Diagnose av mitokondrie sykdommer

Vurdering av arten av arv og manifestasjon av kliniske tegn på mitokondrie sykdommer

På grunn av det faktum at miotohondrialnye sykdommen i noen tilfeller kan være forårsaket av skade på atom genomet, vil smitteoverføring i samsvar med lovene i Mendels arvelover. I de tilfeller hvor utviklingen av sykdommen er forårsaket av mutasjoner i mitokondrie-DNA, mitokondrie arv vil matche den typen som overføres gjennom morslinje. Til slutt, når den patologi utvikles samtidig skade genene til og mitokondrielle genomer, vil arv være komplisert og bestemmes av forskjellige faktorer. I denne forbindelse kan det genealogical analyse av formelle grunner (arten av arv av stamtavle) angis meget forskjellige typer av arv: autosomal dominant, autosomal recessiv, X-bundet, mitokondrie.

Utviklingen av slike sykdommer miotohondrialnyh som upassende metabolismen av pyrodruesyre eller fettsyre beta-oksidasjon, Krebs syklus, er forbundet med mutasjoner i det nukleære genom gener. For disse sykdommer preget av en autosomal recessiv arv veien, da foreldrene - mutasjonsbærere (heterozygoter), og barnet - støtte både arvet mutasjoner som stammer fra far og mor (homozygot). Foreldre vanligvis ser sunn og lignende sykdom eller mikropriznaki bør se på de brødre og søstre av det syke barnet (søsken av probands) og deres slektninger av både mor og far (i fettere).

I tilfelle av recessive i inngrep med X-bundet arv typen (f.eks neonatal skjema glutarsyre aciduria type II eller mangel av E1 subenheten av pyruvat kompleks, Menkes sykdom, etc.) ofte lide gutter og mor rager bærere av mutasjoner og overføre dem til sine sønner. Moderne arv avviker fra X-koblet ved nederlag av personer av begge kjønn. I disse tilfellene, når man analyserer stamtavlen, er det nødvendig å analysere forekomsten hos menn, siden det ikke vil bli vist hos kvinner. Stamtavle er ikke spores overføring av sykdom ved en far-son linje, ettersom faren kan overføre eneste sønn av Y-kromosom.

Med utviklingen av sykdommen på grunn av skade av genomet av mitochondria (for eksempel en rekke respiratoriske kjeden sykdommer, optisk nevropati, syndromer Leber Melas, MERF, NARP et al.) Observerte maternal arv fordi mitokondrier barn arvet fra moren, og det kan overføre dem som gutter , og jenter. Således påvirkes begge kjønn av samme kjønn. I denne forbindelse bør det stamtavle sikre overføring av sykdom fra sine mødre.

I stamtreanalyse og finne symptomene på mitokondriesykdommer slektninger Man må huske at alvorlighetsgraden av sykdommen (karakteristiske expressivity) kan variere sterkt, noe som kan være forbundet med et annet antall skadede mitokondriene, naturen av deres skader, forskjellig fordeling av mutasjoner i celler etc. Det er således ikke alltid mulig å oppdage åpenbare tegn på sykdom. I enkelte tilfeller kan enten isolerte, slettede symptomer eller tegn som kan oppdages av deres målrettede søk avsløres.

Utvikling av mitokondriesykdommer kan være forbundet med skade på store deler av mitokondrier, de såkalte microdeletions (f.eks Kearns-Sayre syndrom, Pearson syndrom, noen former av diabetes med døvhet, progressiv ytre oftalmoplegi, etc.). I disse tilfellene har ofte ikke de karakteristiske symptomene på de pårørende, siden utviklingen av sykdommer forbundet med fremveksten av nye mutasjoner som har skjedd i zygote umiddelbart etter befruktning (mutasjon de novo ). Sykdommen er sporadisk. Ofte med disse sykdommene av autosomal dominant arvelig en rekke tilstander som er assosiert med multiple mutasjoner i mitokondrie DNA, for eksempel, noen former for encephalomyopathies, myopati ved øyesykdom, til tross for tilstedeværelsen av mtDNA mutasjoner (flere delesjoner) er en autosomal dominant arvemønster.

I kontrast til den Mendelske autosomale dominerende typen arv i mitokondriell patologi er imidlertid preget av et stort antall berørte individer i etterfølgende generasjoner.

Endelig kan noen mitokondrie sykdommer, ofte forbundet med utmattelse av mtDNA mitokondrier eller deres fravær i celler, arves på en autosomal resessiv måte. Disse inkluderer medfødte former for myopati, kardiomyopati, nevrologisk syndrom, melkesyreose, leverskade, etc.

Studien av arten av arvelig overføring av sykdommen er av stor betydning for den medisinske genetiske prognosen og krever en grundig analyse av kliniske tegn med kjennskap til mekanismer for mitokondriell patologisk dannelse og typer av arv.

Manifestasjonen av kliniske manifestasjoner varierer mye fra de første dagene i livet til voksenperioden. Ved analyse av denne indikatoren er det nødvendig å ta hensyn til nosologiske former, siden hver av dem har en viss debutalder.

Utvekslingsforstyrrelser observert i mitokondriske sykdommer er i de fleste tilfeller progressive. Initielle symptomer er ofte milde, som senere utvikler seg og kan føre til signifikante invaliderende lidelser. Sjeldne former for patologi, som godartet infantil myopati og noen former for Leber optisk nevropati, kan være gunstige og reverserte.

Ved laboratorieforskning være oppmerksom på karakteristiske egenskaper ved mitokondrie sykdommer:

• tilstedeværelsen av acidose;
• forhøyede nivåer av laktat og pyruvat i blodet, en økning i laktat / pyruvat-indeksen på mer enn 15, spesielt forbedret med glukosebelastning eller trening;
• hyperketonemyyu;
• hypoglykemi;
• hyperammonemi;
• økning av konsentrasjonen av acetoacetat og 3-hydroksybutyrat;
• en økning i forholdet mellom 3-hydroksysmørsyre / acetoeddiksyre i blodet;
• økt innhold av aminosyrer i blod og urin (alanin, glutamin, glutaminsyre, valin, leucin, isoleucin);
• forhøyede nivåer av fettsyrer i blodet;
• hyperexcretion av organiske syrer med urin;
• reduksjon i nivået av karnitin i blodet;
• en økning i innholdet av myoglobin i biologiske væsker;
• reduksjon i aktivitet av mitokondrie enzymer i myocytter og fibroblaster.

Diagnostisk verdi av disse indikatorene er høyere for matbelastning enn for fasting. I praksis har en diagnostisk test vist seg: bestemmelse av laktat i blodet på bakgrunn av glukosebelastning, noe som gjør det mulig å tydeligere identifisere inkonsistensen av luftveiene med en ekstra glukosebelastning.

For laboratoriediagnostisering av mitokondriell dysfunksjon og dens spesifikke nosologiske former er rutinemessige, biokjemiske rutiner for undersøkelse ikke nok, spesielle tester er nødvendige. Det er spesielt hensiktsmessig å analysere enzymaktivitet i skjelettmuskulaturbiopsiprøver enn i andre vev. Det er mulig å bestemme aktiviteten til respiratoriske kjede enzymer, spesielt citrat syntetase, succinat dehydrogenase og cytokrom C-oxidase.

Data om morfologiske og molekylære genetiske studier

Morfologiske studier i diagnosen mitokondriell patologi er spesielt viktige. På grunn av den store informative betydningen er det ofte nødvendig å utføre muskelbiopsi og histokemisk undersøkelse av de oppnådde biopsiprøver. Viktig informasjon kan fås ved samtidig undersøkelse av materialet ved lys og elektronmikroskopi.

En av de viktige markører av mitokondriale sykdommer - fenomenet "fillete" røde fibre [fenomen RRF (fillete røde fibre)], etablert i 1963, knyttet han for å danne på grunn av spredning og fokal akkumulering av unormale mitokondrier er genetisk forandret ved kanten av muskelfiber. Dette fenomenet ble detektert ved anvendelse av lysmikroskopi Gomori spesiell farging, men i de senere år for dette formål, forskjellige mitokondrie markører og forskjellige immunologiske metoder.

Andre morfologiske egenskaper ved mitokondriell patologi inkluderer:

• en kraftig økning i størrelsen på mitokondriene;
• akkumulering av glykogen, lipider og kalsium-konglomerater i subarcolemma;
• redusert aktivitet av mitokondrie enzymer;
• forstyrret fordeling av granuler av aktivitet av succinat dehydrogenase (SDH) enzymer, NADH oxidoreduktase, cytokrom C-oxidase, etc.

Hos pasienter med mitokondriale sykdommer med lysmikroskopi kan registrere muskelvevet ikke-spesifikke morfologiske egenskaper: lokal nekrose av muskelfibre, akkumulering sarkoplazmennyh masse, tilstedeværelse av lyse subsarkolemmalnyh partier sarkoplasmatiske basofili sarkoplasmatiske, økt antall muskel kjerner, aktivering av regenereringsprosesser og andre.

Undersøkelse av rollen til fenomenet "fillete" røde Fibrene fremviste dens viktighet for diagnose av tilstander som Melas syndrom, MERRF, Kearns-Sayre, kronisk progressiv oftalmoplegi og andre relaterte mtDNA mutasjoner. Dette fenomen kan forekomme i andre sykdommer: Duchenne muskeldystrofi, dermatomyositt, myotonisk dystrofi, mottak medikamenter (clofibrate), og andre patologiske tilstander. Således, sammen med primære mitokondriske sykdommer, kan fenomenet RRF følge sekundære mitokondrielle dysfunksjoner.

For tiden har histokjemisk og elektronmikroskopisk undersøkelse av muskelvev vært mye brukt til å oppdage tegn på mitokondriell insuffisiens. I noen tilfeller hjelper de diagnose, spesielt med et normalt morfologisk bilde av muskelvevet i henhold til lysmikroskopi.

Elektronmikroskopi skilt - påvisning av mitokondriell spredning brudd av deres form og størrelse, uorden og øke cristae, akkumulering av unormal mitokondrier i henhold sarkolemma, akkumulering av lipid og unormal parakrystallinske (som hovedsakelig består av proteiner) eller osmophilic inklusjoner lokalisert mellom den indre og ytre membraner eller innenfor den cristae, akkumulering kuleformede, ofte lokalisert i matrisen (bestående hovedsakelig av triglycerider), og andre.

Hos enkelte pasienter er det mulig å oppdage cytokjemiske abnormiteter i leukocytter.

Et kompleks av biokjemiske og morfologiske studier er supplert med moderne metoder for molekylær diagnostikk (deteksjon av nukleare eller mitokondriale mutasjoner) som utføres i spesialiserte DNA-diagnostiske laboratorier. I mitokondrie sykdommer identifiseres ulike typer mutasjoner: punkt, deletjoner, duplikasjoner, kvantitative anomalier av DNA, etc.

I fravær av mutasjoner i mtDNA, dersom en mitokondriell patologi mistenkes, utføres en kjernefysisk DNA-studie.

Kriterier for diagnose

Det er 2 grupper av kriterier for diagnostisering av mitokondrie sykdommer. Grunnleggende diagnostiske kriterier (første gruppe).

• kliniske:
  • etablerte diagnoser: syndromer MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Lebers neuropati, Leahs sykdom, Alpers;
  • Tilstedeværelse 2 eller en kombinasjon av følgende funksjoner:
    • multisystemisk skade pathognomonic for respiratory chain sykdommer;
    • fortsetter kurs med episoder av forverring eller tilstedeværelsen av mitokondrielle mutasjoner i familien;
    • utelukkelse av metabolske og andre sykdommer ved å gjennomføre hensiktsmessige tester.
• Histologisk - påvisning av fenomenet RRF i mer enn 2% av muskelvevet.
• enzymatisk:
  • cytokrom C-oksidase-negative fibre;
  • en reduksjon i aktiviteten til enzymer i respiratoriske kjedekomplekset (<20% av normen i vevet, <30% i celler eller flere vev).
• Funksjonell - reduksjon i ATP-syntese i fibroblaster mer enn 3 standardavvik.
• Molekylegenetisk - patogenetisk signifikant mutasjoner av nukleært eller mtDNA.

Ytterligere diagnostiske kriterier (andre gruppe).

• Kliniske - uspesifikke symptomer som oppstår når respirasjonskjeden sykdommer (stillbirths, redusert motorisk aktivitet fosteret tidlig neonatal død, bevegelsesforstyrrelser, utviklingsforstyrrelse, forstyrrelse av muskelmasse i neonatalperioden).
• Histologisk - en liten prosentandel av fenomenet RRF, subarakromolemal akkumulering av mitokondrier eller deres anomalier.
• Enzymatisk - En lav aktivitet av enzymer i respiratorisk kompleks (20-30% av normen i vev, 30-40% - i celler eller cellelinjer).
• Funksjonell reduksjon av syntese av ATP i fibroblaster med 2-3 standardavvik eller mangel på vekst av fibroblaster i et medium med galaktose.
• Molekylegenetisk - påvisning av mutasjoner av nukleær eller mtDNA med en antatt patogenetisk link.
• Metabolisk - deteksjon av en eller flere metabolitter, som indikerer brudd på cellulær bioenergetikk.

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