Diagnostika mitochondriálních onemocnění

Posouzení povahy dědičnosti a projevy klinických příznaků mitochondriálních onemocnění

Vzhledem k tomu, že miotohondrialnye onemocnění v některých případech může být způsobeno poškozením jaderného genomu, bude přenos choroby v souladu s právními předpisy Mendelian dědičnosti. V těch případech, kdy se vývoj onemocnění způsobené mutacemi v mitochondriální DNA, mitochondriální dědičnost bude odpovídat typu, který je přenášen přes mateřské linie. Nakonec, když se patologie vyvíjí současně poškodit geny jaderných a mitochondriálních genomů, dědictví bude složité a určují různé faktory. V tomto ohledu je genealogická analýza z formálních důvodů (podstata dědičnosti původu) lze konstatovat velmi odlišné typy dědičnosti: autozomálně dominantní, autozomálně recesivní, X-vázanou mitochondriální.

Vývoj takových chorob miotohondrialnyh jako nevhodné metabolismus kyseliny pyrohroznové nebo beta-oxidace mastných kyselin, Krebsova cyklu, je spojena s mutacemi v genech jaderného genomu. U těchto patologických stavů charakterizovaných autosomálně recesivní dědičnosti Mimochodem, když jeho rodiče - mutace nosiče (heterozygoti) a dítě - podporovat oba zděděné mutace odvozené od otce a matky (homozygotní). Rodiče obvykle vypadá zdravě a podobná onemocnění nebo mikropriznaki měli podívat na bratry a sestry o nemocné dítě (sourozenci probandů) a jejich příbuzným obou rodičů (v bratranců).

V případě recesivní záběru s X-vázanou typu dědičnosti (např., Neonatální forma glutarová acidurie typu II nebo nedostatek E1 podjednotky pyruvát komplexu, Menkesovy onemocnění, atd), často trpí chlapci a matečné vyčnívají nosičů mutací a jejich přenos do jeho synové. Mateřské dědictví se liší od X-spojených porážkou osob obou pohlaví. V těchto případech je při analýze rodokmenu třeba analyzovat výskyt u mužů, protože se u žen nezobrazí. Rodokmen není vysledovat přenos nemoci na otce a syna linie, neboť otec může vysílat pouze syna Y-chromozomu.

S rozvojem onemocnění v důsledku poškození genomu mitochondrií (např. Celá řada nemocí dýchacího řetězce, optické neuropatie, Leber syndromy MELAS, MERF, NARP a kol.) Pozorovaná maternální dědičnost protože mitochondrie dítě zděděné od matky, a může předávat je jako chlapci , a dívky. Proto jsou lidé obou pohlaví stejně ovlivněni. V tomto ohledu je rodokmen by měl zajistit přenos nemoci od svých matek.

V analýze původu a nalezení příznaků mitochondriálních příbuzných chorobných třeba mít na paměti, že závažnost onemocnění (charakteristické expresivitou) se může pohybovat v širokém rozmezí, které může být spojeno s jiným počtem poškozených mitochondrií, povahy jejich zranění, jiném rozdělení mutací v buňkách atd Proto není vždy možné zjistit zřejmé příznaky onemocnění. V některých případech jsou identifikovány buď izolované, vymazané příznaky nebo znaky, které lze zjistit jejich cílovým vyhledáváním.

Vývoj mitochondriálního onemocnění může být spojeno s poškozením na hlavní části mitochondrií, tak zvané mikrodelece (např., Kearns-Sayre syndrom, Pearsonův syndrom, některé formy cukrovky s hluchotou, progresivní externí oftalmoplegie, atd). V těchto případech často nenajdou charakteristické příznaky příbuznými, protože rozvoj nemocí spojených se vznikem nových mutací, ke kterým došlo v zygoty ihned po oplodnění (mutace de novo ). Nemoc je sporadický. Často se tyto nemoci autosomálně dominantní zdědil řadu stavů spojených s více mutacemi v mitochondriální DNA, například, některé formy encephalomyopathies, myopatie s oční onemocnění, bez ohledu na přítomnost mutací mtDNA (více delecemi) mají autosomální dominantní vzor dědičnosti.

Na rozdíl od Mendelovského autosomálního dominantního druhu dědičnosti v mitochondriální patologii je však charakteristický velký počet postižených jedinců v následujících generacích.

Konečně, některá mitochondriální onemocnění, často spojená s deplecí mtDNA mitochondrií nebo jejich nepřítomností v buňkách, mohou být děděna autosomálně recesivním způsobem. Patří k nim vrozené formy myopatie, kardiomyopatie, neurodistresního syndromu, laktátové acidózy, poškození jater, atd.

Zkoumání povahu dědičnosti choroby je důležité pro zdraví a prognóza genetické analýzy vyžaduje důkladnou znalost klinických příznaků s mechanismem mitochondriální onemocnění a jeho typu dědičnosti.

Výskyt klinických projevů se značně liší od prvních dnů života až po období dospělosti. Při analýze tohoto ukazatele je třeba vzít v úvahu nosologické formy, protože každý z nich má určitý věk debutu.

Poruchy vývoje pozorované u mitochondriálních onemocnění jsou ve většině případů progresivní. Počáteční příznaky jsou často mírné, následně postupují a mohou vést k závažným poruchám. Vzácné formy patologie, jako je benigní infantilní myopatie a některé formy Leberovy optické neuropatie, mohou být příznivé a reverzní.

Při laboratorním výzkumu věnujte pozornost charakteristickým vlastnostem mitochondriálních onemocnění:

• přítomnost acidózy;
• zvýšené hladiny laktátu a pyruvátu v krvi, zvýšení indexu laktátu / pyruvátu o více než 15, zejména zvýšení zátěže glukózy nebo cvičení;
• hypertonemie;
• hypoglykemie;
• hyperamonémie;
• zvýšení koncentrace acetoacetátu a 3-hydroxybutyrátu;
• zvýšení poměru kyseliny 3-hydroxymáselné / kyseliny acetoctové v krvi;
• zvýšený obsah aminokyselin v krvi a moči (alanin, glutamin, kyselina glutamová, valin, leucin, isoleucin);
• zvýšené hladiny mastných kyselin v krvi;
• hyperexcretion organických kyselin s močí;
• snížení hladiny karnitinu v krvi;
• zvýšení obsahu myoglobinu v biologických tekutinách;
• snížení aktivity mitochondriálních enzymů v myocytech a fibroblastech.

Diagnostická hodnota těchto indikátorů je vyšší u potravinového zatížení než u hladovění. V praxi se osvědčil diagnostický test: stanovení laktátu v krvi na pozadí zatížení glukózy, což umožňuje jasněji identifikovat nekonzistenci respiračního řetězce s dodatečným zatížením glukózy.

Pro laboratorní diagnostiku mitochondriální dysfunkce a jejích specifických nosologických forem nestačí rutinní rutinní biochemické metody vyšetření, jsou zapotřebí speciální testy. Zvláště vhodné je analyzovat enzymatickou aktivitu ve vzorcích biopsie kostního svalstva než v jiných tkáních. Je možné stanovit aktivitu enzymů respiračního řetězce, zejména citrát syntetázy, sukcinát dehydrogenázy a cytochrom C-oxidasy.

Údaje o morfologických a molekulárně genetických studiích

Morfologické studie v diagnostice mitochondriální patologie jsou zvláště důležité. Vzhledem k velkému informativnímu významu je často nutné provést biopsii svalové tkáně a histochemické vyšetření získaných vzorků biopsie. Důležité informace lze získat současným vyšetřením materiálu světelnou a elektronovou mikroskopií.

Jedním z důležitých ukazatelů mitochondriálních onemocnění - fenomén „pravděpodobnou“ červených vláken [jev RRF (ragged červená vlákna)], se sídlem v roce 1963, se spolu spojeny za vzniku v důsledku proliferace a fokální akumulace abnormálních mitochondrií geneticky změněných okrajem svalového vlákna. Tento jev byl detekován pomocí světelné mikroskopie s použitím Gömöri speciální barvení, ale v posledních letech pro tento účel, různé mitochondriálních markerů a různými imunologickými metodami.

Jiné morfologické znaky mitochondriální patologie zahrnují:

• prudké zvýšení velikosti mitochondrií;
• akumulace glykogenu, lipidů a vápníkových konglomerátů v subsarcolemmu;
• snížená aktivita mitochondriálních enzymů;
• narušená distribuce granulí aktivity enzymů sukcinát dehydrogenázy (SDH), NADH oxidoreduktázy, cytochromu C-oxidázy atd.

U pacientů s mitochondriálními chorobami s pomocí světelné mikroskopie může detekovat svalové tkáně nespecifické morfologické vlastnosti: místní nekróza svalových vláken, akumulace sarkoplazmennyh hmotnosti, přítomnost lýza subsarkolemmalnyh částí sarkoplazmatického bazofilie sarkoplazmatického, zvýšení počtu svalových jader, aktivaci regeneračních procesů a další.

Zkoumání role fenoménu „pravděpodobnou“ červených vláken ukázala jeho význam pro diagnózu stavů, jako je MELAS syndrom, MERRF, Kearns-Sayre, chronické progresivní oftalmoplegie a dalších souvisejících mtDNA mutací. Tento jev může nastat v jiných chorob: DMD, dermatomyozitida, myotonická dystrofie, příjem léků (klofibrát), a jiných patologických stavů. Proto spolu s primárními mitochondriálními chorobami může fenomén RRF doprovázet sekundární mitochondriální dysfunkce.

V současnosti se histochemické a elektronové mikroskopické vyšetření svalové tkáně široce používá k detekci příznaků mitochondriální nedostatečnosti. V některých případech pomáhají diagnostikovat, zejména s normálním morfologickým obrazem svalové tkáně podle světelné mikroskopie.

Elektronovou mikroskopií znaky - detekce mitochondriální proliferace porušení jejich tvaru a velikosti, dezorganizace a zvýšení cristae, akumulace abnormálního mitochondrií v sarkolemou, akumulace lipidů a abnormální paracrystalline (skládající se převážně z proteinů) nebo osmophilic inkluzí lokalizován mezi vnitřní a vnější membrány nebo v cristae, akumulace globose, často uspořádány v matici (skládající se převážně z triglyceridů), a další.

U některých pacientů je možné detekovat cytochemické abnormality v leukocytech.

Komplex biochemických a morfologických studií doplňuje moderní metody molekulární diagnostiky (detekce nukleárních nebo mitochondriálních mutací), které jsou prováděny ve specializovaných diagnostických laboratořích DNA. U mitochondriálních onemocnění jsou identifikovány různé typy mutací: bod, delece, duplikace, kvantitativní anomálie DNA atd.

Při absenci mutací v mtDNA, pokud je podezření na mitochondriální patologii, je provedena studie jaderné DNA.

Kritéria pro diagnostiku

Existují dvě skupiny kritérií pro diagnostiku mitochondriálních onemocnění. Základní diagnostická kritéria (první skupina).

• Klinický:
  • zjištěné diagnózy: syndromy MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Leberova neuropatie, Leahova choroba, Alpers;
  • Přítomnost 2 nebo kombinaci následujících funkcí:
    • multisystémová poškození patognomonická pro choroby respiračního řetězce;
    • pokročilý průběh s epizodami exacerbace nebo přítomností mitochondriálních mutací v rodině;
    • vyloučení metabolických a jiných chorob provedením vhodných testů.
• Histologické - detekce fenoménu RRF ve více než 2% svalové tkáně.
• Enzymatické:
  • vlákna s cytochromem C-oxidázou negativní;
  • snížení aktivity enzymů komplexu respiračního řetězce (<20% normy v tkáni, <30% v buňkách nebo v několika tkáních).
• Funkční - snížení syntézy ATP ve fibroblastech více než 3 standardní odchylky.
• Molekulárně-genetické - patogeneticky významné mutace nukleární nebo mtDNA.

Další diagnostická kritéria (druhá skupina).

• Klinické - nespecifické symptomy, které se objevují při nemoci dýchacího řetězce (mrtvě, snížil pohybovou aktivitu plod, předčasné úmrtí novorozence, pohybové poruchy, vývojové poruchy, poruchy svalového tonu v novorozeneckém období).
• Histologické - malé procento fenoménu RRF, subarachromolemální akumulace mitochondrií nebo jejich anomálie.
• Enzymatická - nízká aktivita enzymů respiračního komplexu (20-30% normy v tkáních, 30-40% - v buňkách nebo buněčných liniích).
• Funkční - snížení syntézy ATP ve fibroblastech o 2-3 standardní odchylky nebo nedostatek růstu fibroblastů v médiu s galaktózou.
• Molekulárně-genetická - detekce mutací jaderné nebo mtDNA s předpokládanou patogenetickou vazbou.
• Metabolické - detekce jednoho nebo více metabolitů, což svědčí o narušení buněčné bioenergetiky.

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