AbstractCellular homeostasis requires permanent energy production and consumption. Adenosine triphosphate (ATP) is the major energy component for the cell. Its synthesis occurs mainly in mitochondria where the oxidative phosphorylations realise the coupling between oxygen consumption and phosphoryla...
AbstractCellular homeostasis requires permanent energy production and consumption. Adenosine triphosphate (ATP) is the major energy component for the cell. Its synthesis occurs mainly in mitochondria where the oxidative phosphorylations realise the coupling between oxygen consumption and phosphorylation of adenosine diphosphate. The anaerobic production of ATP plays an important role in the intermediary metabolism. The enzymatic complexes of the mitochondrial respiratory chain are energy transducers acting as proton pumps. In cardiomyocytes, the phosphocreatine circuit allows a substrate channelling between mitochondria and myofibrils. This metabolic compartmentation explains the difficulties of studying energetic metabolism in the beating heart and the lack of correlation between cardiac function and the usual energy parameters. Mitochondria are a potential site of action of anaesthetic agents. Lipophilic local anaesthetics impair cellular energy metabolism and mitochondrial ATP production. Such effects could be associated with toxic effects of these molecules. NMR or near-infrared spectroscopy are non invasive techniques for monitoring energetic metabolism in vivo. Clinical applications are developed for analysing brain, muscle or cardiac function in physiological and pathological conditions.
AbstractCellular homeostasis requires permanent energy production and consumption. Adenosine triphosphate (ATP) is the major energy component for the cell. Its synthesis occurs mainly in mitochondria where the oxidative phosphorylations realise the coupling between oxygen consumption and phosphorylation of adenosine diphosphate. The anaerobic production of ATP plays an important role in the intermediary metabolism. The enzymatic complexes of the mitochondrial respiratory chain are energy transducers acting as proton pumps. In cardiomyocytes, the phosphocreatine circuit allows a substrate channelling between mitochondria and myofibrils. This metabolic compartmentation explains the difficulties of studying energetic metabolism in the beating heart and the lack of correlation between cardiac function and the usual energy parameters. Mitochondria are a potential site of action of anaesthetic agents. Lipophilic local anaesthetics impair cellular energy metabolism and mitochondrial ATP production. Such effects could be associated with toxic effects of these molecules. NMR or near-infrared spectroscopy are non invasive techniques for monitoring energetic metabolism in vivo. Clinical applications are developed for analysing brain, muscle or cardiac function in physiological and pathological conditions.
Abstract
RésuméLe fonctionnement cellulaire normal nécessite une production et une consommation permanentes d'énergie. L'adénosine triphosphate (ATP) est le composé énergétique fondamental pour la cellule. Il est produit essentiellement dans les mitochondries, où les phosphorylations oxydatives réalisent un couplage entre la consommation d'O2 et la synthèse d'ATP. La production anaérobie d'ATP est quantitativement peu importante, mais elle joue, cependant, un rôle fondamental au niveau du métabolisme intermédiaire. Les complexes enzymatiques de la chaîne respiratoire des mitochondries sont des transducteurs d'énergie de type pompe à protons; leur régulation est complexe et permet une recherche permanente du meilleur compromis entre vitesse maximale et rendement optimal. Dans les cellules myocardiques, le système de la créatine kinase assure un couplage efficace entre la production d'ATP dans les mitochondries et son utilisation à distance au niveau des filaments de myosine. Ceci explique, en partie, la difficulté d'analyse du métabolisme énergétique in vivo et la dissociation apparente entre la fonction myocardique et les paramètres métaboliques habituellement mesurés. La mitochondrie est un site d'action potentiel pour les agents anesthésiques. Les anesthésiques locaux lipophiles diminuent la production d'ATP par la mitochondrie, ce qui pourrait expliquer, en partie, certains effets toxiques de ces molécules. La spectroscopie RMN et en proche infrarouge sont des techniques d'évaluation in vivo du métabolisme énergétique; elles sont applicables à l'homme et permettent l'étude des tissus cérébraux, cardiaques et musculaires dans des situations normales ou pathologiques.
RésuméLe fonctionnement cellulaire normal nécessite une production et une consommation permanentes d'énergie. L'adénosine triphosphate (ATP) est le composé énergétique fondamental pour la cellule. Il est produit essentiellement dans les mitochondries, où les phosphorylations oxydatives réalisent un couplage entre la consommation d'O2 et la synthèse d'ATP. La production anaérobie d'ATP est quantitativement peu importante, mais elle joue, cependant, un rôle fondamental au niveau du métabolisme intermédiaire. Les complexes enzymatiques de la chaîne respiratoire des mitochondries sont des transducteurs d'énergie de type pompe à protons; leur régulation est complexe et permet une recherche permanente du meilleur compromis entre vitesse maximale et rendement optimal. Dans les cellules myocardiques, le système de la créatine kinase assure un couplage efficace entre la production d'ATP dans les mitochondries et son utilisation à distance au niveau des filaments de myosine. Ceci explique, en partie, la difficulté d'analyse du métabolisme énergétique in vivo et la dissociation apparente entre la fonction myocardique et les paramètres métaboliques habituellement mesurés. La mitochondrie est un site d'action potentiel pour les agents anesthésiques. Les anesthésiques locaux lipophiles diminuent la production d'ATP par la mitochondrie, ce qui pourrait expliquer, en partie, certains effets toxiques de ces molécules. La spectroscopie RMN et en proche infrarouge sont des techniques d'évaluation in vivo du métabolisme énergétique; elles sont applicables à l'homme et permettent l'étude des tissus cérébraux, cardiaques et musculaires dans des situations normales ou pathologiques.
Biochim Biophys Acta Rigoulet 1018 91 1990 10.1016/0005-2728(90)90114-J Flux-dependent increase in the stoichiometry of charge translocation by mitochondrial ATPase/ATP synthase induced by almitrine
Anesthesiology Sztark 88 1340 1998 10.1097/00000542-199805000-00026 Comparison of the effects of bupivacaine and ropivacaine on heart cell mitochondrial bioenergetics
Biochem Mol Biol Int Sztark 43 997 1997 Effects of the local anesthetic bupivacaine on mitochondrial energy metabolism: change from uncoupling to decoupling depending on the respiration state
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