Rozpoznanie chorób mitochondrialnych

Ocena charakteru dziedziczenia i manifestacji klinicznych objawów chorób mitochondrialnych

Ze względu na to, że choroby miotochondrialne w niektórych przypadkach mogą być spowodowane uszkodzeniem genomu jądrowego, przeniesienie choroby będzie odpowiadać Mendlowskim prawom dziedziczenia. W tych samych przypadkach, gdy rozwój choroby jest spowodowany przez mitochondrialne mutacje DNA, dziedziczenie będzie odpowiadać typowi mitochondriów, czyli będzie przekazywane wzdłuż linii matczynej. Wreszcie, gdy patologia rozwija się z równoczesnym uszkodzeniem genów jądrowych i mitochondrialnych genomów, dziedziczenie będzie złożone i będzie zależało od różnych czynników. W tym względzie analiza genealogiczna ze względów formalnych (charakter dziedziczenia przez rodowodzie) można stwierdzić bardzo różne rodzaje dziedziczenia: autosomalnie dominująco autosomalny recesywny,, X-powiązane, mitochondrialnych.

Rozwój takich chorób jak nieodpowiednie miotohondrialnyh metabolizm kwasu pirogronowego lub beta-utlenianie kwasów tłuszczowych, cykl Krebsa, jest związane z mutacją w genach genomu jądrowego. Dla tych schorzeń charakteryzujących się autosomalnie recesywnie okazji, kiedy jego rodzice - nosicieli mutacji (heterozygoty), a dziecko - wsparcie zarówno dziedziczne mutacje pochodzące od ojca i matki (homozygoty). Rodzice zwykle wygląda zdrowo i podobne choroby lub mikropriznaki powinni patrzeć na braci i sióstr z chorym dzieckiem (rodzeństwo probandów) i ich bliskich zarówno matki, jak i ojca (w kuzynów).

W przypadku recesywny połączony z X-Linked spadków (na przykład postać noworodkowa glutarowy kwasicę typu II lub niedobór podjednostki E1 kompleksu pirogronianowej, chorobę Menkesa, etc.) często cierpią chłopców i ługi wystają nosicieli mutacji i przenieść je do swoich synami. Dziedziczenie matki różni się od X związanej z klęską osób obu płci. W takich przypadkach, analizując rodowód, należy przeanalizować występowanie u mężczyzn, ponieważ nie występuje u kobiet. Genealogia nie śledzi transmisji choroby wzdłuż linii ojciec-syn, ponieważ ojciec może oddać syna tylko na chromosom Y.

Wraz z rozwojem choroby ze względu na uszkodzenia w genomie mitochondriów (na przykład, pewna liczba chorób łańcucha oddechowego, neuropatii wzrokowej, Leber zespołach MELAS, MERF, NARP i wsp.) Nie zaobserwowano matek spadku ponieważ mitochondria dziecko odziedziczone po matce i może przesyłać je za chłopców i dziewczyny. Zatem na równi wpływają osoby obu płci. W tym względzie rodowód powinny zapewnić transmisję choroby z matkami.

W analizie hodowlane i znalezienie objawów mitochondrialnych rodziny chorób, należy pamiętać, że ciężkość choroby (cecha ekspresywności) może się zmieniać w szerokim zakresie, który może być powiązany z innym numerem uszkodzonych mitochondriów, charakter ich urazów, innym rozkładzie mutacji komórek etc. Dlatego nie zawsze jest możliwe wykrycie oczywistych objawów choroby. W niektórych przypadkach ujawnione są albo wyizolowane, skasowane objawy, albo znaki, które mogą być wykryte przez ich ukierunkowane wyszukiwanie.

Rozwój choroby mitochondriów może być związane z uszkodzeniem głównych części mitochondriów, tak zwane mikrodelecje (na przykład, zespół Kearnsa-Sayre, zespół Pearsona, niektóre postaci cukrzycy, głuchoty, z progresywnym oftalmoplegii zewnętrznych, etc.). W takich przypadkach często nie znajdziemy charakterystyczne objawy krewnych, ponieważ rozwój chorób związanych z pojawieniem się nowych mutacji, które zaszły w zygoty natychmiast po zapłodnieniu (mutacja de novo ). Choroba jest sporadyczna. Często w tych chorobach autosomalny dominujący odziedziczyć stanów związanych z mutacjami w mitochondrialnym DNA, na przykład niektóre formy encephalomyopathies, miopatii z chorobami oczu, pomimo obecności mutacji mtDNA (wiele delecji) mają autosomalny dominujący obraz dziedziczenia.

Jednak w odróżnieniu od autosomalnego dominującego autosomu typu Mendelian dziedziczenie w patologii mitochondrialnej charakteryzuje się dużą liczbą osób dotkniętych chorobą w kolejnych pokoleniach.

Wreszcie, niektóre choroby mitochondrialne, często związane z wyczerpaniem mitochondriów mtDNA lub ich brakiem w komórkach, mogą być dziedziczone w sposób autosomalny recesywny. Należą do nich wrodzone formy miopatii, kardiomiopatia, zespół neurodystresowy, kwasica mleczanowa, uszkodzenie wątroby itp.

Badanie natury dziedzicznej transmisji choroby ma ogromne znaczenie dla prognozy medyczno-genetycznej i wymaga dogłębnej analizy objawów klinicznych ze znajomością mechanizmów powstawania patologii mitochondrialnych i rodzajów jej dziedziczenia.

Manifestacja objawów klinicznych różni się znacznie od pierwszych dni życia do okresu dorosłego. Analizując ten wskaźnik, należy wziąć pod uwagę formy nozologiczne, ponieważ każdy z nich ma określony wiek debiutu.

Zaburzenia wymiany obserwowane w chorobach mitochondrialnych są w większości przypadków progresywne. Początkowe objawy są często łagodne, następnie postępują i mogą prowadzić do znaczących zaburzeń związanych z niepełnosprawnością. Rzadkie formy patologii, takie jak łagodna miopatia dziecięca i niektóre formy neuropatii optycznej Lebera, mogą być korzystne i odwrotne.

W badaniach laboratoryjnych zwracaj uwagę na charakterystyczne cechy chorób mitochondrialnych:

• obecność kwasicy;
• podwyższony poziom mleczanu i pirogronianu we krwi, wzrost wskaźnika mleczanu / pirogronianu większy niż 15, szczególnie zwiększony obciążeniem glukozą lub ćwiczeniami;
• hipertonemia;
• hipoglikemia;
• hiperammonemia;
• zwiększenie stężenia acetooctanu i 3-hydroksymaślanu;
• wzrost stosunku kwasu 3-hydroksymasłowego / kwasu acetooctowego we krwi;
• zwiększona zawartość aminokwasów we krwi i moczu (alanina, glutamina, kwas glutaminowy, walina, leucyna, izoleucyna);
• podwyższony poziom kwasów tłuszczowych we krwi;
• nadmierna wydzielanie kwasów organicznych z moczem;
• obniżenie poziomu karnityny we krwi;
• wzrost zawartości mioglobiny w płynach biologicznych;
• zmniejszenie aktywności enzymów mitochondrialnych w miocytach i fibroblastach.

Wartość diagnostyczna tych wskaźników jest wyższa w przypadku obciążenia pokarmowego niż w przypadku postu. W praktyce sprawdził się test diagnostyczny: oznaczanie poziomu mleczanu we krwi na tle obciążenia glukozą, co umożliwia dokładniejsze rozpoznanie niespójności łańcucha oddechowego z dodatkowym ładunkiem glukozy.

Do diagnostyki laboratoryjnej dysfunkcji mitochondriów i jej specyficznych postaci nosologicznych, rutynowe, rutynowe biochemiczne metody badań nie są wystarczające, konieczne są specjalne badania. Jest to szczególnie wygodne do analizy aktywności enzymów w próbkach biopsji mięśni szkieletowych niż w innych tkankach. Możliwe jest określenie aktywności enzymów łańcucha oddechowego, w szczególności syntazy cytrynianowej, dehydrogenazy bursztynianowej i oksydazy C cytochromu.

Dane z badań genetycznych morfologicznych i molekularnych

Szczególne znaczenie mają badania morfologiczne w diagnostyce patologii mitochondriów. Ze względu na dużą rolę informacyjną często konieczne jest wykonanie biopsji tkanki mięśniowej oraz badanie histochemiczne otrzymanych próbek biopsyjnych. Ważne informacje można uzyskać przez równoczesne badanie materiału za pomocą mikroskopu świetlnego i elektronowego.

Jednym z istotnych markerów choroby mitochondrialne - zjawiska „postrzępione” czerwone włókna [zjawisko RRF (poszarpane czerwone włókna)], ustanowiony w 1963 połączone ze sobą tworząc w wyniku proliferacji i ogniskowej akumulacji nieprawidłowych mitochondriów genetycznie zmodyfikowanych przez krawędź włókien mięśniowych. Zjawisko to zostało wykryte w mikroskopie świetlnym przy użyciu Gömöri specjalnego barwienia, ale w ostatnich latach w tym celu różnych markerów mitochondrialnych i różnymi metodami immunologicznymi.

Inne cechy morfologiczne patologii mitochondrialnej obejmują:

• gwałtowny wzrost wielkości mitochondriów;
• gromadzenie glikogenu, lipidów i konglomeratów wapnia w subsarmie;
• zmniejszona aktywność enzymów mitochondrialnych;
• zaburzona dystrybucja granulek aktywności enzymów dehydrogenazy bursztynianowej (SDH), oksydoreduktazy NADH, oksydazy C cytochromu itp.

U pacjentów z chorobami mitochondrialnych mikroskopii światła może wykryć tkanka mięśniowa niespecyficznych właściwości morfologicznych: lokalna nekroza włókien mięśniowych, akumulacja sarkoplazmennyh masy, obecność części lizy subsarkolemmalnyh sarkoplazmatyczne bazofilii sarkoplazmatycznych, zwiększenie liczby jąder mięśni, aktywacji procesów odnowy i innych.

Badanie roli zjawisku „postrzępione” czerwone włókna wykazały jego znaczenie dla diagnostyki chorób takich jak zespół MELAS, MERRF, Kearns-Sayre, przewlekłej postępującej oftalmoplegii i innych związanych z mutacjami mtDNA. Zjawisko to może wystąpić w innych chorobach: Dystrofia mięśniowa Duchenne'a, zapalenie skórno-mięśniowe, dystrofię miotoniczną, Drugs mocujące (klofibrat) i innych stanów patologicznych. Zatem, wraz z pierwotnymi chorobami mitochondrialnymi, zjawisku RRF mogą towarzyszyć wtórne dysfunkcje mitochondrialne.

Obecnie badania histochemiczne i mikroskopowe mikroskopowe tkanki mięśniowej są szeroko stosowane do wykrywania objawów niewydolności mitochondrialnej. W niektórych przypadkach pomagają w diagnozowaniu, zwłaszcza przy prawidłowym obrazie morfologicznym tkanki mięśniowej według mikroskopii świetlnej.

Mikroskopia elektronowa znaki - wykrywanie mitochondrialnego proliferacji naruszenia ich kształtu i wielkości, dezorganizacji i zwiększenie cristae akumulacji nieprawidłowego mitochondriów pod sarkolemą, gromadzenie lipidów i zaburzenia parakrystaliczne (składający się głównie z białka) lub osmophilic wtrąceń umiejscowione między wewnętrzną i zewnętrzną błony lub w kuliste cristae, akumulacja, często znajdują się w matrycy (składającego się przede wszystkim z triglicerydów), i innych.

U niektórych pacjentów możliwe jest wykrycie nieprawidłowości cytochemicznych w leukocytach.

Kompleks badań biochemicznych i morfologicznych uzupełniają nowoczesne metody diagnostyki molekularnej (wykrywanie mutacji jądrowych lub mitochondrialnych) wykonywane w specjalistycznych laboratoriach diagnostycznych DNA. W chorobach mitochondrialnych zidentyfikowano różne rodzaje mutacji: punkt, delecje, duplikacje, anomalie ilościowe DNA itp.

W przypadku braku mutacji w mtDNA, jeśli podejrzewa się patologię mitochondrialną, przeprowadza się badanie jądrowego DNA.

Kryteria diagnozy

Istnieją 2 grupy kryteriów diagnozowania chorób mitochondrialnych. Podstawowe kryteria diagnostyczne (pierwsza grupa).

• Kliniczne:
  • ustalone diagnozy: zespoły MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, neuropatia Lebera, choroba Leah, Alpers;
  • Obecność 2 lub kombinacja następujących funkcji:
    • uszkodzenia wielonarządowe patognomoniczne dla chorób łańcucha oddechowego;
    • przebieg postępujący z epizodami zaostrzenia lub obecnością mutacji mitochondrialnych w rodzinie;
    • wykluczenie chorób metabolicznych i innych poprzez przeprowadzenie odpowiednich testów.
• Histologiczny - wykrycie zjawiska RRF w ponad 2% tkanki mięśniowej.
• Enzymatyczny:
  • włókna C-oksydazy ujemnej z cytochromu;
  • zmniejszenie aktywności enzymów kompleksu łańcucha oddechowego (<20% normy w tkance, <30% w komórkach lub kilku tkankach).
• Funkcjonalny - spadek syntezy ATP w fibroblastach o więcej niż 3 odchylenia standardowe.
• Molekularno-genetyczne - patogenetycznie znaczące mutacje jądrowe lub mtDNA.

Dodatkowe kryteria diagnostyczne (druga grupa).

• Kliniczne - niespecyficzne objawy choroby pojawiają się kiedy łańcuch oddechowy (poronień, zmniejszenie aktywności motorycznej płodu, przedwczesnego śmierć noworodków, zaburzenia ruchowe, zaburzenia rozwojowe, zaburzenia mięśni w okresie noworodkowym).
• Histologiczny - mały procent zjawiska RRF, subarachromolemalna akumulacja mitochondriów lub ich anomalie.
• Enzymatyczny - niska aktywność enzymów kompleksu oddechowego (20-30% normy w tkankach, 30-40% - w komórkach lub liniach komórkowych).
• Funkcjonalny - zmniejszenie syntezy ATP w fibroblastach o 2-3 standardowe odchylenia lub brak wzrostu fibroblastów w pożywce z galaktozą.
• Genetyka molekularna - wykrywanie mutacji jądrowych lub mtDNA z domniemanym związkiem patogenetycznym.
• Metaboliczne - wykrycie jednego lub więcej metabolitów, wskazujące na naruszenie bioenergetyki komórkowej.

[1], [2], [3], [4]