Mitochondria may accumulate Ca2+ by an energy-dependent process
Hierbij is geen specifieke ATPase transporter betrokken, zoals bij de ER, maar wordt Ca2+ geaccumuleerd via een electrogenic Ca2+ channel. De energie voor de ophoping van Ca2+ komt van de aanzienlijke mitochondriale membraanpotentiaal. Deze potentiaal wordt opgewekt door de grote protonengradiënt die door de elektronentransportketen tot stand wordt gebracht en noodzakelijk is voor de koppeling van de ademhaling aan de synthese van ATP. Experimenteel kan de mitochondriale accumulatie van Ca2+ worden gestimuleerd door een substraat voor het oxidatieve metabolisme of door ATP. In het laatste geval drijft de hydrolyse van ATP de accumulatie van H+ aan en genereert het membraanpotentiaal door omkering van de H+-ATPase. Geneesmiddelen die ofwel het elektronentransport verstoren, zoals antimycine, ofwel de protonengradiënt doen instorten, zoals protonofoorontkoppelaars, blokkeren de mitochondriale opname van Ca2+. Zorgvuldige experimenten met subcellulaire fracties, permeabele cellen of in situ beeldvorming van gesekwestreerd Ca2+ hebben aangetoond dat de kinetiek van Ca2+ opname door mitochondriën niet consistent is met significante accumulatie van Ca2+ door dit organel onder rustcondities (Fig. 23-2). Echter, zodra de drempel voor opname is bereikt, is de drijvende kracht voor Ca2+ accumulatie substantieel, en wanneer i gedurende een langere periode verhoogd is, kunnen mitochondriën Ca2+ accumuleren tot opmerkelijke concentraties. Deze Ca2+-opname kan dienen als bescherming van de cel tegen de schadelijke effecten van langdurige verhoging van de i. Terwijl de opname van Ca2+ door mitochondriën een elektrogeen proces is, is de efflux neutraal, ofwel een Ca2+ voor 2H+ of 2Na+ uitwisseling, en verloopt langzamer dan de cytoplasmatische en plasmamembraanbuffering. Aldus wordt Ca2+ dat tijdens perioden van langdurige stress wordt geaccumuleerd, in een voldoende laag tempo aan het cytoplasma afgegeven, zodat de overmaat uit de cel kan worden verwijderd zonder de Ca2+-concentratie in het cytoplasma te verhogen.
Figuur 23-2
ATP-afhankelijke opname van calcium in het endoplasmatisch reticulum en de mitochondriën als functie van de extraorganellaire Ca2+-concentratie. Gestileerde gegevens overgenomen van resultaten oorspronkelijk gerapporteerd in Burgess et al. Zoals gezegd, ATP-afhankelijke Ca2+ opname (meer…)