A cikk orvosi szakértője
Új kiadványok
Mitokondriális betegségek
Utolsó ellenőrzés: 12.07.2025
Minden iLive-tartalmat orvosi szempontból felülvizsgáltak vagy tényszerűen ellenőriznek, hogy a lehető legtöbb tényszerű pontosságot biztosítsák.
Szigorú beszerzési iránymutatásunk van, és csak a jó hírű média oldalakhoz, az akadémiai kutatóintézetekhez és, ha lehetséges, orvosilag felülvizsgált tanulmányokhoz kapcsolódik. Ne feledje, hogy a zárójelben ([1], [2] stb.) Szereplő számok ezekre a tanulmányokra kattintható linkek.
Ha úgy érzi, hogy a tartalom bármely pontatlan, elavult vagy más módon megkérdőjelezhető, jelölje ki, és nyomja meg a Ctrl + Enter billentyűt.
A mitokondriális betegségek az örökletes betegségek és kóros állapotok nagy, heterogén csoportját alkotják, melyeket a mitokondriumok szerkezetének, működésének és a szöveti légzés zavarai okoznak. Külföldi kutatók szerint ezeknek a betegségeknek a gyakorisága újszülötteknél 1:5000.
ICD-10 kód
Anyagcserezavarok, IV. osztály, E70-E90.
Ezen kóros állapotok természetének vizsgálata 1962-ben kezdődött, amikor egy kutatócsoport leírt egy 30 éves beteget, akinél nem pajzsmirigy eredetű hipermetabolizmus, izomgyengeség és magas bazális anyagcsere volt megfigyelhető. Felmerült, hogy ezek a változások az izomszövet mitokondriumában zajló oxidatív foszforilációs folyamatok károsodásával járnak. 1988-ban más tudósok elsőként számoltak be a mitokondriális DNS (mtDNS) mutációjának felfedezéséről myopathiában és optikus neuropátiában szenvedő betegeknél. Tíz évvel később a légzési lánc komplexeit kódoló nukleáris gének mutációit találták kisgyermekeknél. Így új irány alakult ki a gyermekkori betegségek szerkezetében - a mitokondriális patológia, a mitokondriális myopathiák, a mitokondriális encephalomyopathiák.
A mitokondriumok intracelluláris organellumok, amelyek több száz példányban vannak jelen minden sejtben (kivéve az eritrocitákat), és ATP-t termelnek. A mitokondriumok hossza 1,5 μm, szélessége 0,5 μm. A sejtciklus során folyamatosan megújulnak. Az organellumnak két membránja van - külső és belső. A belső membránból befelé nyúlnak a cristae-nak nevezett redők. A belső teret egy mátrix tölti ki - a sejt fő homogén vagy finomszemcsés anyaga. Tartalmaz egy DNS gyűrűs molekulát, specifikus RNS-t, kalcium- és magnéziumsók granulátumait. Az oxidatív foszforilációban (citokróm b, c, a és a3 komplex) és az elektronátvitelben részt vevő enzimek a belső membránon vannak rögzítve. Ez egy energiaátalakító membrán, amely a szubsztrát oxidációjának kémiai energiáját energiává alakítja, amely ATP, kreatin-foszfát stb. formájában halmozódik fel. A külső membrán a zsírsavak szállításában és oxidációjában részt vevő enzimeket tartalmaz. A mitokondriumok képesek önreprodukcióra.
A mitokondriumok fő funkciója az aerob biológiai oxidáció (szöveti légzés oxigén felhasználásával a sejt által) - egy olyan rendszer, amely szerves anyagok energiáját használja fel fokozatos felszabadulásával a sejtben. A szöveti légzés folyamatában a hidrogénionok (protonok) és elektronok egymást követő átvitele történik különböző vegyületeken (akceptorok és donorok) keresztül az oxigénhez.
Az aminosavak katabolizmusa során szénhidrátok, zsírok, glicerin, szén-dioxid, víz, acetil-koenzim A, piruvát, oxálacetát, ketoglutarát keletkezik, amelyek ezután belépnek a Krebs-ciklusba. A keletkező hidrogénionokat az adenin nukleotidok - az adenin (NAD + ) és a flavin (FAD + ) nukleotidok - veszik fel. A redukált NADH és FADH koenzimek oxidálódnak a légzési láncban, amelyet 5 légzési komplex képvisel.
Az elektronátvitel során energia halmozódik fel ATP, kreatin-foszfát és más makroerg vegyületek formájában.
A légzési láncot 5 fehérjekomplex képviseli, amelyek a biológiai oxidáció teljes komplex folyamatát végzik (10-1. táblázat):
- 1. komplex - NADH-ubikinon-reduktáz (ez a komplex 25 polipeptidből áll, amelyek közül 6 szintézisét mtDNS kódolja);
- 2. komplex - szukcinát-ubikinon-oxidoreduktáz (5-6 polipeptidből áll, beleértve a szukcinát-dehidrogenázt, amelyet csak az mtDNS kódol);
- 3. komplex - citokróm C oxidoreduktáz (elektronokat szállít a Q koenzimről a 4. komplexre, 9-10 fehérjéből áll, egyikük szintézisét mtDNS kódolja);
- 4. komplex - citokróm-oxidáz [2 citokrómból (a és a3) áll, mtDNS kódolja];
- 5. komplex - mitokondriális H + -ATPáz (12-14 alegységből áll, ATP szintézist végez).
Ezenkívül 4 béta-oxidáción áteső zsírsav elektronjait egy elektronszállító fehérje szállítja.
Egy másik fontos folyamat zajlik a mitokondriumokban - a zsírsavak béta-oxidációja, amely acetil-CoA és karnitin-észterek képződéséhez vezet. A zsírsav-oxidáció minden ciklusában 4 enzimatikus reakció játszódik le.
Az első szakaszt az acil-CoA dehidrogenázok (rövid, közepes és hosszú szénláncú) és 2 elektronhordozó biztosítják.
1963-ban megállapították, hogy a mitokondriumok saját, egyedi genommal rendelkeznek, amely anyai ágon öröklődik. Ezt egyetlen kis, 16 569 bp hosszú gyűrűs kromoszóma képviseli, amely 2 riboszomális RNS-t, 22 transzfer RNS-t és az elektrontranszportlánc enzimatikus komplexeinek 13 alegységét kódolja (ezek közül hét az 1-es komplexhez, egy a 3-as komplexhez, három a 4-es komplexhez, kettő az 5-ös komplexhez tartozik). Az oxidatív foszforilációs folyamatokban részt vevő mitokondriális fehérjék nagy részét (körülbelül 70-et) a nukleáris DNS kódolja, és csak 2%-uk (13 polipeptid) szintetizálódik a mitokondriális mátrixban strukturális gének szabályozása alatt.
Az mtDNS szerkezete és működése eltér a nukleáris genomtól. Először is, nem tartalmaz intronokat, ami a nukleáris DNS-hez képest magas génsűrűséget biztosít. Másodszor, a legtöbb mRNS nem tartalmaz 5'-3' nem transzlálódó szekvenciákat. Harmadszor, az mtDNS rendelkezik egy D-hurokkal, amely a szabályozó régiója. A replikáció kétlépéses folyamat. Az mtDNS genetikai kódjában a nukleáris DNS-től való eltéréseket is azonosították. Különösen meg kell jegyezni, hogy az előbbiből nagyszámú másolat létezik. Minden mitokondrium 2-10 vagy több másolatot tartalmaz. Figyelembe véve azt a tényt, hogy a sejtek több száz és több ezer mitokondriumot tartalmazhatnak, akár 10 ezer mtDNS-másolat is létezhet. Nagyon érzékeny a mutációkra, és jelenleg 3 ilyen típusú változást azonosítottak: az mtDNS géneket kódoló fehérjék pontmutációi (mit mutációk), az mtDNS-tRNS gének pontmutációi (sy/7 mutációk) és az mtDNS nagy átrendeződései (p mutációk).
Normális esetben a mitokondriális genom teljes sejtes genotípusa azonos (homoplazmia), de mutációk esetén a genom egy része azonos marad, míg a másik része megváltozik. Ezt a jelenséget heteroplazmiának nevezzük. A mutáns gén akkor manifesztálódik, amikor a mutációk száma eléri a bizonyos kritikus szintet (küszöbértéket), amely után a sejtes bioenergetikai folyamatok zavara következik be. Ez magyarázza, hogy minimális zavarok esetén a leginkább energiafüggő szervek és szövetek (idegrendszer, agy, szem, izmok) szenvednek először.
Mitokondriális betegségek tünetei
A mitokondriális betegségekre a klinikai tünetek kifejezett sokfélesége jellemző. Mivel a leginkább energiafüggő rendszerek az izom- és idegrendszer, ezek érintettek először, ezért alakulnak ki a legjellemzőbb tünetek.
Osztályozás
A mitokondriális betegségeknek nincs egységes osztályozása, mivel a nukleáris genom mutációk etiológiájukban és patogenezisükben betöltött szerepe bizonytalan. A meglévő osztályozások két elven alapulnak: a mutáns fehérje oxidatív foszforilációs reakciókban való részvételén, valamint azon, hogy a mutáns fehérjét mitokondriális vagy nukleáris DNS kódolja-e.
[ Mitokondriális betegségek diagnosztizálása
A morfológiai vizsgálatok különösen fontosak a mitokondriális patológia diagnosztizálásában. Nagy informatív értékük miatt gyakran szükség van izomszövet-biopsziára és a vett biopsziák hisztokémiai vizsgálatára. Fontos információk nyerhetők az anyag fény- és elektronmikroszkópos egyidejű vizsgálatával.
Mit kell vizsgálni?
Milyen tesztekre van szükség?
Mitokondriális betegségek kezelése
A mitokondriális betegségek hatékony kezelése a mai napig megoldatlan probléma. Ez számos tényezőnek tudható be: a korai diagnózis nehézségei, a betegségek patogenezisében szerepet játszó egyes összefüggések gyenge tanulmányozása, egyes patológiai formák ritkasága, a beteg állapotának súlyossága a lézió multiszisztémás jellege miatt, ami megnehezíti a kezelés értékelését, valamint a terápia hatékonyságának kritériumaira vonatkozó egységes nézőpont hiánya. A gyógyszeres korrekció módszerei a mitokondriális betegségek egyes formáinak patogenezisével kapcsolatos eddigi ismereteken alapulnak.
Использованная литература