Mitochondriales Membranpotenzial
Synonym: mitochondriales Membranpotential
Englisch: mitochondrial membrane potential
Definition
Das mitochondriale Membranpotenzial, kurz ΔΨm, ist die elektrische Potentialdifferenz über der inneren Mitochondrienmembran. Es entsteht bei der Atmungskette durch den Transport von Protonen aus der Mitochondrienmatrix in den Intermembranraum. Das Membranpotenzial ist ein zentraler Bestandteil der oxidativen Phosphorylierung und damit der zellulären ATP-Synthese.
Physiologie
Während der Elektronentransportkette werden Protonen durch die Komplexe I, III und IV der Atmungskette über die innere Mitochondrienmembran transportiert. Dadurch kommt ein elektrochemischer Protonengradient zustande, der sich aus zwei Komponenten zusammensetzt:
- einer elektrischen Potentialdifferenz (Membranpotenzial)
- einem Konzentrationsgradienten der Protonen
Zusammen bilden diese beiden Komponenten die sogenannte protonenmotorische Kraft. Das mitochondriale Membranpotenzial treibt die ATP-Synthase an, welche die Energie des Protonengradienten zur Bildung von ATP aus Adenosindiphosphat (ADP) und Phosphat nutzt.
Messung
Das mitochondriale Membranpotenzial kann mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen bestimmt werden, die sich abhängig vom Membranpotenzial in den Mitochondrien anreichern. Dazu zählen unter anderem:
- Cyanin-Fluoreszenzfarbstoffe (z.B. JC-1)
- Rhodamin-Fluoreszenzfarbstoffe (z.B. TMRE, TMRM)
Die Analyse erfolgt meist mittels Fluoreszenzmikroskopie oder Durchflusszytometrie.
Pathophysiologie
Ein Verlust oder eine Verminderung des mitochondrialen Membranpotenzials weist auf eine Störung der mitochondrialen Funktion hin. Veränderungen des ΔΨm spielen eine wichtige Rolle bei verschiedenen pathophysiologischen Prozessen, darunter:
Klinik
In der Reproduktionsmedizin wird das mitochondriale Membranpotenzial zur Beurteilung der Funktion von Spermien herangezogen, da es eng mit der Spermienmotilität und der Energieversorgung der Zellen verbunden ist.
siehe auch: Spermienfunktionstest