ATP-energiemolecule

ATP (adenosine-tri-fosfaat)

De universele energie voor alle levende cellen

Adenosine-tri-fosfaat  (ATP) is de belangrijkste vorm van energie welke essentieel is voor alle levende cellen en waardoor het leven mogelijk is en blijft. Deze energiemolecule is overal aanwezig in het lichaam. ATP is niet alleen de universele brandstof binnenin iedere lichaamscel (ontdekking in 1929) maar tevens de universele communicatietaal tussen alle cellen onderling (ontdekking in de 1990’s en in het kader van het Human Genome Project).

ATP als universele brandstof binnenin iedere levende cel

Om als bron van energie al onze levensprocessen te kunnen onderhouden, moeten de suikers, vetten en eiwitten uit onze voeding eerst omgebouwd worden tot ATP (Fig.1.). Deze complexe ATP-vorming gebeurt hoofdzakelijk in de mitochondrieën (Fig.2.).

 


Fig.1. Een ATP molecule slaat energie op in de ‘instabiele’ bindingen tussen de drie fosfaatgroepen welke vastzitten op de transportmolecule adenosine

In deze zeer gespecialiseerde energieproducerende orgaantjes welke met honderden aanwezig zijn in elke van onze miljarden lichaamscellen, worden uit één molecule suiker en uit één molecule vet respectievelijk 36 en 460 ATP-energierijke moleculen geproduceerd. ATP is dan ook de cruciale brandstof waarmee de cellen van alle organen in staat zijn (a) de aanvoer van essentiële stoffen, (b) het elimineren van afbraakproducten, en (c) de aanmaak van  nieuwe bouwstoffen – zoals eiwitten – mogelijk te maken. Zonder ATP kunnen deze biologische  celreacties niet  plaatsvinden en is het leven onmogelijk.

 


Fig.2. Het mitochondrium is ‘het’ energieproducerende orgaantje en ‘de’ krachtcentrale van de cel die de suikers, vetten en eiwitten omzet tot een veel kleinere ATP energiemolecule (cfr. Fig.1.)

De scheikundige instabiliteit van twee van de drie energierijke fosfaatverbindingen (Fig.1.) is de reden waarom ATP zo rijk is aan energie. Deze energie, ter waarde van ongeveer 24.000 cal (of 24 kcal), ligt opgeslagen in deze beide fosfaatbindingen en kan overgedragen op grotere moleculen. Wanneer dan bv. een enzym in de buurt komt van een ATP-molecuul, breekt er een fosfaatbinding door en wordt  ATP gesplitst in ADP (adenosine-DI-fosfaat) en fosforzuur. De energie (+/- 12 kcal), welke hierbij vrijkomt, wordt overgebracht naar het enzym waardoor deze nu in staat is een nuttige biologische activiteit te verrichten zoals bv. een spiercontractie.

 

Beschouwen we het uitvoeren van een bewuste biologische activiteit zoals wandelen, fietsen of zwemmen. Vooreerst moeten de hersenen – via het motorische zenuwstelsel (mechanisme: zie verder) - bewust zenuwprikkels doorsturen naar de verantwoordelijke gestreepte spieren (= geheel van spiercellen). Opdat deze spieren zouden kunnen reageren en dus samentrekken moet er in de duizenden spiercellen voldoende ATP aanwezig zijn om de vereiste energie te kunnen leveren. ATP is daarom ook de molecule welke door het menselijke lichaam in de hoogste concentratie geproduceerd maar ook geconsumeerd wordt (Fig.3.). Andullatie stimuleert de productie van de lichaamseigen ATP (cfr. Wat is andullatietherapie/Meer info).

 


Fig. 3. Cellen maken in hun mitochondrieën continue ATP aan. Het wordt opgebouwd met protonen (H+) afkomstig van de complexe afbraakprocessen van o.a. glucose. In de mitochondrieën bewerkstelligen de protonen de toevoeging van een fosfaatgroep aan adenosine-DI-fosfaat (ADP). Het resulterende ATP wordt in het celcytoplasma uitgestoten (2). Cellulaire activiteiten, zoals de productie van eiwitten, genereren hun energie van ATP-moleculen wanneer een terminale fosfaatbinding wordt verbroken (3). ADP en vrij fosfaten worden dan opnieuw tot ATP gerecycleerd (4).

ATP als universeel communicatiemiddel tussen de cellen onderling

ATP is niet alleen de essentiële energiebron in iedere levende lichaamscel. Buiten de cel is ATP eveneens de universele signaalmolecule waardoor de cellen en de organen (= geheel van cellen) onderling met elkaar communiceren.

 

Bij de activiteiten die onbewust verlopen maar ook spierafhankelijk zijn - zoals o.a. darm-, blaas- en peniscontracties en de bewegingen van het oog en van de tong - gebeurt de signalisatie tussen het autonoom zenuwstelsel en deze gladde spieren mede via het communicatiemiddel ATP (Fig.4.). Dit gebeurt al dan niet in samenwerking met andere neurotransmitters zoals acetylcholine en noradrenaline.

 


Fig. 4. ATP als signaalmolecule (neurotransmitter) tussen cellen


Opdat ATP als neurotransmitter kan functioneren tussen de sensorische zenuwen en de gladde spieren (maar ook tussen de motorische zenuwen en de gestreepte spieren – zie hoger), moeten de informatieontvangende cellen (= de spiercellen en andere cellen van de organen) ATP kunnen herkennen. Dit gebeurt via de specifieke ATP-receptoren ter hoogte van de membranen van de cellen (Fig.5.). Wanneer ATP in contact komt met een P2X-receptor dan zal deze zich letterlijk omvormen tot een poort in het celmembraan waardoorheen grote hoeveelheden calcium (Ca) toegang krijgen tot de cel. Wanneer ATP zich daarentegen aan een P2Y-receptor bindt, ontstaat er een aaneenschakeling van moleculaire reacties binnenin de cel wat resulteert in het vrijkomen van Ca uit de intracellulaire opslagplaatsen.



Fig. 5. De twee in 2010 gekende vormen van (P) purine ATP-receptoren: het P2X-kanaal en de P2Y-receptor. Door activatie van deze receptoren komen de calciumionen (Ca) vrij welke nodig zijn om de cellulaire reacties in gang te zetten

Omdat ATP inwerkt op de membranen van alle cellen, bezit ATP een kritische functie in het dagelijks functioneren van de weefsels en organen

ATP voor de gezondheid en bij ziekte

Omdat ATP overal aanwezig is in het lichaam en omwille van de uitermate belangrijke signalisatiefunctie van ATP tussen de cellen onderling, heeft ATP een unieke brede invloed op het normale maar ook op het abnormale (bij tekort aan ATP) fysiologisch functioneren van alle organen. Het is dus absoluut geen verrassing dat ATP een zeer grote rol speelt bij de vele lichaamsfuncties. Daarom is er een normale dosis lichaamseigen ATP vereist om de gezondheid van de mens onder controle te houden.

 

Omdat er de laatste jaren een zeer grote groep van verschillende P2X- & P2Y-ATP-receptoren ontdekt werd op de membranen van de cellen in de verschillende organen, wordt er veel onderzoek geleverd om via deze receptoren verschillende aandoeningen van deze organen te kunnen beïnvloeden.

 

P2X-ATP-receptoren werden ontdekt op de zenuwcellen van de retina (het oog), de cochlea (het oor), de smaakpapillen (de tong) en de huid (het gevoel). Een tekort aan ATP kan dus aanleiding geven tot storingen in het functioneren van deze zintuigen. Het ATP van het intestinaal zenuwstelsel gaat inwerken op de P2X- en de P2Y-ATP-receptoren van de spieren in de darmen waardoor het ritme van de darmcontracties geregeld wordt om het voedsel doorheen de gastrointestinale transit voort te duwen. ATP gaat zich eveneens binden aan de P2Y-ATP-receptoren van de cellen aan de binnenzijde van de darmen waardoor de secretie van de intestinale enzymen ter afbraak van het ingenomen voedsel gestimuleerd wordt. Een tekort aan ATP kan dus aanleiding geven tot stoornissen van de maagdarmfuncties waardoor onder andere een ‘spastisch colon’ kan ontstaan. Activeren van de ATP-receptoren in het beenweefsel, stimuleert de botvormende cellen (osteoblasten en osteocyten) en onderdrukt de beenafbrekende cellen (osteoclasten). Een gebrek aan ATP leidt mede tot osteoporose. De contracties en de controle van de blaas worden gereguleerd via ATP. De erectie en de relaxatie van de penis vereisen ATP-signalen van de zenuwen naar de gladde spiercellen.

 

Gedurende de volgende 50 jaar zal er nog meer onderzoek geleverd worden om nieuwe ATP-receptoren te ontdekken in de verschillende organen en weefsels. Nu reeds werden specifieke medicaties ontwikkeld om de vorming van trombose mede te onderdrukken via de beïnvloeding van de P2Y/12-ATP-receptoren (Prasugrel; Clopidogrel; PRT060128; Ticagrelor). Intense research is onderweg om de P2X/7-ATP-receptoren te stimuleren  teneinde rheumatoïde artritis te bestrijden (CE-224,535 en AZD9056). Wanneer men er in slaagt de P2X/3 en de P2X/2-3-ATP-receptoren te blokkeren (o.a. GSK1482160), hoopt men ook de pijnveroorzakende mechanismen te onderdrukken.

 

Conclusie

ATP is de meest essentiële energiemolecule waardoor het leven mogelijk is. ATP speelt mede een enorme rol in het voorkomen van vele aandoeningen

 

Referenties

Andullation Research Center   |   Bruwaan 19   |   B-9700 Oudenaarde   |   +32 (0)55 23 23 23   |   info@andullation.eu   |    webdesign by DAS Media