Dijagnoza mitohondrijskih bolesti

Procjena prirode nasljeđivanja i očitovanja kliničkih znakova mitohondrijskih bolesti

Zbog činjenice da bi miotohondrijske bolesti u nekim slučajevima bile uzrokovane oštećenjem nuklearnog genoma, prijenos bolesti će odgovarati Mendelovim zakonima nasljeđivanja. U istim slučajevima, kada je razvoj bolesti uzrokovan mitohondrijskim DNK mutacijama, nasljednost će odgovarati mitohondrijskom tipu, tj. Da se prenosi duž linije majke. Konačno, kada se patologija razvije uz istodobno oštećenje genoma nuklearnih i mitohondrijskih genoma, nasljedstvo će biti složeno i određivat će se različitim čimbenicima. U tom smislu, genealoška analiza formalnih razloga (priroda nasljeđivanja od strane pedigrea) može se reći vrlo različite vrste nasljeđivanja: autosomno dominantno, autosomno recesivno, X-vezana, mitohondrijske.

Razvoj takvih bolesti kao neprikladan miotohondrialnyh metabolizam piruvatne kiseline ili masne kiseline, beta-oksidacije Krebsovom ciklusu, povezana je s mutacija u genima nuklearne genoma. Za ove patologije karakterizira autosomno recesivno baštinu na putu, kada su njegovi roditelji - mutacija nosioci (heterozigoti) i dijete - podrška oba naslijeđene mutacije koje proizlaze iz otac i majka (homozigot). Roditelji obično izgleda zdravo, a slična bolest ili mikropriznaki treba pogledati braću i sestre u bolesnom djetetu (braća i sestre očekivanih) i njihove obitelji tako i za majku i oca (u rođaka).

U slučaju recesivna kojom vrstom nasljednog X-vezani (npr neonatalni oblik glutarna aciduria tipa II ili manjak E1 podjedinice piruvat kompleksa Menkes bolesti, itd), često pate dječake i majka strše nosača mutacija i prenositi ih njegovih sinova. Majčinska nasljednost razlikuje se od X-vezanog porazom osoba obaju spolova. U tim slučajevima, kada se analizira rodovnicu potrebne za analizu učestalosti kod muškaraca kao i kod žena, neće se pojaviti. Rodovnicu nije zabilježena prijenos bolesti od strane oca i sina linije, budući da otac može prenijeti samo sin Y-kromosoma.

S razvojem bolesti zbog oštećenja genoma mitohondrija (na primjer, broj bolesti respiratornog lanca, optička neuropatija, Leber sindroma MELAS, MERF, NARP i dr.) Je primijetio majčinsku baštinu jer mitohondriji dijete nasljeđuje od majke, a može ih prenositi kao dječaka , i djevojke. Dakle, ljudi oba spola jednako su pogođeni. U tom smislu, rodovnicu treba slijediti prijenos bolesti po majčinoj liniji.

U rodovnu analizu i pronalaženje simptome mitohondrijske bolesti srodnika treba imati na umu da je ozbiljnost bolesti (karakterističnom ekspresivnosti) može varirati, što može biti povezano s različitim brojem oštećenih mitohondrija, priroda njihovih ozljeda, različite distribucije mutacija u stanicama itd Dakle, nije uvijek moguće otkriti očite znakove bolesti. U nekim slučajevima otkriveni su izolirani, izbrisani simptomi ili znakovi koji se mogu otkriti svojim ciljanim pretraživanjem.

Razvoj mitohondrijske bolesti mogu se povezati s oštećenjem na glavne dijelove mitohondrija, takozvani microdeletions (npr Kearns-Sayreov sindrom, sindrom Pearson, neki oblici šećerne bolesti sa gluhoća, progresivne vanjske oftalmoplegije, itd.) U tim slučajevima, često se ne nalaze karakteristične simptome rodbine, jer je razvoj bolesti povezanih s pojavom novih mutacija koje su se dogodile u zigoti odmah nakon oplodnje (mutacije de novo ). Bolest je sporadična. Često s tim bolestima autosomno dominantnom naslijedio niz stanja povezanih s višestrukim mutacija u mitohondrijske DNA, na primjer, neki oblici encephalomyopathies, miopatije s bolesti oka, usprkos prisutnosti mtDNA mutacija (više delecija) ima autosomno dominantni urođene obrasce.

Međutim, za razliku od Mendelovskog autosomnog dominantnog tipa nasljeđivanja u mitohondrijskoj patologiji karakterizira veliki broj pogođenih pojedinaca u kasnijim generacijama.

Konačno, neke mitohondrijske bolesti, često povezane s osiromašivanjem mitohondrija mtDNA ili njihovim odsutnosti u stanicama, mogu se naslijediti na autosomni recesivni način. To uključuje kongenitalne oblike miopatije, kardiomiopatiju, sindrom neurodistreze, mliječne acidoze, oštećenja jetre, itd.

Istraživanje prirode nasljednog prijenosa bolesti od velike je važnosti za medicinsko-genetsku prognozu i zahtijeva dubinsku analizu kliničkih znakova s poznavanjem mehanizama stvaranja mitohondrijske patologije i tipova njegove nasljednosti.

Očiglednost kliničkih manifestacija jako varira od prvih dana života do odraslog razdoblja. Prilikom analize ovog pokazatelja potrebno je uzeti u obzir i nosološke oblike, budući da svaki od njih ima određenu dob prvijca.

Poremećaji razmjene promatrani u mitohondrijskim bolestima su u većini slučajeva progresivni. Početni simptomi često su blage, kasnije napreduju i mogu dovesti do značajnih poremećaja onesposobljavanja. Rijetki oblici patologije, kao što su benigna infantilna miopatija i neki oblici Leberove optičke neuropatije, mogu biti povoljni i obrnuti.

U laboratorijskim istraživanjima obratite pažnju na karakteristike atributa mitohondrijskih bolesti:

• prisutnost acidoze;
• povišene razine laktata i piruvata u krvi, povećanje indeksa laktata / piruvata od više od 15, posebno poboljšano s opterećenjem ili vježbom glukoze;
• hyperketonemyyu;
• hipoglikemija;
• hyperammonemia;
• povećanje koncentracije acetoacetata i 3-hidroksibutirata;
• povećanje omjera 3-hidroksimaslačne kiseline / acetoacena kiselina u krvi;
• povećani sadržaj aminokiselina u krvi i urinu (alanin, glutamin, glutaminska kiselina, valin, leucin, izoleucin);
• povišene razine masnih kiselina u krvi;
• hiperekskrecija organskih kiselina s urinom;
• smanjenje razine karnitina u krvi;
• povećanje sadržaja mioglobina u biološkim tekućinama;
• smanjenje aktivnosti mitohondrijskih enzima u miocita i fibroblasta.

Dijagnostička vrijednost tih pokazatelja veća je za opterećenje hrane nego za gladovanje. U praksi je dokazano dijagnostičko ispitivanje: određivanje laktata u krvi na pozadini opterećenja glukoze, što omogućuje jasnije određivanje nedosljednosti dišnog lanca s dodatnim opterećenjem glukoze.

Za laboratorijsku dijagnozu mitohondrijske disfunkcije i njegove specifične nosološke oblike, rutinske, rutinske biokemijske metode istraživanja nisu dovoljne, potrebni su posebni testovi. Posebno je prikladno analizirati enzimsku aktivnost u uzorcima biopsije skeletnih mišića nego u drugim tkivima. Moguće je odrediti aktivnost enzima dišnih lanaca, naročito citrat sintetaza, sukcinat dehidrogenaza i citokrom C-oksidaza.

Podaci morfoloških i molekularnih genetičkih studija

Posebno su važne morfološke studije u dijagnozi mitohondrijske patologije. Zbog velike informativne važnosti često je potrebno izvršiti biopsiju mišića i histokemijski pregled dobivenih biopsijskih uzoraka. Važne informacije mogu se dobiti istovremenim ispitivanjem materijala svjetlom i elektronskom mikroskopijom.

Jedna od bitnih biljega mitohondrijske bolesti - fenomen „neravnih” crvenih vlakana [pojava RRF (neravna crvena vlakna)], osnovan 1963, vezani tako da tvore zbog proliferacije i žarišnu nakupljanjem abnormalnog mitohondrije genetski promijenjeni rubu mišićnih vlakana. Ovaj fenomen je otkriven pod svjetlosnim mikroskopom pomoću Gomori posebnu bojenje, ali u posljednjih nekoliko godina za tu svrhu, različitih mitohondrijska markere i raznih imunoloških metoda.

Druge morfološke značajke mitohondrijske patologije uključuju:

• oštar porast veličine mitohondrija;
• nakupljanje glikogena, lipida i kalcijevih konglomerata u subsarcolemmi;
• smanjena aktivnost mitohondrijskih enzima;
• poremećena distribucija granula aktivnosti enzima sukcinat dehidrogenaze (SDH), NADH oksidoreductaza, citokrom C-oksidaza itd.

U bolesnika s mitohondrijske bolesti sa svjetlosnim mikroskopom, se može detektirati mišićnog tkiva nespecifične morfološke karakteristike: lokalna nekroze mišićnih vlakana, akumulacija sarkoplazmennyh mase, prisutnost lizu subsarkolemmalnyh obrocima sarkoplazmatskog bazofilija sarkoplazmatskog, povećanja broja mišićnih jezgre aktivacija procesa regeneracije i drugi.

Istraživanje uloge fenomena „neravnih” crvenih vlakana pokazala njegovu važnost za dijagnosticiranje stanja kao što su sindrom MELAS, MERRF, Kearns-Sayreov, kronične progresivne oftalmoplegije i drugih srodnih mtDNA mutacija. Ova pojava se može dogoditi u drugim bolestima: Duchenneovu mišićnu distrofiju, dermatomiozitis, miotonične distrofije, prijemom lijekovi (klofibrat), i drugih patoloških stanja. Dakle, zajedno s primarnim mitohondrijskim bolestima, fenomen RRF može pratiti sekundarne mitohondrijske poremećaje.

Trenutno, histokemijski i elektronski mikroskopski pregled mišićnog tkiva široko se koristi za otkrivanje znakova mitohondrijske insuficijencije. U nekim slučajevima pomažu dijagnozi, posebice s normalnom morfološkom prikazom mišićnog tkiva prema svjetlosnoj mikroskopiji.

Elektrona mikroskopske znakovi - detekcija mitohondrijske proliferacije povreda njihovih oblika i veličine, neorganiziranost i povećanje cristae, nakupljanje nenormalne mitohondrija u sarcolemma, nakupljanje lipida i nenormalan paracrystalline (uglavnom sastoje od proteina) ili osmophilic inkluzija lokalizirana između unutrašnjih i vanjskih membrane ili u cristae, okruglasta akumulacije, često se nalazi u matrici (koji se sastoji uglavnom od triglicerida), i drugi.

U nekim pacijentima moguće je otkriti citokemijske abnormalnosti u leukocitima.

Kompleks biokemijskih i morfoloških studija dopunjuje suvremenim metodama molekularne dijagnostike (otkrivanje nuklearnih ili mitohondrijskih mutacija) koje se provode u specijaliziranim laboratorijima za dijagnostiku DNA. U mitohondrijskim bolestima identificirane su različite vrste mutacija: točka, delecija, dupliciranje, kvantitativne anomalije DNA itd.

U odsutnosti mutacija u mtDNA, ako se sumnja na mitohondrijsku patologiju, provodi se studija nuklearne DNA.

Kriteriji za dijagnozu

Postoje 2 skupine kriterija za dijagnosticiranje mitohondrijskih bolesti. Osnovni dijagnostički kriteriji (prva skupina).

• klinička:
  • utvrđene dijagnoze: sindromi MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Leberova neuropatija, Leahova bolest, Alpers;
  • Prisutnost 2 ili kombinacija sljedećih značajki:
    • patognomonija multisystemic šteta za bolesti respiratornog lanca;
    • napredni tečaj s epizodama pogoršanja ili prisutnosti mitohondrijskih mutacija u obitelji;
    • isključivanje metaboličkih i drugih bolesti provođenjem odgovarajućih testova.
• Histološki - otkrivanje fenomena RRF u više od 2% mišićnog tkiva.
• enzimska:
  • citokrom C-oksidaze negativne vlakna;
  • smanjenje aktivnosti enzima kompleksa respiratornog lanca (<20% norme u tkivu, <30% u stanicama ili više tkiva).
• Funkcionalno - smanjenje ATP sinteze u fibroblastima više od 3 standardne devijacije.
• Molekularno-genetičke - patogenetski značajne mutacije nuklearne ili mtDNA.

Dodatni dijagnostički kriteriji (druga skupina).

• Klinički - nespecifična simptoma koji se javljaju kada su bolesti dišnih lanca (mrtvoroÿenim, smanjen motorna aktivnost fetusa, rano neonatalni smrt, poremećaja kretanja, razvojni poremećaj, poremećaj mišićnog tonusa u neonatalnog perioda).
• Histološki - mali postotak fenomena RRF, subarachromolemalna akumulacija mitohondrija ili njihove anomalije.
• Enzimatska - niska aktivnost enzima respiratornog kompleksa (20-30% norme u tkivima, 30-40% - u stanicama ili staničnim linijama).
• Funkcionalno - smanjenje sinteze ATP u fibroblastima za 2-3 standardna odstupanja ili nedostatak rasta fibroblasta u mediju s galaktozom.
• Molekularno-genetski - otkrivanje mutacija nuklearne ili mtDNA s pretpostavljenom patogenetskom vezom.
• Metabolički - otkrivanje jednog ili više metabolita, što ukazuje na kršenje stanične bioenergetike.

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