Medicinski strokovnjak članka
Nove publikacije
Mitohondrijske bolezni
Zadnji pregled: 23.04.2024
Vsa vsebina iLive je pregledana ali preverjena, da se zagotovi čim večja dejanska natančnost.
Imamo stroge smernice za pridobivanje virov in samo povezave do uglednih medijskih strani, akademskih raziskovalnih institucij in, kadar je to mogoče, medicinsko pregledanih študij. Upoštevajte, da so številke v oklepajih ([1], [2] itd.) Povezave, ki jih je mogoče klikniti na te študije.
Če menite, da je katera koli naša vsebina netočna, zastarela ali drugače vprašljiva, jo izberite in pritisnite Ctrl + Enter.
Mitohondrijske bolezni so velika heterogena skupina dednih bolezni in patoloških stanj, ki jih povzročajo strukturne motnje, mitohondrijske funkcije in dihanje tkiv. Po podatkih tujih raziskovalcev je incidenca teh bolezni pri novorojenčkih 1: 5000.
ICD-10 koda
Presnovne motnje, razred IV, E70-E90.
Študija o naravi teh patoloških stanj se je začela leta 1962, ko je skupina raziskovalcev opisala pacienta 30 let z ne-ščitničnim hipermetabolizmom, mišično šibkostjo in visoko bazalno metabolizmom. Predlagano je bilo, da so te spremembe povezane z motnjami v procesih oksidativne fosforilacije v mitohondriji mišičnega tkiva. Leta 1988 so drugi znanstveniki prvič poročali o odkrivanju mutacije mitohondrijske DNA (mtDNA) pri bolnikih z miopatijo in optično nevropatijo. Po 10 letih so odkrili mutacije jedrskih genov, ki kodirajo komplekse dihalnih verig pri majhnih otrocih. Tako je v strukturi otroških bolezni nastala nova smer: mitohondrijska patologija, mitohondrijske miopatije, mitohondrijske encefalomiopatije.
Mitohondrije so intracelularni organeli, prisotni v obliki več sto kopij v vseh celicah (razen za eritrocite) in tvorijo ATP. Dolžina mitohondrija je 1,5 μm, širina je 0,5 μm. Njihova obnovitev se pojavi skozi celični cikel. Organellum ima 2 membrana - zunanji in notranji. Od notranjih membranskih notranjih gub, imenovane cristae. Notranji prostor napolni matrico - glavno homogeno ali drobnozrnato snov celice. Vsebuje krožno molekulo DNA, specifično RNA, granule kalcijevih in magnezijevih soli. Na notranji membrani so določeni encimi, vključeni v oksidativno fosforilacijo (kompleks citokroma b, c, a in a3) in prenos elektronov. Ta membrana pretvarjanje energije, ki pretvarja oksidacijo kemično energijo substrata v energiji, ki se zbirajo v obliki ATP, phosphocreatine in drugih. Koncentrirani zunanje membrane encimov, ki sodelujejo pri oksidaciji kislinski prometa in maščobe. Mitohondrije so zmožne samoregulacije.
Glavna naloga mitohondrije je aerobna biološka oksidacija (dihanje tkiv s pomočjo kisikovih celic) - sistem za uporabo energije organskih snovi s postopnim sproščanjem v celici. V procesu tkivnega dihanja se vodikovi ioni (protoni) in elektroni zaporedno prenesejo skozi različne spojine (akceptorje in dajalce) v kisik.
V procesu katabolizem aminokislin, ogljikovih hidratov, maščob, glicerol nastane ogljikov dioksid, vodo, acetil-CoA, piruvat, oksaloacetat, ketoglutarata, ki nato vstopajo v Krebsov ciklus. Oblikovani vodikovi ioni so sprejete adenin - adenin (NAD + ) in Flavin (FAD + ) nukleotidov. Nižje koencimi NADH in FADH oksidiran v dihalni verigi, ki jo predstavlja 5 kompleksov dihal.
Med prenosom elektronov se energija shrani v obliki ATP, kreatin-fosfata in drugih makroergičnih spojin.
Dihalno verigo predstavlja 5 proteinskih kompleksov, ki izvajajo celoten kompleksen proces biološke oksidacije (tabela 10-1):
- Prvi kompleks je NADH-ubikinon reduktaza (ta kompleks je sestavljen iz 25 polipeptidov, sinteza 6 od katerih je kodirana z mtDNA);
- 2. Kompleks - sukcinat-ubikinon-oksidoreduktaza (sestoji iz 5-6 polipeptidov, vključno s sukcinat dehidrogenazo, kodira le mtDNA);
- 3. Kompleksna - citokrom C-oksidoreduktaza (prenosi elektronov iz koencima Q v kompleks 4, sestavlja 9-10 proteinov, sinteza enega od njih je kodirana z mtDNA);
- Četrti kompleks - citokrom oksidaza [sestavljen iz dveh citokromov (a in a3), kodiranih z mtDNA];
- Peti kompleks je mitohondrijska H + -ATPaza (sestavljena je iz 12-14 podenot, izvede sintezo ATP).
Poleg tega so elektrini 4 maščobnih kislin, ki so podvržene beta-oksidacijskemu prenosu proteina, ki nosi elektron.
Drug pomemben proces v mitohondriji je beta-oksidacija maščobnih kislin, kar povzroči nastanek acetil-CoA in estrov karnitina. V vsakem ciklu oksidacije maščobnih kislin se pojavijo 4 encimske reakcije.
Prva faza je zagotovljena z acil-CoA dehidrogenazami (kratkimi, srednjimi in dolgimi verigami) ter z 2 elektronskimi nosilci.
Leta 1963 je bilo ugotovljeno, da imajo mitohondriji svoj lasten edinstven genom, ki je podedovan iz materinske linije. To predstavlja le majhen obročasto dolžino kromosoma 16569 bp, ki kodira 2 ribosomske RNA, transfer RNA 22 in 13 podenote encima kompleksov elektron-transportno verigo (sedem od njih se nanašajo na sklop 1, eno - kompleksna 3, tri - v kompleksu 4, dve - v kompleks 5). Večina mitohondrijske proteine, vpletene v oksidativnih procesih fosforilacijskih (70), ki jih kodirajo za jedrne DNA, in le 2% (13 polipeptidi) sintetiziramo v mitohondrijski matriks pod nadzorom strukturnih genov.
Struktura in funkcija mtDNA se razlikuje od jedrskega genoma. Prvič, ne vsebuje intronov, kar zagotavlja veliko gostoto genov v primerjavi z jedrsko DNA. Drugič, večina mRNA ne vsebuje 5'-3'-neprevedenih zaporedij. Tretjič, mtDNA ima D-zanko, ki je njena regulativna regija. Replikacija je dvostopenjski proces. Ugotovljene so bile tudi razlike v genetski kodi mtDNA iz jedrske energije. Še posebej je treba opozoriti, da je veliko kopij prvega. Vsaka mitohondrija vsebuje od 2 do 10 kopij ali več. Glede na to, da se celice lahko sestavljen iz več sto ali tisoč mitohondrijev, lahko obstaja do 10 tisoč. MtDNK kopije. To je zelo občutljiva na mutacije in se sedaj opredeljene tri vrste sprememb: točkovnih mutacij, ki kodira proteinske mtDNA geni (mit- mutacije) Točkovne mutacije mtDNK tRNA genov (SY / 7-mutacijo) in mtDNA večjih sprememb (p mutacije).
Običajno je celoten celični genotip mitohondrijskega genoma identičen (homoplazma), vendar ob pojavu mutacije del genoma ostane enak, drugi pa se spremeni. Ta pojav se imenuje heteroplazmija. Pojav mutiranega gena se pojavi, ko število mutacij doseže določeno kritično stopnjo (prag), po katerem pride do krvavitve procesov celične bioenergetike. To pojasnjuje dejstvo, da bodo z najmanjšimi kršitvami najbolj prizadeti najbolj energetsko odvisni organi in tkiva (živčni sistem, možgani, oči, mišice).
Simptomi mitohondrijskih bolezni
Za bolezni mitohondrije je značilna izrazita vrsta kliničnih manifestacij. Ker so najbolj nestanovitni sistemi - mišični in živčni sistemi, so najprej prizadeti, zato se razvijajo najbolj značilni znaki.
Razvrstitev
Ena klasifikacija mitohondrijskih bolezni ne obstaja zaradi negotovosti prispevka mutacij jedrskega genoma k njihovi etiologiji in patogenezi. Obstoječe razvrstitve temeljijo na dveh načelih: udeležbi mutantnega proteina pri reakcijah oksidativne fosforilacije in ali je mutantni protein kodiran z mitohondrijsko ali jedrsko DNA.
[Diagnoza mitohondrijskih bolezni
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.
Kaj je treba preveriti?
Katere teste so potrebne?
Zdravljenje mitohondrijskih bolezni
Do danes učinkovito zdravljenje bolezni mitohondrijev ostaja nerazrešen problem. To je posledica več dejavnikov: težave z zgodnjo diagnozo, slabo poznavanje patogenezo določenih bolezni, nekatere redke oblike bolezni, resnosti stanja bolnikov, ki so zaradi multisystem udeležbe, zaradi česar je težko oceniti zdravljenje, pomanjkanje skupnega pogleda na merilih učinkovitosti zdravljenja. Načini korekcije zdravil temeljijo na znanju, pridobljenem pri patogenezi posameznih oblik mitohondrijskih bolezni.
Использованная литература