Mitokondriaalsed haigused
Viimati vaadatud: 23.04.2024
Kõik iLive'i sisu vaadatakse meditsiiniliselt läbi või seda kontrollitakse, et tagada võimalikult suur faktiline täpsus.
Meil on ranged allhanke juhised ja link ainult mainekate meediakanalite, akadeemiliste teadusasutuste ja võimaluse korral meditsiiniliselt vastastikuste eksperthinnangutega. Pange tähele, et sulgudes ([1], [2] jne) olevad numbrid on nende uuringute linkideks.
Kui tunnete, et mõni meie sisu on ebatäpne, aegunud või muul viisil küsitav, valige see ja vajutage Ctrl + Enter.
Mitokondriaalsed haigused on suur heterogeenne pärilike haiguste rühm ja patoloogilised seisundid, mis on põhjustatud struktuursete häirete, mitokondriaalsete funktsioonide ja kudede hingamise poolt. Välismaiste teadlaste andmetel on nende haiguste esinemissagedus vastsündinutel 1: 5000.
ICD-10 kood
Ainevahetushäired, IV klass, E70-E90.
Uuring nende patoloogiliste seisundite olemuse kohta algas 1962. Aastal, kui teadlaste grupp kirjeldas 30-aastast patsienti, kellel ei olnud kilpnäärme hüpermetabolismi, lihasnõrkus ja põhiline ainevahetus. Tehti ettepanek, et need muutused on seotud lihaskoe mitokondrite oksüdatiivse fosforüleerimise protsesside häirimisega. 1988. Aastal teatasid teistel teadlastest esimest korda mitokondriaalse DNA (mtDNA) mutatsiooni avastamine müopaatia ja optilise neuropaatia patsientidel. 10 aasta pärast leiti väikelastel hingamisahela komplekside kodeerivate tuumageenide mutatsioone. Seega on kujunenud uus suund lapseea haiguste struktuuris: mitokondriaalne patoloogia, mitokondriaalsed müopaatiad, mitokondriaalsed entsefalomüopaatiad.
Mitokondrid on rakusisesed organellid, mis esinevad mitmesaja koopiana kõigis rakkudes (välja arvatud erütrotsüüdid) ja toodavad ATP-d. Mitokondrite pikkus on 1,5 μm, laius on 0,5 μm. Nende uuendamine toimub pidevalt kogu rakutsükli vältel. Organellumil on kaks membraani - välist ja sisemist. Sisemisest membraanist on sissepoole voldid, mida nimetatakse krestieks. Interjöör täidab maatriksit - peamise homogeense või peenestatud aine rakku. See sisaldab ümmarguse DNA molekuli, spetsiifilist RNA-d, kaltsiumi ja magneesiumisoolade graanuleid. Sisemisel membraanil on fikseeritud oksüdatiivse fosforüleerimisega seotud ensüümid (tsütokroom b, c, a ja a3 kompleks) ja elektronide ülekanne. See energia muundamise membraan, mis muundab keemilise energia substraati oksüdatsiooni energia, mis on kogunenud vormis ATP, phosphocreatine ja teised. Kontsentreeritud välismembraani osalevate ensüümide transpordiks ja rasvhapete oksüdatsiooni. Mitokondrid on võimelised reprodutseerima.
Mitokondrite peamine ülesanne on aeroobne bioloogiline oksüdatsioon (kudede hingamine, kasutades hapnikku) - süsteem orgaaniliste ainete energia kasutamiseks raku vabanemisega järk-järgult. Kudede hingamise protsessis viiakse vesinikuioonid (prootonid) ja elektronid läbi erinevate ühendite (aktseptorid ja doonorid) kaudu hapnikku.
Protsessis katabolismi aminohapped, süsivesikute, rasvade, glütserool kujul süsinikdioksiidiks, veeks, atsetüül-CoA, püruvaadi oksaloatsetaadiks, ketoglutaraat mis seejärel sisestada Krebsi tsüklis. Moodustatud vesinikuioonid aktsepteerivad adeniini nukleotiidideeniini (NAD + ) ja flaviini (FAD + ) nukleotiidid. Taastatud koensüümid NADH ja FADH oksüdeeritakse hingamisahelates, mida esindab 5 respiratoorse kompleksi.
Elektronide ülekandmise ajal hoitakse energiat ATP, kreatiinfosfaadi ja teiste makroöergeenide kujul.
Hingamisahelat esindavad 5 valkkompleksid, mis täidavad kogu kompleksprotsessi bioloogilises oksüdatsioonis (tabel 10-1):
- Esimene kompleks on NADH-ubikinoon-reduktaas (see kompleks koosneb 25 polüpeptiidist, mille 6 sünteesi kodeerib mtDNA);
- 2. Kompleks - suktsinaat-ubikinoon-oksidoreduktaas (koosneb 5-6 polüpeptiidist, sealhulgas suktsinaadi dehüdrogenaasist, kodeeritakse ainult mtDNA-ga);
- 3. Kompleksi - tsütokroom c oksidoreduktasi (siirded elektronid koensüüm Q keerulistes 4, koosneb 9-10 valkude sünteesi üks neist kodeerivad mtDNA);
- Neljas kompleks - tsütokroomoksüdaas [koosneb 2 tsütokroomidest (a ja a3), mida kodeerib mtDNA];
- 5. Kompleks on mitokondriaalne H + -ATPaas (koosneb 12-14 subühikust, mis teostab ATP sünteesi).
Lisaks sellele viiakse 4-rasvhapete elektronid, mis läbivad beetaoksüdatsiooni, elektronide kandev valk.
Teine oluline mitokondrite protsess on rasvhapete beetaoksüdatsioon, mille tulemuseks on atsetüül-CoA ja karnitiini estrite moodustumine. Rasvhapete oksüdatsiooni igas tsüklis esineb 4 ensümaatilist reaktsiooni.
Esimest etappi pakuvad atsüül-CoA dehüdrogenaas (lühi-, keskmise- ja pika ahelaga) ja 2 elektronikandjad.
Aastal 1963 leiti, et mitokondrid omavad oma unikaalset genoomi, mis pärineb emalt. Seda tähistatakse ainult väike rõngakujuline kromosoom pikkusega 16569 bp, mis kodeerib 2 ribosomaalse RNA, tRNA 22 ja 13 subühikute ensüüm kompleksid elektrone transpordiahelat (seitse neist viidata kompleks 1 ühe - keerukate 3, kolme - kompleksile 4, kaks - kompleksini 5). Enamik mitokondriaalse osalevaid valke oksüdatiivse fosforüülimise protsesside (70), mis on kodeeritud tuuma DNA ja ainult 2% (13 polüpeptiide) sünteesitakse mitokondri maatriksis kontrolli all struktuursed geenid.
MtDNA struktuur ja funktsioon erineb tuum genoomi. Esiteks ei sisalda introneid, mis pakuvad kõrget geenitihedus võrreldes tuuma DNA. Teiseks, enamus mRNA ei sisalda 5'-3'-transleerimata järjestust. Kolmandaks, mtDNA-l on D-silmus, mis on selle regulatiivne piirkond. Replikatsioon on kaheastmeline protsess. Samuti avastati erinevus tuumori mtDNA geneetilise koodi osas. Eriti tuleb märkida, et esimesena on palju koopiaid. Iga mitokondria sisaldab 2-10 eksemplari või rohkem. Arvestades asjaolu, et rakud võivad koosneda sadu või tuhandeid mitokondrid, võib esineda kuni 10 tuhat. MtDNA koopiad. See on väga tundlik mutatsioonid ja nüüd iga kolme tüüpi muutusi: punktmutatsioonidest valku kodeeriv mtDNA geenid (leeven- mutatsioonid) punktmutatsioonid mtDNA tRNA geenid (sy / 7-mutatsioon) ja mtDNA ümberehitused (p mutatsioonid).
Tavaliselt on kogu mitokondriaalse genoomi rakuline genotüüp identne (homoplasm), kuid muteerumise korral jääb genoomi osa samasuguseks ja teine muutub. Seda nähtust nimetatakse heteroplasmiaks. Mutantse geeni manifestatsioon tekib siis, kui mutatsioonide arv jõuab teatud kriitilisse tasemele (künnis), mille järel toimub raku bioenergeetika protsesside rikkumine. See seletab asjaolu, et minimaalsete rikkumistega kannatab eelkõige kõige energiasõltuvad elundid ja kuded (närvisüsteem, aju, silmad, lihased).
Mitokondrite haiguste sümptomid
Mitokondriaalseid haigusi iseloomustab silmapaistev kliiniliste ilmingute hulk. Kuna kõige ebastabiilsemad süsteemid - lihas- ja närvisüsteemid - mõjutavad neid ennekõike, seega ilmnevad kõige iseloomulikumad tunnused.
Klassifikatsioon
Mitokondriaalsete haiguste ühtne liigitus puudub, kuna tuumase genoomi mutatsioonide panus nende etioloogiasse ja patogeneesi on ebakindel. Olemasolevad klassifikatsioonid põhinevad kahest põhimõttest: mutantse valgu osalemine oksüdatiivsetes fosforüülimisreaktsioonides ja kas mutantvalk on kodeeritud mitokondriaalse või tuuma DNA abil.
[Mitokondrite haiguste diagnoosimine
Morfoloogilised uuringud mitokondrite patoloogia diagnoosimisel on eriti olulised. Informatsiooni olulise tähtsuse tõttu on sageli vaja läbi viia saadud biopsia proovide lihaste biopsia ja histokeemiline uurimine. Olulist teavet saab materjali üheaegsel läbivaatamisel kergete ja elektronmikroskoopiate abil.
Mida tuleb uurida?
Millised testid on vajalikud?
Mitokondrite haiguste ravi
Praeguseks on mitokondrite haiguste tõhus ravi jätkuvalt lahendamata probleemiks. See on tingitud mitmest tegurist: raskusi varase diagnoosimise, kesine patogeneesis teatud haiguste, mõned haruldased vormid haiguse tõsidusest seisundist tingituna multisystem kaasamist, mis muudab ta raske hinnata ravi puudub ühtne arvamus kriteeriumitele ravi efektiivsuse. Ravimi korrigeerimise viisid põhinevad mitokondriaalsete haiguste üksikute vormide patogeneesis omandatud teadmistel.
Использованная литература