Podstawowe badania mitochondrialne

Od czego zacząć diagnostykę? – Poznaj istotne parametry mitochondrialne.

Podstawowe badania mitochondrialne

Pierwszymi wskaźnikami, które warto zbadać, aby sprawdzić wydajność pracy mitochondriów i potwierdzić lub wykluczyć wtórną mitochondriopatię są:

  • mleczan/pirogronian,
  • ATP,
  • M2-PK,
  • cykl Krebsa.

Badanie mleczan/pirogronian

Pierwszym badaniem, które warto wykonać w kierunku oceny naszego metabolizmu i pracy mitochondriów, jest stężenie mleczanu i pirogronianu1. Wskaźnik ten ocenia na ile sprawnie działa w naszych komórkach metabolizm węglowodanów i wytwarzanie energii z pożywienia.

Badania pirogronianu oraz mleczanu umożliwiają sprawdzenie, czy prawidłowo przebiega proces glikolizy. To niezwykle istotny szlak, podczas którego dochodzi do produkcji energii niezbędnej do funkcjonowania komórek organizmu. W trakcie glikolizy powstaje energia w postaci ATP (adenozynotrifosforanu) oraz pirogronian. Proces ten może się odbywać zarówno w obecności tlenu, jak i bez niego. W warunkach tlenowych pirogronian zostaje przekształcony w acetylo-CoA. Natomiast w warunkach beztlenowych, np. podczas intensywnego wysiłku pirogronian zostaje przekształcony w mleczan.

Zbyt duża ilość mleczanu zmienia pH komórki na kwaśne, co powoduje wystąpienie kwasicy mleczanowej, którą obserwuje się we wtórnych mitochondriopatiach, a także w schorzeniach wieloukładowych, u dzieci cierpiących na autyzm, w ALS (stwardnienie zanikowe boczne) i innych.

Analiza wyniku

Podwyższone stężenie mleczanu oraz pirogronianu potwierdza zaburzenia metabolizmu węglowodanów. Zatem spożycie większej ilości węglowodanów będzie nasilać kwasicę mleczanową.

Najczęściej podwyższony poziom pirogronianu sygnalizuje zaburzenia jego przetwarzania z powodu niedoborów witamin B1, B2, B3, B5, kwasu alfa-liponowego lub ograniczenia aktywności enzymu – dehydrogenazy pirogronianowej1. W takiej sytuacji podwyższeniu ulega także wartość enzymu M2-PK.

Przygotowanie do badania:

Przed pobraniem krwi do tego badania należy być na czczo oraz nie wykonywać wcześniej wysiłku fizycznego. Czynności te wpływają na aktywność metaboliczną mitochondriów i zaburzają wyniki. Podczas pobierania krwi nie należy także uciskać żyły1.

Badanie ATP z krwi

W mitochondriach wytwarzana jest energia w postaci adenozyno-5′-trifosforanu – ATP. Związek ten nie może być magazynowany i musi być stale wytwarzany dla zdrowego funkcjonowania organizmu. Badanie poziomu ATP dostarcza informacji o zaopatrzeniu w energię.

Zbyt niska synteza ATP w mitochondriach prowadzi do szybkiego wyczerpywania sił fizyczno – umysłowych, wzrostu zapotrzebowania na sen oraz osłabienia mięśni, i wiąże się z występowaniem dysfunkcji mitochondriów (wtórna mitochondriopatia). Często towarzyszą mitochondriopatii przewlekłe procesy zwyrodnieniowe oraz ukryte stany zapalne. 

Badaniami, jakie można wykonać, jest pomiar stężenia ATP we krwi heparynowej (0,4 do >1,0 nmol/1mln komórek) oraz produkcja ATP (95-100% w limfocytach).

Przygotowanie do badania:

Pomiary ATP będą wiarygodne jedynie, jeśli próbki krwi znajdą się w laboratorium w ciągu 19-24 godzin od pobrania. W Polsce dostępne jest już laboratorium z punktem pobrań,  w którym istnieje możliwość zbadania tych parametrów oraz odpowiedni transport próbek do badań.

Badanie M2-PK

M2-PK to typ enzymu (kinaza pirogronianowa), którego aktywność wpływa na metabolizm energetyczny komórki poprzez regulowanie glikolizy.

M2-PK bierze także udział w reakcjach wykorzystujących tlen. Dlatego zahamowanie czynności enzymu M2-PK,  wskazuje na zablokowanie procesu oddychania na poziomie komórkowym (łańcuch oddechowy).

Mechanizmem łączącym zmiany zachodzące w mitochondriach oraz depolaryzację błony komórkowej jest czynnik transkrypcyjny HIF-1, który odgrywa istotną rolę w utrzymaniu homeostazy tlenowej.

Wartość tego enzymu wzrasta równocześnie z wysokim poziomem pirogronianu, bądź ograniczeniem aktywności PDH.

Badanie postaci tego izoenzymu stosuje się w diagnostyce nowotworów przewodu pokarmowego: rakach, polipach i zmianach zapalnych jelita grubego, a zatem powtarzający się pozytywny wynik stanowi wskazanie celu dalszej diagnozy (badania kolonoskopii).

Próbka do tego badania powinna dotrzeć do laboratorium jeszcze w dniu pobrania.

Cykl kwasu cytrynowego / cykl kwasów trójkarboksylowych / cykl Krebsa

Cykl cytrynianowy zajmuje centralne miejsce w metabolizmie komórki. Pełni rolę katabolicznego szlaku metabolicznego dla acetylokoenzymu A, który powstaje podczas rozkładu węglowodanów oraz tłuszczów i przejmuje z aminokwasów grupę karboksylową.

Jego sprawne działanie pozwala na pozyskanie energii (w postaci GTP) oraz protonów (H+) do dalszych procesów metabolicznych. Dostarcza także materiału budulcowego do syntezy kwasów tłuszczowych, hemu, aminokwasów endogennych oraz glukoneogenezy.

Dalsze badania

Kolejnym krokiem w diagnostyce miochondriopatii powinno być określenie poziomu stresu oksydacyjnego i nitrozacyjnego oraz poziomu mikroskładników odżywczych (Diagnostyka stresu nitrozacyjnego. Diagnostyka stresu oksydacyjnego).

Ponieważ enzymy do działania wymagają obecności licznych witamin, pierwiastków śladowych i innych składników odżywczych, deficyty tych substancji mogą prowadzić do wystąpienia wtórnej mitochondriopatii. Dotyczy to na przykład niedoborów pierwiastków śladowych (miedzi, manganu, cynku, selenu, żelaza, molibdenu, chromu), witamin rozpuszczalnych w wodzie (witaminy C, B1, B2, B3, B5, B6, B12, kwasu foliowego oraz biotyny), witamin rozpuszczalnych w tłuszczach (A, D, E, K) i wielu innych substancji (karnityny, aminokwasów, glutationu, wielołańcuchowych kwasów omega – 3). Więcej w artykule: Sprawdź, czy potrzebujesz suplementacji.

Wyniki zależą od indywidualnej aktywności metabolicznej, której wartość należy skonsultować z lekarzem w celu dobrania terapii.

  1. Kuklinski. B.: Mitochondria. Diagnostyka uszkodzeń mitochondrialnych i skuteczne metody terapii. Mito-pharma, Gorzów Wielkopolski, 2017