Mitochondrium

Mitochondrien sind membranumhüllte Organellen eukaryotischer Zellen, die eine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel spielen. Sie gelten als die „Kraftwerke der Zelle“ und sind für die Produktion von ATP durch oxidative Phosphorylierung verantwortlich. Mitochondrien enthalten eine eigene DNA (mtDNA) und stammen evolutionär von bakteriellen Vorläufern ab.

Funktion

• ATP-Synthese: Über die Atmungskette in der inneren Mitochondrienmembran
• Calcium-Homöostase und Apoptoseregulation (z. B. Freisetzung von Cytochrom c)
• Fettsäureoxidation, Aminosäureabbau, Harnstoffzyklus
• Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) als Nebenprodukt der Atmung

Pathologische Relevanz

• Mitochondriopathien: Genetisch bedingte Erkrankungen mit Defekten der oxidativen Phosphorylierung (z. B. MELAS, LHON)
• Degenerative Erkrankungen: Mitochondriale Dysfunktion bei Alzheimer, Parkinson, Myopathien
• Tumorpathologie: Anpassungen im Energiestoffwechsel (z. B. Warburg-Effekt), mtDNA-Mutationen in bestimmten Tumoren
• Zelluläre Apoptose: Mitochondrien vermitteln programmierte Zelltodmechanismen bei Stress und DNA-Schäden

Diagnostik

• Histologisch erkennbar durch vermehrte Mitochondrien in Typ-2-Muskelfasern (z. B. bei mitochondrialen Myopathien)
• Nachweis von mtDNA-Mutationen oder Enzymaktivitätsverlust (z. B. COX, SDH) in der histochemischen Färbung