A közel kétszáz éve ismert, valamennyi humán sejtben megtalálható mitochondriumok morfológiai leírását csak lassan követte működésük alaposabb megismerése ép és kóros viszonyok között. Az utóbbi évtizedekben felgyorsult ennek a kiterjedt hálózatnak a megismerése mind elméleti téren, mind a klinikai gyakorlatban. Célunk a mitochondriumok biogenezisének és a diszfunkciós működésük okozta megbetegedéseknek az áttekintése a jelenlegi legkorszerűbb ismeretek alapján. Az irodalom tanulmányozása során ismertetjük a mitochondriumok működésének fontosabb területeit, mint a szervezet energiaellátásában meghatározó fontosságú ATP termelését, kitérünk a piruvát és citromsavciklus, az elektronszállító lánc, az oxidatív foszforiláció és a ROS-képződés jelentőségére. Ismertetjük a szervezet védekezőképességéhez hozzájáruló mitohormesis működését. A mitochondrialis diszfunkció ismertetése után rátérünk az egyes mitochondrialis kórképek jellemzésére. A veleszületett, mitochondrialis eredetű kórképek után kiemeljük az egyes parenchymás szervek, a szív, a máj, a vesék, a tüdők működését súlyosan károsító fibrosist. Hangsúlyozzuk a cardialis fibrosis, különösen a mitochondrialis diszfunkcióval összefüggő szívritmuszavarok jelentőségét, röviden kitérve a legújabb terápiás ajánlásokra. Ebben az összefüggésben eredmény várható az SGLT2-, illetve a kombinált SGLT1/2-gátló alkalmazásától. Érintjük e rendszer szerepét az 1-es típusú diabetes mellitusban, valamint az inzulinrezisztencia és a 2-es típusú diabetes kialakulásában. Vázoljuk a mitochondrium-diszfunkció szerepét a neurodegeneratív betegségek kialakulásában. E kórképek kezelésében kitérünk a testmozgás fontosságára, az antioxidáns terápiára, a kardiolipin-védelemre, a mitochondrialis biogenezis fokozására, a nátrium-glükóz-kotranszporter-gátlók alkalmazására és – aláhúzva – a nemrégen bevezetett, reményt keltő mitochondrialis transzplantációra. A mitochondrialis rendszer nemcsak energiaközpont, de valamennyi életfontos szervünk működését is szabályozza. Mitochondrialis diszfunkció esetén életfontos szerveink működése kritikussá válik a kialakuló fibrosis következtében. Ugyanakkor nem foglalkozunk a mitochondriumok és a mitochondrialis diszfunkció onkológiai vonatkozásaival, mert ez már meghaladná e cikk kereteit. Célunk e munkával elsősorban e szisztéma sokrétű összefüggéseinek feltárása, ismereteink elmélyítése és hasznosítása betegeink jobb ellátása érdekében. Egyesek úgy vélik, hogy a medicina jövőjét a mitochondriumok fogják meghatározni. Orv Hetil. 2022; 163(35): 1383–1393.
Kölliker A. Memories from my life. [Erinnerungen aus meinem Leben.] Verlag Wilhelm Engelmann, Leipzig, 1899. [German]
Siekevitz P. Powerhouse of the cell. Sci Am. 1957; 197: 131–140.
Rizzuto R, De Stefani D, Raffaello A, et al. Mitochondria as sensors and regulators of calcium signalling. Nat Rev Mol Cell Biol. 2012; 13: 566–578.
Montgomery MK. Mitochondrial dysfunction and diabetes: is mitochondrial transfer a friend or foe? Biology (Basel) 2019; 8: 33.
Kühlbrandt W. Structure and function of mitochondrial membrane protein complexes. BMC Biol. 2015; 13: 89.
Frey TG, Mannella CA. The internal structure of mitochondria. Trends Biochem Sci. 2000; 25: 319–324.
Schlame M, Ren M. The role of cardiolipin in the structural organization of mitochondrial membranes. Biochim Biophys Acta 2009; 1788: 2080–2083.
Osellame LD, Blacker TS, Duchen MR. Cellular and molecular mechanisms of mitochondrial function. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2012; 26: 711–723.
Prasun P. Mitochondrial dysfunction in metabolic syndrome. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2020; 1866: 165838.
Wunderlich L, Szarka A. Electron transport chain and power generation. Chapter 8. In: The basics of biochemistry. [Elektrontranszport-lánc és energiatermelés. 8. fejezet. In: A biokémia alapjai.] Typotex Kiadó, Budapest, 2014; pp. 138–150. [Hungarian]
Ndi M, Marin-Buera L, Salvatori R, et al. Biogenesis of the bc1 complex of the mitochondrial respiratory chain. J Mol Biol. 2018; 430: 3892–3905.
Schmidt-Rohr K. Oxygen is the high-energy molecule powering complex multicellular life: fundamental corrections to traditional bioenergetics. ACS Omega 2020; 5: 2221–2233.
Murphy MP. How mitochondria produce reactive oxygen species. Biochem J. 2009; 417: 1–13.
Kung HC, Lin KJ, Kung CT, et al. Oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and neuroprotection of polyphenols with respect to resveratrol in Parkinson’s disease. Biomedicines 2021; 9: 918.
Johann K, Kleinert M, Klaus S. The role of GDF15 as a myomitokine. Cells 2021; 10: 2990.
Sun X, Zhan L, Chen Y, et al. Increased mtDNA copy number promotes cancer progression by enhancing mitochondrial oxidative phosphorylation in microsatellite-stable colorectal cancer. Signal Transduct Target Ther. 2018; 3: 8.
Lionaki E, Gkikas I, Daskalaki I, et al. Mitochondrial protein import determines lifespan through metabolic reprogramming and de novo serine biosynthesis. Nat Commun. 2022; 13: 651.
Poudel SB, Dixit M, Neginskaya M, et al. Effects of GH/IGF on the aging mitochondria. Cells 2020; 9: 1384.
Li X, Zhang W, Cao Q, et al. Mitochondrial dysfunction in fibrotic diseases. Cell Death Discov. 2020; 6: 80.
Molnar MJ. Kovacs GG, Mitochondrial diseases. Handb Clin Neurol. 2017; 145: 147–155.
Orsucci D, Caldarazzo Ienco E, Rossi A, et al. Mitochondrial syndromes revisited. J Clin Med. 2021; 10: 1249.
Halmos T, Suba I, Barta L. Optic nerve atrophy and diabetes mellitus. [Zum Syndrom “Optikusatrophie” mit Diabetes mellitus.] Wien Klin Wochenschr. 1980; 92: 279–282. [German]
John P, Whatley FR. Paracoccus denitrificans and the evolutionary origin of the mitochondrion. Nature 1975; 254: 495–498.
Martin WF, Garg S, Zimorski V. Endosymbiotic theories for eukaryote origin. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2015; 370: 20140330.
Rai P, Janardhan KS, Meacham J, et al. IRGM1 links mitochondrial quality control to autoimmunity. Nat Immunol. 2021; 22: 312–321.
Somogyi V, Chaudhuri N, Torrisi SE, et al, The therapy of idiopathic pulmonary fibrosis: what is next? Europ Respir Rev. 2019; 28: 190021. Erratum: Eur Respir Rev. 2019; 28: 195021.
Bueno M, Calyeca J, Rojas M, et al. Mitochondria dysfunction and metabolic reprogramming as divers of idiopathic pulmonary fibrosis. Redox Biol. 2020; 33: 101509.
Che R, Yuan Y, Huang S, et al. Mitochondrial dysfunction in the pathophysiology of renal diseases. Am J Physiol Renal Physiol. 2014; 306: F367–F378.
Gibb AA, Lazaropoulos MP, Elrod JW. Myofibroblasts and fibrosis mitochondrial and metabolic control of cellular differentiation. Circ Res. 2020; 127: 427–447.
van Opbergen CJ, den Braven L, Delmar M, et al. Mitochondrial dysfunction as substrate for arrhythmogenic cardiomyopathy: a search for new disease mechanisms. Front Physiol. 2019; 10: 1496.
Shum M, Ngo J, Shirihai OS, et al. Mitochondrial oxidative function in NAFLD: friend or foe? Mol Metab. 2021; 50: 101134.
Prasun P, Ginevic I, Oishi K. Mitochondrial dysfunction in nonalcoholic fatty liver disease and alcohol related liver disease. Transl Gastroenterol Hepatol. 2021; 6: 4.
Monaco CM, Gingrich, MA, Hawke, T. Considering type 1 diabetes, as a form of accelerated muscle aging. Exerc Sport Sci Rev. 2019; 47: 98–107.
Jin S, Diano S. Mitochondrial dynamics and hypothalamic regulation of metabolism. Endocrinology 2018; 159: 3596–3604.
Chiurazzi M, Di Maro M, Cozzolino M, et al. Mitochondrial dynamics and microglia as new targets in metabolism regulation. Int J Mol Sci. 2020; 21: 3450.
Sergi D, Naumovski N, Heilbronn LK, et al. Mitochondrial (dys)function and insulin resistance: from pathophysiological molecular mechanisms to the impact of diet. Front Physiol. 2019; 10: 532.
Sangwung P, Petersen KF, Shulman GI, et al. Mitochondrial dysfunction, insulin resistance, and potential genetic implications: potential role of alterations in mitochondrial function in the pathogenesis of insulin resistance and type 2 diabetes. Endocrinology 2020; 161: bqaa017.
Pinti MV, Fink GK, Hathaway QA. et al. Mitochondrial dysfunction in type2 diabetes mellitus: an organ-based analysis. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2019; 316: E268–E285.
Haythorne E, Rohm M, van de Bunt M. Diabetes causes marked inhibition of mitochondrial metabolism in pancreatic beta-cells. Nat Commun. 2019; 10: 2474.
Maassen JA, ’T Hart LM, van Essen E, et al. Mitochondrial diabetes: molecular mechanisms and clinical presentations. Diabetes 2004; 53(Suppl 1): S103–S109.
Yeung RO, Al Jundi MA, Gubbi S, et al. Management of mitochondrial diabetes in the era of novel therapies. J Diabetes Complications 2021; 35: 107584.
Song J, Yang R, Yang J, et al. Mitochondrial dysfunction-associated arrhythmogenic substrates in diabetes mellitus. Front Physiol. 2018; 9: 1670.
Muszińsky P, Bonda TA. Mitochondrial dysfunction in atrial fibrillation – mechanisms and pharmacological interventions. J Clin Med. 2021; 10: 2385.
Mason FE, Pronto JR, Alhussini K, et al. Cellular and mitochondrial mechanisms of atrial fibrillation. Basic Res Cardiol. 2020; 115: 72.
de Oliveira LG, Angelo YS, Iglesias AH, et al. Unraveling the link between mitochondrial dynamics and neuroinflammation. Front Immunol. 2021; 12: 624919.
Norat P, Soldozy S, Sokolowski JD, et al. Mitochondrial dysfunction in neurological disorders: exploring mitochondrial transplantation. NPJ Regen Med. 2020; 5: 22. Erratum: NPJ Regen Med. 2021; 6: 13.
Halmos T, Suba I. Alzheimer’s disease and diabetes – the common pathogenesis. [Alzheimer kór és diabétesz mellitusz – a közös patomechanizmus.] Neuropsychopharmacol Hung. 2016; 18: 5–19.
Swerdlow RH, Khan SM. The Alzheimer’s disease mitochondrial cascade hypothesis: an update. Exp Neurol. 2009; 218; 308–315.
Zong WX, Rabinowitz JD, White E. Mitochondria and cancer. Mol Cell. 2016; 61: 667–676.
Zhang L, Zhang Z, Khan A, et al. Advances in drug therapy for mitochondrial diseases. Ann Transl Med. 2020; 8: 17. Retraction: Ann Transl Med. 2020; 8: 1206.
El-Hattab AW, Zarante AM, Almannai M, et al. Therapies for mitochondrial diseases and current clinical trials. Mol Genet Metab. 2017; 122: 1–9.
Caicedo A, Zambrano K, Sanon S, et al. The diversity and coexistence of extracellular mitochondria in circulation: a friend or foe of the immune system. Mitochondrion 2021; 58: 270–284.
Hayashida K, Takegawa R, Shoaib M, et al. Mitochondrial transplantation therapy for ischemic reperfusion injury: a systematic review of animal and human studies. J Transl Med. 2021; 19: 214.
McCully JD, Levitsky S, del Nido JP, et al. Mitochondrial transplantation for therapeutic use. Clin Transl Med. 2016; 5: 16.
Yeung RO, Al Jundi M, Gubbi S, et al. Management of mitochondrial diabetes in the era of novel therapies. J Diabetes Complications 2021; 35: 107584.
Lee CC, Chen WT, Chen SY, et al. Dapagliflozin attenuates arrhythmic vulnerabilities by regulating connexin43 expression via the AMPK pathway in post-infarcted rat hearts. Biochem Pharmacol. 2021; 192: 114674.
Bode D, Semmler L, Wakula P, et al. Dual SGLT-1 and SGLT-2 inhibition improves left atrial dysfunction in HFpEF. Cardiovasc Diabetol. 2021; 20: 7.