Danos à mitocôndria por Espécies Reativas de Oxigênio e mecanismos de morte celular que possuem intermédio da mitocôndria

Doenças mitocôndrias em sua maioria das vezes são causadas por mutações, delações ou problemas no DNA mitocondrial, mas não são somente fatores genéticos que podem nos causar problemas, outros fatores de diversas naturezas, podem causar danos às mitocôndrias e danos na própria célula podendo ocasionar sua morte.

As mitocôndrias além de serem fornecedoras de energia para a célula na forma de ATP, são componentes muito importantes no processo de lesão e morte celular. Essas organelas podem sofrer danos por diversos fatores: espécies reativas de Oxigênio, aumento de cálcio no citoplasma, privação de oxigênio, hipóxia, isquemia-reperfusão, exposição a toxinas e a radiação, entre outros. (KUMAR, V. et al. 2008, Patologia básica, Capitulo 1, p.16)

Danos mitocondriais podem causar a abertura na membrana mitocondrial um canal de alta condutância, esse canal, chamado de poro de transição de permeabilidade mitocondrial, faz com que haja a perda do potencial de membrana da mitocôndria e alterações no pH, interferindo assim no processo de fosforilação oxidava, danificando a produção de ATP da organela podendo ocasionar a necrose. Outra causa dos danos mitocondriais podem ser o extravasamento ou escape de algumas proteínas que sinalizam a apoptose, um exemplo dessas proteínas é o citocromo C, proteína que possui um papel muito importante no processo de transferência de elétrons e geração de energia na mitocôndria, Caso o citocromo C extravase para o citoplasma ele pode ativar as caspases e dar início ao processo de apoptose. Outro fatores que podem causar danos à mitocôndria e a seu DNA são as espécies reativas de oxigênio.  

Espécies reativas de Oxigênio (em inglês: ROS), são moléculas que possuem um número ímpar de elétrons não emparelhados em sua camada eletrônica mais externa, são moléculas muito instáveis e podem provocar muitos danos, reagindo com enzimas, lipídeos, membranas e em ácidos nucleicos, podendo causar nesse último danos que podem causar mutações. São exemplos de ROS: Ânion-radical superóxido, Peróxido de hidrogênio, Radical hidroxila entre, outros.

As ROS são normalmente produzidas no processo de fosforilação oxidativa, a respiração celular, mas nós possuímos diversas enzimas e algumas moléculas convertem essas espécies reativas em outras moléculas que não causam danos celulares. São exemplos de antioxidantes: superóxido dismutase, glutationa peroxidase, catalase, entre outras. Quando a produção de ROS ou quando os sistemas antioxidantes apresentam problemas ou são ineficientes, há o acumulo de ROS essa condição é chamada estrese oxidativo.

Devido a sua instabilidade, e capacidade de reagir com diversas moléculas, enzimas e até ácidos nucleicos. O DNA mitocondrial mostrou-se através de estudos de diversos autores, um alvo das ROS. Autores como Yakes e Van Houten mostraram que danos gerados por estresse oxidativo, gerado por peróxido de oxigênio (H₂O₂), foram maiores, mais extensos e persistiram por mais tempo em DNA mitocondrial do que em DNA nuclear de fibroblastos humanos.

Diversos fatores, desde exposição a toxinas e radiação à espécies reativas de oxigênio podem danificar e causar danos em material genético, danos e até morte em células e mitocôndrias.

Fonte:

KUMAR, V.; ABBAS, A. K.; FAUSTO, N.; MITCHELL, R. N. Robbins. Patologia básica. 8. ed. Capítulo 1: Lesão Celular, Morte celular e Adaptações p.1-33 Rio de Janeiro: Elsevier, 2008.

FERREIRA, A.L.A.; MATSUBARA, L.S.. Radicais livres: conceitos, doenças relacionadas, sistema de defesa e estresse oxidativo. Rev. Assoc. Med. Bras.,  São Paulo ,  v. 43, n. 1, p. 61-68, Mar.  1997 . 

ONUKI, Janice et al . Danos ao DNA promovidos por ácido 5-aminolevulínico: possível associação com o desenvolvimento de carcinoma hepatocelular em portadores de porfiria aguda intermitente. Quím. Nova,  São Paulo ,  v. 25, n. 4, p. 594-608, July  2002 ..

NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2011.