificări fizice în structura și funcționarea ulterioară a sistemului nervos. Noi alegem și ne sculptăm felul  cum mințile noastre, mereu schimbătoare, vor funcționa, alegem cine vom fi în următorul moment, într-un sens foarte real, iar aceste alegeri sunt reliefate în forma fizică a sinelui nostru material” – Michael Merzenich- prof emerit la Univ. California.

-Curcumina_ principiul activ și esențial al tumericului. Ea este antioxidant, antiinflamtor, fungicid și antibacterian, proprietăți chimice cunoscute de mii de ani. Crește nivelul de BDNF. Activează calea Nrf2 – un „comutator genetic” descoperit de curând, care funcționează prin activarea unor gene ce produc o vastă gamă de antioxidanți, ce protejează mitocondriile, protejează sursa energiei divine, care ne străbate fiziologia și ne întreține bunăstarea ( rolul tumericului în cultivarea relațiilor cu forma feminină a divinității este în textele vedice).

Se recunoaște acum că mitocondriile (forme de manifestare ale forței vitale feminine) sunt conductele prin care curg energiile vindecătoare, hrănitoare și iubitoare ale biosferei. Aceste particole intracelulare – aparent simple, pot fi , de fapt, privite drept manifestările celulare ale calităților care erau atribuite zeițelor: Afrodita, Kuan Yin și a Fecioarei Maria creștine: frumusețe. Înțelepciune, bunătate și iertare: iubire.

Acidul decosahexaenoic (DHA). Mai mult de de două treimi din masa uscată a creierului uman sunt reprezentate de lipide, iar un sfert din aceste lipide îl reprezintă DHA, implicat în transmiterea informației de la un neuron la altul, sinapsele, fiind o componentă importantă a membranelor care înconjoară celulele cerebrale. DHA este și un reglator a inflamației cerebrale. Are și un rol important în modularea expresiei genei care pentru producția de BDNF, îmbunătățind funcționarea celulelor cerebrale.

Se poate sintetiza DHA dintr-un acid gras Omega3, acidul Alfa-linolenic.

Glutationul este cunoscut de aproape 100 de ani. Această proteină a ajuns în atenția comunității medicale din întreaga lume abia recent, când s-a constatat că nivelul scăzut de glutation predispune organismul la afecțiuni cronice severe precum cele hepatice sau diabetul.

In ultimii cinci ani au fost publicate peste 30.000 de lucrări medicale cu privire la efectele extraordinare ale glutationului în încetinerea procesului de îmbătrânire, detoxifierea ficatului și îmbunătățirea funcțiilor acestuia, în modularea imunității și în terapiile complementare antitumorale.

Glutationul are rol esențial în procesul de dezintoxicare și este „maestrul antioxidant” ** al fiziologiei umane. Se măsoară nivelul glutationului ca indicator de sănătate celulară. El regenerează și un alt antioxidant cerebral important, vitamina C, care realimentează depozitul cerebral al puternicului alfa-tocoferol, liposolubil-un membru al familiei vitaminei E. Glutationul este o tripeptidă, un antioxidant important în corpul plantelor, animalelor, fungilor și bacteriilor. Glutationul previne distrugerea unor componente celulare, care poate fi cauzată de unele specii reactive de oxigen, precum radicalii liberi, peroxizii, peroxizii de lipide și metalele grele.

Glutationul  este un nutrient esențial pentru oameni, întrucât poate fi sintetizat de corpul uman din cisteină, acid glutamic și glicină. Grupa sulfhidril (-SH) din structura cisteinei deservește ca donor de proton și este responsabilă pentru activitatea sa biologică.

Protejează organismul impotriva stresului oxidativ – glutationul neutralizează radicalii liberi, dar și celulele de oxigen instabile și metalele grele care se regăsesc în organism. Acesta ajută la prevenirea consecințelor apărute din cauza radicalilor liberi, precum îmbătrânirea prematură, oboseala cronică, afecțiunile intestinale și problemele neurodegenerative.

Intărește sistemul imunitar– glutationul are efecte puternice și asupra sistemului imunitar. Studiile au dovedit că, la persoanele cu un sistem imunitar puternic, limfocitele conțin o cantitate exactă de glutation.

Scade riscul de apariție a bolilor cardiovasculare – disfuncția endotelială reprezintă un risc major pentru aparitia bolilor cardiovasculare. Aceasta se produce atunci când endoteliul (n.r. țesutul fin care învelește interiorul inimii și al vaselor sanguine) nu mai funcționează așa cum trebuie.  Studiile au dovedit că glutationul îmbunătățește funcția endotelială și previne bolile cardiovasculare.

Contribuie la detoxificarea ficatului– ficatul detoxifică organismul, iar glutationul ajută la detoxificarea ficatului. Un studiu a scos la iveală faptul ca diferența dintre un ficat sănătos și unul cu ciroză consta în nivelul scăzut de glutation din ficatul bolnav.

Există anumiți factori care contribuie la apariția deficitului de glutation, printre care și:

•         Vârsta – organismul sintetizeaza glutationul mai greu pe masura ce inainteaza in varsta, asa ca nivelul de glutation este mai redus in cazul persoanelor batrane.

•         Problemele intestinale – spre exemplu, sindromul de colon iritabil reduce productia de glutation.

•         Sindromul de oboseală cronică – și acest sindrom afectează nivelul de glutation

•         Diabetul sau alte boli ale sângelui – oamenii de știință au descoperit că persoanele care suferă de diabet de tip 2 sufera de deficit de glutation.

Participă la: sinteza, protecția și refacerea ADN-ului,

la sinteza proteinelor,

la transportul aminoacizilor,

la metabolizarea toxinelor și a carcinogenilor,

 la întărirea imunității,

 la activarea enzimelor.

 Detoxifică substanțele nocive în intestine înainte de a ajunge în circulația sanguine.  Îmbunătățește funcția hepatică și este esențial pentru procesele de detoxifiere ale ficatului.

Controlează inflamația prin inhibarea producerii de substanțe inflamatorii.

Joacă un rol critic încreșterea metabolismului energetic.

Nu numai că acționează direct pentru a preveni deteriorarea oxidantă, ci și susține o puternică echipă antioxidantă **. Menținerea nivelurilor de glutation este esențială dacă dorim să ne protejăm creierul, să ne îmbunătățim funcția cognitivă și să ne menținem amintirile!

Principalii cofactori care ajută la creșterea concentrației de glutation sunt: seleniul , acidul folic , magneziu, zinc  și acidul alfa-lipoic **.

Principalele alimente care simulează producția de glutation: brocoli, conopidă, varză, varză de Bruxelles, usturoi, pătrunjel, spanac, sfeclă, curcumă, scorțișoară și semințe negre.

Principalii factorii externi, menționați în literatura de specialitate, care conduc la o concentrație scăzută de glutation sunt: stresul cronic, anxietatea, depresia, poluarea (incluziv datorate substanțelor asociate fumatului), dieta săracă în minerale și vitamine și respectiv, vârsta.

 Statusul de glutation este modulat atât de oxidanți, cât și de factori nutriționali și de mediu și poate influența structura și activitatea proteinelor prin schimbări în echilibrul tioldisulfidic. Astfel, glutationul este un traductor care integrează informațiile de mediu în rețeaua celulară. Chiar dacă nu toate mecanismele de acțiune ale glutationului sunt elucidate, sunt de remarcat studiile de specialitate care evidențiază implicarea glutationului și ale sistemelor dependente în apărarea biosistemelor împotriva stresului extern și a diferitelor afecțiuni și necesitatea studierii acestora în cadrul programelor educaționale universitare din domeniile științelor vieții.

Studiile au arătat că producția de glutation, de către mitocondriile intracelulare, este mult diminuată, aproape inexistentă, în cazul bolnavilor de cancer sau boli cronice degenerative grave.

Nivelurile ridicate de glutation în sânge sunt asociate cu longevitatea.

Glutationul creste nivelul de celule T citotoxice din limfocite, neutralizează radicalii liberi, este un puternic antioxidant ce ajută și reglarea nivelurilor celorlalti antioxidanți. El detoxifică ficatul, eliminând 12 carcinogeni cunoscuți din celule, suprimând în același timp creșterea tumorilor.

Glutationul este principalul antioxidant endogen produs de celule, participând direct la neutralizarea radicalilor liberi și a compușilor oxigenului reactiv, precum și la menținerea antioxidanților exogeni, cum ar fi vitaminele C si E in forma lor redusă (activă).

Glutationul este un antitumoral excepțional: reduce mutațiile ADN-ului determinate de substanțele cancerigene, prin susținerea fazelor I si II de detoxifiere enzimatică. 

Prin conjugare directă, el detoxifică mulți compusi xenobiotici (compusi străini) si substanțe cancerigene, atât de origine organică cât si anorganică; inhibă absorbția și favorizează eliminarea din organism a metalelor grele, fumului de țigară, pesticidelor, fungicidelor, hormonilor în exces, coloranților alimentari, detergenților, supradozelor medicamentoase.

Mitocondriile sunt dependende de glutation, dar le lipsește capacitatea de a sintetiza această moleculă, și „importă” glutationul care este fabricat în cea mai mare parte de ficat și transportat apoi în tot corpul, și la creier, trecând de bariera hematoencefalică.

La nivelul creierului, astrocitele (au formă stelară) produc glutation dar nu suficient.

Absorbția intestinală a suplimentelor orale, este limitată la nivelul stomacului deoarece cea mai mare parte este descompusă aici cu mult înainte de a fi absorbit.

O anumită formă de cisteină, N-acetilcisteina (NAC)și acidul alfa-lipoic, un antioxidant sunt disponibile la magazinele naturiste.

Nutrimente vegetale -fitonutrienti care activează producția de glutation la nivel celular:

-           condimentul tumeric (curcumina),

-          extractul de ceai verde,

-          pterostilbenul - se găsește în afine (antioxidante).

-          și sulforafanul- un copus chimic care se găsește în broccoli, care este unul dintre cei mai puternici activatori.

-          Glutationul intravenos și oxigenul baric cresc potențialul mitocondriilor de a produce energie vitală. Din fericire, și la noi a început această practică cu adevprat revoluționară. 

-          Uleiul de cocos extravirgin conține 66% MCT ( lipide numite trigliceride cu lanț mediu) îmbunătățește funcția cognitivă.

-          Uleiul de măsline organic -oleocantalul, împotriva pierderilor de memorie.

 Se poate face o evaluare a funcției 

mitocondriale.

                                               ***

-Surse: wikipedia- ADN_mitocondrial

-Cartea Neuroștiința iluminării :  Dr. David Perlmutter, medic specialist neurolog

                                                      Dr. Alberto Villoldo- psiholog și medic antropolog
Dr. David Perlmutter, neurolog, membru al Institutului American pentru Nutritie a primit premiul „Linus Pauling” in 2002 pentru metodele sale inovatoare de abordare a afectiunilor neurologice si premiul „Denham Harmon” pentru munca de pionierat in aplicarea stiintei radicalilor liberi in medicina clinica. In 2006 a fost numit Medicul anului de catre Asociatia Nationala pentru Alimente Nutritionale din SUA.

-Rolul glutationului la nivel celular conform cercetătorilor:  Guoyao Wu, Yun-Zhong Fang, Sheng Yang, Joanne R. Lupton, and Nancy D. Turner. Glutathione Metabolism and Its Implications for Health. In J. Nutr. 134: 489–492, 2004.

- Genomul mitocondrial şi implicarea mitocondriilor în patologia umană,   Prof. dr. Mircea COVIC

* Carbohidratii ( glucidele sau zaharul) din alimente reprezinta "combustibilul" preferat a organismului uman. Zaharurile sunt principala sursa de energie a corpului nostru, care ar trebui sa furnizeze, in mod normal, peste 50% din ratia zilnica de calorii.

Carbohidratii complecsi (sau glucidele ori zaharurile cu eliberare lenta) sunt cei buni pentru organism, deoarece au marea calitate de a se absorbi mult mai lent decat cei simpli si furnizeaza corpului o energie constanta pe tot parcursul zilei, previn cresterile si scaderile bruste de glicemie si ofera o senzatie de satietate indelungata. Principalele surse sunt leguminoasele si cerealele integrale.

Carbohidrații simpli au fost cândva carbohidrati complecsi, benefici pentru organism, insă „mâna omului” a înlăturat din aceștia fibrele alimentare, vitaminele și mineralele și au rămas doar glucide sau zaharuri simple, „rele”, pe care corpul nostru le absorbe rapid și care se depun foarte usor sub forma de grasime, determina cresteri si scaderi bruste ale glicemiei (ale zaharului din sange), influentand astfel intr-un mod negativ apetitul (adica pot creste senzatia de foame).

Principalele surse sunt zaharul rafinat (si tot ce il contine in cantitati mari) si faina alba – adica alimentele procesate, produsele de patiserie, cofetarie, gemurile, dulceturile, siropurile, băuturile carbogazoase, etc.

Indicele glicemic  este un mod de a face diferenta dintre carbohidratii buni si cei rai, adica un mod de a clasifica alimentele in functie de impactul lor asupra glicemiei (adica a nivelului de zahar in sange). Este o cale de a face diferenta intre combustibilul „rau”, care arde repede, si cel „bun”, care arde lent si ofera energie constanta. Cu cat indicele glicemic este mai mic, cu atât mai lent se transformă in energie, iar impactul asupra glicemiei este mai scăzut.

**Antioxidanții sunt compuși chimici care au capacitatea de a inhiba oxidarea altor substanțe. Procesul de antioxidare este în acest caz determinat prin dozări minore, deci cantitățile de antioxidanți sunt net inferioare, chiar infime față de cantitatea de substanță supusă oxidării. Antioxidanții sunt în mare măsură substanțe de origine naturală, compuși chimici vegetali. Dar și ionii unor metale de tranziție pot iniția și susține procese antioxidante.

1         Superoxid dismutaza

2         Beta-caroten

3         Vitamina C (acid ascorbic)

4         Vitamina E (d-alfa tocoferol)

5         Extract de ceai verde

6         Extract de armurariu

7         Extract din semințe de strugure

8         Extract de Gingko biloba

9         Extract de schisandră

10       Licopen

11       N-acetilcisteină

12       Acid alfa-lipoic

13       Seleniu

14       Coenzima Q10

Superoxid dismutaza- Superoxid dismutaza (SOD) este un grup de enzime antioxidante care au fost descoperite de Irwin Irwing și McCord Joe.

Beta-caroten - Este o carotenoidă precursoare a vitaminei A. Distruge oxigenul atomic și radicalii peroxid. Protejează lipidele vulnerabile, dar nu atat de eficient ca vitamina E. Se găsește în morcovi, cartofi dulci și varză.

Vitamina C (acid ascorbic) - Este principalul antioxidant solubil în apă. Ajută la protecția țesutului muscular, creierului și sistemului nervos față de acțiunea radicalilor liberi. Convertește vitamina E oxidată în forma redusă (de antioxidant). Stabilizează ADN-ul și ARN-ul. Se găsește în citrice, în cantități mari.

Vitamina E (d-alfa tocoferol) - Principalul antioxidant liposolubil. Protejează acizii grași din interiorul și din jurul celulelor de radicalii liberi. Se găsește în uleiurile vegetale preparate la rece, germeni de grâu, pâine integrală și cereale.

Extract de ceai verde - Un antioxidant bogat în polifenoli și catechine care curăță eficient hidrogen peroxidul și radicalii anion superoxid. Se găsește în extractul de ceai verde standardizat la 50% sau mai mult, catechine/polifenoli.

Extract de armurariu - Este un hepatoprotector. Radicalii liberi pot induce schimbări în biosinteza enzimelor (citocrom P450).

Extract din semințe de strugure - Este un antioxidant puternic conținând 95% procianidine (oligomeri polifenolici), care, împreună cu acțiunea de anihilare a radicalilor liberi, inhibă puternic activitatea xantin oxidazei, enzima care activează cascada oxi-radicalilor.

Extract de Gingko biloba - Protejează membranele celulare de peroxidarea lipidelor, în special mielina și celulele cerebrale.

Extract de schisandră - Este un antioxidant cu proprietăți adaptogene cu pronunțate efecte hepatoprotectoare. Se extrage din fructele și semințele plantei Schisandra chinensis.

Licopen - Este un antioxidant puternic ce anihilează oxigenul atomic și radicalii peroxid. Protejează stratul lipidic al celulelor. Se găsește în tomate. pepene verde

N-acetilcisteină - Este o forma stabilă a aminoacidului cisteină. Este implicat în producția de glutation, ceea ce duce la creșterea cantității de glutation peroxidază, o enzimă antioxidantă puternică. Îmbunătățește metabolismul hepatic și ameliorează epuizarea musculaturii scheletice. Se găsește ca supliment: sulfhidril aminoacid.

Acid alfa-lipoic - Funcționează ca protector celular și antioxidant prin conversia glutationului oxidat la glutation redus.

Seleniu- Principalul mineral antioxidant și dezactivator al radicalilor liberi. Este cofactor în sinteza glutation peroxidazei.

Coenzima Q10 - Este este un antioxidant liposolubil, o chinonă, care joacă un rol important în eliberarea de energie la nivelul ATP-ul mitocondrial. Potent antioxidant are un rol bine studiat în sistemul cardio-vascular (circulator). Organismul produce în mod normal această coenzimă, care se găsește și în comerț, sub formă de supliment. La pacienții cu hipercolesterolemie tratați cu statine, care intervin în metabolismul colesterolului, ducând la scăderea sintetizării de Q-10, în 8 din 9 cazuri suplimentarea zinică poate fi benefică . Sursele naturale de Seleniu sunt: germenii de grâu, tărâțele, ceapa, roșiile, broccoli și peștele ton.

Eva mitocondrială

La sfârșitul secolului al XX-lea, în procesul de studiere a structurii codului genetic, a apărut o nouă ramură a științei: paleontologie moleculară. S-a constatat că în genotipul uman se pot descoperi urme ale evoluției speciei.

Totalitatea genelor dintr-o celulă a fost numită în 1920 de botanistul german Hans Winkler(1877-1945) genom. În genetica moleculară, prin genom se înţelege astăzi ansamblul informaţiei ereditare din moleculele de ADN ale unei celule/organism, situată în marea ei majoritate (99,5%) în cromozomii din nucleu, dar şi în mitocondrii (0,5%); există deci un genom nuclear, mare şi complex, şi un genom mitocondrial, mic şi simplu.

Genomul uman cromozomial este ca o colectțe de 5000 de cărți, fiecare de 300 de pagini conținând în total peste un bilion de cuvinte. Acest uriaș volum de informații este înscris pe un set de 23 de molecule de ADN. Lungimea ADN-ului din setul de cromatide ale unei singure celule umane are o lungime de circa 1,8m cu un diametru de numai  circa 2,4 nm Acest genom dispune de 3200 Mb.  

  Esențial este faptul ca genomull mitocondrial nu se transmite decât pe linie feminină. Fiecare celulă nu contine decât genomul mitocondrial din ovulul mamei deoarece mitocondriile din spermatozoizi sunt distruse în momentul fecundării.

          Genomul mitocondrial ca și cel al procariotelor este reprezentat de o singură moleculă de DNA care este circulară. Are doar 16.569 de perechi de baze si  dispune de gene care codeaza 13 proteine, 22 de molecule de ARN t si 2 de ARN r. Regiunile mute (introni,"junk DNA") sunt extrem de reduse și genele repetitive sunt aproape absente.

Mitocondriile se formează din promitocondrii, în timpul diviziunii celulare, prin strangulare. Mitocondriile sunt foarte abundente în celulele care necesită o cantitate mare de energie biochimică și se deplaseaza în citoplasma cu ajutorul curenților citoplasmatici către zonele afectate de răni sau de agenți patogeni.

Cercetătorii au realizat o examinare a ADN-ului mitocondrial, și când gameții masculini și feminini se unesc, zigotul format va reprezenta mitocondrii provenite doar de la ovul. ADN-ul mitocondrial este moștenit exclusiv pe linie maternă. Acest lucru ar însemna că oamenii ar putea proveni de la o femeie – mamă comună – numita Eva mitocondrială, cel mai recent strămoș comun matrilinear pentru toți oamenii moderni.

Este una dintre cele mai cunoscute ipoteze privind aparitia Homo sapiens și a apărut în anii 80. La formularea acestei ipoteze au ajuns simultan cercetători din două laboratoare: Douglas Wallace și colaboratorii săi de la Universitatea Emory și Allan Wilson, împreună cu echipa sa de la Universitatea din Berkeley, California. Știind că zigotul moștenește doar mitocondriile provenite de la ovocit (ADN-ul mitocondrial fiind așadar moștenit exclusiv pe linie maternă) și analizând din punct de vedere filogenetic secvența moleculelor de ADN mitocondrial de la indivizi provenind din populații diferite, ei au ajuns la concluzia că toți oamenii ar putea proveni de la o femeie – mamă comună – pe care au numit-o Eva mitocondrială.

S-a estimat ca Eva mitocondrială a trăit acum 200.000 de ani, cel mai probabil in estul Africii, când Homo sapiens sapiens a devenit specie distinctă.

Numărul de mutații care fac distingere între oamenii moderni este determinat prin două criterii: primul este timpul până la ultimul strămoș comun, al doilea al variațiilor de unde au apărut noi ramuri, iar cele vechi au dispărut. Pe orice linie a descendentilor, ADN-ul mitocondrial acumuleaza mutații, fiind întâlnită aproximativ o mutație la 3.500 de ani. Un anumit număr din aceste variante vor supraviețui și sunt identificabile ca descendente distincte, ajung la un final unde ultima familie a unei ramuri distincte nu are urmași.

Ştim că oamenii au 23 de perechi de cromozomi. Una din aceste perechi, cunoscută drept cromozomi sexuali (deoarece determină sexul unei persoane), este formată din doi cromozomi X la femei şi un cromozom X plus un cromozom Y la bărbaţi. Fetele primesc unul dintre cei doi cromozomi X de la mamă şi pe celălalt de la tată. Băieţii primesc X de la mamă şi Y de la tată. Astfel, cromozomul Y este transmis direct de la tată la fiu, așa putându-se determina originea pe linie paternă.

 În timp ce cromozomii Y sunt transmişi de la tată la fiu, ADNmt este transmis de la mamă atât la fiică, cât şi la fiu. Deoarece ADNmt este transmis doar de mamă şi niciodată de tată (studii recente totuși pun în evidență și posibilitatea acestei transmiteri cu rezultate nadorite pentru sănătate), genealogia ADNmt este aceeaşi cu genealogia pe linie maternă.

Eva Mitocondrială a dat naştere unei fiice, care la rândul ei a dat naştere unei alte fiice, şi tot aşa pe parcursul a mii de generaţii, până în ziua de azi, transmiţând astfel ADNmt într-un sistem “de la fiică la fiică”.  Când oamenii de ştiinţă au privit din ce în ce mai departe în trecut, au descoperit că numărul femeilor care au contribuit la varietăţile moderne de ADN mitocondrial se micşorează din ce în ce mai mult, până când, în sfârşit, se ajunge la o unică mamă „iniţială” (și inițiată). 

„Adam Y-Cromozomial” şi „Eva Mitocondrială” sunt deja teorii dovedite ştiinţific, care spun că toţi bărbaţii din ziua de azi descind dintr-un singur bărbat şi că toate femeile provin dintr-o singură femeie. Diferă doar timpul de când au apărut.

Dr. Spencer Wells, director al Proiectului Genographic şi Explorer-in-Residence în cadrul National Geographic Society, povesteşte despre „extraordinara putere a geneticii de a scoate la suprafaţă ceea ce a rămas ascuns în legătură cu evenimentele cheie din istoria speciei noastre. Mici grupuri formate din primii oameni, despărţite de condiţii de mediu aspre, revenindu-şi spectaculos pentru a se reuni şi a popula lumea întreagă. O adevărată piesă epică, înscrisă in ADN-ul nostru..”

Mitocondriile au propriul lor genom, de aproximativ 16,500 perechi de nucleotide, care există în afara nucleului celulei. Alte caracteristici genetice ale mitocondriilor sunt:

•         Sunt prezente în număr mare în fiecare celulă, deci este necesar un număr mai mic de mostre pentru testele genetice

•         Au rate ridicate ale mutaţiilor şi au o rată de substituţie (mutaţii în care o nucleotidă este înlocuită de alta) mai mare decât ADN-ul nuclear

•         Sunt moştenite doar de la mamă, fapt care permite trasarea unei linii genetice directe

o         Nu se recombină. Procesul recombinării in ADN-ul nuclear (cu excepţia cromozomului Y) amestecă secţiuni de ADN de la mamă şi de la tată, creând un istoric genetic greu de desluşit. ADN-ul mitocondrial este angrenat în recombinări genetice doar cu el însuşi, aceasta însemnând că rămâne relativ constant de la mamă la copil.

Deşi ADNmt-ul nostru ar trebui să fie, cel puţin teoretic, acelaşi cu cel al mamei noastre, mici modificări în codul genetic (sau mutaţii) pot şi chiar apar. În rare ocazii, mutaţiile sunt suficient de grave încât să ducă la patologii grave. În astfel de cazuri, modificările produse de mutaţii vor fi păstrate şi transmise şi generaţiilor viitoare. Şi pentru că rata medie a mutaţiilor este cunoscută, oamenii de ştiinţă pot estima perioada în care este probabil să fi trăit cel mai recent strămoş comun.

 Estimările tind să fie mai precise când durata pe care se fac măsurătorile este relativ scurtă. Duratele de sute de milioane de ani sunt, în general, considerate a avea o precizie scăzută.

Genele mitocondriale nu trec printr-un proces de recombinare la fiecare generaţie, precum cromozomii din nucleu. Oamenii de ştiinţă au ghicit perioada în care a trăit Eva lor mitocondrială, pe baza instrumentului numit „ceas molecular” – aceasta înseamnă că există o rata anuală a substituţiilor mutaţionale mai mult sau mai puţin fixă, pentru orice populaţie genetică.

Evoluţioniştii susţin ca rata acceptată în mod obişnuit este de o mutaţie la fiecare 300 până la 600 generaţii (între 6.000 si 12.000 de ani) şi este calibrată prin cuantificarea mutaţiilor la mitocondriile gorilei şi ale omului şi prin regresie până la perioada în care aceste două specii s-au separat, perioadă determinată cu ajutorul fosilelor datate radiometric.

Creaţioniştii pretind că rata mutaţiilor la ADNmt trebuie să fie mult mai mare decât ceea ce este acceptat în prezent. Într-adevăr, există câteva studii genetice care arată că ratele mutaţiilor ADN-ului mitocondrial sunt de una la între 25 şi 40 de generaţii, respectiv una la fiecare 1.200 de ani. Pentru calculul aceste rate mai mari, în aceste studii se utilizează apariţia heteroplasmiei, o afecţiune în care copilul moşteneşte de la mamă două secvenţe diferite de ADNmt.

Şi o serie de studii efectuate pe oasele ultimului Ţar al Rusiei au arătat că acesta, împreună cu 10-20% din întreaga populaţie, avea de fapt cel puţin două tipuri de ADNmt, fapt de asemenea cauzat de mutaţii. Deoarece heteroplasmia este rezultatul mutaţiei ADN-ului mitocondrial, frecvenţa acestei afecţiuni în cadrul populaţiilor umane oferă o privire asupra ritmului în care ADNmt suferă mutaţii.

Un număr de studii recente despre populaţiile genetice au furnizat rezultate care indică o rată a mutaţiilor mult mai mare a ADN-ului mitocondrial uman. Există două lucrări care au măsurat valori neaşteptat de mari ale ratelor mutaţiilor pe termen scurt, în zona de control a ADNmt  (zona de control reprezintă o parte a  ADN-ului mitocondrial care nu codifică proteine). Conform unei analize a rezultatelor recente, concluzia ar fi că Eva mitocondrială a trăit acum aproximativ 7500 de ani – o dată care este clar incompatibilă cu teoriile actuale despre originea omului.

 Chiar dacă am accepta punctul de vedere evoluţionist, conform căruia ultimul strămoş comun mitocondrial este de fapt mai tânăr decât ultimul strămoş comun real (adică Eva nu era singura femeie de pe pământ), rămâne de neînţeles cum distribuţia cunoscută a populaţiilor şi genelor umane s-ar fi putut realiza in ultimele câteva mii de ani.

Concluzii:

1.        O dată cu relativ recenta mapare a genomului uman, apar dovezi care sugerează că mărturiile istorice din Geneză, privind existenţa unui singur bărbat şi a unei singure femei, ar putea fi exacte.

2.        De asemenea, ultimele studii ştiinţifice demonstrează că existenţa Evei Mitocondriale şi a lui Adam Y-cromozomial nu mai poate fi pusă la îndoială (ambele sunt necesităţi matematice); ceea ce încă se discută este cu cât timp în urmă au trăit ei.

3.        Atunci când sunt analizate ratele mutaţiilor efectiv măsurate, intervalul de timp până la perioada în care a trăit Eva Mitocondrială scade până la suprapunerea cu perioada în care a trăit Eva Biblică. Mutaţiile în ADN-ul mitocondrial trebuie să fi avut loc întru-un ritm mult mai rapid decât cel presupus de evoluţionişti până astăzi. Informaţiile lor se bazau pe ipoteze legate de „ceasul molecular”, care erau ajustate pe baza convingerilor evoluţioniste privind momentele în care anumite evenimente au avut loc, teoretic cu milioane de ani în urmă. Dar când aceste rate ipotetice au fost verificate în comparaţie cu realitatea, rezultatele preliminarii au indicat că „ceasul molecular” mitocondrial bate mult mai repede decât credeau evoluţioniştii că este posibil. Dacă acest lucru este corect, înseamnă că Eva Mitocondrială a trăit de fapt acum cca 7.500 de ani, chiar în „grădina” adevăratei „mame a tuturor celor vii”, Eva."

            

“Şi a pus Adam femeii sale numele Eva, adică viaţă, pentru că ea era să fie                     mama tuturor celor vii.” (Geneza)

In același timp anumite ramuri, incluzând și pe cele foarte vechi Adam Y cromozomial este numit dupa Adam-ul biblic. Acest lucru poate duce la o concepție greșită cum că a fost singurul barbat din acele vremuri; de fapt, a co-existat cu mulți alti oameni însă ceilalți nu au reușit să ducă o linie neîntreruptă până în zilele noastre.

Adam a trăit probabil acum 90.000 – 60.000 de ani in Africa și este perechea Evei mitocondriale, deși ea a trăit mult mai devreme, posibil cu 50.000 – 80.000 de ani înaintea lui.

– Adam Y-cromozomial, cel mai recent urmaș pe linie masculină a tuturor bărbaților, a trăit mult mai recent decât Eva mitocondrială. Populatiile genetice arată că în trecut, Adam Y cromozomial nu a fost strămosul comun al intregii populatii. Între un om din zilele noastre și unul ce a trăit la o anumita distanță in timp, există diferențe : odată ce o linie a murit, un individ mai recent a devenit noul Adam Y cromozomial. Astăzi, liniile patrilineare mor mai greu datorită creșterii rapide a populatiei.

Cele mai recente inovații din domeniu includ analiza cromozomului Y (Y-STR). Acest procedeu facilitează analiza unei mostre amestecate de ADN care cuprinde ADN de la o femeie și ADN de la un bărbat, sau cazurile în care extragerea diferențiată a ADN-ului nu este posibilă. Cromozomul Y este moștenit de la tată, deci tehnica Y-STR poate ajuta la identificarea moștenirii pe linie paternă. Analiza Y-STR a fost folosită în cazul controversei legate de Sally Hemings, în care s-a determinat dacă Thomas Jefferson a avut copii cu una din sclavele sale. Analiza cromozomului Y dă rezultate mai puțin performante decât analiza celorlați cromozomi. Cromozomul Y este moștenit doar de la tată și deci este aproape identic pe linie paternă.

In timp ce femeile fertile aveau sanse mai mari sau cel putin egale de a da naștere unui anumit număr de descendenti fertili, la bărbați lucrurile au stat altfel. Unii nu aveau niciun copil, iar alții aveau mulți, chiar și cu mai multe femei.

https://www.descopera.org/eva-mitocondriala/

https://ortodoxinfo.ro/2017/03/20/genetica-prima-femeie-trait-acum-7500-de-ani/

https://ro.wikipedia.org/wiki/Amprentarea_ADN