Диагноза на митохондриални заболявания

Оценка на естеството на наследствеността и проявата на клинични признаци на митохондриални заболявания

Поради факта, че миотохондриалните заболявания в някои случаи могат да бъдат причинени от увреждане на ядрения геном, предаването на болестта ще съответства на Менделските наследствени закони. В случаите, когато развитието на болестта е причинена от мутации в митохондриалната ДНК, митохондриална наследство ще съответства на типа, който се предава чрез по майчина линия. Накрая, когато патологията развива едновременно повреди гените на ядрени и митохондриални геноми, наследството ще бъде комплекс и се определя от различни фактори. В тази връзка, на генеалогичен анализ на формални основания (естеството на наследството от родословие) може да се каже много различни видове наследство: автозомно-доминантно, автозомно-рецесивно, с Х-хромозомата, митохондриална.

Развитието на такива заболявания miotohondrialnyh като неподходящо метаболизъм на пирогроздена киселина или мастна киселина бета-окисление, цикъла на Кребс, е свързана с мутации в генома гени ядрени. За тези патологии, характеризиращи се с автозомно-рецесивно унаследяване на пътя, когато родителите му - носителите на мутации (хетерозиготни), както и на детето - поддържат и двата наследени мутации, получени от баща и майка (хомозиготни). Родителите обикновено изглеждат здрави, и подобно заболяване или mikropriznaki трябва да гледат на братята и сестрите на болното дете (братя и сестри на пробанта) и техните роднини от майката и бащата (в братовчеди).

В случай на рецесивен ангажирани с Х-свързана тип наследство (например, неонатална форма глутарова aciduria тип II или дефицит на Е1 субединицата на пируват комплекс, Menkes заболяване и т.н.) често страдат момчета и майка стърчат носители на мутации и ги предават на синовете му. Майчинското наследство се различава от Х-свързаното с поражение на лица от двата пола. В тези случаи, когато се анализира родословието необходимо да се анализира честотата при мъжете, като при жените, той няма да се появи. Родословието не се проследи предаването на болестта от баща и син линия, тъй като бащата може да предава само син на Y-хромозома.

С развитието на заболяването поради увреждане на генома на митохондриите (например, брой на респираторни заболявания верига, оптична невропатия, Leber синдроми MELAS, MERF, Narp и др.), Наблюдавана наследство майката защото митохондрии дете наследени от майката, и може да ги предава като момчета , и момичета. По този начин хората от двата пола са еднакво засегнати. В тази връзка, родословие трябва да гарантира предаване на болестта от майките си.

В родословие анализ и намирането на симптомите на митохондриални роднини заболяване трябва да се забравя, че тежестта на заболяване (характеристика експресивност) може да варира в широки граници, което може да бъде свързано с различен брой увредени митохондрии, естеството на техните наранявания, различно разпределение на мутации в клетки и т.н. По този начин не винаги е възможно да се открият очевидни признаци на заболяване. В някои случаи се разкриват изолирани, изтрити симптоми или признаци, които могат да бъдат открити чрез тяхното целево търсене.

Развитие на митохондриална заболяване може да е свързано с увреждане на основните части на митохондриите, така наречените микроделеции (например, синдром на Kearns-Sayre, синдром на Pearson, някои форми на диабет с глухота, прогресивна външна офталмоплегия, и т.н.). В тези случаи често не намерите най-характерните симптоми на роднините, тъй като развитието на заболявания, свързани с появата на нови мутации, които са настъпили в зиготата веднага след оплождането (мутация де ново ). Болестта е спорадична. Често тези заболявания на автозомно доминантно наследствено редица състояния, свързани с множество мутации в митохондриалната ДНК, например, някои форми на encephalomyopathies, миопатия с очно заболяване, въпреки наличието на мДНК мутации (множествени делеции) имат автозомно доминантно модел на наследяване.

За разлика от Mendelian autosomal, доминиращият тип наследство в митохондриалната патология се характеризира с голям брой засегнати индивиди в следващите поколения.

Накрая, някои митохондриални заболявания, често свързани с изчерпване на mtDNA митохондриите или тяхното отсъствие в клетките, могат да бъдат наследени чрез автозомно рецесивен начин. Те включват вродени форми на миопатия, кардиомиопатия, синдром на невродистрес, лактатна ацидоза, увреждане на черния дроб и др.

Изследване на естеството на наследството на заболяването е важно за здравето и прогнозата на генетичен анализ изисква задълбочено познаване на клиничните симптоми, с механизми за митохондриална болест и неговия вид наследство.

Проявлението на клиничните прояви варира значително от първите дни на живота до периода на възрастни. При анализа на този показател е необходимо да се вземат предвид носологичните форми, тъй като всеки от тях има определена възраст на дебют.

Обменните разстройства, наблюдавани при митохондриалните заболявания, в повечето случаи са прогресивни. Първоначалните симптоми често са леки, впоследствие се прогресират и могат да доведат до значителни увреждания. Редки форми на патология, като доброкачествена инфантилна миопатия и някои форми на оптична невропатия на Лебер, могат да бъдат благоприятни и обратни.

При лабораторните изследвания обърнете внимание на характерните атрибути на митохондриалните заболявания:

• наличие на ацидоза;
• повишени нива на лактат и пируват в кръвта, увеличение на индекса на лактат / пируват с повече от 15, особено повишено с глюкозен товар или упражнения;
• hyperketonemyyu;
• хипогликемия;
• -хиперамонемия;
• повишаване концентрацията на ацетоацетат и 3-хидроксибутират;
• повишаване на съотношението на 3-хидроксимаслена киселина / ацетооцетна киселина в кръвта;
• повишено съдържание на аминокиселини в кръвта и урината (аланин, глутамин, глутаминова киселина, валин, левцин, изолевцин);
• повишени нива на мастни киселини в кръвта;
• хиперекскретиране на органични киселини с урина;
• намаляване нивото на карнитин в кръвта;
• увеличаване на съдържанието на миоглобин в биологични течности;
• намаляване на активността на митохондриалните ензими в миоцитите и фибробластите.

Диагностичната стойност на тези показатели е по-висока за хранителния товар, отколкото за гладуване. На практика се е доказал диагностичен тест: определянето на лактат в кръвта на фона на натоварването с глюкоза, което позволява по-ясно да се идентифицира несъответствието на респираторната верига с допълнителен товар на глюкоза.

За лабораторна диагностика на митохондриална дисфункция и нейните специфични нозологични форми рутинните, рутинни биохимични методи на изследване не са достатъчни, необходими са специални тестове. Особено подходящо е да се анализира ензимната активност в биопсичните проби от скелетната мускулатура, отколкото в други тъкани. Възможно е да се определи активността на ензимите на респираторната верига, особено цитратна синтетаза, сукцинат дехидрогеназа и цитохром С-оксидаза.

Данни за морфологични и молекулярни генетични изследвания

Морфологичните изследвания при диагностицирането на митохондриалната патология са от особено значение. Поради голямото информативно значение често е необходимо да се извършва мускулна биопсия и хистохимично изследване на получените биопсични проби. Важна информация може да бъде получена чрез едновременно изследване на материала чрез светлинна и електронна микроскопия.

Един от важните маркери на митохондриални заболявания - явлението "назъбени" червени влакна [явление RRF (назъбени червени влакна)], създадена през 1963 г., той свързани образуват поради пролиферация и фокална натрупване на анормални митохондрии генетично променени от ръба на мускулните влакна. Това явление се открива чрез използване на светлинна микроскопия Gomori специално оцветяване, но в последните години за тази цел, различни митохондриални маркери и различни имунологични методи.

Други морфологични особености на митохондриалната патология включват:

• рязко увеличение на размера на митохондриите;
• натрупване на гликоген, липиди и калциеви конгломерати в супраколемата;
• намалена активност на митохондриални ензими;
• нарушено разпределение на ензимната активност гранули сукцинат дехидрогеназа (SDG), NADH оксидоредуктаза, цитохром с оксидазна и други.

При пациенти с митохондриални заболявания с светлинна микроскопия може да открие мускулна тъкан неспецифични морфологични характеристики: локална некроза на мускулните влакна, натрупване sarkoplazmennyh маса, присъствие на лизис subsarkolemmalnyh порции саркоплазмени базофилия саркоплазмени, увеличаване на броя на мускулните ядра, активиране на процесите на възстановяване и други.

Изследване ролята на феномена на "назъбени" червени влакна показва важността му за диагностициране на състояния, такива като синдром на MELAS, MERRF, Kearns-Sayre, хронична прогресивна офталмоплегия и други свързани мДНК мутации. Това явление може да се появи и в други заболявания: мускулна дистрофия на Дюшен, дерматомиозит, миотонична дистрофия, приемни средства (клофибрат), и други патологични състояния. По този начин, заедно с първичните митохондриални заболявания, феноменът на RRF може да съпътства вторичните митохондриални дисфункции.

Понастоящем хистохимичното и електронно микроскопично изследване на мускулната тъкан е широко използвано за откриване на признаци на митохондриална недостатъчност. В някои случаи те помагат при диагностицирането, особено при нормална морфологична картина на мускулната тъкан според светлинната микроскопия.

Electron микроскопични признаци - откриване на митохондриална нарушение на пролиферацията на тяхната форма и размери, дезорганизация и увеличаване на cristae, натрупване на анормален митохондрии под сарколемата, натрупване на липиди и анормален паракристални (главно, състояща се от протеини) или osmophilic включвания локализиран между вътрешните и външните мембрани или в кълбовиден на cristae, натрупване, често намира в матрицата (състоящ се главно от триглицериди), и др.

При някои пациенти е възможно да се открият цитохимични аномалии в левкоцитите.

Комплекс от биохимични и морфологични изследвания се допълва от съвременните методи на молекулярна диагностика (откриване на ядрени или митохондриални мутации), които се извършват в специализирани ДНК-диагностични лаборатории. При митохондриалните заболявания се идентифицират различни видове мутации: точка, заличаване, дублиране, количествени аномалии на ДНК и др.

При липса на мутации в mtDNA, ако се подозира митохондриална патология, се извършва изследване на ядрена ДНК.

Критерии за диагностика

Има две групи критерии за диагностициране на митохондриални заболявания. Основни диагностични критерии (първа група).

• клиничната:
  • установени диагнози: синдроми MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Leber невропатия, болест на Leah, Alpers;
  • Присъствие 2 или комбинация от следните характеристики:
    • многосистемна увреда патогномонична за заболявания на респираторната верига;
    • напреднал курс с епизоди на обостряне или наличие на митохондриални мутации в семейството;
    • изключване на метаболитни и други заболявания чрез провеждане на подходящи тестове.
• Хистологично - откриването на феномена на RRF в повече от 2% от мускулната тъкан.
• ензимна:
  • цитохром С-оксидаза-отрицателни влакна;
  • намаляване на активността на ензимите от комплекса на респираторната верига (<20% от нормата в тъканите, <30% в клетките или няколко тъкани).
• Функционално - намаляване на синтеза на АТФ във фибробласти над 3 стандартни отклонения.
• Молекулярно-генетични - патогенетично значими мутации на ядрена или mtDNA.

Допълнителни диагностични критерии (втора група).

• Клиничните - неспецифични симптоми, които се появяват, когато заболявания на дихателната верига (мъртвородени, намаляват двигателната активност на плода, ранна неонатална смърт, двигателни нарушения, нарушения в развитието, нарушаване на мускулния тонус в неонаталния период).
• Хистологичен - малък процент от явлението RRF, субархромолемно натрупване на митохондрии или техните аномалии.
• Ензимна - ниска активност на ензимите на респираторния комплекс (20-30% от нормата в тъканите, 30-40% в клетките или клетъчните линии).
• Функционално - намаляване на синтеза на АТФ във фибробласти с 2-3 стандартни отклонения или липса на растеж на фибробласти в среда с галактоза.
• Молекулярно-генетичен - откриването на мутации на ядрена или mtDNA с предполагаема патогенетична връзка.
• Метаболитни - откриването на един или повече метаболити, което показва нарушение на клетъчните биоенергетици.

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