Diagnoza mitohondrijskih bolezni

Ocena narave dedovanja in manifestacije kliničnih znakov bolezni mitohondrijev

Glede na to, da se miotohondrialnye bolezen v nekaterih primerih, ki jih poškodb na jedrski genom povzročila, bo prenos bolezni v skladu z zakoni Mendelian dediščino. V primerih, ko je razvoj bolezni, ki jo mutacije povzročijo pri mitohondrijski DNK, mitohondrijsko dedovanje se ujema z vrsto, ki se prenašajo prek materinega črto. Nazadnje, ko se patologija razvije s hkratno poškodbo genov jedrskih in mitohondrijskih genomov, bo dedovanje kompleksno in bo določeno z različnimi dejavniki. V zvezi s tem, lahko rodoslovno analiza formalnih razlogov (naravo dedovanja s rodovnika) je treba navesti zelo različne tipe dediščine: avtosomno dominantno, avtosomno recesivno, X-vezan, mitohondrijev.

Razvoj teh bolezni miotohondrialnyh kot neprimeren presnova piruvične kisline ali maščobne kisline betaoksidacijske, Krebsov ciklus, ki je povezana z mutacijami v genomu genov jedrskih. Za te bolezni, označeno z avtosomno recesivno dedovanje pot, ko so njegovi starši - mutacijo nosilci (Heterozigoti) in otrok - podpira tako podedovane mutacije, ki izhajajo iz očeta in matere (homozigotu). Starši običajno videti zdrava in podobnih bolezni ali mikropriznaki treba pogledati na brate in sestre na bolnega otroka (bratje in sestre iz probands) in njihovih sorodnikov, ki jih matere in očeta (v bratranci).

Pri recesiven ukvarjajo s tipom dednega-X povezane (npr neonatalna oblika glutarna aciduria tipa II ali Pomanjkljivost E1 podenote piruvat kompleksa, Menkes bolezen, itd), pogosto trpijo fanta in matične štrlijo nosilce mutacij in jih prenese na njegovi sinovi. Mater dediščino se razlikuje od poraza-X vezana oba spola. V teh primerih je treba pri analiziranju rodovnik potrebno analizirati pojav pri moških kot pri ženskah, da ne bo prikazala. Rodovniško ni zaslediti prenosa bolezni, ki jo oče-sin liniji, saj lahko oče pošlje le sina Y kromosoma.

Z razvojem bolezni zaradi poškodbe genoma mitohondrijev (npr številne bolezni dihal verige, optične nevropatije, Leber sindromih Melasa, MERF, NARP et al.) Kot mater dedovanje ker mitohondriji otrok podedoval od matere, in jih lahko posredujejo kot fanti , in dekleta. Tako so enako prizadeti tudi ljudje obeh spolov. V zvezi s tem je treba poreklo zagotoviti prenos bolezni od svojih mater.

Pri analizi rodovnik in iskanju simptomov sorodniki mitohondrijskih bolezni, je treba upoštevati, da lahko resnost bolezni (značilno izraznosti) med seboj močno razlikujejo, ki je lahko povezan z drugim številom poškodovanih mitohondrije, narave njihovih poškodb, različne porazdelitve mutacij v celicah itd Zato ni vedno mogoče zaznati očitnih znakov bolezni. V nekaterih primerih se razkrijejo izolirani, izbrisani simptomi ali znaki, ki jih je mogoče zaznati s ciljnim iskanjem.

Razvoj mitohondrijske bolezni so lahko povezana z okvaro na večje dele mitohondrijih, tako imenovane microdeletions (npr Kearns-Sayre sindrom, Pearson sindrom, nekatere oblike diabetesa z gluhost, progresivno zunanje oftalmoplegije itd). V teh primerih pogosto ne najdejo značilne simptome sorodniki, saj razvoj bolezni, povezanih s pojavom novih mutacij, ki so se zgodile v zigota takoj po oploditvi (mutacije de novo ). Bolezen je sporadična. Pogosto te bolezni avtosomna dominantna dedna več stanj, povezanih z več mutacij mitohondrijske DNA, na primer nekatere oblike encephalomyopathies, miopatije s očesne bolezni, kljub prisotnosti mtDNA mutacij (več delecij) imajo avtosomno dominantno vzorec dediščine.

Za razliko od Mendelove avtosomalne prevladujoče vrste dedovanja v mitohondrijski patologiji je značilno veliko število prizadetih posameznikov v naslednjih generacijah.

Nazadnje, nekateri mitohondrijske bolezni pogosto povezane z izčrpavanjem mitohondrijske ali mtDNA pomanjkanje celic, se lahko deduje avtosomno recesivna način. Te vključujejo prirojene oblike miopatije, kardiomiopatijo, sindrom neurodistresa, laktacidozo, poškodbe jeter itd.

Študija narave dednega prenosa bolezni je zelo pomembna za medicinsko-genetsko prognozo in zahteva poglobljeno analizo kliničnih znakov z poznavanjem mehanizmov nastajanja mitohondrijske patologije in vrst njegovega dedovanja.

Pojav kliničnih manifestacij se zelo razlikuje od prvih dni življenja do odraslega obdobja. Pri analizi tega kazalca je treba upoštevati nosološke oblike, saj ima vsaka od njih določeno starost.

Razmere, ki so se pojavile pri boleznih mitohondrijev, so v večini primerov progresivne. Začetni simptomi so pogosto blagi, kasneje napredujejo in lahko povzročijo znatne motnje v delovanju. Redke oblike patologije, kot so benigna infantilna miopatija in nekatere oblike Leberjeve optične nevropatije, so lahko ugodne in obratne.

Pri laboratorijskih raziskavah bodite pozorni na značilne lastnosti mitohondrijskih bolezni:

• prisotnost acidoze;
• povišane koncentracije laktata in piruvata v krvi, povečanje indeksa laktata / piruvata več kot 15, še posebej okrepljeno z obremenitvijo ali vadbo z glukozo;
• hipertemija;
• hipoglikemija;
• hiperammonemija;
• povečanje koncentracije acetoacetata in 3-hidroksibutirata;
• povečanje razmerja 3-hidroksimaterne kisline / acetoocetne kisline v krvi;
• povečana vsebnost aminokislin v krvi in urinu (alanin, glutamin, glutaminska kislina, valin, levcin, izolevcin);
• povišane ravni maščobnih kislin v krvi;
• hipereksrecijo organskih kislin z urinom;
• zmanjšanje ravni karnitina v krvi;
• povečanje vsebnosti mioglobina v bioloških tekočinah;
• zmanjšanje aktivnosti mitohondrijskih encimov v miocitih in fibroblastih.

Diagnostična vrednost teh indikatorjev je višja pri obremenitvi s hrano kot pri postu. V praksi se je izkazal diagnostični test: določitev laktata v krvi na ozadju nalaganja glukoze, kar omogoča bolj jasno prepoznavanje nedoslednosti dihalne verige z dodatno obremenitvijo glukoze.

Za laboratorijsko diagnostiko mitohondrijalne disfunkcije in njenih specifičnih nosoličnih oblik rutinskih, rutinskih biokemičnih metod preiskave ni dovolj, so potrebni posebni testi. Zlasti je primerna analiza encimske aktivnosti v vzorcih biopsije skeletnih mišic kot v drugih tkivih. Možno je določiti aktivnost encimov dihalne verige, zlasti citrat sintetaze, sukcinat dehidrogenaze in citokrom C-oksidaze.

Podatki o morfoloških in molekularnih genetskih študijah

Morfološke študije pri diagnozi mitohondrijske patologije so še posebej pomembne. Zaradi velikega informativnega pomena je pogosto potrebno opraviti mišično biopsijo in histokemični pregled dobljenih biopsijskih vzorcev. Pomembne informacije lahko pridobimo s sočasnim pregledom materiala s svetlobno in elektronsko mikroskopijo.

Eden izmed pomembnih markerjev mitohondrijskih bolezni - pojav "raztrgan" rdečih vlaken [pojav RRF (raztrgane rdeče vlakna)], ustanovljena leta 1963, je vezan, da se tvori zaradi širjenja in goriščni kopičenje nenormalnih mitohondrijev genetsko spremenjene z robom mišičnih vlaken. Ta pojav je bila odkrita s svetlobnim mikroskopom z uporabo Gomori posebno madeže, vendar je v zadnjih letih za ta namen, različnih mitohondrijske markerji in različnih imunoloških metod.

Druge morfološke značilnosti mitohondrijske patologije vključujejo:

• močno povečanje velikosti mitohondrije;
• kopičenje glikogena, lipidov in kalcijevih konglomeratov v subarcolemmi;
• zmanjšana aktivnost encimov mitohondrijev;
• motena porazdelitev granul aktivnosti encimov sukcinat dehidrogenaze (SDH), NADH oksidoreduktaze, citokrom C-oksidaze itd.

Pri bolnikih z mitohondrijskih bolezni z svetlobnim mikroskopom lahko zaznajo mišičnega tkiva nespecifične morfološke značilnosti: lokalna nekroza mišičnih vlaken, akumulacije sarkoplazmennyh maso, prisotnost liza subsarkolemmalnyh odsekov sarkoplazemskega bazofilija sarkoplazemskega, povečano število mišičnih jeder, aktivacija regeneracije procesov in drugih.

Preiskava vloge fenomena "raztrgan" rdečih vlaken pokazala pomen za diagnozo stanj, kot melas sindrom, MERRF, Kearns-Sayre, kronično progresivno oftalmoplegije in drugih sorodnih mtDNA mutacij. Ta pojav se lahko pojavijo pri drugih boleznih: Duchennova mišična distrofija, dermatomiozitis, miotonična distrofija, sprejem droge (klofibrat), in drugih bolezenskih stanj. Tako lahko skupaj s primarnimi mitohondrijskimi boleznimi spremljamo pojav sekundarnih mitohondrijskih disfunkcij.

Trenutno se histološko in elektronsko mikroskopsko pregledovanje mišičnega tkiva pogosto uporablja za odkrivanje znakov mitohondrijske insuficience. V nekaterih primerih pomagajo pri diagnosticiranju, še posebej z normalno morfološko sliko mišičnega tkiva glede na svetlobno mikroskopijo.

Elektronskim mikroskopom znaki - odkrivanje mitohondrijske kršitve proliferacije njihove oblike in velikosti, nereda in povečati cristae, kopičenje odvečne mitohondrijev pod sarcolemma, kopičenje lipidov in nenormalno paracrystalline (v glavnem sestoji iz proteinov) ali osmophilic vključkov lokalizirana med notranjim in zunanjim membran ali v cristae, kopičenja kroglasto je pogosto nahaja v matrici (ki sestoji pretežno iz trigliceridov), in drugi.

Pri nekaterih bolnikih je mogoče odkriti citokemične nepravilnosti pri levkocitih.

Kompleks biokemijskih in morfoloških študij dopolnjujejo sodobne metode molekularne diagnostike (odkrivanje jedrskih ali mitohondrijskih mutacij), ki se izvajajo v specializiranih diagnostičnih laboratorijih DNA. Pri mitohondrijskih boleznih so opredeljene različne vrste mutacij: točka, delecije, podvajanje, kvantitativne anomalije DNA itd.

V odsotnosti mutacij v mtDNA, če se sumi na mitohondrijsko patologijo, se opravi študija jedrske DNA.

Merila za diagnozo

Obstajajo dve skupini meril za diagnosticiranje mitohondrijskih bolezni. Osnovna diagnostična merila (prva skupina).

• Klinično:
  • ugotovljene diagnoze: sindromi MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Leberjeva nevropatija, Leahova bolezen, Alpers;
  • Prisotnost 2 ali kombinacija naslednjih funkcij:
    • večsistemska škoda patognomonska za bolezni dihalnih verig;
    • napredovanje seveda z epizodami poslabšanja ali prisotnostjo mitohondrijskih mutacij v družini;
    • izločanje metabolnih in drugih bolezni z izvajanjem ustreznih testov.
• Histološko - odkrivanje pojavov RRF v več kot 2% mišičnega tkiva.
• Encimski:
  • citokrom C-oksidaza-negativna vlakna;
  • zmanjšanje aktivnosti encimov kompleksa dihalnih verig (<20% norme v tkivu, <30% v celicah ali več tkivih).
• Funkcionalno - zmanjšanje ATP sinteze v fibroblastih več kot 3 standardna odstopanja.
• Molekularno-genetsko-patogenetsko pomembne mutacije jedrske ali mtDNA.

Dodatna diagnostična merila (druga skupina).

• Klinične - nespecifični simptomi, ki se pojavijo pri bolezni dihalne verige (mrtvorojeni, zmanjšan plod gibalne aktivnosti, zgodnje neonatalno smrt, motenj gibanja, razvojne motnje, motnje mišičnega tonusa v obdobju novorojenčka).
• Histološki - majhen odstotek pojava RRF, subarahromolemična kopičenja mitohondrije ali njihovih anomalij.
• Encimsko - nizka aktivnost encimov dihalnega kompleksa (20-30% norm v tkivih, 30-40% - v celicah ali celičnih linijah).
• Funkcionalno - zmanjšanje sinteze ATP v fibroblastih za 2-3 standardna odstopanja ali pomanjkanje rasti fibroblastov v mediju z galaktozo.
• Molekularno-genetski - odkrivanje mutacij jedrske ali mtDNA z domnevno patogenetsko povezavo.
• Metabolični - odkrivanje enega ali več metabolitov, kar kaže na kršitev celične bioenergetike.

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