Diagnosis ng mga sakit sa mitochondrial

Pagtatasa ng likas na katangian ng pagmamana at paghahayag ng mga klinikal na palatandaan ng mga sakit sa mitochondrial

Dahil sa ang katunayan na miotohondrialnye sakit sa ilang mga kaso ay maaaring maging sanhi ng pinsala sa nuclear genome, sakit na transmisyon ay sumasangayon sa mga batas ng Mendelian mana. Sa mga kaso kung saan ang pag-unlad ng sakit ay sanhi ng mutations sa mitochondrial DNA, mitochondrial inheritance ay tutugma ang uri na ay ipinadala sa pamamagitan ng maternal linya. Sa wakas, kapag ang patolohiya bubuo sa parehong oras makapinsala sa mga gene ng nuclear at mitochondrial genome, ang mana ay maging masalimuot at tinutukoy sa pamamagitan ng iba't-ibang mga kadahilanan. Kaugnay nito, ang mga talaangkanan pagsusuri sa pormal na batayan (ang likas na katangian ng mana sa pamamagitan ng pedigree) ay maaaring ipinahayag napaka-iba't ibang uri ng inheritance: autosomal nangingibabaw, autosomal umuurong, X-linked, mitochondrial.

Ang pag-unlad ng naturang sakit miotohondrialnyh bilang hindi naaangkop metabolismo ng pyruvic acid o mataba acid beta-oksihenasyon, Krebs cycle, ay nauugnay sa mga mutations sa nuclear genome gene. Para sa mga pathologies nailalarawan sa pamamagitan ng isang autosomal umuurong mana ang paraan, kapag ang kanyang mga magulang - pagbago carrier (heterozygotes), at ang bata - sumusuporta sa dalawa minana mutations nagmula sa ama at ina (homozygote). Magulang ay karaniwang ganito ang hitsura malusog, at mga katulad na sakit o mikropriznaki dapat tingnan ang mga kapatid sa mga batang may sakit (kapatid ng probands) at ang kanilang mga kamag-anak ng parehong ina at ama (sa pinsan).

Sa kaso ng umuurong-pansin sa X-linked i-type ang inheritance (hal neonatal anyo glutaric aciduria type II o kakulangan ng E1 subunit ng pyruvate complex, Menkes sakit, atbp) madalas magtiis sa mga lalaki at ina ay nakausli carrier ng mutations at ilipat ang mga ito sa kanyang mga anak. Ang pamana ng maternal ay naiiba sa X-linked ng pagkatalo ng mga tao ng parehong mga kasarian. Sa mga kasong ito, kapag ang pagtatasa ng mga ninuno na kinakailangan upang pag-aralan ang mga saklaw sa mga kalalakihan tulad ng sa mga kababaihan, ito ay hindi lilitaw. Tala ng mga ninuno ay hindi traced ang transmission ng sakit sa pamamagitan ng isang linya ama-anak na lalaki, dahil ang ama ay maaaring ihatid tanging anak ni Y-kromosoma.

Gamit ang pag-unlad ng sakit dahil sa pagkasira ng genome ng mitochondria (hal, ang isang bilang ng mga sakit sa paghinga chain, optic neuropathy, Leber syndromes Melas, MERF, NARP et al.) Observed maternal inheritance dahil mitochondria anak minana mula sa ina, at maaari itong magpadala ng mga ito bilang mga lalaki , at mga batang babae. Kaya, ang mga tao ng parehong mga kasarian ay parehong apektado. Sa pagsasaalang-alang na ito, dapat na sundan ng pedigree ang pagpapadala ng sakit sa linya ng ina.

Sa tala ng mga ninuno pag-aaral at paghahanap ng mga sintomas ng mitochondrial mga kamag-anak na sakit ay dapat na remembered na ang kalubhaan ng sakit (katangi-expressivity) ay maaaring mag-iba malawak, na kung saan ay maaaring nauugnay sa isang iba't ibang mga bilang ng mga nasirang mitochondria, ang likas na katangian ng kanilang mga pinsala, iba't ibang mga pamamahagi ng mga mutations sa mga cell etc. Kung gayon, hindi laging posible na matuklasan ang mga tanda ng sakit. Sa ilang mga kaso, nakahiwalay, nabura ang mga sintomas, o mga palatandaan na maaaring makita ng kanilang target na paghahanap, ay kinilala.

Pag-unlad ng mitochondrial sakit ay maaaring kaugnay sa pinsala sa mga pangunahing mga bahagi ng mitochondria, ang tinatawag na microdeletions (hal, Kearns-Sayre syndrome, Pearson syndrome, ang ilang mga anyo ng diabetes na may kabingihan, progresibong panlabas ophthalmoplegia, atbp). Sa mga kasong ito, madalas na hindi mahanap ang katangian sintomas ng mga kamag-anak, dahil sa ang pag-unlad ng mga sakit na nauugnay sa paglitaw ng mga bagong mutasyon na naganap sa zygote kaagad pagkatapos pagpapabunga (mutation de novo ). Ang sakit ay kalat-kalat. Madalas na may mga sakit ng autosomal nangingibabaw minana isang bilang ng mga kondisyon na kaugnay sa maramihang mga mutations sa mitochondrial DNA, halimbawa, ang ilang mga anyo ng encephalomyopathies, myopathy na may sakit sa mata, sa kabila ng pagkakaroon ng mtDNA mutations (maramihang mga pagtanggal) ay may isang autosomal nangingibabaw na pattern ng mana.

Gayunman, sa kaibahan sa Mendelian autosomal na nangingibabaw na uri ng mana sa mitochondrial patolohiya ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang malaking bilang ng mga apektadong indibidwal sa kasunod na mga henerasyon.

Sa wakas, ang ilang mga sakit sa mitochondrial, kadalasang nauugnay sa pag-ubos ng mtDNA mitochondria o ang kanilang pagkawala sa mga selula, ay maaaring minana sa isang autosomal recessive na paraan. Kabilang dito ang katutubo na mga form ng myopathy, cardiomyopathy, neurodistress syndrome, lactic acidosis, pinsala sa atay, atbp.

Ang pag-aaral ng likas na katangian ng paghahatid ng sakit sa pagkakasakit ay napakahalaga para sa medikal-genetic na pagbabala at nangangailangan ng isang malalim na pag-aaral ng mga klinikal na karatula na may kaalaman sa mga mekanismo ng mitochondrial pathology formation at mga uri ng mana nito.

Ang manifestation ng clinical manifestations ay malawak na nag-iiba mula sa mga unang araw ng buhay hanggang sa pang-adultong panahon. Kapag pinag-aaralan ang tagapagpahiwatig na ito, kinakailangang isaalang-alang ang mga nosological form, dahil ang bawat isa sa kanila ay may isang tiyak na edad ng pasinaya.

Ang mga karamdaman ng diperensya sa mga mitochondrial na sakit ay, sa karamihan ng mga kaso, ay umuunlad. Ang mga inisyal na sintomas ay kadalasang banayad, kasunod ang pag-unlad at maaaring humantong sa mga makabuluhang disabling disorder. Ang mga bihirang paraan ng patolohiya, tulad ng benign infantile myopathy at ilang anyo ng optical neuropathy ni Leber, ay maaaring maging kanais-nais at baligtarin.

Sa laboratoryo pananaliksik bigyang-pansin ang katangian katangian ng mitochondrial sakit:

• ang pagkakaroon ng acidosis;
• mataas na antas ng lactate at pyruvate sa dugo, isang pagtaas sa lactate / pyruvate index ng higit sa 15, lalo na pinahusay na may glucose load o ehersisyo;
• hypertonemia;
• hypoglycemia;
• hyperammonemia;
• pagdaragdag ng konsentrasyon ng acetoacetate at 3-hydroxybutyrate;
• isang pagtaas sa ratio ng 3-hydroxybutyric acid / acetoacetic acid sa dugo;
• nadagdagan ang nilalaman ng mga amino acids sa dugo at ihi (alanine, glutamine, glutamic acid, valine, leucine, isoleucine);
• mataas na antas ng mataba acids sa dugo;
• hyperexcretion ng organic acids na may ihi;
• bumaba sa antas ng carnitine sa dugo;
• isang pagtaas sa nilalaman ng myoglobin sa mga biological fluid;
• pagbaba sa aktibidad ng mitochondrial enzymes sa myocytes at fibroblasts.

Ang diagnostic na halaga ng mga tagapagpahiwatig na ito ay mas mataas para sa load ng pagkain kaysa sa pag-aayuno. Sa pagsasanay, ito ay pinatunayan mismo ng isang diagnostic test: pagpapasiya ng lactate sa dugo laban sa mga senaryo ng asukal load, na nagpapahintulot sa mas malinaw na ihayag ang pagkabigo ng paghinga chain sa karagdagang load asukal.

Para sa diagnosis ng laboratoryo ng mitochondrial Dysfunction at mga tiyak na nosological form, regular, regular na biochemical pamamaraan ng pagsisiyasat ay hindi sapat, espesyal na mga pagsusulit ang kinakailangan. Ito ay lalong maginhawa upang pag-aralan ang enzyme activity sa skeletal muscle biopsy specimens kaysa sa iba pang mga tisyu. Posible upang matukoy ang aktibidad ng mga enzymes sa respiratory chain, lalo na ang citrate synthetase, succinate dehydrogenase at cytochrome C-oxidase.

Data ng morphological at molecular genetic studies

Ang mga morpolohiya na pag-aaral sa pagsusuri ng mitochondrial patolohiya ay partikular na mahalaga. Dahil sa mahusay na kaalaman kahalagahan, ito ay madalas na kinakailangan upang maisagawa ang biopsy ng kalamnan at histochemical pagsusuri ng nakuha biopsy specimens. Ang mahalagang impormasyon ay maaaring makuha sa pamamagitan ng sabay-sabay na pagsusuri ng materyal sa pamamagitan ng liwanag at elektron mikroskopya.

Isa sa mga mahalagang palatandaan ng mitochondrial sakit - ang palatandaan ng "mga taong nagsusuot ng" red fibers [phenomenon RRF (ragged red fibers)], na itinatag sa 1963, siya ay naka-link upang bumuo ng dahil sa paglaganap at focal akumulasyon ng abnormal mitochondria genetically binago sa pamamagitan ng mga gilid ng kalamnan hibla. Pangkaraniwang bagay na ito ay nakita ng ilaw mikroskopya gamit Gomori espesyal na paglamlam, ngunit sa mga nakaraang taon para sa layuning ito, iba't ibang mga mitochondrial marker at iba't-ibang mga immunological pamamaraan.

Ang iba pang mga morphological features ng mitochondrial patolohiya ay kinabibilangan ng:

• isang matalim na pagtaas sa laki ng mitochondria;
• akumulasyon ng glycogen, lipids at calcium conglomerates sa subsarcolemma;
• Nabawasan ang aktibidad ng mitochondrial enzymes;
• disrupted pamamahagi ng mga granules ng aktibidad ng succinate dehydrogenase (SDH) enzymes, NADH oxidoreductase, cytochrome C-oxidase, atbp.

Sa mga pasyente na may mitochondrial sakit sa ilaw mikroskopya ay maaaring tuklasin ang maskulado tissue nonspecific morphological katangian: lokal na nekrosis ng mga kalamnan fibers, akumulasyon sarkoplazmennyh masa, pagkakaroon ng lysis subsarkolemmalnyh bahagi sarcoplasmic basophilia sarcoplasmic, nadagdagan bilang ng mga kalamnan nuclei, activation ng mga proseso ng pagbabagong-buhay at iba pa.

Pagsisiyasat ng ang papel ng mga palatandaan ng "mga taong nagsusuot ng" red fibers ay nagpakita ng kahalagahan nito para sa diagnosis ng mga kondisyon tulad ng Melas syndrome, MERRF, Kearns-Sayre, talamak progresibong ophthalmoplegia at iba pang kaugnay mtDNA mutations. Pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring mangyari sa iba pang mga sakit: Duchenne muscular dystrophy, dermatomyositis, myotonic distropia, reception bawal na gamot (clofibrate), at iba pang mga pathological kondisyon. Kaya, kasama ang mga pangunahing sakit sa mitochondrial, ang kababalaghan ng RRF ay maaaring samahan ng pangalawang mitochondrial dysfunctions.

Sa kasalukuyan, ang pagsusuri ng histochemical at elektron mikroskopiko sa tissue ng kalamnan ay malawakang ginagamit upang makita ang mga palatandaan ng kakulangan sa mitochondrial. Sa ilang mga kaso, sila ay tumutulong sa diagnosis, lalo na sa isang normal na morphological larawan ng kalamnan tissue ayon sa liwanag mikroskopya.

Electron microscopic palatandaan - pagtuklas ng mitochondrial paglaganap lumalabag sa kanilang mga hugis at laki, kaguluhan at dagdagan ang cristae, akumulasyon ng abnormal mitochondria ilalim sarcolemma, akumulasyon ng lipid at abnormal paracrystalline (higit sa lahat na binubuo ng mga protina) o osmophilic inclusions naisalokal sa pagitan ng panloob at panlabas na lamad o sa loob ng cristae, akumulasyon mabilog, madalas na matatagpuan sa matrix (na binubuo pangunahin ng triglycerides), at iba pa.

Sa ilang mga pasyente, posibleng makita ang mga cytochemical abnormalities sa leukocytes.

Ang isang komplikadong biochemical at morpolohiya na pag-aaral ay pupunan ng modernong mga pamamaraan ng mga diagnostic sa molekular (pagtuklas ng mga mutation ng nuclear o mitochondrial) na ginaganap sa mga specialized diagnostic laboratoryo ng DNA. Sa mitochondrial disease, iba't ibang uri ng mutasyon ang natukoy: point, deletion, duplication, quantitative anomalies ng DNA, atbp.

Sa kawalan ng mutasyon sa mtDNA, kung ang isang mitochondrial patolohiya ay pinaghihinalaang, isinasagawa ang isang pag-aaral ng nuclear DNA.

Pamantayan para sa pagsusuri

Mayroong 2 mga grupo ng pamantayan para sa pag-diagnose ng mga sakit sa mitochondrial. Pangunahing batayan ng diagnostic (unang grupo).

• Klinikal:
  • itinatag diagnoses: syndromes MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Leber's neuropathy, Leah's disease, Alpers;
  • Presensya 2 o kumbinasyon ng mga sumusunod na tampok:
    • multisystemic pinsala pathognomonic para sa mga sakit sa paghinga chain;
    • umuunlad na kurso sa mga yugto ng pagpapalabas o pagkakaroon ng mitochondrial mutations sa pamilya;
    • pagbubukod ng metabolic at iba pang mga sakit sa pamamagitan ng pagsasagawa ng mga naaangkop na pagsusulit.
• Histological - ang pagkakita ng hindi pangkaraniwang bagay ng RRF sa higit sa 2% ng kalamnan tissue.
• Enzymatic:
  • cytochrome C-oxidase-negative fibers;
  • isang pagbawas sa aktibidad ng enzymes ng complex complex sa paghinga (<20% ng pamantayan sa tisyu, <30% sa mga selula o ng ilang mga tisyu).
• Gumagana - bumaba sa synthesis ng ATP sa fibroblasts nang higit sa 3 standard deviations.
• Molecular-genetic - pathogenetically significant mutations ng nuclear o mtDNA.

Karagdagang pamantayan sa diagnostic (pangalawang grupo).

• Clinical - di-tukoy na mga sintomas na nagaganap kapag ang mga sakit sa paghinga chain (stillbirths, nabawasan aktibidad motor fetus, maagang neonatal kamatayan, kilusan disorder, pag-unlad disorder, gulo ng kalamnan tono sa neonatal panahon).
• Histological - isang maliit na porsyento ng kababalaghan ng RRF, subarachromolemal na akumulasyon ng mitochondria o kanilang mga anomalya.
• Enzymatic - isang mababang aktibidad ng enzymes ng respiratory complex (20-30% ng pamantayan sa tisyu, 30-40% - sa mga selula o mga linya ng cell).
• Functional - pagbabawas ng synthesis ng ATP sa fibroblasts sa pamamagitan ng 2-3 standard deviations o kakulangan ng paglago ng fibroblasts sa isang daluyan na may galactose.
• Molecular-genetic - ang pagtuklas ng mga mutasyon ng nuclear o mtDNA na may itinuturing na pathogenetic na link.
• Metabolic - ang pagkakita ng isa o higit pang mga metabolite, na nagpapahiwatig ng paglabag sa mga cellular bioenergetics.

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