Diagnose af mitokondrie sygdomme

Vurdering af arten af arv og manifestation af kliniske tegn på mitokondrie sygdomme

På grund af det faktum, at miotohondrialnye sygdom i nogle tilfælde kan være forårsaget af skade på det nukleare genom, vil overførsel af sygdomme i overensstemmelse med lovgivningen i Mendelsk nedarvning. I de tilfælde, hvor udviklingen af sygdommen er forårsaget af mutationer i mitokondrie-DNA, mitokondrie arv vil matche den type, der overføres gennem moderens linie. Endelig, når patologi udvikler sig med samtidig skade på generne af nukleare og mitokondriale genomer, vil arv blive kompleks og vil blive bestemt af forskellige faktorer. I denne henseende kan den genealogiske analyse af formelle grunde (arten af arv af stamtavle) angives meget forskellige typer af arv: autosomal dominant, autosomal recessiv, X-bundet, mitokondrie.

Udviklingen af sådanne sygdomme miotohondrialnyh som upassende metabolisme af pyrodruesyre eller fedtsyre beta-oxidation, Krebs cyklus, er forbundet med mutationer i kernegenomet gener. For disse patologier er karakteriseret ved en autosomal recessiv arv vejen, da hans forældre - mutationsbærere (heterozygote), og barnet - understøtter både nedarvede mutationer afledt af far og mor (homozygot). Forældre normalt ser sund og lignende sygdom eller mikropriznaki bør se på de brødre og søstre af det syge barn (søskende af probander) og deres familie ved både mor og far (i fætre).

I tilfælde af recessive indgreb med X-bunden arv type (fx neonatal form, glutarsyre aciduri type II eller mangel på E1-underenheden af pyruvat kompleks, Menkes sygdom, etc.) Ofte lider drenge og mor rager bærere af mutationer og overføre dem til sine sønner. Moderne arv adskiller sig fra X-bundet ved nederlag af personer af begge køn. I disse tilfælde er det ved analysen af stamtavlen nødvendigt at analysere forekomsten hos mænd, da den ikke vil ses hos kvinder. Stamtavlen er ikke spores overførsel af sygdomme af en far-søn linje, da faderen kan overføre eneste søn af Y-kromosom.

Med udviklingen af sygdommen på grund af skader af genomet af mitokondrier (fx en række respiratoriske kæde sygdomme, optisk neuropati, Leber syndromer MELAS, FIFO, NARP et al.) Observerede mødrene arv fordi mitokondrier barn arvet fra moderen, og den kan sende dem som drenge , og piger. Således påvirkes begge mænds køn. I denne henseende skal stamtavlen følges af sygdomsoverførslen langs moderens linje.

I stamtavle analyse og finde symptomerne på mitochondrial sygdom slægtninge bør erindres, at sværhedsgraden af sygdommen (karakteristiske ekspressivitet) kan variere meget, hvilket kan være forbundet med et andet antal beskadigede mitokondrier, arten af deres skader, anden fordeling af mutationer i celler etc. Det er således ikke altid muligt at opdage åbenbare tegn på sygdom. I nogle tilfælde kan enten isolerede, slettede symptomer eller tegn, der kan påvises ved deres målrettede søgning, afsløres.

Udvikling af mitochondrial sygdom kan være associeret med beskadigelse af store dele af mitokondrier, de såkaldte mikrodeletioner (fx Kearns-Sayre-syndrom, Pearson syndrom, nogle former af diabetes med døvhed, progressiv ekstern oftalmoplegi, etc.). I disse tilfælde ofte ikke finde de karakteristiske symptomer på de pårørende, da udviklingen af sygdomme forbundet med fremkomsten af nye mutationer, der har fundet sted i den zygote umiddelbart efter befrugtningen (mutation de novo ). Sygdommen er sporadisk. Ofte med disse sygdomme på dominant nedarvet en række tilstande forbundet med multiple mutationer i mitokondrie-DNA, eksempelvis visse former for encephalomyopathies, myopati med øjensygdom, på trods af tilstedeværelsen af mtDNA mutationer (multiple deletioner) har en autosomal dominant mønster af arv.

I modsætning til den Mendelske autosomale dominerende arvstype i mitokondriell patologi er der imidlertid karakteriseret ved et stort antal berørte personer i efterfølgende generationer.

Endelig kan nogle mitochondrie sygdomme, der ofte er forbundet med udtømning af mtDNA mitokondrier eller deres fravær i celler, arves på en autosomal recessiv måde. Disse omfatter medfødte former for myopati, kardiomyopati, neurodistress syndrom, mælkesyreose, leverskade osv.

Undersøgelsen af arten af arvelig overførsel af sygdommen er af stor betydning for den medicinske genetiske prognose og kræver en grundig analyse af kliniske tegn med kendskab til mekanismerne for mitokondriell patologisk dannelse og arvtyper.

Manifestationen af kliniske manifestationer varierer meget fra de første dage af livet til den voksne periode. Ved analyse af denne indikator er det nødvendigt at tage hensyn til nosologiske former, da hver af dem har en vis debutalder.

Udvekslingsforstyrrelser observeret i mitokondrie sygdomme er i de fleste tilfælde progressive. Indledende symptomer er ofte milde, efterfølgende fremskridt og kan føre til signifikante invaliderende lidelser. Sjældne former for patologi, såsom godartet infantil myopati og nogle former for Leber optisk neuropati, kan være gunstige og omvendte.

Ved laboratorieforskning være opmærksomme på karakteristiske egenskaber ved mitokondrie sygdomme:

• tilstedeværelsen af acidose
• forhøjede niveauer af lactat og pyruvat i blodet, en forøgelse af lactat / pyruvatindekset på mere end 15, især forbedret med glucosebelastning eller motion;
• hyperketonemyyu;
• hypoglykæmi;
• hyperammoniæmi;
• forøgelse af koncentrationen af acetoacetat og 3-hydroxybutyrat;
• en forøgelse af forholdet mellem 3-hydroxysmørsyre / acetoeddikesyre i blodet;
• forhøjet indhold af aminosyrer i blod og urin (alanin, glutamin, glutaminsyre, valin, leucin, isoleucin);
• forhøjede niveauer af fedtsyrer i blodet;
• hyperexcretion af organiske syrer med urin;
• fald i niveauet af carnitin i blodet;
• en forøgelse af indholdet af myoglobin i biologiske væsker;
• fald i aktivitet af mitokondrie enzymer i myocytter og fibroblaster.

Diagnostisk værdi af disse indikatorer er højere for madbelastning end for fastning. I praksis har en diagnostisk test bevist sig: bestemmelse af lactat i blodet på baggrund af glucoseindlæsning, hvilket gør det muligt at identificere inkonsekvensen af respirationskæden mere tydeligt med en yderligere mængde glucose.

For laboratoriediagnosticering af mitokondriel dysfunktion og dens specifikke nosologiske former er rutinemæssige rutinemæssige biokemiske undersøgelsesmetoder ikke nok, specielle test er nødvendige. Det er især hensigtsmæssigt at analysere enzymaktivitet i skelettmuskelbiopsiprover end i andre væv. Det er muligt at bestemme aktiviteten af respiratoriske kæde enzymer, især citrat syntetase, succinat dehydrogenase og cytochrom C-oxidase.

Data om morfologiske og molekylære genetiske undersøgelser

Morfologiske undersøgelser i diagnosen mitokondriell patologi er af særlig betydning. På grund af den store informative betydning er det ofte nødvendigt at udføre muskelbiopsi og histokemisk undersøgelse af de opnåede biopsiprover. Vigtige oplysninger kan opnås ved samtidig undersøgelse af materialet ved lys og elektronmikroskopi.

Et af de vigtige markører for mitokondriesygdomme - fænomenet "ujævne" røde fibre [fænomen RRF (ujævne røde fibre)], etableret i 1963, er knyttet han til dannelse skyldes proliferation og fokal akkumulering af unormale mitochondrier genetisk ændrede ved kanten af muskelfibrene. Dette fænomen blev opdaget ved lysmikroskopi hjælp Gomori særlige farvning, men i de senere år til dette formål, forskellige mitokondrie markører og forskellige immunologiske metoder.

Andre morfologiske træk ved mitokondriell patologi omfatter:

• en kraftig stigning i størrelsen af mitokondrier;
• akkumulering af glycogen, lipider og calcium-konglomerater i subsarcolemma;
• nedsat aktivitet af mitochondrie enzymer;
• forstyrret fordeling af aktivitets granuler af succinat dehydrogenase (SDH) enzymer, NADH oxidoreductase, cytochrom C-oxidase etc.

Hos patienter med mitokondriesygdomme med lysmikroskopi kan detektere muskulære væv-specifikke morfologiske karakteristika: lokal nekrose af muskelfibre, akkumulering sarkoplazmennyh masse, tilstedeværelse af lysis subsarkolemmalnyh portioner sarkoplasmiske basofili sarkoplasmiske, øget antal muskelgrupper kerner, aktivering af regenereringsprocesserne og andre.

Undersøgelse af den rolle af fænomenet "ujævne" røde fibre viste sin betydning for diagnose af tilstande, såsom MELAS-syndrom, MERRF, Kearns-Sayre, kronisk progressiv oftalmoplegi og andre relaterede mtDNA mutationer. Dette fænomen kan forekomme i andre sygdomme: Duchenne muskeldystrofi, dermatomyositis, myotonisk dystrofi, modtagelse lægemidler (clofibrat), og andre patologiske tilstande. Således kan fænomenet RRF sammen med primære mitokondrie sygdomme ledsage sekundære mitokondrielle dysfunktioner.

I øjeblikket er histokemisk og elektronmikroskopisk undersøgelse af muskelvæv blevet anvendt i vid udstrækning til at påvise tegn på mitokondriell insufficiens. I nogle tilfælde hjælper de diagnose, især med et normalt morfologisk billede af muskelvævet ifølge lysmikroskopi.

Elektronmikroskopiske signs - påvisning af mitochondrial proliferation krænkelse af deres form og størrelse, desorganisering og øge cristae, akkumulering af unormal mitokondrier under sarcolemma, akkumulering af lipid og unormal parakrystallinske (hovedsagelig bestående af proteiner) eller osmophilt inklusioner lokaliseret mellem de indre og ydre membraner eller inden cristae, akkumulering kugleformet, ofte placeret i matricen (bestående hovedsagelig af triglycerider), og andre.

Hos nogle patienter er det muligt at påvise cytokemiske abnormiteter i leukocytter.

Et kompleks af biokemiske og morfologiske undersøgelser suppleres med moderne metoder til molekylær diagnostik (påvisning af nukleare eller mitokondriale mutationer), der udføres i specialiserede DNA-diagnostiske laboratorier. I mitokondrie sygdomme identificeres forskellige typer mutationer: punkt, deletioner, duplikationer, kvantitative anomalier af DNA osv.

I fravær af mutationer i mtDNA, hvis en mitokondriell patologi er mistanke, udføres et nukleært DNA-studie.

Kriterier for diagnose

Der er 2 grupper af kriterier til diagnosticering af mitochondriale sygdomme. Grundlæggende diagnostiske kriterier (første gruppe).

• klinisk:
  • etablerede diagnoser: syndromer MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Leber's neuropati, Leah's sygdom, Alpers;
  • Tilstedeværelse 2 eller en kombination af følgende funktioner:
    • multisystemiske skader pathognomonic for sygdomme i respiratoriske kæder;
    • forløber kurs med episoder af forværring eller tilstedeværelsen af mitochondriale mutationer i familien;
    • udelukkelse af metaboliske og andre sygdomme ved at udføre passende tests.
• Histologisk - påvisning af fænomenet RRF i mere end 2% muskelvæv.
• enzymatiske:
  • cytochrom C-oxidase-negative fibre;
  • et fald i aktiviteten af enzymer i respirationskæden komplekset (<20% af normen i vævet, <30% i celler eller flere væv).
• Funktionelt - fald i ATP syntese i fibroblaster mere end 3 standardafvigelser.
• Molekylegenetiske - patogenetisk signifikante mutationer af nukleært eller mtDNA.

Yderligere diagnostiske kriterier (anden gruppe).

• Kliniske - uspecifikke symptomer, der opstår, når de respiratoriske kæde sygdomme (dødfødte, nedsat motorisk aktivitet foster, tidlig neonatal død, bevægelsesforstyrrelser, udviklingsforstyrrelse, forstyrrelse af muskeltonus i den neonatale periode).
• Histologisk - en lille procentdel af fænomenet RRF, subarakromolemal akkumulering af mitokondrier eller deres anomalier.
• Enzymatisk - En lav aktivitet af respiratorisk kompleksets enzymer (20-30% af normen i væv, 30-40% - i celler eller cellelinier).
• Funktionelt reducerende syntesen af ATP i fibroblaster med 2-3 standardafvigelser eller mangel på vækst af fibroblaster i et medium med galactose.
• Molekylærgenetisk - påvisning af mutationer af nukleært eller mtDNA med et formodet patogenetisk link.
• Metabolisk - påvisning af et eller flere metabolitter, hvilket angiver en overtrædelse af cellulær bioenergetik.

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