Διάγνωση των μιτοχονδριακών ασθενειών

Αξιολόγηση της φύσης της κληρονομιάς και εκδήλωση κλινικών συμπτωμάτων μιτοχονδριακών νόσων

Λόγω του γεγονότος ότι miotohondrialnye νόσου σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να προκληθεί από βλάβη στο πυρηνικό γονιδίωμα, η μετάδοση της νόσου θα είναι σύμφωνη με τους νόμους του Μέντελ κληρονομιάς. Στις περιπτώσεις κατά τις οποίες η εξέλιξη της νόσου που προκαλείται από μεταλλάξεις στο μιτοχονδριακό DNA, μιτοχονδριακό κληρονομιά θα ταιριάζει με τον τύπο που μεταδίδεται μέσω της μητρικής γραμμής. Τέλος, όταν η παθολογία αναπτύσσεται ταυτόχρονα να βλάψει τα γονίδια των πυρηνικών και μιτοχονδριακών γονιδιωμάτων, η κληρονομιά θα είναι περίπλοκη και καθορίζεται από διάφορους παράγοντες. Από αυτή την άποψη, η γενεαλογική ανάλυση για τυπικούς λόγους (η φύση της κληρονομίας με τον γενεαλογικό) μπορεί να διατυπωθεί πολύ διαφορετικούς τύπους κληρονομικότητας: αυτοσωματικό κυρίαρχο, αυτοσωματικό υπολειπόμενο, φυλοσύνδετη, μιτοχονδριακό.

Η ανάπτυξη τέτοιων ασθενειών miotohondrialnyh ως ανάρμοστο μεταβολισμό του πυροσταφυλικού οξέος ή βήτα-οξείδωσης των λιπαρών οξέων, κύκλο του Krebs, συνδέεται με μεταλλάξεις στα γονίδια πυρηνικό γονιδίωμα. Για αυτές τις παθολογικές καταστάσεις που χαρακτηρίζονται από ένα αυτοσωματικό υπολειπόμενο κληρονομιά τον τρόπο, όταν οι γονείς του - φορείς μετάλλαξης (ετεροζυγώτες), και το παιδί - να υποστηρίξει και τις δύο κληρονομούμενες μεταλλάξεις που προέρχεται από τον πατέρα και τη μητέρα (ομοζυγώτες). Οι γονείς φαίνεται συνήθως υγιές, και παρόμοια ασθένεια ή mikropriznaki πρέπει να δούμε τους αδελφούς και τις αδελφές του άρρωστο παιδί (αδέλφια του εξεταζομένων) και τους συγγενείς τους τόσο από τη μητέρα και τον πατέρα (σε ξαδέλφια).

Στην περίπτωση της υποτελούς ασχολούνται με Χ-συνδεδεμένη τύπου κληρονομικότητα (π.χ., μορφή γλουταρικό νεογνική οξυουρία τύπου II ή ανεπάρκεια του Ε1 υπομονάδας του συμπλέγματος της πυροσταφυλικής, ασθένεια Menkes, κλπ) Συχνά υποφέρουν αγόρια και μητέρα προεξέχουν φορείς μεταλλάξεων και να τα μεταφέρετε στους γιους του. Η μητρική κληρονομιά διαφέρει από την Χ-συνδεδεμένη με την ήττα των προσώπων και των δύο φύλων. Σε αυτές τις περιπτώσεις, κατά την ανάλυση του πρέπει να αναλυθεί η συχνότητα στους άνδρες και στις γυναίκες pedigree, δεν θα εμφανιστεί. Το γενεαλογικό δεν εντοπιστεί η μετάδοση της νόσου από μία γραμμή πατέρα-γιου, δεδομένου ότι ο πατέρας μπορεί να μεταδώσει μόνο γιο του Υ-χρωμοσώματος.

Με την ανάπτυξη της νόσου που οφείλεται σε βλάβη του γονιδιώματος των μιτοχονδρίων (π.χ., ένας αριθμός ασθενειών αναπνευστικής αλυσίδας, οπτική νευροπάθεια, Leber σύνδρομα MELAS, κανόνων εφαρμογής του ΔΚ, NARP et αϊ.) Παρατηρούμενη μητρική κληρονομικότητα επειδή μιτοχόνδρια παιδί κληρονομήσει από τη μητέρα, και μπορεί να τους μεταδώσει ως αγόρια και τα κορίτσια. Έτσι, τα άτομα και των δύο φύλων προσβάλλονται εξίσου. Από αυτή την άποψη, η γενεαλογία θα πρέπει να διασφαλίζει τη μετάδοση της νόσου από τις μητέρες τους.

Στην ανάλυση γενεαλογικό και εύρεση των συμπτωμάτων της μιτοχονδριακής συγγενείς νόσου θα πρέπει να υπενθυμίσουμε ότι η σοβαρότητα της νόσου (χαρακτηριστική εκφραστικότητα) μπορεί να ποικίλει ευρέως, η οποία μπορεί να σχετίζεται με έναν διαφορετικό αριθμό των κατεστραμμένων μιτοχόνδρια, τη φύση των τραυμάτων τους, διαφορετική κατανομή των μεταλλάξεων σε κύτταρα κ.λπ. Έτσι, δεν είναι πάντοτε δυνατόν να ανιχνευθούν εμφανή σημάδια ασθένειας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τον εντοπισμό τυχόν μεμονωμένα, διαγράφονται συμπτώματα ή σημεία που μπορεί να ανιχνευθεί από στοχευμένες αναζήτησή τους.

Ανάπτυξη της μιτοχονδριακής νόσου μπορεί να σχετίζεται με βλάβη σε μεγάλες μερίδες των μιτοχονδρίων, τα λεγόμενα μικροδιαγραφές (π.χ., σύνδρομο Kearns-Sayre, σύνδρομο Pearson, μερικές μορφές διαβήτη με κώφωση, προοδευτική εξωτερική οφθαλμοπληγία, κλπ). Σε αυτές τις περιπτώσεις, συχνά δεν βρίσκουν τα χαρακτηριστικά συμπτώματα των συγγενών, δεδομένου ότι η ανάπτυξη των ασθενειών που σχετίζονται με την εμφάνιση νέων μεταλλάξεων που έχουν συμβεί στο ζυγωτό αμέσως μετά τη γονιμοποίηση (μετάλλαξη de novo ). Η ασθένεια είναι σποραδική. Συχνά με αυτές τις ασθένειες των αυτοσωματικό κυρίαρχο κληρονομήσει μια σειρά από καταστάσεις που σχετίζονται με πολλαπλές μεταλλάξεις στο μιτοχονδριακό DNA, για παράδειγμα, ορισμένες μορφές encephalomyopathies, μυοπάθεια με ασθένεια των ματιών, παρά την παρουσία του mtDNA μεταλλάξεων (πολλαπλές διαγραφές) έχουν ένα αυτοσωματικό κυρίαρχο μοτίβο κληρονομικότητας.

Εντούτοις, σε αντίθεση με τον αυτοδεσμικό κυτταρικός τύπος κληρονομικότητας στη μιτοχονδριακή παθολογία του Mendelian χαρακτηρίζεται από μεγάλο αριθμό προσβεβλημένων ατόμων σε επόμενες γενιές.

Τέλος, ορισμένες μιτοχονδριακές ασθένειες, που συχνά συνδέονται με την εξάντληση των μιτοχονδρίων mtDNA ή την απουσία τους στα κύτταρα, μπορούν να κληρονομηθούν με αυτοσωματικό υπολειπόμενο τρόπο. Αυτές περιλαμβάνουν συγγενείς μορφές μυοπάθειας, καρδιομυοπάθειας, συνδρόμου νευροδιστρος, γαλακτικής οξέωσης, βλάβης του ήπατος κλπ.

Εξερευνώντας τη φύση της κληρονομίας της νόσου είναι σημαντική για την υγεία και την πρόγνωση της γενετικής ανάλυσης απαιτεί βαθιά γνώση των κλινικών σημείων με μηχανισμούς των μιτοχονδριακών ασθενειών και τον τύπο κληρονομιά της.

Η εκδήλωση κλινικών εκδηλώσεων ποικίλλει ευρέως από τις πρώτες ημέρες της ζωής έως την περίοδο ενηλίκων. Κατά την ανάλυση αυτού του δείκτη, είναι απαραίτητο να λάβουμε υπόψη τις νοσολογικές μορφές, αφού κάθε μία από αυτές έχει μια ορισμένη ηλικία ντεμπούτο.

Οι διαταραχές της ανταλλαγής που παρατηρούνται στις μιτοχονδριακές παθήσεις είναι, στις περισσότερες περιπτώσεις, προοδευτικές. Τα αρχικά συμπτώματα είναι συχνά ήπια, προχωρούν στη συνέχεια και μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντικές αναταραχές. Σπάνιες μορφές παθολογίας, όπως η καλοήθης παιδική μυοπάθεια και κάποιες μορφές οπτικής νευροπάθειας του Leber, μπορεί να είναι ευνοϊκές και αντίθετες.

Στην εργαστηριακή έρευνα δώστε προσοχή στις χαρακτηριστικές ιδιότητες των μιτοχονδριακών νόσων:

• την παρουσία οξέωσης.
• αυξημένα επίπεδα γαλακτικού και πυροσταφυλικού οξέος στο αίμα, αύξηση του δείκτη γαλακτικού / πυροσταφυλικού οξέος μεγαλύτερη από 15, ιδιαίτερα ενισχυμένη με φορτίο γλυκόζης ή άσκηση.
• υπερτοναιμία.
• υπογλυκαιμία;
• υπερμαμοναιμία.
• αύξηση της συγκέντρωσης ακετοξικού και 3-υδροξυβουτυρικού οξέος,
• αύξηση της αναλογίας 3-υδροξυβουτυρικού οξέος / ακετοξικού οξέος στο αίμα,
• αυξημένη περιεκτικότητα σε αμινοξέα στο αίμα και στα ούρα (αλανίνη, γλουταμίνη, γλουταμικό οξύ, βαλίνη, λευκίνη, ισολευκίνη).
• αυξημένα επίπεδα λιπαρών οξέων στο αίμα.
• υπερέκκριση οργανικών οξέων με ούρα.
• μείωση του επιπέδου της καρνιτίνης στο αίμα.
• αύξηση της περιεκτικότητας σε μυοσφαιρίνη σε βιολογικά υγρά ·
• μείωση της δραστηριότητας των μιτοχονδριακών ενζύμων στα μυοκύτταρα και τους ινοβλάστες.

Η διαγνωστική αξία αυτών των δεικτών είναι υψηλότερη για το φορτίο τροφής από ό, τι για τη νηστεία. Στην πράξη, έχει αποδειχθεί η ίδια μια διαγνωστική δοκιμή: προσδιορισμός του γαλακτικού στο αίμα και στο πλαίσιο της φορτίο γλυκόζης, επιτρέποντας αποκαλύπτουν σαφέστερα την αποτυχία της αναπνευστικής αλυσίδας σε πρόσθετο φορτίο γλυκόζης.

Για την εργαστηριακή διάγνωση της μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας και των ειδικών νοσολογικών μορφών της, οι συνήθεις βιολογικές μέθοδοι της ρουτίνας δεν επαρκούν, απαιτούνται ειδικές εξετάσεις. Είναι ιδιαίτερα βολικό να αναλύεται η ενζυμική δραστικότητα σε δείγματα βιοψίας σκελετικών μυών απ 'ότι σε άλλους ιστούς. Είναι δυνατόν να προσδιοριστεί η δραστικότητα των ενζύμων της αναπνευστικής αλυσίδας, ιδιαίτερα της κιτρικής συνθετάσης, της ηλεκτρικής αφυδρογονάσης και της κυτοχρωμικής Ο-οξειδάσης.

Δεδομένα μορφολογικών και μοριακών γενετικών μελετών

Οι μορφολογικές μελέτες στη διάγνωση της μιτοχονδριακής παθολογίας έχουν ιδιαίτερη σημασία. Λόγω της μεγάλης πληροφοριακής σημασίας, είναι συχνά απαραίτητο να πραγματοποιηθεί βιοψία του μυϊκού ιστού και ιστοχημική εξέταση των δειγμάτων βιοψίας που ελήφθησαν. Σημαντικές πληροφορίες μπορούν να ληφθούν με ταυτόχρονη εξέταση του υλικού με φωτεινή και ηλεκτρονική μικροσκοπία.

Ένα από τα σημαντικά δείκτες μιτοχονδριακής ασθενειών - το φαινόμενο της «ragged» κόκκινες ίνες [φαινόμενο ΚΚΡ (τραχύς κόκκινες ίνες)], με έδρα το 1963, ο ίδιος συνδέεται με τον σχηματισμό λόγω της διάδοσης και εστιακή συσσώρευση μη φυσιολογικών μιτοχονδρίων γενετικά τροποποιηθεί με την άκρη του μυϊκών ινών. Αυτό το φαινόμενο ανιχνεύθηκε με μικροσκοπία φωτός χρησιμοποιώντας ειδική χρώση Gomori, αλλά τα τελευταία χρόνια για το σκοπό αυτό, διαφορετικά μιτοχονδριακή δείκτες και ποικιλία ανοσολογικών μεθόδων.

Άλλα μορφολογικά χαρακτηριστικά της μιτοχονδριακής παθολογίας περιλαμβάνουν:

• μια απότομη αύξηση του μεγέθους των μιτοχονδρίων.
• συσσώρευση γλυκογόνου, λιπιδίων και συσσωματωμάτων ασβεστίου σε υποαρκολές,
• μειωμένη δραστηριότητα των μιτοχονδριακών ενζύμων,
• διαταραγμένη κατανομή των κοκκίων δραστικότητας ενζύμων ηλεκτρικής αφυδρογονάσης (SDH), οξειδοαναγωγάσης NADH, κυτοχρωμικής Ο-οξειδάσης, κλπ.

Σε ασθενείς με μιτοχονδριακή ασθένειες με μικροσκοπία φωτός μπορεί να ανιχνεύσει μυϊκό ιστό μη-ειδική μορφολογικά χαρακτηριστικά: τοπική νέκρωση των μυϊκών ινών, μάζα συσσώρευσης sarkoplazmennyh, παρουσία τμημάτων λύσης subsarkolemmalnyh σαρκοπλασματικό βασεοφιλία σαρκοπλασματικό, αύξηση του αριθμού των μυϊκών πυρήνων, η ενεργοποίηση των διαδικασιών αναγέννησης και άλλοι.

Διερεύνηση του ρόλου του φαινομένου της «ragged» κόκκινες ίνες έδειξαν τη σημασία της για τη διάγνωση καταστάσεων όπως το σύνδρομο MELAS, MERRF, Kearns-Sayre, χρόνια προοδευτική οφθαλμοπληγία και άλλα συναφή μεταλλάξεις mtDNA. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να συμβεί και σε άλλες ασθένειες: Duchenne μυϊκή δυστροφία, δερματομυοσίτιδα, μυοτονική δυστροφία, φάρμακα υποδοχής (clofibrate), και άλλες παθολογικές καταστάσεις. Έτσι, μαζί με τις πρωτογενείς μιτοχονδριακές ασθένειες, το φαινόμενο της RRF μπορεί να συνοδεύει δευτερογενείς μιτοχονδριακές δυσλειτουργίες.

Προς το παρόν, ιστοχημική και ηλεκτρονική μικροσκοπική εξέταση μυϊκού ιστού έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για την ανίχνευση σημείων μιτοχονδριακής ανεπάρκειας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, βοηθούν τη διάγνωση, ειδικά με μια κανονική μορφολογική εικόνα του μυϊκού ιστού σύμφωνα με τη μικροσκοπία φωτός.

Electron μικροσκοπική σημάδια - ανίχνευση του μιτοχονδριακού παραβίασης πολλαπλασιασμού του σχήματος και του μεγέθους τους, αποδιοργάνωση και να αυξήσει την ακρολοφίες, συσσώρευση μη φυσιολογικών μιτοχονδρίων υπό sarcolemma, συσσώρευση λιπιδίων και ανώμαλη παρακρυσταλλικά (αποτελούμενο κυρίως από πρωτεΐνες) ή οσμώφιλες εγκλείσματα εντοπισμένη μεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών μεμβρανών ή εντός της στρογγυλός ακρολοφίες, συσσώρευση, συχνά βρίσκεται στην μήτρα (που αποτελείται κυρίως από τριγλυκερίδια), και άλλα.

Σε ορισμένους ασθενείς, είναι δυνατό να ανιχνευθούν κυτταροχημικές ανωμαλίες στα λευκοκύτταρα.

Ένα σύνολο βιοχημικών και μορφολογικών μελετών συμπληρώνεται με σύγχρονες μεθόδους μοριακής διάγνωσης (ανίχνευση πυρηνικών ή μιτοχονδριακών μεταλλάξεων) που εκτελούνται σε εξειδικευμένα εργαστήρια διαγνωστικού ελέγχου DNA. Στις μιτοχονδριακές ασθένειες εντοπίζονται διάφοροι τύποι μεταλλάξεων: σημείο, διαγραφές, αλληλεπικάλυψη, ποσοτικές ανωμαλίες του DNA, κλπ.

Ελλείψει μεταλλάξεων στο mtDNA, εάν υπάρχει υποψία μίας μιτοχονδριακής παθολογίας, εκτελείται μια μελέτη πυρηνικού DNA.

Κριτήρια διάγνωσης

Υπάρχουν 2 ομάδες κριτηρίων διάγνωσης των μιτοχονδριακών ασθενειών. Βασικά διαγνωστικά κριτήρια (πρώτη ομάδα).

• Κλινική:
  • καθιερωμένες διαγνώσεις: σύνδρομα MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, νευροπάθεια του Leber, ασθένεια Leah, Alpers.
  • Παρουσία 2 ή συνδυασμός των ακόλουθων χαρακτηριστικών:
    • πολυσωματική βλάβη παθογνωμονική για ασθένειες της αναπνευστικής αλυσίδας.
    • πορεία προόδου με επεισόδια παροξυσμού ή παρουσία μιτοχονδριακών μεταλλάξεων στην οικογένεια.
    • αποκλεισμό μεταβολικών και άλλων ασθενειών με τη διεξαγωγή κατάλληλων δοκιμών.
• Ιστολογική - η ανίχνευση του φαινομένου της RRF σε περισσότερο από 2% του μυϊκού ιστού.
• Ενζυματική:
  • αρνητικές ίνες κυτοχρώματος C-οξειδάσης,
  • μείωση της δραστηριότητας των ενζύμων του συμπλέγματος της αναπνευστικής αλυσίδας (<20% του προτύπου στον ιστό, <30% στα κύτταρα ή σε αρκετούς ιστούς).
• Λειτουργική - μείωση της σύνθεσης ATP στους ινοβλάστες περισσότερες από 3 τυπικές αποκλίσεις.
• Μοριακές-γενετικές - παθογενετικά σημαντικές μεταλλάξεις πυρηνικού ή mtDNA.

Πρόσθετα διαγνωστικά κριτήρια (δεύτερη ομάδα).

• Κλινική - μη ειδικά συμπτώματα που εμφανίζονται όταν οι ασθένειες της αναπνευστικής αλυσίδας (θνησιγεννήσεις, μειωμένη έμβρυο κινητική δραστηριότητα, πρώιμη νεογνική θανάτου, διαταραχές κίνησης, αναπτυξιακή διαταραχή, διαταραχή του μυϊκού τόνου στη νεογνική περίοδο).
• Ιστολογικά - ένα μικρό ποσοστό του φαινομένου της RRF, η υποαχυρολημική συσσώρευση των μιτοχονδρίων ή οι ανωμαλίες τους.
• Ενζυμική - χαμηλή δραστικότητα των ενζύμων του αναπνευστικού συμπλέγματος (20-30% του κανονικού στους ιστούς, 30-40% - σε κύτταρα ή κυτταρικές σειρές).
• Λειτουργική - μείωση της σύνθεσης του ΑΤΡ σε ινοβλάστες με 2-3 τυπικές αποκλίσεις ή έλλειψη ανάπτυξης ινοβλαστών σε ένα μέσο με γαλακτόζη.
• Μοριακή-γενετική - ανίχνευση μεταλλάξεων πυρηνικού ή mtDNA με υποτιθέμενη παθογενετική σύνδεση.
• Μεταβολική - η ανίχνευση ενός ή περισσότερων μεταβολιτών, γεγονός που υποδηλώνει παραβίαση κυτταρικών βιοενεργών.

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