Wat zijn mitochondriën?

In bijna al je lichaamscellen bevinden zich kleine, afgeronde of langwerpige structuren die verantwoordelijk zijn voor de energievoorziening: de mitochondriën (enkelvoud: mitochondrion of mitochondrium). Ze worden vaak de energiefabriekjes van de cel genoemd en dat is niet voor niets, zonder mitochondriën zou je lichaam simpelweg niet genoeg brandstof kunnen produceren om te functioneren.

Wat doen mitochondriën precies?

Mitochondriën zetten voedingsstoffen om in adenosinetrifosfaat, afgekort ATP. ATP is de universele energiemunt van het lichaam: vrijwel elk proces in je cellen (van spiercontractie tot het doorgeven van zenuwsignalen) draait op ATP. Dit omzettingsproces heet celademhaling en verloopt met behulp van zuurstof. Mitochondriën bevatten daarvoor een rijke mix van vetten, eiwitten en enzymen die samen dit ingewikkelde proces mogelijk maken.

Bouw en aantal

Elk mitochondrion is omgeven door twee membranen: een gladde buitenmembraan en een sterk geplooide binnenmembraan. Die plooien vergroten het oppervlak waarop de energieproductie plaatsvindt. De plooien zelf heten cristae. In dit geplooide membraan vindt een belangrijk deel van de ATP-productie plaats.

Het aantal mitochondriën per cel verschilt enorm en hangt af van hoeveel energie een cel nodig heeft. Spiercellen en hartcellen, die continu hard werken, zitten boordevol mitochondriën. In hartcellen nemen ze zelfs ongeveer een derde van het totale celvolume in beslag. Cellen met een lager energieverbruik hebben er beduidend minder. Wanneer de energiebehoefte van een cel toeneemt (bijvoorbeeld door regelmatige lichamelijke inspanning) kunnen mitochondriën zich vermenigvuldigen, een proces dat mitochondriale biogenese heet.

Eigen DNA

Een bijzonder kenmerk van mitochondriën is dat ze hun eigen stukje DNA bezitten, los van het DNA in de celkern. Dit mitochondriaal DNA (mtDNA) codeert voor een deel van de eiwitten die nodig zijn voor de energieproductie. Het wordt vrijwel uitsluitend via de moeder doorgegeven, wat het ook interessant maakt voor genetisch onderzoek naar afstamming.

Wanneer mitochondriën niet goed werken

Als mitochondriën minder goed functioneren, spreken artsen en onderzoekers van mitochondriale disfunctie. Dit kan zich op allerlei manieren uiten, omdat vrijwel elk weefsel afhankelijk is van een stabiele energievoorziening. Organen met een hoge energiebehoefte (het hart, de hersenen, de spieren) zijn vaak het eerst en het hardst getroffen. Mitochondriale disfunctie wordt in verband gebracht met uiteenlopende aandoeningen, waaronder hartfalen, neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en bepaalde vormen van kanker. Ook bij autismespectrumstoornissen zijn in onderzoek afwijkende mitochondriale biomarkers gevonden, zoals verhoogde waarden van lactaat en pyruvaat.

Daarnaast kunnen externe factoren de werking van mitochondriën beïnvloeden. Zo is aangetoond dat nicotine de structuur en functie van mitochondriën in gladde spiercellen van de luchtwegen kan aantasten. Aan de andere kant laat onderzoek zien dat lichaamsbeweging (zowel duurtraining als intervaltraining) de mitochondriale biogenese in skeletspiercellen stimuleert, onder meer via het eiwit PGC-1α.