Definición de Dinámica Mitocondrial

La dinámica mitocondrial es el conjunto de procesos a través de los cuales las mitocondrias moldean la morfología de la red mitocondrial de una célula.

Ángel Zamora Ramírez | Sep. 2022
Licenciado en Física

En la literatura es común que la mitocondria aparezca como un organelo de forma ovalada que tiene la tarea de suministrar de energía a la célula en forma de ATP. Este modelo simplificado de la mitocondria resulta de utilidad para ubicarla como parte de la célula, sin embargo, también brinda una imagen un tanto errónea de las mitocondrias en la célula.

Contrario a lo que generalmente se muestra, el número de mitocondrias varía de un tejido a otro, tejidos con alto consumo energético como el músculo esquelético y el músculo cardíaco tienen un mayor número de mitocondrias que aquellos que no necesitan tanta energía. Además, las mitocondrias son capaces de formar redes y subpoblaciones dentro de una misma célula. La red mitocondrial es capaz de adaptarse a las exigencias metabólicas de la célula, esta adaptación la logra gracias a la “dinámica mitocondrial”, la cual se compone de los procesos de “fusión” y “fisión” mitocondrial.

Fusión mitocondrial

La fusión mitocondrial ocurre cuando dos mitocondrias se fusionan para formar una mitocondria más grande y alargada. Las mitocondrias poseen dos membranas, una membrana externa y una membrana interna. En el proceso de fusión ambas membranas tienen que juntarse para generar una mitocondria más grande. En mamíferos, la fusión mitocondrial se lleva a cabo gracias a las proteínas Mfn1 y Mfn2 que se encargan de la fusión de las membranas externas y la proteína OPA 1 que fusiona las membranas internas.

La matriz es el espacio delimitado por la membrana interna de la mitocondria, en ella se encuentra el ADN mitocondrial, ciertas proteínas y iones orgánicos, entre otras cosas. Cuando dos mitocondrias se fusionan el contenido de sus matrices también se comparte. De esta manera se piensa que una de las funciones que tiene la fusión mitocondrial es mantener a las mitocondrias en un estado óptimo para la producción de ATP, además, la fusión permite darle una forma más unida y alargada a la red mitocondrial de la célula.

Fisión mitocondrial

Opuesto a la fusión mitocondrial existe la fisión mitocondrial. Este proceso ocurre cuando una mitocondria se fragmenta para dar lugar a dos mitocondrias más pequeñas. La fisión mitocondrial en mamíferos ocurre gracias a la intervención de la proteína Drp1, esta proteína se acumula en ciertos sitios específicos de la membrana externa de la mitocondria y la “aprieta” hasta cortarla y obtener dos mitocondrias más pequeñas.

Una de las funciones que tiene la fisión mitocondrial es el transporte de mitocondrias de un lugar de la célula a otro, ya que, las mitocondrias más pequeñas son más fáciles de transportar. También, la fisión puede servir para excluir de la red mitocondrial a aquellas mitocondrias que ya no funcionan adecuadamente y que posteriormente son degradadas.

Control de calidad mitocondrial

El mantenimiento de la red mitocondrial es de vital importancia para asegurar el buen funcionamiento del metabolismo celular. EL ADN mitocondrial es especialmente susceptible a dañarse y a sufrir mutaciones debido a que no cuenta con mecanismos de protección como el ADN nuclear. Los daños en el ADN mitocondrial y otras condiciones como el estrés oxidativo pueden provocar que las mitocondrias no funcionen adecuadamente.

Para poder hacerle frente a esto existe un control de calidad que en gran medida está conformado por la dinámica mitocondrial. Ciclos continuos de fusión y fisión ayudan a reparar la red mitocondrial y a segregar mitocondrias disfuncionales que afectan a la célula. Las mitocondrias disfuncionales son degradadas por medio de otro proceso llamado “mitofagia”, de esta manera, se asegura que la red mitocondrial esté compuesta en su mayoría por mitocondrias funcionales.

Dinámica mitocondrial y patologías

Diversas condiciones patológicas han sido asociadas con un mal funcionamiento de la dinámica mitocondrial. Ciertos tipos de la Enfermedad de Charcot – Marie – Tooth han sido asociados con mutaciones en el gen que codifica la proteína Mfn2 de la fusión mitocondrial. Diversas mutaciones en el gen que codifica la OPA1 han sido asociadas con Atrofia Óptica, la neuropatía óptica hereditaria más común. También, condiciones que afectan al metabolismo como la obesidad o el síndrome metabólico, han sido relacionadas con la disfunción mitocondrial y con un desequilibrio en la dinámica mitocondrial resultando en una red mitocondrial más fragmentada.

Dinámica mitocondrial y ejercicio

El músculo esquelético es uno de los tejidos que poseen el mayor número de mitocondrias debido a la gran cantidad de energía que requiere. El ejercicio estimula especialmente al músculo esquelético y ha mostrado ser capaz de modificar la dinámica mitocondrial en este tejido.

Diversos estudios muestran que el ejercicio aumenta la fusión mitocondrial en músculo esquelético. Además, es capaz de estimular la degradación de mitocondrias disfuncionales por medio de la mitofagia y de aumentar el número de mitocondrias presentes en el músculo esquelético. Todos estos efectos refuerzan la utilidad que tiene el ejercicio a la hora de prevenir y combatir la obesidad y el síndrome metabólico.

 
 
 
 
Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Estudiante de la Maestría en Ingeniería y Física Biomédicas del Cinvestav.
Trabajo publicado en: Sep., 2022.
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Zamora Ramírez, A. (septiembre, 2022). Definición de Dinámica Mitocondrial. Definición ABC. Desde https://www.definicionabc.com/ciencia/dinamica-mitocondrial.php
 

Referencias

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