Mitotherapie – Unterstützung und Schutz für die Kraftwerke unserer Zellen

Das Bild zeigt eine Zelle mit Zellkern, Golgi-Apparat und Mitochondrien.
Mitochondrien sind Zellorganellen. In ihrer Rolle als „Kraftwerke der Zelle“ bilden sie mehr als 90% der Energie des Organismus. Aufbau einer typischen eukaryotischen Tierzelle:
1. Nucleolus (Kernkörperchen)
2. Zellkern (Nukleus)
3. Ribosomen
4. Vesikel
5. Raues (Granuläres) ER (Ergastoplasma)
6. Golgi-Apparat
7. Cytoskelett
8. Glattes (Agranuläres) ER
9. Mitochondrien
10. Lysosom
11. Cytoplasma (mit Cytosol als flüssige Phase)
12. Peroxisomen
13. Zentriolen
14. Zellmembran

Der schweizerisch-deutsche Anatom und Physiologe Rudolf Albert von Kölliker beschrieb 1857 rundliche Gebilde entlang der quergestreiften Muskulatur, die später als Mitochondrien (griechisch: mitos = Faden, chondros = Korn) bezeichnet wurden. Der deutsche Pathologe und Histologe Richard Altmann führte den Ursprung der Zellorganellen 1898 auf Bakterien zurück, die im Zuge des Evolutionsprozesses eine Endosymbiose mit einer anderen Zelle eingegangen waren. Der britische Chemiker Peter Dennis Mitchell (1920-1992) veröffentlichte 1961 seine Hypothese der chemiosmotischen Kopplung, für die er 1978 mit dem Nobelpreis in Chemie ausgezeichnet wurde. Mitchell erkannte, dass durch die, in den Mitochondrien lokalisierte Atmungskette ein elektrochemisches Potential aufgebaut wird, indem Elektronen und Protonen über eine isolierende Membran gepumpt werden. Die benötigten Ladungsträger werden dabei durch den oxidativen Abbau, der vom Organismus aufgenommenen Nährstoffe gewonnen. Der entstehende Protonengradient liefert schließlich die Energie für die Phosphorylierung von ADP zu ATP, das den universellen Energieträger der Zelle darstellt.

Energiegewinnung über die Atmungskette
Mitochondrien besitzen eine innere und eine äußere Membran. Die äußere Membran ermöglicht einen kontrollierten Stoffaustausch mit der Umwelt. Die innere Membran trägt die Atmungskette. Hier findet die oxidative Phosphorylierung – die Energiegewinnung unter Sauerstoffverbrauch – statt. Die Energie der Nahrung wird stufenweise auf Sauerstoff übertragen, um Protonen (H+) über die innere Membran zu transportieren. An Komplex V wird der Protonengradient abgebaut und die freiwerdende Energie genutzt, das ATP – den universellen Energieträger der Zelle – zu regenerieren. Vor allem an Komplex I und III der Atmungskette entstehen größere Mengen an Sauerstoffradikalen (O-). Diese sind sehr reaktionsfähig und können Atmungskettenkomplexe und Membransrukturen schädigen. Die Mitochondrien verfügen über verschiedene Schutzmechanismen, um die entstehenden Radikale zu neutralisieren. Coenzym Q10 dient als Elektronen- und Protonenüberträger zwischen den Atmungskettenkomplexen sowie als Antioxidans (Animation 88 Sekunden).

Im Zuge der anaeroben Energiegewinnung, außerhalb der Mitochondrien, können maximal 2 mol ATP je mol Glucose gewonnen werden. Die aerobe Energiegewinnung in den Mitochondrien liefert 36 mol ATP je mol Glucose und ist damit 18-mal effizienter. Neben ihrer Rolle als „Kraftwerke der Zelle“ bilden die Mitochondrien eine zentrale Drehscheibe des Stoffwechsels. Sie sind von essentieller Bedeutung für den Aminosäurestoffwechsel, die Aufrechterhaltung der Calcium-Homöostase und die Bildung von Porphyrinen, die für Cytochrome und Häm-basierte Proteine benötigt werden.

Wissenschaftliches Interesse am Thema Zellkern, Mitochondrien, ER, Golgi als Prozent aller wissenschaftlichen Publikationen.
Seit der vollständigen Sequenzierung des menschlichen Genoms sinkt das wissenschaftliche Interesse am Thema Zellkern. Dagegen steigt der Anteil der wissenschaftlichen Publikationen, die sich dem Thema Mitochondrien widmen, seit den 1980er Jahren kontinuierlich an (modifiziert nach Picard, Wallace & Burelle, 2016).

Aufgrund ihrer Schlüsselrolle im Stoffwechsel sind die Mitochondrien für die Prävention und (komplementäre) Therapie von besonderer Bedeutung. Das zunehmende wissenschaftliche Interesse spiegelt sich im kontinuierlich wachsenden Anteil der Publikationen wieder, die sich den Mitochondrien widmen.