Diagnosis ng mga sakit sa mitochondrial

Pagsusuri ng likas na katangian ng mana at pagpapakita ng mga klinikal na palatandaan ng mga sakit na mitochondrial

Dahil ang mga myotochondrial na sakit sa ilang mga kaso ay maaaring sanhi ng pinsala sa nuclear genome, ang paghahatid ng sakit ay tumutugma sa mga batas ng pamana ng Mendelian. Sa mga kasong iyon kung saan ang pag-unlad ng sakit ay sanhi ng mga mutasyon sa mitochondrial DNA, ang mana ay tumutugma sa uri ng mitochondrial, iyon ay, ito ay maipapasa sa pamamagitan ng linya ng ina. Sa wakas, kapag ang patolohiya ay nabuo na may sabay-sabay na pinsala sa mga gene ng nuclear at mitochondrial genome, ang mana ay magiging kumplikado at matutukoy ng iba't ibang mga kadahilanan. Sa pagsasaalang-alang na ito, sa pagtatasa ng genealogical sa pamamagitan ng isang pormal na tampok (ang likas na katangian ng pamana ayon sa pedigree), posible na sabihin ang pinaka iba't ibang uri ng mana: autosomal dominant, autosomal recessive, X-linked, mitochondrial.

Ang pag-unlad ng mga sakit na myotochondrial tulad ng pyruvic acid metabolism disorder o beta-oxidation ng mga fatty acid, Krebs cycle, ay nauugnay sa mga mutasyon ng nuclear genome genes. Ang mga pathologies na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng autosomal recessive inheritance, kapag ang mga magulang ay carrier ng mutations (heterozygotes), at ang bata ay isang carrier ng parehong minanang mutations na natanggap mula sa ama at ina (homozygote). Ang mga magulang ay karaniwang malusog sa panlabas, at ang isang katulad na sakit o microsigns nito ay dapat hanapin sa mga kapatid na lalaki at babae ng may sakit na bata (proband sibs) at sa mga kamag-anak sa panig ng ina at ama (pinsan).

Sa kaso ng isang recessive, X-linked inheritance type (hal. neonatal glutaric aciduria type II o kakulangan ng E1 subunit ng pyruvic complex, Menkes disease, atbp.), Ang mga lalaki ay mas madalas na apektado, at ang mga ina ay carrier ng mutations at ipinapasa ito sa kanilang mga anak na lalaki. Ang maternal inheritance ay naiiba sa X-linked inheritance dahil ang parehong kasarian ay apektado. Sa mga kasong ito, kapag sinusuri ang pedigree, kinakailangan upang pag-aralan ang saklaw ng sakit sa mga lalaki, dahil hindi ito magpapakita mismo sa mga kababaihan. Ang pedigree ay hindi nagpapakita ng paghahatid ng sakit kasama ang linya ng ama-anak, dahil ang ama ay maaari lamang ipasa ang Y chromosome sa kanyang anak.

Kapag ang isang sakit ay nabuo dahil sa pinsala sa mitochondrial genome (halimbawa, isang bilang ng mga sakit sa respiratory chain, Leber's optic neuropathy, MELAS, MERF, NARP syndromes, atbp.), ang maternal inheritance ay sinusubaybayan, dahil ang bata ay nagmamana ng mitochondria mula sa ina, at maaari niyang ipasa ang mga ito sa parehong mga lalaki at babae. Kaya, ang parehong kasarian ay pantay na apektado. Kaugnay nito, ang paghahatid ng sakit sa linya ng ina ay dapat na masubaybayan sa pedigree.

Kapag pinag-aaralan ang isang family tree at naghahanap ng mga sintomas ng mitochondrial disease sa mga kamag-anak, dapat tandaan na ang kalubhaan ng sakit (expressiveness ng sign) ay maaaring mag-iba nang malawak, na maaaring dahil sa iba't ibang bilang ng mga nasirang mitochondria, ang likas na katangian ng kanilang pinsala, ang iba't ibang pamamahagi ng mga mutasyon sa mga selula, atbp. Kaya, hindi laging posible na makita ang mga halatang palatandaan ng mga sakit. Sa ilang mga kaso, maaaring matukoy ang indibidwal, nabura na mga sintomas o palatandaan na maaaring matukoy sa panahon ng kanilang target na paghahanap.

Ang pag-unlad ng mitochondrial pathology ay maaaring nauugnay sa pinsala sa malalaking lugar ng mitochondria, ang tinatawag na microdeletions (halimbawa, Kearns-Sayre syndrome, Pearson syndrome, ilang mga anyo ng diabetes mellitus na may pagkabingi, progresibong panlabas na ophthalmoplegia, atbp.). Sa mga kasong ito, ang mga sintomas ng katangian ay madalas na hindi matatagpuan sa mga kamag-anak, dahil ang pag-unlad ng mga sakit ay nauugnay sa paglitaw ng mga bagong mutasyon na naganap sa zygote kaagad pagkatapos ng pagpapabunga ng itlog ( de novo mutation ). Ang sakit ay kalat-kalat. Kadalasan, kasama ng mga sakit na ito, ang isang bilang ng mga kondisyon na nauugnay sa maraming mutasyon ng mitochondrial DNA ay minana sa isang autosomal dominant na paraan: halimbawa, ang ilang mga anyo ng encephalomyopathy, myopathy na may pinsala sa mata, sa kabila ng pagkakaroon ng mtDNA mutations (multiple deletion), ay may autosomal dominant na uri ng mana.

Gayunpaman, hindi tulad ng pamana ng Mendelian, ang autosomal na nangingibabaw na uri ng mana sa mitochondrial pathology ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang malaking bilang ng mga apektadong indibidwal sa mga susunod na henerasyon.

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

Ang pag-aaral ng likas na katangian ng namamana na paghahatid ng sakit ay mahalaga para sa medikal at genetic na pagbabala at nangangailangan ng malalim na pagsusuri ng mga klinikal na palatandaan na may kaalaman sa mga mekanismo ng pagbuo ng mitochondrial pathology at ang mga uri ng mana nito.

Ang pagpapakita ng mga klinikal na pagpapakita ay malawak na nag-iiba mula sa mga unang araw ng buhay hanggang sa pagtanda. Kapag sinusuri ang tagapagpahiwatig na ito, kinakailangang isaalang-alang ang mga nosological form, dahil ang bawat isa sa kanila ay may isang tiyak na edad ng debut.

Ang mga metabolic disorder na sinusunod sa mitochondrial disease ay progresibo sa karamihan ng mga kaso. Ang mga unang sintomas ay kadalasang banayad, pagkatapos ay umuunlad at maaaring humantong sa mga makabuluhang kapansanan na karamdaman. Ang mga bihirang uri ng patolohiya, tulad ng benign infantile myopathy at ilang anyo ng optic neuropathy ni Leber, ay maaaring maging benign at napapailalim sa regression.

Sa panahon ng pagsubok sa laboratoryo, binibigyang pansin ang mga katangiang palatandaan ng mga sakit na mitochondrial:

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

Ang diagnostic value ng mga indicator na ito ay mas mataas sa food load kaysa sa walang laman na tiyan. Sa pagsasagawa, ang isang diagnostic test ay napatunayang mabuti ang sarili: ang pagtukoy ng lactate sa dugo laban sa background ng isang glucose load, na nagbibigay-daan para sa isang mas natatanging pagtuklas ng pagkabigo ng respiratory chain sa isang karagdagang glucose load.

Para sa mga diagnostic ng laboratoryo ng mitochondrial dysfunction at ang mga partikular na nosological form nito, hindi sapat ang conventional, routine biochemical na pamamaraan ng pananaliksik; ito ay kinakailangan upang magsagawa ng mga espesyal na pagsubok. Ito ay lalong maginhawa upang pag-aralan ang aktibidad ng mga enzyme sa mga biopsy ng kalamnan ng kalansay kaysa sa iba pang mga tisyu. Posible upang matukoy ang aktibidad ng mga enzyme ng respiratory chain, lalo na ang citrate synthetase, succinate dehydrogenase at cytochrome C oxidase.

Data mula sa morphological at molecular genetic na pag-aaral

Ang mga pag-aaral ng morpolohiya ay partikular na kahalagahan sa pagsusuri ng mitochondrial pathology. Dahil sa kanilang mahusay na nagbibigay-kaalaman na halaga, ang biopsy ng tissue ng kalamnan at pagsusuri sa histochemical ng mga nakuhang biopsy ay madalas na kinakailangan. Ang mahalagang impormasyon ay maaaring makuha sa pamamagitan ng sabay-sabay na pagsusuri sa materyal gamit ang light at electron microscopy.

Ang isa sa mga mahahalagang marker ng mitochondrial disease ay ang phenomenon ng "ragged" red fibers [ang RRF phenomenon (ragged red fibers)], na itinatag noong 1963. Ito ay nauugnay sa pagbuo ng genetically altered abnormal mitochondria sa gilid ng muscle fiber dahil sa proliferation at focal accumulation. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nakita ng light microscopy gamit ang isang espesyal na mantsa ng Gomori, ngunit sa mga nakaraang taon iba't ibang mga marker ng mitochondrial at iba't ibang mga immunological na pamamaraan ang ginamit para sa layuning ito.

Ang iba pang mga morphological sign ng mitochondrial pathology 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;
• nagambala sa pamamahagi ng mga butil ng aktibidad ng mga enzyme succinate dehydrogenase (SDH), NADH oxidoreductase, cytochrome C oxidase, atbp.

Sa mga pasyente na may mga sakit na mitochondrial, ang light microscopy ng tissue ng kalamnan ay maaaring magbunyag ng mga di-tiyak na mga palatandaan ng morphological: lokal na nekrosis ng mga fibers ng kalamnan, akumulasyon ng sarcoplasmic masa, ang pagkakaroon ng lysis ng mga subsarcolemmal na lugar ng sarcoplasm, basophilia ng sarcoplasm, isang pagtaas ng bilang ng nuclei ng kalamnan, pag-activate ng mga proseso ng pagbabagong-buhay, atbp.

Ang pag-aaral ng papel ng hindi pangkaraniwang bagay ng "punit-punit" na mga pulang hibla ay nagpakita ng kahalagahan nito para sa pagsusuri ng mga kondisyon tulad ng MELAS, MERRF, Kearns-Sayre syndromes, talamak na progresibong ophthalmoplegia at iba pang nauugnay sa mutation ng mtDNA. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring umunlad sa iba pang mga sakit: Duchenne muscular dystrophy, dermatomyositis, myotonic dystrophy, pag-inom ng mga gamot (clofibrate) at iba pang mga pathological na kondisyon. Kaya, kasama ang mga pangunahing mitochondrial na sakit, ang RRF phenomenon ay maaaring samahan ng pangalawang mitochondrial dysfunctions.

Sa kasalukuyan, ang histochemical at electron microscopic na pagsusuri ng kalamnan tissue upang makita ang mga palatandaan ng kakulangan ng mitochondrial ay naging laganap. Sa ilang mga kaso, nakakatulong sila sa pagsusuri, lalo na sa normal na morphological na larawan ng tissue ng kalamnan ayon sa data ng light microscopy.

Mga palatandaan ng mikroskopiko ng elektron - pagtuklas ng paglaganap ng mitochondrial, pagkagambala sa kanilang hugis at sukat, disorganisasyon at pagpapalaki ng cristae, akumulasyon ng abnormal na mitochondria sa ilalim ng sarcolemma, akumulasyon ng lipid at abnormal na paracrystalline (pangunahin na binubuo ng protina) o osmophilic inclusions na naisalokal sa pagitan ng panloob at outer na lamad, sa loob ng mga outer crista, madalas na lokalisasyon matatagpuan sa matrix (na binubuo pangunahin ng mga triglyceride), atbp.

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

Ang kumplikado ng biochemical at morphological na pag-aaral ay pupunan ng mga modernong pamamaraan ng molecular diagnostics (detection ng nuclear o mitochondrial mutations), na ginagawa sa mga dalubhasang DNA diagnostic laboratories. Sa mga sakit na mitochondrial, ang iba't ibang uri ng mutasyon ay nakikita: mga mutasyon ng punto, pagtanggal, pagdoble, dami ng anomalya ng DNA, atbp.

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

Pamantayan sa diagnostic

Mayroong 2 pangkat ng mga pamantayan sa diagnostic para sa mga sakit na mitochondrial. Pangunahing pamantayan sa diagnostic (unang pangkat).

• Klinikal:
  • itinatag na mga diagnosis: MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson syndromes, Leber neuropathy, Leigh at Alpers disease;
  • ang pagkakaroon ng 2 o kumbinasyon ng mga sumusunod na palatandaan:
    • multisystemic lesion, pathognomonic para sa mga sakit sa respiratory chain;
    • progresibong kurso na may mga yugto ng exacerbation o pagkakaroon ng mitochondrial mutations sa pamilya;
    • pagbubukod ng metabolic at iba pang mga sakit sa pamamagitan ng pagsasagawa ng mga naaangkop na pagsusuri.
• Histological - pagtuklas ng RRF phenomenon sa higit sa 2% ng tissue ng kalamnan.
• Enzymatic:
  • cytochrome c oxidase-negative fibers;
  • nabawasan ang aktibidad ng mga enzyme ng respiratory chain complex (<20% ng normal sa tissue, <30% sa mga cell o ilang mga tissue).
• Functional - isang pagbawas sa synthesis ng ATP sa mga fibroblast ng higit sa 3 standard deviations.
• Molecular genetic - pathogenetically makabuluhang mutations ng nuclear o mtDNA.

Karagdagang pamantayan sa diagnostic (pangalawang pangkat).

• Klinikal - hindi tiyak na mga sintomas na nangyayari sa mga sakit ng respiratory chain (stillbirth, nabawasan ang aktibidad ng motor ng fetus, maagang pagkamatay ng neonatal, mga karamdaman sa paggalaw, mga karamdaman sa pag-unlad, may kapansanan sa tono ng kalamnan sa panahon ng neonatal).
• Histological - maliit na porsyento ng RRF phenomenon, subsarcolemmal accumulation ng mitochondria o ang kanilang mga anomalya.
• Enzymatic - mababang aktibidad ng respiratory complex enzymes (20-30% ng pamantayan sa tissue, 30-40% sa mga cell o cell line).
• Functional - isang pagbawas sa synthesis ng ATP sa mga fibroblast ng 2-3 standard deviations o ang kawalan ng paglaki ng fibroblast sa isang medium na may galactose.
• Molecular genetic - pagtuklas ng mga mutasyon sa nuclear o mtDNA na may putative pathogenetic link.
• Metabolic - pagtuklas ng isa o higit pang mga metabolite na nagpapahiwatig ng kaguluhan sa cellular bioenergetics.

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