Diagnos av mitokondria sjukdomar

Bedömning av arten av arv och manifestation av kliniska tecken på mitokondriella sjukdomar

På grund av det faktum att miotohondrialnye sjukdomen i vissa fall kan orsakas av skador på nukleära genomet kommer smittspridning följa lagar Mendels arv. I de fall där utvecklingen av sjukdomen som orsakas av mutationer i mitokondrie-DNA, mitokondrie arv kommer att matcha den typ som överförs genom moderslinjen. Slutligen, när patologi utvecklas med samtidig skada på generna av kärn- och mitokondriella genomer, kommer arvet att vara komplext och kommer att bestämmas av olika faktorer. I detta avseende kan genealogiska analys på formella grunder (vilken typ av arv genom stamtavla) anges mycket olika typer av arv: autosomalt dominant, autosomal recessiv, X-bunden, mitokondriell.

Utvecklingen av sådana sjukdomar miotohondrialnyh som olämplig metabolism av pyrodruvsyra eller fettsyra beta-oxidation, Krebs cykel, är förknippad med mutationer i det nukleära genomet generna. För dessa sjukdomar som kännetecknas av en autosomal recessiv arvs vägen, när hans föräldrar - mutationsbärare (heterozygoter) och barnet - stödja både ärftliga mutationer som härrör från fadern och modern (homozygot). Föräldrar ser oftast friska och liknande sjukdom eller mikropriznaki bör titta på bröder och systrar i det sjuka barnet (syskon probands) och deras släktingar av både mor och far (i kusiner).

I fallet med recessiva i ingrepp med X-bunden nedärvning typ (t.ex., neonatal formen glutarsyra aciduria typ II av eller brist på E1-subenheten av pyruvat komplex, Menkes syndrom, etc.) Vanliga lider pojkar och mor skjuter ut bärare av mutationer och överföra dem till sina söner. Maternell arv skiljer sig från X-kopplad genom nederlag av personer av båda könen. I dessa fall, när man analyserar stamtavlan nödvändigt att analysera förekomsten hos män som hos kvinnor, kommer det inte att visas. Det stamtavla inte spåras överföring av sjukdom genom en far-son linje, eftersom fadern kan överföra ende son Y-kromosom.

Med utvecklingen av sjukdomen på grund av skador av genomet av mitokondrier (t ex ett antal andningskedjan sjukdomar, optisk neuropati, Leber syndrom MELAS, genomförandebestämmelserna för budgetförordningen, NARP et al.) Observerade maternal arv eftersom mitokondrier barn ärvt från modern, och den kan sända dem som pojkar , och tjejer. Således påverkas människor av båda könen lika. I detta avseende bör stamtavlan följas av sjukdomsöverföring längs moderns linje.

I stamtavla analys och hitta symptomen av mitokondriella släktingar sjukdoms bör komma ihåg att svårighetsgraden av sjukdomen (karakteristiska expressivitet) kan variera inom vida gränser, vilket kan vara associerad med ett annat antal skadade mitokondrier, naturen av sina skador, annan fördelning av mutationer i celler etc. Det är således inte alltid möjligt att upptäcka uppenbara tecken på sjukdom. I vissa fall avslöjas antingen isolerade, raderade symtom eller tecken som kan upptäckas av deras riktade sökning.

Utveckling av mitokondriell sjukdomen kan vara associerad med skada på stora delar av mitokondrier, de så kallade microdeletions (exempelvis Kearns-Sayre syndrom, Pearson syndrom, vissa former av diabetes med dövhet, progressiv extern oftalmoplegi, etc). I dessa fall ofta inte hitta de karakteristiska symptomen på de anhöriga, eftersom utvecklingen av sjukdomar som förknippas med framväxten av nya mutationer som har inträffat i zygoten omedelbart efter befruktning (mutation de novo ). Sjukdomen är sporadisk. Ofta med dessa sjukdomar av autosomal dominant nedärvd ett antal tillstånd som är associerade med flera mutationer i mitokondrie-DNA, t ex vissa former av encefalomyopatier, myopati med ögonsjukdom, trots närvaron av mtDNA-mutationer (flera deletioner) har ett autosomalt dominant mönster av arv.

I motsats till den Mendeliska autosomala dominerande typen av arv i mitochondriell patologi präglas emellertid av ett stort antal drabbade individer i efterföljande generationer.

Slutligen kan vissa mitokondriska sjukdomar, som ofta är förknippade med uttömning av mtDNA-mitokondrier eller deras frånvaro i celler, ärftas på ett autosomalt recessivt sätt. Dessa inkluderar medfödda former av myopati, kardiomyopati, neurodistress syndrom, mjölksyraos, leverskador etc.

Studien av arten av ärftlig överföring av sjukdomen är av stor betydelse för den medicinska genetiska prognosen och kräver en djupgående analys av kliniska tecken med kunskap om mekanismerna för mitokondriell patologibildning och typer av arv.

Uppenbarelsen av kliniska manifestationer varierar mycket från de första dagarna av livet till vuxenperioden. Vid analys av denna indikator är det nödvändigt att ta hänsyn till nosologiska former, eftersom var och en av dem har en viss debutålder.

Utbytesstörningar observerade i mitokondria sjukdomar är i de flesta fall progressiva. Initiala symtom är ofta milda, fortsätter sedan och kan leda till signifikanta invalidiserande störningar. Sällsynta former av patologi, såsom godartad infantilmyopati och vissa former av Lebers optiska neuropati, kan vara gynnsamma och omvända.

Vid laboratorieforskning uppmärksammar de karakteristiska egenskaperna hos mitokondria sjukdomar:

• närvaron av acidos;
• förhöjda nivåer av laktat och pyruvat i blodet, en ökning av laktat / pyruvatindex på mer än 15, speciellt förbättrad med glukosbelastning eller motion;
• hyperketonemyyu;
• hypoglykemi;
• hyperammonemi;
• ökning av koncentrationen av acetoacetat och 3-hydroxibutyrat;
• en ökning av förhållandet mellan 3-hydroxismörsyra / acetoättiksyra i blodet;
• ökat innehåll av aminosyror i blod och urin (alanin, glutamin, glutaminsyra, valin, leucin, isoleucin);
• förhöjda nivåer av fettsyror i blodet;
• hyperexcretion av organiska syror med urin;
• minskning av nivån av karnitin i blodet;
• en ökning av innehållet av myoglobin i biologiska vätskor;
• minskning av aktiviteten hos mitokondrieenzymer i myocyter och fibroblaster.

Diagnostiska värdet av dessa indikatorer är högre för matbelastning än för fastande. I praktiken har ett diagnostiskt test visat sig: bestämning av laktat i blodet på grund av glukosbelastning, vilket gör det möjligt att tydligare identifiera inkonsekvensen i andningskedjan med en ytterligare mängd glukos.

För laboratoriediagnos av mitokondriell dysfunktion och dess specifika nosologiska former är rutinmässiga, rutinmässiga biokemiska undersökningsmetoder inte tillräckliga, speciella test är nödvändiga. Det är särskilt lämpligt att analysera enzymaktivitet i skelettmuskelbiopsiprover än i andra vävnader. Det är möjligt att bestämma aktiviteten hos enzymer i andningskedjan, särskilt citratsyntetas, succinatdehydrogenas och cytokrom-C-oxidas.

Data om morfologiska och molekylära genetiska studier

Morfologiska studier vid diagnos av mitokondriell patologi är av särskild betydelse. På grund av den stora informativa betydelsen är det ofta nödvändigt att utföra en biopsi av muskelvävnaden och histokemisk undersökning av de erhållna biopsiproverna. Viktig information kan erhållas genom samtidig undersökning av materialet genom ljus och elektronmikroskopi.

En av de viktiga markörerna för mitokondriella sjukdomar - fenomenet "trasiga" röda fibrer [fenomen RRF (trasiga röda fibrer)], etablerat i 1963, kopplade han att bilda grund av proliferation och fokal ackumulering av abnorma mitokondrier genetiskt förändrade genom kanten av muskelfibern. Detta fenomen detekterades med ljusmikroskop med hjälp av Gomori speciell färgning, men på senare år för detta ändamål olika mitokondriella markörer och olika immunologiska metoder.

Andra morfologiska egenskaper hos mitokondriell patologi innefattar:

• en kraftig ökning av mitokondriernas storlek
• ackumulering av glykogen, lipider och kalciumkonglomerat i subsarcolemma;
• minskad aktivitet av mitokondriella enzymer;
• störd fördelning av granuler med aktivitet av succinat dehydrogenas (SDH) enzymer, NADH oxidoreduktas, cytokrom C-oxidas etc.

Hos patienter med mitokondriella sjukdomar med Ijusmikroskopi kan detektera muskulär vävnad icke-specifika morfologiska egenskaper: lokal nekros av muskelfibrer, ackumulering sarkoplazmennyh massa, närvaron av lyse subsarkolemmalnyh partier sarkoplasmiska basofili sarkoplasmiska, ökat antal muskel kärnor, aktivering av regenereringsprocesser och andra.

Undersökning av rollen av fenomenet "trasiga" röda fibrer visade dess betydelse för diagnos av tillstånd såsom MELAS-syndrom, MERRF, Kearns-Sayre, kronisk progressiv oftalmoplegi och andra relaterade mtDNA-mutationer. Detta fenomen kan förekomma i andra sjukdomar: Duchennes muskeldystrofi, dermatomyosit, dystrofia myotonika, mottagnings läkemedel (klofibrat) och andra sjukdomstillstånd. Således kan fenomenet RRF tillsammans med primära mitokondriala sjukdomar följa sekundära mitokondriella dysfunktioner.

För närvarande har histokemisk och elektronmikroskopisk undersökning av muskelvävnad använts i stor utsträckning för att detektera tecken på mitokondriell insufficiens. I vissa fall hjälper de diagnosen, speciellt med en normal morfologisk bild av muskelvävnaden enligt ljusmikroskopi.

Elektronmikroskopiska tecken - detektering av mitokondrie proliferation kränkning av deras form och storlek, desorganisation och öka crista, ansamling av onormal mitokondrier enligt sarcolemma, ackumulering av lipid och onormal parakristallin (huvudsakligen bestående av proteiner) eller osmophilic inneslutningar lokaliserad mellan de inre och yttre membran eller inom crista, ackumulering kLOTFORMIG, ofta belägna i matrisen (huvudsakligen bestående av triglycerider), och andra.

Hos vissa patienter är det möjligt att upptäcka cytokemiska abnormiteter i leukocyter.

Ett komplex av biokemiska och morfologiska studier kompletteras med moderna metoder för molekylär diagnostik (detektion av kärn- eller mitokondriella mutationer) som utförs i specialiserade DNA-diagnostiska laboratorier. I mitokondria sjukdomar identifieras olika typer av mutationer: punkt, deletioner, duplikationer, kvantitativa anomalier av DNA etc.

I frånvaro av mutationer i mtDNA, om en mitokondriell patologi misstänks utförs en kärn-DNA-studie.

Kriterier för diagnos

Det finns 2 grupper av kriterier för diagnos av mitokondriala sjukdomar. Grundläggande diagnostiska kriterier (första gruppen).

• klinisk:
  • etablerade diagnoser: syndrom MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Lebers neuropati, Leahs sjukdom, Alpers;
  • Närvaro 2 eller en kombination av följande funktioner:
    • multisystemisk skada pathognomonic för sjukdomar i andningsvägarna;
    • fortskrider kurs med episoder av exacerbation eller närvaron av mitokondriella mutationer i familjen;
    • uteslutande av metaboliska och andra sjukdomar genom att utföra lämpliga test.
• Histologisk - upptäckt av fenomenet RRF i mer än 2% av muskelvävnaden.
• enzymatisk:
  • cytokrom C-oxidas-negativa fibrer;
  • en minskning av aktiviteten hos enzymer i andningskedjeskomplexet (<20% av normen i vävnaden, <30% i celler eller flera vävnader).
• Funktionell - minskning av ATP-syntes i fibroblaster mer än 3 standardavvikelser.
• Molekylgenetiska - patogenetiskt signifikanta mutationer av nukleärt eller mtDNA.

Ytterligare diagnostiska kriterier (andra gruppen).

• Kliniska - icke-specifika symptom som uppstår när andningskedjan sjukdomar (dödfödda, minskad motorisk aktivitet foster, tidig neonatal död, rörelsestörningar, utvecklingsstörning, störning av muskeltonus i den neonatala perioden).
• Histologisk - en liten andel av fenomenet RRF, subarakromolemal ackumulering av mitokondrier eller deras anomalier.
• Enzymatisk - En låg aktivitet hos andningsorganens enzymer (20-30% av normen i vävnader, 30-40% - i celler eller cellinjer).
• Funktionellt - reducera syntesen av ATP i fibroblaster med 2-3 standardavvikelser eller brist på tillväxt av fibroblaster i ett medium med galaktos.
• Molekylgenetisk - detektering av mutationer av nukleär eller mtDNA med en antagen patogenetisk länk.
• Metabolisk - upptäckt av en eller flera metaboliter, vilket indikerar ett brott mot cellulär bioenergetik.

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