Diagnóza mitochondriálnych ochorení

Posúdenie povahy dedičnosti a prejavu klinických príznakov mitochondriálnych ochorení

Vzhľadom na skutočnosť, že myotochondriálne ochorenia môžu byť v niektorých prípadoch spôsobené poškodením nukleárneho genómu, prenos ochorenia bude zodpovedať mendelským zákonom dedičnosti. V tých prípadoch, keď sa vývoj ochorenie spôsobené mutáciami v mitochondriálnej DNA, mitochondriálna dedičnosť bude zodpovedať typu, ktorý je prenášaný cez materskej línie. Nakoniec, keď sa vyvinie patológia so súčasným poškodením génov jadrových a mitochondriálnych genómov, dedičstvo bude zložité a bude určené rôznymi faktormi. V tomto ohľade je genealogická analýza z formálnych dôvodov (podstata dedičnosti pôvodu) možno konštatovať veľmi odlišné typy dedičnosti: autozomálne dominantné, autozomálne recesívne, X-viazanú mitochondriálnej.

Vývoj takých chorôb miotohondrialnyh ako nevhodné metabolizmus Kyselina Pyrohroznová alebo beta-oxidácie mastných kyselín, Krebsovho cyklu, je spojená s mutáciami v génoch jadrového genómu. U týchto patologických stavov charakterizovaných autozomálne recesívne dedičnosti Mimochodom, keď jeho rodičia - mutácie nosiča (heterozygoti) a dieťa - podporovať obidva zdedené mutácie odvodené od otca a matky (homozygotná). Rodičia zvyčajne vyzerá zdravo a podobné ochorenia alebo mikropriznaki mali pozrieť na bratov a sestry o choré dieťa (súrodenci probandov) a ich príbuzným oboch rodičov (v bratrancov).

V prípade recesívny zábere s X-viazanou typu dedičnosti (napr., Neonatálna forma glutarovej acidúria typu II alebo nedostatok E1 podjednotky pyruvát komplexu, Menkesovy ochorenie, atď), často trpia chlapci a kryštalizačné vyčnievajú nosičov mutácií a ich prenos do jeho synovia. Materská dedičnosť sa líši od X-spojených porážkou osôb obidvoch pohlaví. V týchto prípadoch, kde analýzy rodokmeň nevyhnutné analyzovať výskyt u mužov ako u žien, že sa nezobrazí. Rodokmeň nie je vysledovať prenos choroby na otca a syna línie, pretože otec môže vysielať iba syna Y-chromozómu.

S rozvojom ochorenia v dôsledku poškodenia genómu mitochondrií (napr. Celý rad chorôb dýchacieho reťazca, optické neuropatia, Leber syndrómy melasa, MERF, NARP a kol.) Pozorovaná maternálna dedičnosť pretože mitochondrie dieťa zdedené od matky, a môže odovzdávať ich ako chlapci , a dievčatá. Preto sú ľudia oboch pohlaví rovnako postihnutí. V tomto ohľade by rodokmeň mal nasledovať prenos choroby pozdĺž materskej línie.

V analýze pôvodu a nájdenie príznakov mitochondriálnych príbuzných chorobných treba mať na pamäti, že závažnosť ochorenia (charakteristické expresivitou) sa môže pohybovať v širokom rozmedzí, ktoré môže byť spojené s iným počtom poškodených mitochondrií, povahy ich zranenia, inom rozdelení mutácií v bunkách atď Preto nie je vždy možné zistiť zjavné príznaky ochorenia. V niektorých prípadoch sa odhalia buď izolované, vymazané príznaky alebo znaky, ktoré môžu byť zistené ich cieleným vyhľadávaním.

Vývoj mitochondriálneho ochorenie môže byť spojené s poškodením na hlavnej časti mitochondrií, takzvané mikrodelece (napr., Kearns-Sayre syndróm, Pearsonov syndróm, niektoré formy cukrovky s hluchotou, progresívna externá oftalmoplegie, atď). V týchto prípadoch často nenájdu charakteristické príznaky príbuznými, pretože rozvoj chorôb spojených so vznikom nových mutácií, ku ktorým došlo v zygoty ihneď po oplodnení (mutácia de novo ). Choroba je sporadická. Často sa tieto choroby autozomálne dominantné zdedil rad stavov spojených s viacerými mutáciami v mitochondriálnej DNA, napríklad, niektoré formy encephalomyopathies, myopatia s očné ochorenie, bez ohľadu na prítomnosť mutácií mtDNA (viac delécií) majú Autozomálna dominantné vzor dedičnosti.

Na rozdiel od Mendelovho autozomálneho dominantného druhu dedičstva v mitochondriálnej patológii je však charakterizovaný veľký počet postihnutých jedincov v nasledujúcich generáciách.

Nakoniec, niektoré mitochondriálne ochorenia, často spojené s depléciou mitochondrií mtDNA alebo ich absenciou v bunkách, môžu byť dedičné autozomálne recesívne. Patria sem kongenitálne formy myopatie, kardiomyopatie, neurodistresový syndróm, laktátová acidóza, poškodenie pečene atď.

Štúdium povahy dedičného prenosu ochorenia má veľký význam pre lekársko-genetickú prognózu a vyžaduje hĺbkovú analýzu klinických príznakov so znalosťou mechanizmov tvorby mitochondriálnej patológie a typov jej dedičnosti.

Prejav klinických prejavov sa značne líši od prvých dní života až po obdobie dospelosti. Pri analýze tohto ukazovateľa je potrebné brať do úvahy nosologické formy, pretože každý z nich má určitý vek debutu.

Poruchy výmeny pozorované pri mitochondriálnych ochoreniach sú vo väčšine prípadov progresívne. Počiatočné príznaky sú často mierne, následne postupujú a môžu viesť k závažným poruchám spôsobujúcim poruchy. Zriedkavé formy patológie, ako napríklad benígna infantilná myopatia a niektoré formy Leberovej optickej neuropatie, môžu byť priaznivé a reverzné.

Pri laboratórnom výskume venujte pozornosť charakteristickým vlastnostiam mitochondriálnych ochorení:

• prítomnosť acidózy;
• zvýšené hladiny laktátu a pyruvátu v krvi, zvýšenie indexu laktátu / pyruvátu o viac ako 15, najmä zvýšenie zaťaženia glukózou alebo cvičením;
• hyperketonemyyu;
• hypoglykémia;
• hyperamonémie;
• zvýšenie koncentrácie acetoacetátu a 3-hydroxybutyrátu;
• zvýšenie pomeru kyseliny 3-hydroxymaslovej / kyseliny acetoctovej v krvi;
• zvýšený obsah aminokyselín v krvi a moči (alanín, glutamín, kyselina glutámová, valín, leucín, izoleucín);
• zvýšené hladiny mastných kyselín v krvi;
• hyperexcrecia organických kyselín močom;
• zníženie hladiny karnitínu v krvi;
• zvýšenie obsahu myoglobínu v biologických tekutinách;
• zníženie aktivity mitochondriálnych enzýmov v myocytoch a fibroblastoch.

Diagnostická hodnota týchto indikátorov je vyššia pre zaťaženie potravy než pre hladovanie. V praxi sa ukázalo, že sám diagnostický test: stanovenie laktátu v krvi na pozadí glukózy zaťaženie, čo umožňuje viac jasne ukazujú zlyhanie dýchacieho reťazca k dodatočnému zaťaženiu glukózy.

Pri laboratórnej diagnostike mitochondriálnej dysfunkcie a jej špecifických nosologických formách nestačia bežné rutinné biochemické metódy vyšetrenia, sú potrebné špeciálne testy. Zvlášť vhodné je analyzovať enzýmovú aktivitu v bioptických vzorkách kostrového svalstva ako v iných tkanivách. Je možné určiť aktivitu enzýmov respiračného reťazca, najmä citrát syntetázy, sukcinát dehydrogenázy a cytochróm C-oxidázy.

Údaje o morfologických a molekulárno-genetických štúdiách

Morfologické štúdie v diagnostike mitochondriálnej patológie majú mimoriadny význam. Vzhľadom na veľký informatívny význam je často potrebné vykonať svalovú biopsiu a histochemické vyšetrenie získaných biopsických vzoriek. Dôležité informácie je možné získať súčasným skúmaním materiálu svetlou a elektrónovou mikroskopiou.

Jedným z dôležitých ukazovateľov mitochondriálnych ochorení - fenomén "pravdepodobnú" červených vlákien [jav RRF (ragged červená vlákna)], so sídlom v roku 1963, sa spolu spojené za vzniku v dôsledku proliferácie a fokálnej akumulácie abnormálnych mitochondrií geneticky zmenených okrajom svalového vlákna. Tento jav bol detekovaný pomocou svetelnej mikroskopie s použitím Gömöri špeciálnej farbenie, ale v posledných rokoch na tento účel, rôzne mitochondriálnych markerov a rôznymi imunologickými metódami.

Ďalšie morfologické znaky mitochondriálnej patológie zahŕňajú:

• prudké zvýšenie veľkosti mitochondrií;
• akumulácia glykogénu, lipidov a vápnikových konglomerátov v subarcolemme;
• znížená aktivita mitochondriálnych enzýmov;
• narušená distribúcia granúl aktivity enzýmov sukcinát dehydrogenázy (SDH), NADH oxidoreduktázy, cytochrómu C-oxidázy atď.

U pacientov s mitochondriálnymi chorobami s pomocou svetelnej mikroskopie môže detekovať svalového tkaniva nešpecifické morfologické vlastnosti: miestne nekróza svalových vlákien, akumulácia sarkoplazmennyh hmotnosti, prítomnosť lýza subsarkolemmalnyh častí sarkoplazmatického bazofíliu sarkoplazmatického, zvýšenie počtu svalových jadier, aktiváciu regeneračných procesov a ďalšie.

Skúmanie role fenoménu "pravdepodobnú" červených vlákien ukázala jeho význam pre diagnózu stavov, ako je melasa syndróm, MERRF, Kearns-Sayre, chronické progresívne oftalmoplegie a ďalších súvisiacich mtDNA mutácií. Tento jav môže nastať v iných chorôb: DMD, dermatomyozitída, myotonická dystrofia, príjem liekov (klofibrát), a iných patologických stavov. Preto spolu s primárnymi mitochondriálnymi ochoreniami môže fenomén RRF sprevádzať sekundárne mitochondriálne dysfunkcie.

V súčasnosti sa histochemické a elektrónové mikroskopické vyšetrenie svalového tkaniva široko používa na zistenie príznakov mitochondriálnej nedostatočnosti. V niektorých prípadoch pomáhajú pri diagnostike, najmä pri normálnom morfologickom zobrazení svalového tkaniva podľa svetelnej mikroskopie.

Elektrónovej mikroskopie znaky - detekcia mitochondriálnej proliferácie porušenie ich tvaru a veľkosti, dezorganizácie a zvýšenie cristae, akumulácia abnormálneho mitochondrií v sarkolemou, akumulácie lipidov a abnormálne paracrystalline (pozostávajúca prevažne z proteínov) alebo osmophilic inklúzií lokalizovaný medzi vnútornou a vonkajšou membrány alebo v cristae, akumulácie Globosa, často usporiadané v matici (pozostávajúca prevažne z triglyceridov), a ďalšie.

U niektorých pacientov je možné detegovať cytochemické abnormality v leukocytoch.

Komplex biochemických a morfologických štúdií dopĺňa moderné metódy molekulárnej diagnostiky (detekcia nukleárnych alebo mitochondriálnych mutácií), ktoré sa vykonávajú v špecializovaných laboratóriách DNA. Pri mitochondriálnych ochoreniach sú identifikované rôzne typy mutácií: bod, delécie, duplikácie, kvantitatívne anomálie DNA atď.

Pri absencii mutácií v mtDNA, ak existuje podozrenie na mitochondriálnu patológiu, je vykonaná štúdia jadrovej DNA.

Kritéria diagnostiky

Existujú 2 skupiny kritérií pre diagnostiku mitochondriálnych ochorení. Základné diagnostické kritériá (prvá skupina).

• klinická:
  • zavedené diagnózy: syndrómy MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Leberova neuropatia, Leahova choroba, Alpers;
  • Prítomnosť 2 alebo kombinácia nasledujúcich funkcií:
    • multi-systémové poškodenie patognomonické pre choroby respiračného reťazca;
    • progresívny priebeh s epizódami exacerbácie alebo prítomnosťou mitochondriálnych mutácií v rodine;
    • vylúčenie metabolických a iných ochorení vykonaním príslušných testov.
• Histologické - detekcia fenoménu RRF vo viac ako 2% svalového tkaniva.
• enzymatická:
  • vlákna s cytochróm C-oxidázou negatívne;
  • zníženie aktivity enzýmov komplexu respiračného reťazca (<20% normy v tkanive, <30% buniek alebo niekoľkých tkanív).
• Funkčné - zníženie syntézy ATP vo fibroblastoch viac ako 3 štandardné odchýlky.
• Molekulárno-genetické - patogeneticky významné mutácie jadrovej alebo mtDNA.

Ďalšie diagnostické kritériá (druhá skupina).

• Klinické - nešpecifické symptómy, ktoré sa objavujú pri chorobe dýchacieho reťazca (mŕtvo, znížil pohybovú aktivitu plod, predčasné úmrtie novorodenca, pohybové poruchy, vývojové poruchy, poruchy svalového tonusu v novorodeneckom období).
• Histologické - malé percento fenoménu RRF, subarachromolemálna akumulácia mitochondrií alebo ich anomálie.
• Enzýmová aktivita - nízka aktivita enzýmov respiračného komplexu (20-30% normy v tkanivách, 30-40% - v bunkách alebo bunkových líniách).
• Funkčná - redukcia syntézy ATP vo fibroblastoch o 2-3 štandardné odchýlky alebo nedostatok rastu fibroblastov v médiu s galaktózou.
• Molekulárno-genetická - detekcia mutácií jadrovej alebo mtDNA s predpokladaným patogenetickým vzťahom.
• Metabolické - detekcia jedného alebo viacerých metabolitov, čo naznačuje porušenie bunkovej bioenergetiky.

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