Diagnosis penyakit mitokondria

Penilaian sifat warisan dan manifestasi tanda klinikal penyakit mitokondria

Disebabkan fakta bahawa penyakit myotochondrial dalam sesetengah kes boleh disebabkan oleh kerosakan kepada genom nuklear, penghantaran penyakit itu akan sesuai dengan undang-undang pusaka Mendelian. Dalam kes-kes di mana pembangunan penyakit ini disebabkan oleh mutasi dalam DNA mitokondria, warisan mitokondria akan sepadan dengan jenis yang disebarkan melalui garis ibu. Akhirnya, apabila patologi berkembang dengan kerosakan serentak ke gen gen nuklear dan mitokondria, warisan akan menjadi rumit dan akan ditentukan oleh pelbagai faktor. Dalam hal ini, analisis keturunan atas alasan formal (sifat warisan oleh silsilah) boleh dinyatakan jenis yang sangat berbeza warisan: autosomal dominan, autosomal resesif, X berkaitan, mitokondria.

Pembangunan penyakit seperti miotohondrialnyh metabolisme sebagai tidak sesuai asid pyruvic atau asid lemak beta-pengoksidaan, kitaran Krebs, dikaitkan dengan mutasi dalam gen genom nuklear. Untuk penyakit ini dicirikan oleh autosomal resesif warisan cara ini, apabila ibu bapanya - pembawa mutasi (heterozigot), dan kanak-kanak - menyokong kedua-dua mutasi diwarisi berasal dari ayah dan ibu (homozygote). Ibu bapa biasanya kelihatan sihat, dan penyakit yang serupa atau mikropriznaki harus melihat saudara-saudara kanak-kanak itu sakit (adik-beradik probands) dan saudara-mara mereka oleh kedua-dua ibu dan bapa (dalam sepupu).

Dalam kes resesif terlibat dengan jenis warisan X berkaitan (cth, borang neonatal glutaric aciduria Jenis II atau kekurangan subunit E1 kompleks pyruvate, penyakit Menkes, dan lain-lain) yang kerap mengalami kanak-kanak lelaki dan ibu menonjol pembawa mutasi dan memindahkan mereka kepada anak-anaknya. Warisan maternal berbeza dari hubungan X dengan kekalahan orang dari kedua-dua jantina. Dalam kes ini, apabila menganalisis silsilah, adalah perlu untuk menganalisis kejadian pada lelaki, kerana ia tidak akan muncul pada wanita. Silsilah itu tidak dikesan penyebaran penyakit oleh garisan bapa-anak, kerana bapa boleh menghantar anak tunggal Y-kromosom.

Dengan perkembangan penyakit ini disebabkan oleh kerosakan genom mitokondria (contohnya, beberapa penyakit rantaian pernafasan, neuropati optik, Leber sindrom Melas, MERF, NARP et al.) Semasa pusaka ibu kerana mitokondria kanak-kanak diwarisi daripada ibu, dan ia boleh menghantar mereka sebagai kanak-kanak lelaki , dan kanak-kanak perempuan. Oleh itu, orang-orang dari kedua-dua jantina adalah sama terjejas. Dalam hal ini, silsilah harus diikuti dengan penularan penyakit sepanjang garis ibu.

Dalam analisis silsilah dan mencari tanda-tanda saudara penyakit mitokondria harus diingat bahawa keterukan penyakit (expressivity ciri) boleh berbeza-beza secara meluas, yang boleh dikaitkan dengan nombor yang berbeza mitokondria yang rosak, sifat kecederaan mereka, pengedaran berbeza mutasi dalam sel-sel dan lain-lain Oleh itu, tidak selalu mungkin untuk mengesan tanda-tanda penyakit yang jelas. Dalam sesetengah kes, gejala yang dipisahkan, dipadam atau tanda yang dapat dikesan oleh carian sasaran mereka diturunkan.

Perkembangan penyakit mitokondria boleh dikaitkan dengan kerosakan kepada bahagian-bahagian utama mitokondria, yang dipanggil microdeletions (contohnya, sindrom Kearns-Sayre, sindrom Pearson, beberapa bentuk diabetes dengan pekak, ophthalmoplegia luar progresif, dan lain-lain). Dalam kes ini, selalunya tidak mencari gejala ciri daripada saudara-mara, sejak pembangunan penyakit yang dikaitkan dengan kemunculan mutasi baru yang telah berlaku dalam zigot selepas persenyawaan (mutasi de novo ). Penyakit ini sporadis. Sering dengan ini penyakit autosomal dominan diwarisi beberapa syarat yang dikaitkan dengan pelbagai mutasi dalam DNA mitokondria, sebagai contoh, beberapa bentuk encephalomyopathies, myopathy dengan penyakit mata, walaupun kehadiran mutasi mtDNA (multiple penghapusan) mempunyai corak dominan autosomal warisan.

Walau bagaimanapun, berbeza dengan warisan jenis dominan Mendelian autosomal dalam patologi mitokondria disifatkan oleh sebilangan besar individu terjejas dalam generasi berikutnya.

Akhirnya, sesetengah penyakit mitokondria, yang sering dikaitkan dengan penipisan mitochondria mtDNA atau ketiadaan mereka dalam sel, boleh diwarisi dengan cara reses autosomal. Ini termasuk bentuk kongenital kongiital, kardiomiopati, sindrom neurodistress, asidosis laktik, kerosakan hati, dll.

Kajian mengenai sifat penghantaran keturunan penyakit ini amat penting untuk prognosis perubatan-genetik dan memerlukan analisa mendalam mengenai tanda-tanda klinikal dengan pengetahuan mengenai mekanisme pembentukan patologi mitokondria dan jenis warisannya.

Manifestasi manifestasi klinikal berbeza-beza dari hari-hari pertama kehidupan hingga ke dewasa. Apabila menganalisis penunjuk ini, perlu mengambil kira bentuk nosologi, kerana masing-masing mempunyai usia debut tertentu.

Gangguan pertukaran yang diperhatikan dalam penyakit mitokondria adalah, dalam kebanyakan kes, progresif. Gejala awal selalunya ringan, kemudian berkembang dan boleh menyebabkan gangguan ketara yang ketara. Bentuk-bentuk patologi jarang, seperti myopathy infantile ringan dan beberapa bentuk neuropati optik Leber, boleh menguntungkan dan terbalik.

Pada penyelidikan makmal memberi perhatian kepada ciri-ciri ciri-ciri penyakit mitokondria:

• kehadiran asidosis;
• tahap peningkatan laktat dan piruvat dalam darah, peningkatan indeks laktat / pyruvate lebih daripada 15, terutamanya dipertingkatkan dengan beban glukosa atau senaman;
• hipertonemia;
• hipoglikemia;
• hiperkonemia;
• meningkatkan kepekatan acetoasetat dan 3-hydroxybutyrate;
• peningkatan dalam nisbah asid 3-hydroxybutyric / acetoacetic dalam darah;
• peningkatan kandungan asid amino dalam darah dan air kencing (alanine, glutamin, asid glutamat, valine, leucine, isoleucine);
• tahap tinggi asid lemak dalam darah;
• hyperexcretion asam organik dengan air kencing;
• menurunkan kadar karnitin dalam darah;
• peningkatan dalam kandungan myoglobin dalam cecair biologi;
• penurunan aktiviti enzim mitokondria dalam myocytes dan fibroblas.

Nilai diagnostik penunjuk ini lebih tinggi untuk beban makanan berbanding dengan puasa. Dalam praktiknya, ujian diagnostik telah membuktikan dirinya: penentuan laktat dalam darah pada latar belakang beban glukosa, yang memungkinkan untuk lebih jelas mengenal pasti ketidakselarasan rantaian pernafasan dengan beban tambahan glukosa.

Untuk diagnosis makmal disfungsi mitokondria dan bentuk nosologi spesifiknya, kaedah penyiasatan rutin dan rutin biokimia tidak mencukupi, ujian khusus diperlukan. Ia amat mudah untuk menganalisis aktiviti enzim dalam spesimen biopsi otot rangka berbanding dengan tisu lain. Adalah mungkin untuk menentukan aktiviti enzim rantaian pernafasan, terutama synthetase sitrat, dehidrogenase succinate dan sitokrom C-oksidase.

Data kajian genetik morfologi dan molekul

Kajian morfologi dalam diagnosis patologi mitokondria sangat penting. Oleh kerana pentingnya bermaklumat, sering diperlukan untuk melakukan pemeriksaan biopsi dan histokimia otot terhadap spesimen biopsi yang diperolehi. Maklumat penting boleh diperolehi dengan pemeriksaan serentak bahan oleh mikroskop cahaya dan elektron.

Salah satu petanda penting penyakit mitokondria - fenomena "kasar" gentian merah [fenomena RRF (gentian merah kasar)], yang ditubuhkan pada tahun 1963, beliau dikaitkan dengan membentuk disebabkan percambahan dan pengumpulan fokus mitokondria tidak normal diubah secara genetik oleh mata serat otot. Fenomena ini telah dikesan oleh mikroskop cahaya menggunakan Gomori pewarnaan khas, tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini untuk tujuan ini, penanda mitokondria yang berbeza dan pelbagai kaedah imunologi.

Ciri-ciri morfologi lain patologi mitokondria termasuk:

• peningkatan tajam dalam saiz mitokondria;
• pengumpulan glikogen, lipid dan konglomerat kalsium dalam subsarolemma;
• menurunkan aktiviti enzim mitokondria;
• mengganggu pengagihan granul aktiviti enzim dehidrogenase (SDH) succinate, oxidoreductase NADH, cytochrome C-oxidase, dan sebagainya.

Pada pesakit dengan penyakit mitokondria dengan mikroskop cahaya boleh mengesan tisu otot ciri-ciri morfologi nonspecific: nekrosis tempatan gentian otot, jisim pengumpulan sarkoplazmennyh, kehadiran bahagian lysis subsarkolemmalnyh basophilia sarcoplasmic sarcoplasmic, peningkatan bilangan nukleus otot, pengaktifan proses pertumbuhan semula dan lain-lain.

Penyiasatan peranan fenomena "kasar" gentian merah menunjukkan kepentingannya untuk diagnosis keadaan seperti sindrom Melas, MERRF, Kearns-Sayre, ophthalmoplegia progresif kronik dan lain-lain mutasi mtDNA yang berkaitan. Fenomena ini boleh berlaku dalam penyakit-penyakit lain: distrofi otot Duchenne, dermatomyositis, distrofi Myotonic, ubat-ubatan kaunter penyambut tetamu (clofibrate), dan keadaan patologi lain. Oleh itu, bersama dengan penyakit mitokondria utama, fenomena RRF mungkin menemani kegagalan mitokondria sekunder.

Pada masa ini, pemeriksaan mikroskopis histokimia dan elektron tisu otot telah digunakan secara meluas untuk mengesan tanda-tanda kekurangan mitokondria. Dalam beberapa kes, mereka membantu diagnosis, terutamanya dengan gambaran morfologi normal tisu otot mengikut mikroskop cahaya.

Electron tanda-tanda mikroskopik - pengesanan pelanggaran percambahan mitokondria bentuk dan saiz mereka, tidak teratur dan meningkatkan kristae, pengumpulan mitokondria tidak normal di bawah sarcolemma, pengumpulan lipid dan paracrystalline tidak normal (sebahagian besarnya terdiri daripada protein) atau benda asing osmophilic setempat antara membran dalaman dan luaran atau dalam bundar kristae, pengumpulan, selalunya terletak di matriks (terdiri terutamanya trigliserida), dan lain-lain.

Dalam sesetengah pesakit, mungkin untuk mengesan kelainan sitokimia dalam leukosit.

Satu kajian biokimia dan morfologi kompleks ditambah dengan kaedah moden diagnostik molekul (pengesanan mutasi nuklear atau mitokondria) yang dilakukan dalam makmal diagnostik DNA khusus. Dalam penyakit mitokondria, pelbagai jenis mutasi dikenalpasti: titik, penghapusan, duplikasi, anomali kuantitatif DNA, dan lain-lain.

Sekiranya tiada mutasi di mtDNA, jika patologi mitokondria disyaki, kajian DNA nuklear dilakukan.

Kriteria untuk diagnosis

Terdapat 2 kumpulan kriteria untuk mendiagnosis penyakit mitokondria. Kriteria diagnostik asas (kumpulan pertama).

• Klinikal:
  • diagnostik yang ditubuhkan: sindrom MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, neuropati Leber, penyakit Leah, Alpers;
  • Kehadiran 2 atau gabungan ciri-ciri berikut:
    • pathognomonic kerosakan multisystemik untuk penyakit rantaian pernafasan;
    • kemajuan yang berlaku dengan episod keterukan atau kehadiran mutasi mitokondria dalam keluarga;
    • pengecualian penyakit metabolik dan lain-lain dengan menjalankan ujian yang sesuai.
• Histologi - pengesanan fenomena RRF dalam lebih daripada 2% tisu otot.
• Enzimatik:
  • serat c-oxidase-negatif cytochrome;
  • penurunan dalam aktiviti enzim kompleks rantaian pernafasan (<20% daripada norma dalam tisu, <30% dalam sel atau beberapa tisu).
• Fungsional - pengurangan sintesis ATP dalam fibroblas lebih daripada 3 penyimpangan standard.
• Molekul-genetik - mutasi patogenetikal yang signifikan daripada nuklear atau mtDNA.

Kriteria diagnostik tambahan (kumpulan kedua).

• Klinikal - gejala yang tidak spesifik yang berlaku apabila penyakit rantaian pernafasan (lahir mati, penurunan aktiviti motor janin, awal kematian neonatal, gangguan pergerakan, gangguan perkembangan, gangguan otot dalam tempoh neonatal).
• Histologi - peratusan kecil daripada fenomena RRF, pengumpulan subarachromolemal mitokondria atau anomali mereka.
• Enzimatik - aktiviti rendah enzim kompleks pernafasan (20-30% daripada norma dalam tisu, 30-40% - dalam sel atau sel sel).
• Fungsional - mengurangi sintesis ATP dalam fibroblas oleh 2-3 penyimpangan standar atau kekurangan pertumbuhan fibroblast dalam medium dengan galaktosa.
• Molekul-genetik - pengesanan mutasi nuklear atau mtDNA dengan pautan pathogenetik yang dianggap.
• Metabolik - pengesanan satu atau lebih metabolit, menunjukkan pelanggaran bioenergetik selular.

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