Mitokondrier og energiproduksjon

Mitokondriene danner hoveddelen av kroppens ATP gjennom oksidativ fosforylering, der elektroner fra sitronsyresyklusen føres gjennom respirasjonskjeden til oksygen, og protongradienten som oppstår driver ATP-syntasen. Defekter i systemet gir energimangel som først og fremst rammer hjerte, hjerne og skjelettmuskulatur.

Sammendrag

Mitokondriene omdanner den kjemiske energien i karbohydrater, fett og aminosyrer til ATP gjennom oksidativ fosforylering. Næringsstoffene brytes først ned til acetyl-CoA, som oksideres til karbondioksid i sitronsyresyklusen i mitokondriens matriks; energien overføres da til elektronbærerne NADH og FADH₂. I respirasjonskjeden i den indre mitokondriemembranen føres elektronene trinnvis til oksygen, og den frigjorte energien brukes til å pumpe protoner ut av matriks. Den protonmotoriske kraften som oppstår, driver ATP-syntasen, en roterende molekylær motor som danner ATP fra ADP og fosfat. Prosessen er tett koblet til cellens energibehov, og vev med høyt og kontinuerlig energibehov, først og fremst hjerte, hjerne og skjelettmuskulatur, er sterkt avhengig av den. Hjertemuskelen dekker nesten hele sitt ATP-behov gjennom oksidativ fosforylering, i stor grad med fettsyrer som brennstoff. Forstyrrelser i systemet, gjennom oksygenmangel, forgiftning eller arvelige defekter i mitokondrielt eller nukleært DNA (mitokondriell sykdom), gir energimangel, laktacidose og organpåvirkning som ofte rammer hjerte, nervesystem og muskler.

Grunnprinsipper

ATP (adenosintrifosfat) er cellens felles energivaluta. Når ATP hydrolyseres til ADP og fosfat, frigjøres energi som driver muskelkontraksjon, ionepumper, biosyntese og signalering. Cellenes ATP-lager er lite, og ATP må derfor nydannes i samme takt som det forbrukes; hos et voksent menneske dannes anslagsvis 70 kg ATP per døgn, hovedsakelig gjennom oksidativ fosforylering [1].

Omkring 90 % av kroppens oksygenforbruk i hvile skjer i mitokondriene. Cirka 80 % av det mitokondrielle oksygenforbruket er koblet til ATP-syntese, mens cirka 20 % forbrukes av protonlekkasje over den indre mitokondriemembranen [2]. Av det ATP-koblede forbruket går 25 til 30 % til proteinsyntese og 19 til 28 % til Na⁺/K⁺-ATPase [2].

Energiutvinningen skjer i tre trinn: næringsstoffene oksideres til acetyl-CoA, acetyl-CoA oksideres i sitronsyresyklusen samtidig som elektronbærerne NAD⁺ og FAD reduseres, og til slutt føres elektronene via respirasjonskjeden til oksygen mens energien lagres som en protongradient som driver ATP-syntesen [1].

flowchart TD
  A[Glukose] --> B[Glykolyse i cytosolen]
  B --> C[Pyruvat]
  C --> D[Pyruvatdehydrogenase]
  E[Fettsyrer] --> F[Betaoksidasjon]
  D --> G[Acetyl-CoA]
  F --> G
  G --> H[Sitronsyresyklusen]
  H --> I["NADH og FADH₂"]
  F --> I
  I --> J["Respirasjonskjeden, kompleks I til IV"]
  J --> K[Protongradient over indre membran]
  K --> L["ATP-syntase, kompleks V"]
  L --> M[ATP]

Mitokondriens oppbygning

Mitokondrien omgis av to membraner. Den ytre membranen er gjennomtrengelig for ioner og små molekyler, mens den indre membranen er tett foldet i kristae og så godt som ugjennomtrengelig; bare oksygen, karbondioksid og vann passerer fritt [1]. Membranene avgrenser intermembranrommet og det innerste rommet, matriks. Kristaene øker den indre membranens overflate og rommer maskineriet for oksidativ fosforylering (OXPHOS), det vil si respirasjonskjedens komplekser og ATP-syntasen [1]. At den indre membranen er tett for protoner, er selve forutsetningen for den elektrokjemiske gradienten som driver ATP-produksjonen [1].

Mitokondrien har sitt eget genom. Mitokondrielt DNA (mtDNA) er et sirkulært, dobbelttrådet molekyl på 16 569 basepar uten introner [1]. Det koder for 13 subenheter i OXPHOS-kompleksene, 22 tRNA og 2 rRNA [3]. Antallet mtDNA-kopier varierer fra omkring 100 til 10 000 per celle i forhold til vevets energibehov [1]. Organellen står under dobbel genetisk kontroll: ytterligere omkring 1 300 proteiner, som bygger opp, setter sammen og vedlikeholder OXPHOS-systemet og øvrige mitokondrielle funksjoner, kodes av cellekjernens DNA og importeres fra cytosolen [3].

I tillegg til energiproduksjon deltar mitokondrien i kalsiumhomeostase, syntese av hem og jern-svovel-klustere samt regulering av programmert celledød (apoptose) [1].

Fra næringsstoff til acetyl-CoA

Glykolyse og pyruvatdehydrogenase

I glykolysen i cytosolen brytes ett glukosemolekyl ned til to pyruvat, med en nettogevinst på bare to ATP [1]. Pyruvat transporteres inn i matriks via den mitokondrielle pyruvatbæreren og dekarboksyleres oksidativt til acetyl-CoA av pyruvatdehydrogenasekomplekset (PDH), en irreversibel reaksjon som også danner NADH og karbondioksid [1][4]. PDH fungerer som portvakt mellom glykolysen og den oksidative metabolismen. Komplekset hemmes allosterisk av produktene NADH og acetyl-CoA samt av ATP, og det inaktiveres gjennom fosforylering av pyruvatdehydrogenasekinaser (PDK1 til PDK4), mens pyruvatdehydrogenasefosfataser reaktiverer det [4].

Betaoksidasjon av fettsyrer

Langkjedede fettsyrer aktiveres i cytosolen til acyl-CoA og overføres til karnitin av karnitinpalmitoyltransferase 1 (CPT-1). Acylkarnitin transporteres inn i mitokondrien, der fettsyren igjen bindes til CoA [5]. CPT-1 hemmes av malonyl-CoA, som er et viktig kontrollpunkt for fettsyreoksidasjonen [5]. I matriks brytes acyl-CoA trinnvis ned i betaoksidasjonen; hver runde spalter av ett acetyl-CoA og danner ett NADH og ett FADH₂ [1]. Fettsyrer gir mest ATP per karbonenhet av alle brennstoffer, men krever også mest oksygen per dannet ATP [5].

Ketonkropper og aminosyrer kan også oksideres. Ketonkropper omdannes til acetyl-CoA, og aminosyrenes karbonskjelett går inn som acetyl-CoA eller som intermediater i sitronsyresyklusen [4][5].

Transport av cytosolens NADH

NADH som dannes i glykolysen, kan ikke passere den indre mitokondriemembranen, og reduksjonskraften føres i stedet inn med skyttelsystemer. Malat-aspartat-skyttelen er hovedveien i blant annet lever og hjerte. Siden utstrømmen av aspartat fra mitokondrien skjer i bytte mot glutamat og ett proton, drives skyttelen av den protonmotoriske kraften og går i praksis bare i retning av oksidasjon av cytosolens NADH [6]. Et alternativ er glyserolfosfatskyttelen [6], som avgir elektronene til ubikinon og dermed omgår kompleks I, noe som gir et lavere ATP-utbytte.

Sitronsyresyklusen

Sitronsyresyklusen (Krebs syklus, trikarboksylsyresyklusen) er den felles sluttveien for oksidasjon av karbohydrater, fett og aminosyrer og foregår i matriks [4]. Hver runde innledes med at acetyl-CoA (to karbonatomer) kondenseres med oksaloacetat (fire karbonatomer) til sitrat. Under resten av runden avgis to karbondioksid, tre NAD⁺ reduseres til NADH, ett FAD reduseres til FADH₂ og ett GTP (eller ATP) dannes, hvorpå oksaloacetat gjendannes [4]. Per glukosemolekyl, som gir to acetyl-CoA, blir utbyttet seks NADH, to FADH₂ og to GTP [1].

Trinn Enzym Reaksjon Energibærer som dannes
1 Sitratsyntase Acetyl-CoA + oksaloacetat → sitrat Ingen
2 Akonitase Sitrat → isositrat Ingen
3 Isositratdehydrogenase Isositrat → α-ketoglutarat + CO₂ NADH
4 α-ketoglutaratdehydrogenase α-ketoglutarat → succinyl-CoA + CO₂ NADH
5 Succinyl-CoA-syntetase Succinyl-CoA → succinat GTP (eller ATP)
6 Succinatdehydrogenase (kompleks II) Succinat → fumarat FADH₂
7 Fumarase Fumarat → malat Ingen
8 Malatdehydrogenase Malat → oksaloacetat NADH

Syklusen forbruker selv ikke oksygen og danner nesten ikke ATP direkte. Den er likevel avhengig av oksygen, siden NAD⁺ og FAD bare gjendannes når respirasjonskjeden oksiderer NADH og FADH₂ [4]. Oksaloacetat fungerer som katalysator: en liten mengde er nok til å oksidere store mengder acetyl-CoA [4].

Regulering

Flyten reguleres først og fremst ved sitratsyntase, isositratdehydrogenase og α-ketoglutaratdehydrogenase [4]. En høy NADH/NAD⁺-ratio hemmer syklusen og signaliserer at respirasjonskjeden er mettet. En høy ATP/ADP-ratio hemmer isositratdehydrogenase, og succinyl-CoA hemmer både α-ketoglutaratdehydrogenase og sitratsyntase [4]. Kalsium som tas opp i mitokondrien, aktiverer isositratdehydrogenase og α-ketoglutaratdehydrogenase direkte og PDH indirekte via pyruvatdehydrogenasefosfatase; kalsium styrer dermed både innstrømmen av karbon til syklusen og flyten gjennom den [4].

Anaplerose og signalfunksjoner

Sitronsyresyklusen er amfibol. Intermediater tas ut til syntese av blant annet aminosyrer, nukleotider, lipider og glukose og må da erstattes gjennom anaplerotiske reaksjoner, for eksempel karboksylering av pyruvat til oksaloacetat [4][5]. Intermediatene fungerer dessuten som signalmolekyler som påvirker kromatinmodifisering, DNA-metylering, hypoksirespons og immunfunksjon [7].

Respirasjonskjeden

Respirasjonskjeden (elektrontransportkjeden) består av fire proteinkomplekser i den indre mitokondriemembranen og to bevegelige elektronbærere, ubikinon (koenzym Q) i membranen og cytokrom c i intermembranrommet [1]. Elektronene føres fra NADH og FADH₂ til den endelige akseptoren oksygen, og energien som frigjøres, brukes av kompleks I, III og IV til å pumpe protoner ut av matriks [1][8].

Kompleks Funksjon Protoner som pumpes ut per elektronpar Genetisk opprinnelse
I, NADH-dehydrogenase Oksiderer NADH; elektronene føres via flavinmononukleotid og åtte jern-svovel-klustere til ubikinon 4 mtDNA og kjerne-DNA
II, succinatdehydrogenase Oksiderer succinat til fumarat i sitronsyresyklusen; elektronene føres via FADH₂ til ubikinon 0 Bare kjerne-DNA
III, ubikinol-cytokrom c-oksidoreduktase Fører elektroner fra ubikinol til cytokrom c i den såkalte Q-syklusen 4 mtDNA og kjerne-DNA
IV, cytokrom c-oksidase Fører elektroner fra cytokrom c til oksygen, som reduseres til vann 2 mtDNA og kjerne-DNA
V, ATP-syntase Bruker protonstrømmen tilbake til matriks til å danne ATP Forbruker cirka 2,7 per ATP mtDNA (ATP6 og ATP8) og kjerne-DNA

Elektroner fra NADH passerer kompleks I, III og IV, noe som gir ti utpumpede protoner per elektronpar, mens elektroner fra succinat går inn via kompleks II og gir seks [9]. Kompleks IV reduserer ett oksygenmolekyl med fire elektroner til to vannmolekyler; da tas fire protoner fra matriks og ytterligere fire pumpes ut [1]. Kompleks II er det eneste OXPHOS-komplekset som i sin helhet kodes av cellekjernens DNA [3].

Kompleksene forekommer både fritt i membranen og samlet i superkomplekser, der de største, såkalte respirasomer, inneholder kompleks I, III og IV. Hos mennesket beregnes 85 til 100 % av kompleks I å inngå i superkomplekser. Funksjonen er omdiskutert; foreslåtte roller er mer effektiv elektronoverføring, redusert dannelse av reaktive oksygenforbindelser og stabilisering av de enkelte kompleksene [1].

Reaktive oksygenforbindelser

Elektronoverføringen er ikke helt tett. En liten del av elektronene reduserer oksygen ufullstendig til superoksid, den primære mitokondrielle reaktive oksygenforbindelsen (ROS), som i isolerte mitokondrier først og fremst dannes ved kompleks I [10]. Dannelsen er størst når mitokondriene ikke danner ATP og derfor har høy protonmotorisk kraft og en redusert ubikinonpool, samt ved høy NADH/NAD⁺-ratio i matriks; ved aktiv ATP-syntese er den betydelig lavere [10]. ROS har en fysiologisk signalfunksjon, men bidrar ved ubalanse mot antioksidantforsvaret til oksidativ skade på mtDNA, lipider og proteiner [8][1].

Protonmotorisk kraft og ATP-syntese

Protonpumpingen skaper en elektrokjemisk gradient over den indre membranen, den protonmotoriske kraften (Δp), som består av en elektrisk komponent (membranpotensialet) og en kjemisk komponent (pH-forskjellen). Under fysiologiske forhold er den omkring 220 mV; matrikssiden er negativt ladet og svakt alkalisk med pH omkring 8 [1].

ATP-syntasen (kompleks V) består av en matriksvendt F1-del og en membranbundet Fo-del. F1 inneholder tre α- og tre β-subenheter rundt en sentral stilk av subenhetene γ, δ og ε, mens Fo består av en ring av c-subenheter samt blant annet subenhetene a og b; bare ATP6 og ATP8 kodes av mtDNA [1]. Når protoner strømmer tilbake til matriks, protoneres og deprotoneres en glutamatrest i hver c-subenhet etter tur, noe som får c-ringen og den sentrale stilken til å rotere, omkring 100 omdreininger per sekund [9]. Rotasjonen tvinger de tre β-subenhetene til å veksle mellom tre konformasjoner: en som binder ADP og fosfat, en som binder så hardt at ATP dannes, og en åpen som frigjør ATP (bindingsvekslingsmekanismen) [1][9].

Hos virveldyr har c-ringen åtte subenheter. Hver omdreining krever derfor åtte protoner og gir tre ATP, det vil si cirka 2,7 protoner per ATP [9]. Eksport av ATP til cytosolen i bytte mot ADP via ADP/ATP-translokasen og import av fosfat sammen med ett proton koster ytterligere ett proton, slik at hvert ATP som når cytosolen, koster cirka 3,7 protoner [9]. Forholdet mellom dannet ATP og forbrukte oksygenatomer (P/O-ratioen) blir dermed teoretisk 10/3,7 ≈ 2,7 for NADH og 6/3,7 ≈ 1,6 for succinat [9], nær de eksperimentelt målte verdiene på henholdsvis 2,5 og 1,5 [11].

Energiutbytte ved fullstendig oksidasjon av glukose

Deltrinn Direkte dannet Reduserte elektronbærere ATP-ekvivalenter
Glykolyse (cytosol) 2 ATP (netto) 2 NADH 2 + 3 til 5
Pyruvatdehydrogenase Ingenting 2 NADH 5
Sitronsyresyklusen 2 GTP 6 NADH og 2 FADH₂ 2 + 15 + 3
Sum Cirka 30 til 32

Beregningen bygger på P/O-ratioene 2,5 for NADH og 1,5 for FADH₂ [11]. NADH fra glykolysen gir cirka 2,5 ATP dersom reduksjonskraften føres inn via malat-aspartat-skyttelen, men cirka 1,5 via glyserolfosfatskyttelen, som avgir elektronene direkte til ubikinon [6][11]. Også malat-aspartat-skyttelen har en energikostnad, siden aspartatutstrømmen skjer i bytte mot glutamat og ett proton [6]. Tallet som ofte oppgis, er omkring 30 ATP per glukosemolekyl [1], og i levende vev senkes utbyttet ytterligere av protonlekkasjen [2].

Respiratorisk kontroll, frikobling og hemming

Respiratorisk kontroll

Respirasjon og fosforylering er normalt tett koblet [1]. Når ATP-forbruket øker, forbruker ATP-syntasen mer av protongradienten, og elektrontransporten og oksygenforbruket øker. Når ATP ikke forbrukes, holder den protonmotoriske kraften seg høy og elektronstrømmen bremses [10]. Samtidig hemmer høy ATP/ADP-ratio og høy NADH/NAD⁺-ratio flyten gjennom PDH og sitronsyresyklusen, slik at substratforbruket tilpasses energibehovet [4].

Frikobling og varmedannelse

Protoner kan også lekke tilbake til matriks forbi ATP-syntasen. Lekkasjen står for cirka 20 % av det mitokondrielle oksygenforbruket i hvile, og varmen fra kroppens stoffskifte dannes hovedsakelig i respirasjonskjeden, ATP-syntesen og protonlekkasjen [2]. Brunt fettvev er spesialisert for å omdanne energien i næringsstoffer til varme ved hjelp av frikoblingsprotein 1 (UCP1). Varmedannelsen styres av noradrenalin fra sympatiske nerver og er grunnlaget for varmedannelse uten muskelskjelving, blant annet hos nyfødte [12].

Hemming av cytokrom c-oksidase

Karbonmonoksid, hydrogencyanid, hydrogensulfid og nitrogenoksid hemmer alle kompleks IV, og hemmingen forklarer en stor del av toksisiteten ved forgiftning med disse gassene [13]. Hemmingen gjennom karbonmonoksid og nitrogenoksid er avhengig av oksygenkonsentrasjonen, mens hemmingen gjennom cyanid og hydrogensulfid ikke er det [13].

Oksygenmangel og laktatdannelse

Ved oksygenmangel stanser elektronstrømmen til oksygen. NADH kan da ikke oksideres, NADH/NAD⁺-ratioen stiger og sitronsyresyklusen hemmes [4][14]. Pyruvat fra glykolysen reduseres i stedet til laktat av laktatdehydrogenase, noe som gjendanner NAD⁺ slik at glykolysen kan fortsette, men med et utbytte på bare to ATP per glukose [1][15]. Samme mekanisme forklarer laktacidosen ved vevshypoksi og ved defekter i respirasjonskjeden [15][14].

Mitokondrier i hjertemuskelen

Hjertet forbruker mer oksygen per vektenhet enn noe annet organ, og uten kontinuerlig nydannelse ville ATP-lageret tømmes innen 2 til 10 sekunder [5]. Normalt kommer cirka 95 % av myokardets ATP fra oksidativ fosforylering og de resterende 5 % fra glykolyse [5]. Av den mitokondrielle ATP-produksjonen kommer 40 til 60 % fra fettsyreoksidasjon og resten fra oksidasjon av pyruvat (fra glukose og laktat), ketonkropper og aminosyrer; forgrenede aminosyrer bidrar med mindre enn 2 % [5].

Det friske hjertet er metabolsk fleksibelt og veksler brennstoff etter tilgang, arbeidsbelastning, hormonelt miljø og oksygentilgang [5]. Høy fettsyreoksidasjon øker ratioene acetyl-CoA/CoA og NADH/NAD⁺, noe som aktiverer PDK og hemmer PDH, slik at glukoseoksidasjonen avtar [5]. Brennstoffvalget påvirker effektiviteten: glukose gir mest ATP per forbrukt oksygen og fettsyrer minst [5].

Kalsium, som styrer kontraksjonen, tas også opp i mitokondriene via den mitokondrielle kalsiumuniporteren og aktiverer der PDH, isositratdehydrogenase og α-ketoglutaratdehydrogenase [4]. For lite mitokondrielt kalsium kan derfor redusere aktiviteten i de metabolske enzymene, mens kalsiumoverbelastning kan aktivere celledødsmekanismer [5]. Energien formidles fra mitokondriene til myofibrillene i stor grad av kreatinkinasesystemet, som fungerer som en energiskyttel mellom mitokondrier og cytosol med fosfokreatin som transport- og bufferform [16].

Ved hjertesvikt reduseres den mitokondrielle oksidative kapasiteten, ATP-produksjonen fra glykolyse øker kompensatorisk og hjertet blir mindre effektivt, det vil si utfører mindre arbeid per forbrukt oksygen [5]. Hjertet ved terminal hjertesvikt kan inneholde opptil 30 % mindre ATP enn et friskt hjerte [5], og ratioen fosfokreatin/ATP i myokardet avtar i takt med sykdommens alvorlighetsgrad og den kontraktile dysfunksjonen [16].

Klinisk betydning: mitokondriell sykdom

Primære mitokondrielle sykdommer skyldes patogene varianter i mtDNA eller i kjernegener som styrer mitokondriens funksjon; varianter i mer enn 250 gener er koblet til sykdom [3]. Den samlede prevalensen hos voksne er i en populasjonsstudie fra det nordøstlige England anslått til omtrent 1 av 4 300, noe som gjør gruppen til en av de vanligste arvelige nevrologiske sykdommene hos voksne [17].

mtDNA arves utelukkende på morssiden [3]. Siden cellen inneholder mange mtDNA-kopier, kan muterte og normale molekyler forekomme samtidig (heteroplasmi), og symptomer oppstår først når andelen mutert mtDNA overskrider en vevsspesifikk terskel [3]. Den genetiske flaskehalsen ved dannelsen av eggceller gjør at mutasjonsbyrden kan variere kraftig mellom søsken, og at gjentakelsesrisikoen er vanskelig å forutsi [3]. Punktmutasjoner er oftest nedarvet, mens storskala mtDNA-delesjoner vanligvis oppstår de novo under embryonalutviklingen [3]. Kjernegenetiske former følger mendelsk arvegang og er vanligere ved debut i barndommen, mens mtDNA-forårsakede former er vanligere hos voksne [18].

Defekter i OXPHOS gir energimangel som først og fremst rammer organer med høyt energibehov: sentralnervesystemet, skjelett- og hjertemuskel, nyrer, lever og endokrine organer [14]. Opphopningen av NADH og pyruvat forskyver laktatdehydrogenasereaksjonen mot laktat, og laktacidose er et vanlig funn [14]. Kardiomyopati er den vanligste hjertemanifestasjonen og forekommer hos anslagsvis 20 til 40 % av barn med mitokondriell sykdom. Hypertrofisk kardiomyopati er vanligst, men dilatert og restriktiv kardiomyopati samt non-compaction av venstre ventrikkel forekommer også, i likhet med arytmier og ledningsforstyrrelser [14]. Flere tilstander danner gjenkjennelige syndromer (tabell) [18].

Syndrom Vanlig genetisk årsak Kjennetegn
Kronisk progressiv ekstern oftalmoplegi (CPEO) m.3243A>G eller storskala mtDNA-delesjon; nukleære gener, først og fremst POLG Debut i 20- til 40-årsalderen; ptose, oftalmoplegi, lett muskelsvakhet, dysfagi, hørselstap
Kearns-Sayres syndrom (KSS) Storskala mtDNA-delesjon, oftest sporadisk Debut før 20 års alder; ekstern oftalmoplegi, pigmentretinopati, kardialt ledningsblokk, cerebellar ataksi; protein i spinalvæske over 1 g/L
MELAS m.3243A>G i MT-TL1 (cirka 80 %) Debut fra barndommen til 40-årsalderen; slagliknende episoder, epilepsi, hørselstap, laktacidose, diabetes
MERRF m.8344A>G i MT-TK (cirka 80 %) Debut før 30 års alder; myoklonus, epilepsi, ataksi, myopati; kardiomyopati med WPW-syndrom
NARP og maternelt nedarvet Leighs syndrom m.8993T>G i MT-ATP6 (kompleks V) Nevropati, ataksi, retinitis pigmentosa; Leighs syndrom

Diagnostikken bygger på en samlet vurdering av klinisk bilde, biokjemi, histopatologi og genetikk. Massiv parallellsekvensering (genpanel, eksom- eller genomsekvensering) er i dag førstevalg og gir samtidig et mål på graden av heteroplasmi [18]. Muskelbiopsi kan vise ragged red fibers, muskelfibre med subsarkolemmal opphopning av mitokondrier som kompensatorisk respons på respirasjonskjededefekten [3].

Kurativ behandling finnes ikke for de fleste formene. Håndteringen er støttende og tverrfaglig, med systematisk screening for organkomplikasjoner [18], tidlig behandling av organspesifikke komplikasjoner og unngåelse av utløsende faktorer som faste, interkurrent sykdom, feber, traume, kirurgi og mitokondrietoksiske legemidler [19]. Valproat skal unngås ved patogene POLG-varianter, siden det kan utløse fulminant leversvikt og forverre nevrologiske symptomer, blant annet krampeanfall, og planlagt langtidsbehandling med aminoglykosider bør forutgås av screening for m.1555A>G og m.1494C>T, som er forbundet med aminoglykosidutløst hørselstap [19]. Nukleosidanaloger mot HIV (NRTI) kan gi myopati, nevropati og laktacidose gjennom mitokondriell toksisitet, og det anbefales forsiktighet med blant annet statiner, hvis laktonformer kan hemme kompleks III, samt metformin [19]. Generell anestesi vurderes som trygg, men preoperativ faste bør minimeres og glukose gis intravenøst ved lengre inngrep dersom pasienten ikke står på ketogen kost [19]. Kosttilskudd som koenzym Q10, L-arginin og vitaminer brukes ofte, men en internasjonal konsensus vurderer effekten ved MELAS som ikke dokumentert [20].

Kilder

  1. Protasoni M, Zeviani M. Mitochondrial Structure and Bioenergetics in Normal and Disease Conditions. Int J Mol Sci 2021. PMID: 33435522
  2. Rolfe DF, Brown GC. Cellular energy utilization and molecular origin of standard metabolic rate in mammals. Physiol Rev 1997. PMID: 9234964
  3. Alston CL, Rocha MC, Lax NZ et al. The genetics and pathology of mitochondrial disease. J Pathol 2017. PMID: 27659608
  4. Arnold PK, Finley LWS. Regulation and function of the mammalian tricarboxylic acid cycle. J Biol Chem 2023. PMID: 36581208
  5. Lopaschuk GD, Karwi QG, Tian R et al. Cardiac Energy Metabolism in Heart Failure. Circ Res 2021. PMID: 33983836
  6. Borst P. The malate-aspartate shuttle (Borst cycle): How it started and developed into a major metabolic pathway. IUBMB Life 2020. PMID: 32916028
  7. Martínez-Reyes I, Chandel NS. Mitochondrial TCA cycle metabolites control physiology and disease. Nat Commun 2020. PMID: 31900386
  8. Nolfi-Donegan D, Braganza A, Shiva S. Mitochondrial electron transport chain: Oxidative phosphorylation, oxidant production, and methods of measurement. Redox Biol 2020. PMID: 32811789
  9. Watt IN, Montgomery MG, Runswick MJ et al. Bioenergetic cost of making an adenosine triphosphate molecule in animal mitochondria. Proc Natl Acad Sci U S A 2010. PMID: 20847295
  10. Murphy MP. How mitochondria produce reactive oxygen species. Biochem J 2009. PMID: 19061483
  11. Hinkle PC. P/O ratios of mitochondrial oxidative phosphorylation. Biochim Biophys Acta 2005. PMID: 15620362
  12. Cannon B, Nedergaard J. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiol Rev 2004. PMID: 14715917
  13. Cooper CE, Brown GC. The inhibition of mitochondrial cytochrome oxidase by the gases carbon monoxide, nitric oxide, hydrogen cyanide and hydrogen sulfide: chemical mechanism and physiological significance. J Bioenerg Biomembr 2008. PMID: 18839291
  14. El-Hattab AW, Scaglia F. Mitochondrial Cardiomyopathies. Front Cardiovasc Med 2016. PMID: 27504452
  15. Kraut JA, Madias NE. Lactic acidosis. N Engl J Med 2014. PMID: 25494270
  16. Del Franco A, Ambrosio G, Baroncelli L et al. Creatine deficiency and heart failure. Heart Fail Rev 2022. PMID: 34618287
  17. Gorman GS, Schaefer AM, Ng Y et al. Prevalence of nuclear and mitochondrial DNA mutations related to adult mitochondrial disease. Ann Neurol 2015. PMID: 25652200
  18. Chin HL, Lai PS, Tay SKH. A clinical approach to diagnosis and management of mitochondrial myopathies. Neurotherapeutics 2024. PMID: 38241155
  19. Gruosso F, Montano V, Simoncini C et al. Therapeutical Management and Drug Safety in Mitochondrial Diseases, Update 2020. J Clin Med 2020. PMID: 33383961
  20. Mancuso M, Bellusci M, Carelli V et al. Diagnostic Criteria and Management of MELAS and Stroke-Like Episodes: Consensus-Based Statements. Eur J Neurol 2026. PMID: 41999163

Oppdatert 30. september 2026