Fenomenul de heteroplasmie determină existența într-o singură celulă a mitocondriilor normale și a mitocondriilor cu funcție afectată. Datorită primei, celula poate funcționa ceva timp. Dacă producția de energie din acesta scade sub un anumit prag, atunci are loc o proliferare compensatorie a tuturor mitocondriilor, inclusiv a celor defecte. În cea mai proastă poziție se află celulele care consumă multă energie: neuroni, fibre musculare, cardiomiocitele.

Din cauza unei scurgeri în lanțul respirator, mitocondriile produc în mod constant radicali liberi la nivelul de 1-2% din oxigenul absorbit. Cantitatea de producție de radicali depinde de potențialul membranei mitocondriale, ale cărui modificări sunt afectate de starea canalelor de potasiu mitocondriale dependente de ATP. Deschiderea acestor canale implică o creștere a formării de radicali liberi, deteriorarea altor proteine ​​​​membranare mitocondriale și ADNmt. ADN-ul mitocondrial nu este protejat de histone și este bine accesibil radicalilor, ceea ce se manifestă printr-o modificare a nivelului de heteroplasmie. Este în general acceptat că prezența a 10% din mitocondrii cu ADN alterat nu afectează fenotipul.

4. CLASIFICARE SI CARACTERISTICI GENERALE

BOLI MITOCONDRIALE

În prezent, nu există o clasificare etiologică unificată de către Ministerul Sănătății există din cauza incertitudinii contribuției mutațiilor genomului nuclear la etiologia și patogeneza lor. Clasificările existente se bazează pe 2 principii: localizarea genei mutante în mtDNA sau ADN nuclear și participarea proteinei mutante la reacțiile de fosforilare oxidativă.

Clasificarea etiologică (până în 2006) include bolile mitocondriale asociate cu defecte:

· ADNmt;

· ADN nuclear;

· interacțiuni intergenomice.

Clasificarea patogenetică (până în 2000) împarte bolile mitocondriale în mediateîncălcare:

· ciclul carnitinei;

· oxidarea acizilor grași;

· metabolismul piruvatului;

Ciclul Krebs

· activitatea lanțului respirator;

· conjugarea oxidării și fosforilării.

În practica clinică, combinațiile de simptome frecvente ale MH sunt combinate în sindroame.

Boli mitocondriale - un grup eterogen de boli caracterizate prin defecte genetice și structural-biochimice în mitocondrii, respirație tisulară afectată. În funcție de originea lor, MOH-urile sunt împărțite în primare (ereditare) și secundare.

Mutațiile genomului mitocondrial și (sau) nuclear sunt cauzele MH ereditare .

Până în prezent, se știe că peste 200 de boli sunt cauzate de mutațiile ADNmt.

Odată cu acumularea de date clinice și de diagnostic în diferite țări, s-a constatat că aproximativ una din trei boli metabolice ereditare la copii este asociată cu mitocondriile. Potrivit lui N. G. Danilenko (2007), frecvența bolilor mitocondriale în populații variază de la 1:5000 la 1:35000. Incidența minimă a MH în populația adultă din Marea Britanie este estimată a fi (1–3): 10.000.

Caracteristicile caracteristicilor clinice ale MH sunt prezentate în Tabelul 2.

Tabelul 2 - Caracteristicile clinice ale bolilor mitocondriale (până în 2007)

Caracteristici clinice	Semnificație patofiziologică
Combinație polisistemică, poliorganică, „inexplicabilă” de simptome de la organe care nu sunt legate de origine	Înfrângerea organelor cu un „prag” apropiat de sensibilitate la încălcarea fosforilării oxidative
Prezența episoadelor acute la debutul bolii sau în stadiul avansat al acesteia	« Criza metabolică „asociată cu o cădere echilibrul între nevoile tisulare pentru aprovizionarea cu energie și nivelul respirației anaerobe
Vârsta variabilă de apariție a simptomelor (1 până la 7 decenii de viață)	Nivel variabil de ADNmt mutantîn țesuturi diferite în momente diferite
agravarea simptomelor cu vârsta	O creștere a numărului de mutații ADNmt și o scădere a intensității fosforilării oxidative odată cu îmbătrânirea

Înfrângerea majorității sistemelor și organelor în SM poate fi explicată prin faptul că multe procese care au loc în organism sunt dependente de energie. Dependența energetică relativă a organelor și țesuturilorîn ordine descrescătoare: SNC, mușchi scheletici, miocard, organ de vedere, rinichi, ficat, măduvă osoasă, sistemul endocrin.

Neuronii au nevoie de o cantitate mare de ATP pentru sinteza neurotransmitatorilor, regenerare si mentinerea gradientului necesar.N / A+ și K+, conducerea unui impuls nervos. Mușchii scheletici în repaus consumă cantități nesemnificative de ATP, dar în timpul efortului, aceste cerințe cresc de zece ori. În miocard se realizează constant munca mecanică necesară circulației sângelui. Rinichii folosesc ATP în procesul de reabsorbție a substanțelor în formarea urinei. Ficatul sintetizează glicogenul, grăsimile, proteinele și alți compuși.

5. DIAGNOSTICUL BOLILOR MITOCONDRIALE

Bolile mitocondriale sunt greu de diagnosticat. Acest lucru este determinat de absența unei relații stricte între locul mutației și fenotipul clinic. Aceasta înseamnă că aceeași mutație poate provoca simptome diferite, iar mutații diferite pot forma același fenotip clinic.

Prin urmare, pentru diagnosticul bolii mitocondriale, este importanto abordare integrată bazată pe analize genealogice, clinice, biochimice, morfologice (histologice), genetice.

Analiza genealogică

Un istoric familial de sindrom de moarte subită a sugarului, cardiomiopatii, demență, accident vascular cerebral precoce, retinopatie, diabet zaharat, întârziere în dezvoltare poate indica natura mitocondrială a bolii.

Manifestări clinice ale bolilor mitocondriale

Sindromul miopatic: slăbiciune și atrofie musculară, scăderea tonusului miotonic, dureri musculare, intoleranță la efort (slăbiciune musculară crescută, vărsături și cefalee).

Sistemul nervos central și organele senzoriale: letargie, comă, retard psihomotorie, demență, tulburări de conștiență, ataxie, distonie, epilepsie, convulsii mioclonice, „accident vascular cerebral metabolic”, orbire de origine centrală, retinită pigmentară, atrofie a nervului optic, nistagmus, cataractă, oftalmoplegie, ptoză vizuală, acută hipoacuzie, disartrie, tulburări senzoriale, uscăciune a mucoasei bucale, hipotensiune arterială, scăderea reflexelor tendinoase profunde, episoade asemănătoare accidentului vascular cerebral, hemianopsie.

Sistem nervos periferic: neuropatie axonală, afectarea funcției motorii a tractului gastrointestinal.

Sistemul cardiovascular: cardiomiopatie (de obicei hipertrofic), aritmie, tulburări de conducere.

Tract gastrointestinal: fenomene dispeptice frecvente (vărsături, diaree), atrofie a vilozităților intestinale, insuficiență pancreatică exocrină.

Ficat: insuficiență hepatică progresivă (în special la sugari), hepatomegalie.

Rinichi: tubulopatie (după tipul sindromului De Toni-Debre-Fanconi: fosfaturie, glucozurie, aminacidurie), nefrită, insuficiență renală.

Sistemul endocrin: întârzierea creșterii, dezvoltarea sexuală afectată, hipoglicemie, diabet și diabet insipid, hipotiroidism, hipoparatiroidism, insuficiență hipotalamo-hipofizară, hiperaldosteronism.

Sistemul hematopoietic: pancitopenie, anemie macrocitară.

Principalele manifestări biochimice ale bolilor mitocondriale

Creșterea nivelului:

· lactat și piruvat în sânge (lichior);

· acizi 3-hidroxibutiric și acetoacetic în sânge;

· amoniac în sânge;

aminoacizi;

· acizi grași cu diferite lungimi de lanț;

mioglobina;

· produse de peroxidare a lipidelor;

· excreția urinară a acizilor organici.

Reducere:

· activitatea unor enzime ale metabolismului energetic în mitocondrii;

· conținutul de carnitină totală din sânge.

acidoza lacticaeste un însoțitor aproape constant al bolilor mitocondriale, dar se manifestă și în alte forme de patologie. Prin urmare, este mai eficient să se măsoare nivelul de lactat din sângele venos după un exercițiu moderat pe o bicicletă ergometru.

Principalele modificări ale structurii mușchilor scheletici în deficiența mitocondrială

Examinarea morfologică permite utilizarea microscopiei luminoase și electronice în combinație cu metode histochimice pentru a identifica încălcări ale numărului și structurii mitocondriilor, semnele disfuncției acestora și o scădere a activității enzimelor mitocondriale.

Cmicroscopie ușoară folosind diferite tipuri de colorare specială, inclusiv pentru determinarea activității enzimelor mitocondriale, dezvăluie:

· fenomenul fibrelor roşii „sfâşiate” (aspre). (RRF - fibre roșii „zdrențuite”. ) într-o cantitate mai mare de 5% (atunci când este colorat conform Gomory, Altman, seamănă cu o ruptură de fibre de-a lungul periferiei și se datorează acumulării de mitocondrii modificate genetic în proliferare sub sarcolemă);

· semne histochimice ale deficitului de enzime mitocondriale (ciclul Krebs, lanțul respirator), în special citrat sintetaza, succinat dehidrogenază și citocrom C oxidază;

· acumularea subsarcolemală de glicogen, lipide, calciu(se crede că acumularea de picături de grăsime în diferite țesuturi, inclusiv fibre musculare, are loc ca urmare a unei încălcări a oxidării acizilor grași în mitocondrii) .

La electronic microscopia determină:

· proliferarea mitocondriilor;

· acumulări de mitocondrii anormale sub sarcolemă;

· polimorfismul mitocondriilor cu o încălcare a formei și dimensiunii, dezorganizarea cristei;

· prezența incluziunilor paracristaline în mitocondrii;

· prezența complexelor mitocondriale-lipidice.

Analiza genetică pentru confirmarea diagnosticului de boală mitocondrială

Detectarea oricărui tip de mutație mitocondrială cu un raport suficient de mare dintre ADNmt anormal și normal confirmă diagnosticul de boală sau sindrom mitocondrial. Absența unei mutații mitocondriale sugerează că pacientul are o patologie asociată cu o mutație ADNn.

Se știe că nivelul heteroplasmiei determină în mare măsură manifestarea fenotipică a mutaţiei. Prin urmare, atunci când se efectuează analiza moleculară, este necesar să se estimeze cantitatea de ADNmt mutant. Evaluarea nivelului de heteroplasmie include detectarea unei mutații, dar metodele de detectare a unei mutații nu iau întotdeauna în considerare nivelul heteroplasmiei acesteia.

1. Metoda clonării oferă rezultate cantitative fiabile (cele mai consumatoare de timp și cele mai consumatoare de timp).

2. PCR fluorescent oferă rezultate mai precise cu mai puțină forță de muncă (nu permite detectarea micilor ștergeri și inserții).

3. Cromatografie lichidă de înaltă performanță denaturantă dă rezultate reproductibile pentru toate tipurile de mutații (deleții, inserții, mutații punctuale) care se află în stare de heteroplasmie (aprecierea nivelului de heteroplasmie este mai precisă comparativ cu cele 2 anterioare).

4. PCR în timp real folosit pentru a detecta şicuantificarea mutațiilor ADNmt. Utilizare: sonde hidrolizabile (TaqMan), un colorant de intercalareSYBR.

Cele mai precise estimări sunt date prin 3 metode:

· minisecvențiere ( SNaP - lovitură ) - determinarea substituțiilor, delețiilor și inserțiilor de un singur nucleotide cu sonde scurte (15–30 nucleotide). O secțiune de ADN care poartă o mutație, de exempluCTalocate si aplicate cu folosind PCR. Această secțiune este o matrice. Sonda are o structură identică, o masă de 5485 Da, dar este mai scurtă decât șablonul cu o singură nucleotidă. Nucleotidele T și C sunt adăugate la amestecul de sondă și șablon Dacă se adaugă nucleotide C la sondă, atunci șablonul de tip sălbatic și masa sa vor fi 5758 Da. Dacă nucleotida T - matricea a fost de tip mutant cu o masă de 6102 Da. Apoi se determină masa probelor obținute cu ajutorul unui spectrometru de masă.

· Pirosequencing - combinație de secvențiere și sinteză. Matricea este incubată într-un amestec de 4 enzime, 4 deoxinucleotide trifosfați (dATP, dSFP, dGTP, dTTP) și 4 terminatori de transcrieredNTP. Adăugarea unei nucleotide complementare este însoțită de o reacție biochimică fluorescentă.

· Biplex Invadator - vă permite să detectați 2 mutații simultan.

Cu toate acestea, cu o precizie comparabilăBiplexInvadators-a dovedit a fi cel mai uşor de utilizat şiInstantaneu- cel mai scump.

În prezent, preferința este tehnologii cu cipuri , ceea ce face posibilă analizarea principalelor mutații patogene ale ADNmt în mai multe probe simultan, stabilind în același timp nivelul de heteroplasmie al fiecărei mutații individuale.

Algoritm pentru diagnosticarea bolilor mitocondriale (până în 2007)

1. Este necesară suspiciunea clinică bazată pe dovezi de boală mitocondrială. În cazuri tipice, aceasta poate fi identificarea unui tablou clinic caracteristic unei forme sau alteia de encefalomiopatie mitocondrială (MELAS, MERRF etc.), cu toate acestea, variantele „clasice” ale acestor fenotipuri sunt relativ rare.

Identificarea markerilor de laborator general acceptați ai disfuncției mitocondriale, multisistem, leziuni multiple de organe (acest lucru necesită o căutare adecvată țintită), precum și tipul matern de moștenire indică natura mitocondrială a bolii.

2. cercetarea ADNmt în limfocite(la pacientii cu fenotipuri clare MELAS, MERRF, atrofie a nervului optic Leber). Dacă se identifică mutația dorită, diagnosticul unei anumite boli mitocondriale poate fi considerat confirmat.

3. În absența mutațiilor detectabile în limfocite, o biopsie a scheletului muşchii (de obicei cvadriceps sau deltoid), deoarece Mușchiul scheletic este o sursă mai fiabilă de ADNmt (nr diviziunile celulareîn mușchi contribuie la „reținerea” mitocondriilor care conțin ADNmt mutant). Probele de biopsie musculară sunt împărțite în 3 părți: una pentru examinarea microscopică (histologie, histochimie și microscopie electronică), a doua pentru analiza enzimologică și imunologică (studiul caracteristicilor componentelor). lanțul respirator), al treilea - pentru analiza genetică moleculară.

4. În absența mutațiilor ADNmt cunoscute în țesutul muscular efectuează o analiză genetică moleculară detaliată - secvențierea întregului lanț de ADNmt (sau genele ADN nuclear candidat) pentru a identifica o nouă variantă de mutație.

5. Identificarea unui defect biochimic specific într-una sau alta verigă a lanțului respirator mitocondrial este o alternativă la studierea mușchilor scheletici.

6. TRATAMENTUL BOLILOR MITOCONDRIALE

În prezent, bolile mitocondriale sunt practic incurabile. Cu toate acestea, este posibil fie să se întârzie dezvoltarea bolii, fie să se evite moștenirea mutației mitocondriale patogene.

Principii de terapie pentru bolile mitocondriale

1. Tratament simptomatic:

Dieta se face in functie de patogeneza.

· În patologia transportului și oxidării acizilor grași se recomandă mese frecvente și fracționate cu scăderea conținutului caloric al alimentelor.

· În cazul încălcării metabolismului acidului piruvic, se utilizează o dietă cetogenă pentru a compensa deficiența de acetil-Co-A.

· Cu un deficit de enzime TCA, se folosește hrănirea frecventă.

· Cu o deficiență a lanțului respirator și fosforilarea oxidativă, cantitatea de carbohidrați este redusă.

Terapie medicală.

· Medicamente care activează transferul de electroni în lanțul respirator (coenzimaQ10 , vitaminele K1 și K3, preparate din acid succinic, citocrom C).

· Cofactori ai reacțiilor enzimatice ale metabolismului energetic (nicotinamidă, riboflavină, carnitină, acid lipoic și tiamină).

· Mijloace care reduc gradul de acidoză lactică (dicloracetat, dimefosfonă).

· Antioxidanți (ubichinonă, vitamina C și E).

Excluderea medicamentelor care inhibă metabolismul energetic (barbiturice, cloramfenicol).

Ventilație mecanică, anticonvulsivante, enzime pancreatice, transfuzie de componente sanguine.

niste pedigree ale bolilor ereditare nu poate fi explicată prin moștenirea tipic mendeliană a genelor nucleare. Acum se știe că sunt cauzate de mutații și prezintă moștenire maternă. Bolile cauzate de mutații ale ADN-ului mitocondrial prezintă multe caracteristici neobișnuite derivate din caracteristicile unice ale biologiei și funcției mitocondriale.

Genomul mitocondrial

Nu tot ARN iar proteinele sintetizate în celulă sunt codificate de ADN-ul nucleului; o proporție mică, dar importantă, este codificată în genele genomului mitocondrial. Acest genom constă dintr-un cromozom circular de 16,5 kilobaze situat în organele mitocondriale, mai degrabă decât în ​​nucleu. Majoritatea celulelor conțin cel puțin 1000 de molecule de ADN mit, distribuite pe sute de mitocondrii individuale. O excepție importantă este ovocitul matur, care are peste 100.000 de copii de ADN mit, care reprezintă până la o treime din conținutul total de ADN din aceste celule.

Cromozomul mitocondrial conține 37 de gene. Ele codifică 13 polipeptide - componente ale enzimelor de fosforilare oxidativă, două tipuri de ARNr și 22 de ARNt necesare pentru traducerea transcriptelor genelor mitocondriale. Polipeptidele rămase ale complexului de fosforilare oxidativă sunt codificate de genomul nuclear.

LA mitADN au fost găsite mai mult de 100 de rearanjamente diferite și 100 de mutații punctuale diferite, cauzatoare de boli la om, afectând adesea sistemul nervos central și sistemul musculo-scheletic (de exemplu, epilepsia mioclonică cu fibre roșii „rupte” - MERRF). Bolile cauzate de aceste mutații au un mod distinct de moștenire datorită a trei caracteristici neobișnuite ale mitocondriilor: segregarea replicativă, homoplasmia și heteroplasmia și moștenirea maternă.

Segregarea replicativă a cromozomului mitocondrial

Prima caracteristică unică cromozom mitocondrial- lipsa segregarii controlate observata in mitoza si meioza a 46 de cromozomi nucleari. În timpul diviziunii celulare, numeroase copii ale mitADN din fiecare mitocondrie a celulei sunt copiate și se dispersează aleatoriu în mitocondriile nou sintetizate. Mitocondriile, la rândul lor, sunt distribuite aleatoriu printre celulele fiice. Acest proces este cunoscut sub numele de segregare replicativă.

Homoplasmia și heteroplasmia cromozomului mitocondrial

A doua caracteristică unică a geneticii mitADN apare deoarece majoritatea celulelor conțin multe copii ale moleculelor de ADN mit. Când apare o mutație în ADN mit, aceasta este inițial prezentă doar în una dintre moleculele din mitocondrii. În timpul segregării replicative, mitocondria care conține mitADN mutant produce mai multe copii ale moleculei mutante.

La divizare, o celulă care conține un amestec de normal și mutant ADN mitocondrial, poate transmite celulelor fiice proporții foarte diferite de ADN mit mutant și sălbatic. O celulă fiică poate obține aleatoriu mitocondrii care conțin o populație pură de ADN mitocondrial normal sau o populație pură de ADN mitocondrial mutant (o situație cunoscută sub numele de homoplasmie). În plus, o celulă fiică poate primi un amestec de mitocondrii cu și fără o mutație (heteroplasmie).

Deoarece expresia fenotipică a mutației în mitADN depinde de proporțiile relative ale ADN-ului mit normal și mutant în celulele care formează diverse țesuturi, penetranța incompletă, expresivitate variabilă și pleiotropia sunt caracteristici tipice ale bolilor mitocondriale.

Moștenirea maternă a ADN-ului mitocondrial

Rezultat definit de caracteristici genetica mitDNA, se numește moștenire maternă. Mitocondriile spermatozoizilor sunt de obicei absente în embrion, astfel încât ADN-ul mit este moștenit de la mamă. Astfel, toți copiii unei femei care este homoplasmatic într-o mutație mitADN vor moșteni mutația, în timp ce niciunul dintre descendenții unui bărbat care poartă aceeași mutație nu va moșteni ADN-ul defect.

moștenirea maternă mutația mitADN homoplasmatică provocând neuropatia optică ereditară a lui Leber.

Particularități moștenirea maternă cu heteroplasmie la mamă, sunt identificate caracteristici suplimentare ale geneticii mitDNA care sunt de importanță medicală. În primul rând, numărul mic de molecule de mitADN din ovocite în curs de dezvoltare crește ulterior până la numărul mare observat în ovocitele mature. Această limitare, urmată de multiplicarea mitADN-ului în timpul oogenezei, caracterizează așa-numitul „gât de sticlă” al geneticii mitocondriale.

De aceea variabilitatea procentuală molecule mutante de ADN mit, găsit la urmașul unei mame cu heteroplasmie, apare, cel puțin parțial, datorită creșterii doar unei părți a cromozomilor mitocondriali în oogeneză. S-ar putea aștepta ca o mamă cu o proporție mare de molecule mutante de ADN mitA să aibă mai multe șanse să producă ouă cu o proporție mare de molecule de ADN mit mutant și, prin urmare, descendenți mai afectați clinic decât o mamă cu o proporție mai mică. Există o excepție de la moștenirea maternă atunci când mama are heteroplasmie pentru o deleție a ADN-ului mit; din motive necunoscute, molecula de deleție mitADN nu este de obicei transmisă de la mamele bolnave clinic la copiii lor.

Deși mitocondriile sunt aproape întotdeauna moștenite exclusiv prin mamă, există cel puțin un exemplu de moștenire paternă a mitADN la pacienții cu miopatie mitocondrială. Prin urmare, la pacienții cu mutații sporadice ale ADN-ului mit, trebuie luată în considerare posibilitatea rară de moștenire paternă a ADN-ului mit.

Definiția exactă a familiei origine este o parte importantă a lucrului cu fiecare pacient. Pedigree-urile pot prezenta atât modele tipice de moștenire mendeliană, cât și altele mai rare cauzate de mutații mitocondriale și mozaicism sexual; sau variante complexe de cazuri familiale care nu corespund niciunuia dintre tipurile de moştenire. Determinarea tipului de moștenire este importantă nu numai pentru stabilirea unui diagnostic la probanda, ci și pentru identificarea altor indivizi din familie care sunt în pericol și au nevoie de examinare și consiliere.

În ciuda greutății analize citogenetice și moleculare Folosit de geneticieni, un istoric familial precis, inclusiv pedigree-ul familiei, rămâne un instrument fundamental pe care toți clinicienii și consultanții genetici îl pot utiliza în planificarea îngrijirii individualizate a pacientului.

Caracterizarea moștenirii mitocondriale:
Femeile care sunt homoplasmatice în mutație transmit această mutație tuturor copiilor; bărbații cu aceeași mutație nu.
Femeile, heteroplasmatice pentru mutații punctuale și dublări, le transmit tuturor copiilor. Proporția de mitocondrii mutante la urmași și, prin urmare, riscul de dezvoltare și severitatea bolii, poate varia semnificativ în funcție de proporția de mitocondrii mutante la mamă și, de asemenea, accidental, din cauza numărului mic de mitocondrii din „gâtul de sticlă”. „în timpul maturării ovocitelor. Delețiile heteroplasmatice nu sunt de obicei moștenite.
Proporția de mitocondrii mutante în diferite țesuturi ale pacienților cu mutații heteroplasmatice poate varia semnificativ, provocând diverse manifestări ale bolii în aceeași familie cu heteroplasmie cu mutații mitocondriale. Pleiotropismul și expresivitatea variabilă sunt adesea observate la diferiți pacienți din aceeași familie.

Informațiile genetice sunt foarte instabile. Unul dintre principalele postulate ale geneticii spune că variabilitatea este principalul factor în dezvoltarea tuturor viețuitoarelor. Mutațiile sunt necesare pentru supraviețuirea speciei. Cu toate acestea, o anumită variabilitate, în special în mitocondrii, duce la modificări negative ale naturii genetice. Aceasta este cauza bolii numită sindrom mitocondrial.

Astfel de boli nu sunt atât de frecvente, dar rezultatul majorității sindroamelor ADN mitocondrial este extrem de nefavorabil.

Mitocondriile. Funcțiile lor în celulă

Amintiți-vă elementele de bază ale biologiei. Mitocondriile sunt un organel din celula umană care are propriul cod ADN. Mitocondriile sunt întotdeauna transmise de la mamă. Este purtat de oul mamei. Mitocondriile se divid pe cont propriu în celulă și repetă în mod repetat setul lor de ADN, din care există aproximativ 30 de copii.

Genomul mitocondrial are la dispoziție 22 de gene pentru ARN-uri de transfer „proprii”; 13 - pentru polipeptidele incluse în complexe supramoleculare care asigură respirația organelelor; 2 gene pentru ARN-ul personal.

Cel mai important rol al acestui organel este că produce ATP. Mai simplu spus, este o „centrală electrică” în corpul nostru; fără ea, celulele nu pot funcționa pe deplin; îmbătrânesc rapid și mor.

Ce este sindromul mitocondrial?

Dacă aceste mici „unități de energie” funcționează defectuos, încep problemele cu schimbul de energie în celulă. În formele ușoare de încălcare, o persoană pur și simplu nu poate rezista efortului fizic pe care ar trebui să-l suporte în funcție de vârstă.

Cu toate acestea, încălcări mai grave provoacă modificări ireversibile ale metabolismului energetic și, ca urmare, tulburări severe în funcționarea celulelor.

Sindromul mitocondrial este un complex de boli asociate cu diferite leziuni congenitale ale mitocondriilor.

Cauzele sindromului

Organele precum mitocondriile se divid diferit. Recombinarea genelor nu este inerentă acestora, dar rata de mutație este mult mai mare. În timpul diviziunii mitocondriale, distribuția genelor între celulele noi este complet aleatorie. Probabilitatea de apariție a unei mutații este de la 1 la 99%. Și nu există nicio modalitate de a prezice asta.

Și cu cât sunt mai multe gene bolnave, cu atât este mai mare probabilitatea de încălcare. Deoarece mitocondriile sunt moștenite de mamă, copiii de ambele sexe suferă ca urmare a mutației lor în corpul ei. Și nu selectiv, 1 sau 2. Există posibilitatea ca toți copiii să fie cu anomalii în dezvoltarea organelor.

Mutațiile sunt împărțite în două tipuri. Majoritatea proteinelor sunt „codificate” de ADN-ul nuclear, care se poate modifica și din motive neclare. Prin urmare, ei împărtășesc sindroame cauzate atât de o mutație a ADN-ului circular mitocondrial obișnuit, cât și de cea nucleară.

Simptome

Determinarea unui set clar de simptome inerente unei boli precum sindromul mitocondrial este destul de dificilă. Faptul este că organitele mutante pot fi găsite în absolut orice celulă a oricărui organ. Și cu cât se acumulează mai mult, cu atât activitatea acestui organ și a întregului sistem căruia îi aparține este mai perturbată. În mitocondrologie, se obișnuiește să se distribuie sindroamele în funcție de tipul de țesut afectat și de tipul de mutație mitocondrială.

De obicei, acele organe și sisteme care au nevoie de un aport constant de oxigen suferă cel mai mult - acesta este creierul și sistemul nervos central, ficatul, inima, mușchii. Lipsiți de energie, mușchii scheletici nu susțin corpul în poziție verticală. În unele cazuri, apar chiar și crampe musculare.

Se întâmplă că mitocondriile sunt atât de slabe în activitatea lor, încât o persoană care a primit un astfel de set de organele de la mama sa este complet imobilizată la pat. În unele dintre sindroamele despre care vom vorbi, o persoană suferă de mioclon, hepatopatie, convulsii epileptice și eventual demență și la o vârstă foarte fragedă. Astfel de simptome indică sindromul de epuizare mitocondrială.

Cele mai probabile tulburări în mutațiile mitocondriale

Până în prezent, multe forme de boli care sunt cauzate de mutații în mitocondrii au fost deja identificate. De exemplu, atunci când cadrul muscular este afectat, crizele de epilepsie sunt diagnosticate pe fondul subdezvoltării musculare. Mai mult decât atât, structura musculară nu este doar deteriorată, ea arată la microscop ca niște fibre roșii subdezvoltate. Atrofia musculară în acest caz se numește miopatie mitocondrială. Aceasta este cea mai frecventă tulburare în deficiența mitocondrială. Dacă este afectat mușchiul cardiac - cardiomiopatie, procesele patologice se găsesc în creier - se înregistrează encefalopatia.

Ce este sindromul de encefalopatie mitocondrială? Sindromul este diagnosticat atunci când există anomalii în gene - ARNt, MTND1, 4-6, MTCYB. Acest lucru perturbă munca întregului sistemele nervoase s.

Alături de encefalopatie, există și un simptom precum acidoza lactică - sau coma lactică. Aceasta este o complicație în care acidul lactic începe să intre în sânge.

Astfel de afecțiuni sunt periculoase și la pacienții cu sindrom de insuficiență mitocondrială, cum ar fi migrene frecvente și maligne, întârzieri de dezvoltare psihică și motrică, surditate, ataxie (probleme de echilibru) sunt observate la copii.

Simptomele nu sunt la fel de bine înțelese pe cât au fost descoperite recent bolile asociate cu mitocondriile. Dar vom spune despre sindroamele cunoscute, ale căror manifestări clinice încearcă să fie tratate.

sindromul MELAS

MELAS (MELAS) — encefalopatie (probleme cu sistemul nervos central), acidoză lactică și, în plus, accidente vasculare cerebrale. Sindromul apare atât la sugari, cât și la adulți. Dar mai des, simptomele încep să apară undeva între 5 și 15 ani. Care sunt aceste simptome? Ele sunt enumerate în numele sindromului. Pacientul începe brusc mai multe accidente vasculare cerebrale - în zonele temporale și parietale ale creierului. Alăturați accidente vasculare cerebrale și probleme neurologice. Apoi există slăbiciune musculară, pierderea auzului senzorial. Sunt posibile crampe musculare frecvente.

Cauza sindromului este considerată a fi înlocuirea genei mitocondriale în poziția 3243. Și tratamentul este posibil doar simptomatic, adică terapie de susținere.

Sindroame de deleție a ADN-ului mitocondrial

Să începem descrierea cu o astfel de boală precum sindromul Kearns-Sayre, începând cu vârsta de 4 ani. Sindromul se manifestă după cum urmează:

• oftalmoplegie progresivă;
• ataxie;
• blocarea atrioventriculară a inimii (încetinirea transmiterii unui impuls dintr-o cameră a inimii în alta);
• retinită pigmentară;
• același țesut muscular roșu rupt.

Următorul sindrom care are aceleași „rădăcini” este sindromul Pearson, care se manifestă diferit:

• anemie hipoplazică, primul și periculos simptom;
• disfuncție a pancreasului;
• sunt posibile tulburări vizuale ulterioare;
• tulburări ale măduvei osoase;
• apariția demenței.

Sindromul Pearson este cauzat, ca și sindromul Kearns-Sayre, de ștergerile ADN-ului mitocondrial. Delețiile sunt astfel de modificări ale setului cromozomial al unei gene în care o parte din materialul genic este complet pierdută.

Acele alele care au mutat sau au pierdut părți ale cromozomilor nu ar trebui să apară ca dominante. Dar în ADN-ul mitocondrial, toate procesele sunt haotice, mutația are loc prea repede. Unii oameni de știință chiar cred că mitocondriile nu sunt organite, ci bacterii care au intrat odată în corpul uman și au prins complet rădăcini, au creat o relație simbiotică cu celula și au început să o servească. Această teorie este determinată de faptul că mitocondriile au propriul lor ADN circular separat.

Mutații punctuale

Sindroamele cauzate de modificări punctuale în mitocondriile materne includ sindromul MERRF, NAPR, menționat de MELAS și boli precum atrofia nervului optic Leber.

Sindromul mitocondrial MERRF - care sunt caracteristicile sale?

• Există ataxie - aceasta este o lipsă de coordonare, posibil asociată cu probleme ale cerebelului. O persoană are un control slab asupra mișcărilor sale în spațiu.
• Simptomele epilepsiei mioclonice.
• Atrofia nervului optic (orbire de la naștere) și surditate.
• Acidoza lactica.
• Tulburări de sensibilitate.
• Debutul bolii are loc la vârsta de 3 ani.

Următorul tip de boală NAPR reprezintă neuropatie, plus ataxie și plus retinită pigmentară. Cu acest sindrom, copilul progresează cu tulburări de dezvoltare psihomotorie și demență.

Sindromul depleției ADN

Sindromul de depleție a ADN-ului mitocondrial este o boală foarte rară. Un copil cu o astfel de boală ereditară este invalid din copilărie. Aceste sindroame sunt, de asemenea, împărțite în mai multe tipuri.

Mulți copii mor din cauza multiplelor defecte în dezvoltarea organelor interne înainte de a împlini vârsta de 3 ani. Obținerea unor astfel de mitocondrii „infirme” de la mamă are loc conform unui mod de moștenire autosomal recesiv. Geneticienii sunt siguri că în astfel de cazuri există mai multe ștergeri.

Sindromul este cunoscut și în cercurile științifice sub numele de sindrom de epuizare a ADN-ului mitocondrial. Boala se manifestă imediat la nou-născut. Un copil bolnav are următoarele anomalii de dezvoltare:

1. Hepatopatia severă este o încălcare a ficatului.
2. Miopatie congenitală, exprimată prin slăbiciune musculară semnificativă.
3. Cardiomiopatie - probleme în activitatea mușchiului inimii.
4. Atrofie musculară și absența reflexelor tendinoase.

Cauza principală a unor astfel de boli este un defect în relația intergenomică (comunicare).

Există, de asemenea, un astfel de lucru precum sindromul de epuizare a ADN-ului mitocondrial în genetică. Epuizarea este sinonimă cu epuizarea în genetică. Cu un sindrom atât de sever, materialul genetic al mitocondriilor este epuizat cu 70-98%. Descris pentru prima dată nu cu mult timp în urmă, în 1991.

Ce se întâmplă cu copilul? În perioada nou-născutului se manifestă deja acidoza lactică, hipoalbuminemia (o scădere accentuată a albuminei în sânge), edemul și insuficiența hepatică severă. Unii pacienți au prezentat și convulsii. Un simptom care este vizibil cu ochiul liber este hipotensiunea musculară severă. Toți copiii născuți cu astfel de semne nu au trăit până la un an.

Cauza este considerată a fi o încălcare a genei care este responsabilă pentru replicarea ADN-ului. Munca sa „incorectă” duce la faptul că aproape toate mitocondriile suferă mutații și nu își îndeplinesc funcțiile. Modul de moștenire al ștergerii ADN mitocondrial poate fi fie autozomal recesiv, fie autosomal dominant.

Nereguli în ADN-ul nuclear

Pe lângă sindroamele mitocondriale enumerate, există altele asociate cu anomalii ale ADN-ului nuclear. De asemenea, sunt o mulțime: Menkes, Ley, Alpers, diverse state rare. Toate au un curs progresiv. Cel mai periculos este sindromul Leigh, în care copilul nu este practic viabil încă de la naștere.

Sindromul mitocondrial la copii

Majoritatea bolilor încep în copilărie timpurie. Cel mai frecvent este miopatia, din cauza căreia copiii nu se pot mișca independent și suferă de dureri musculare. Cardiomiopatia - disfuncția miocardului, este, de asemenea, destul de comună.

Sindromul mitocondrial la un copil, dacă afecțiunile nu sunt prea grave și nu amenință sănătatea, va provoca anxietate și va interfera cu dezvoltarea normală de-a lungul vieții. Acești copii au nevoie de socializare. Este important pentru ei să dezvolte mușchii scheletici, dar nu prin metode sportive (din moment ce mulți au afectat miocardul), ci prin înot cu delfini. Prin urmare, a fost creat un fond special pentru astfel de copii, de unde vin bani din caritate.

O formă de sindrom de epuizare a ADN-ului mitocondrial are un băiat pe nume Charlie Guard, născut în 2016. De la naștere, nu poate înghiți, hrăni, respira singur. Starea lui este controlată complet de medici, iar părinții lui luptă cu disperare pentru viața lui. Deși există puține speranțe. Are hepatopatie congenitală și este orb și auz. Părinții lui speră în metode moderne de tratament. Sindromul a primit, de asemenea, un nume „popular” - sindromul mitocondrial al lui Charlie.

Cu toate acestea, sindromul de epuizare a ADN-ului mitocondrial este fără ambiguitate fatal. Medicii avertizează părinții despre acest lucru imediat după diagnosticul. Leziunile multiple ale organelor și sistemelor împiedică o viață normală pentru acești copii. Prin urmare, este extrem de important ca o femeie să fie supusă unei analize genetice pentru mutațiile mitocondriilor înainte de sarcină.

Teste de diagnosticare

Diagnosticul unor astfel de sindroame este o sarcină dificilă pentru medici. Când se face un diagnostic, este importantă o analiză cuprinzătoare a diferiților indicatori. Se efectuează un studiu genetic separat, biochimic, morfologic, apoi toate datele sunt reunite. Chiar și genealogia copilului este investigată.

Pentru o concluzie medicală precisă, trebuie efectuate și multe teste pentru a măsura diferite rapoarte. De exemplu, se verifică proporția din plasma sanguină de lactat/piruvat. La urma urmei, lipsa piruvaților și predominanța lactaților pot însemna apariția acidozei lactice. Este foarte important ca medicul să știe despre raportul dintre corpurile cetonice din plasmă. Dar cea mai eficientă metodă de diagnostic este o biopsie musculară. Forma mutației poate fi determinată prin analiza genetică moleculară a ADN-ului.

Tratamentul sindroamelor

Dificultatea tratamentului constă în absența oricăror mecanisme care ar putea „reconstrui” din nou genele mutante. Medicii în astfel de cazuri nu pot face altceva decât să prescrie piruvați și unele complexe de vitamine. Este deosebit de dificil să ajuți copiii cu deleții multiple de gene. Și dacă cardul copilului conține stadiul terminal al sindromului de epuizare a ADN-ului mitocondrial, atunci asta înseamnă că medicii le subliniază pe deplin impotența.

Singurul lucru pe care îl poate oferi medicina este detectarea mutațiilor mitocondriale la mamă înainte de sarcină. Apoi poți încerca să mergi pe concepție in vitro pentru a avea un copil sănătos.

Boli mitocondriale (citopatii) - un grup eterogen de tulburări sistemice cauzate de mutații ale genomului mitocondrial sau nuclear care afectează predominant sistemul muscular, nervos și neuromuscular.

INTRODUCERE

În prezent mitocondriologie a apărut ca o direcție științifică independentă. Mai mult, descoperirea în ultimii ani a rolului principal al mitocondriilor în sensibilitatea la medicamente, rolul lor cheie în îmbătrânire, apoptoză și tulburări neurodegenerative a dus la crearea medicinei mitocondriale. O parte importantă este bolile asociate cu disfuncția mitocondriilor - citopatii mitocondriale.

Majoritatea cercetătorilor recunosc asta mitocondriile din celulele animale sunt descendenți îndepărtați ai arheobacteriilor, care în zorii vieții au fost introduse în celulele eucariote primitive și s-au transformat treptat în endosimbioți. Mitocondriile, care sunt descendenți ai eubacteriilor cu viață liberă, au păstrat doar rămășițe minime ale genomului lor prin procesul evolutiv al endosimbiozei. Cea mai mare parte a genomului a fost fie transferată în nucleul gazdei eucariote, fie pierdută, deoarece celulele animale oferă mitocondriilor „atât o masă, cât și o casă”, folosind, la rândul său, energia stocată în produsul rezidual al mitocondriilor sub formă de ATP. Fragmente din regiunile codificatoare și noncodante ale mitADN-ului se găsesc ca fosile în genomul nuclear al diferitelor eucariote.

Conceptul de simbioză este acceptat ca ipoteză cea mai probabilă, în favoarea căreia, pe lângă cele minore, mărturisesc două fapte fundamentale:
1 - Mitocondriile sunt singurele organele care au propriul lor genom.
2 - codul genetic al ADN-ului mitocondrial (ADN mitocondrial) și cel nuclear (ADNn) este diferit (această circumstanță este un argument puternic împotriva ipotezei existente anterior despre originea mitocondriilor ca urmare a compartimentării unei părți a genomului nuclear)

În procesul de simbioză, mitocondriile și-au pierdut o parte semnificativă din independență și și-au transferat cea mai mare parte a genomului în nucleele celulare. Ca urmare, viața și funcționarea lor este asigurată doar într-o mică măsură de propriul lor ADN. Cele mai multe dintre proteinele mitocondriale sunt codificate în nucleii celulari și livrate mitocondriilor din citoplasmă. În celulele postmitotice, cum ar fi fibrele musculare, neuronii și cardiomiocitele, mitocondriile au o durată de viață limitată (câteva săptămâni). LA conditii normale neogeneza lor necesită coordonarea între ADN-ul mitocondrial care codifică 13 din cele 80 de subunități proteice ale lanțului respirator, 2 subunități proteice ARNm și 22 de ARNt mitocondrial (37 de gene în total) și genomul nuclear care codifică mai mult de 99% din proteinele mitocondriale.

Principalele funcții ale mitocondriilor:
producerea de energie pentru celule sub formă de ATP ca rezultat al fosforilării oxidative a diferitelor substraturi (lanțul respirator este format din cinci complexe enzimatice)
b-oxidarea acizilor grași
ciclul acidului tricarboxilic
joacă un rol în semnalizarea intracelulară, apoptoză, metabolismul intermediar, precum și în metabolismul aminoacizilor, lipidelor, colesterolului, steroizilor și nucleotidelor

PATOLOGIE MITOCONDRIALĂ

Moștenirea mutațiilor în genomul mitocondrial este de natură specială. Dacă genele conținute în ADN-ul nuclear, copiii primesc în mod egal de la ambii părinți, atunci genele mitocondriale sunt transmise urmașilor numai de la mamă. Acest lucru se datorează faptului că întreaga citoplasmă cu mitocondriile conținute în ea este primită de descendenți împreună cu oul, în timp ce citoplasma este practic absentă în spermatozoizi. Din acest motiv, o femeie cu o boală mitocondrială o transmite tuturor copiilor ei, dar un bărbat bolnav nu o transmite.

În condiții normale, toate mitocondriile dintr-o celulă au aceeași copie a ADN-ului, homoplasmie. Cu toate acestea, pot apărea mutații în genomul mitocondrial și, datorită existenței paralele a mitADN-ului mutant și nemutat, apare heteroplasmia.

Până în prezent, se știe că peste 200 de boli sunt cauzate de mutația mitADN.

Bolile cauzate de mutația mitADN sunt împărțite în două grupuri:
1 - mutații punctuale ale proteinelor, ARNt, ARNr în regiunile codificatoare care sunt adesea moștenite prin intermediul mamei
2 - rearanjamente structurale – dublari si stergeri care sunt de obicei sporadice

Mutațiile nucleare pot duce, de asemenea, la afectarea funcției mitocondriale.(în primul rând o încălcare a fosforilării oxidative) datorită faptului că mitDNA codifică doar 13 subunități polipeptidice ale lanțului respirator din 80 necesare. În plus, enzimele și alți factori necesari pentru transcripție, replicare și traducere intră, de asemenea, în mitocondrii din citoplasma celulei, mai degrabă decât să fie sintetizate direct în mitocondrii.

Deoarece cunoașterea genomului nuclear a fost anii recenti extins semnificativ, sunt identificate tot mai multe defecte mitocondriale codificate nuclear; distinge:
mutații ale proteinelor structurale și ale tRNazelor care perturbă funcționarea lanțului respirator
mutații care perturbă interacțiunea intergenomică dintre nucleu și mitocondrii și, prin urmare, provoacă modificări secundare ale mitADN-ului

Până în prezent, au fost descrise multe variante de perturbare a procesului de fosforilare oxidativă în mitocondriile umane. Defectul poate fi asociat cu unul sau mai multe complexe enzimatice. Într-o celulă, așa cum am menționat mai devreme, mitocondriile pot coexista normal și cu funcționare afectată(heteroplasmie). Datorită primei, celula poate funcționa ceva timp. Dacă producția de energie din acesta scade sub un anumit prag, are loc o proliferare compensatorie a tuturor mitocondriilor, inclusiv a celor defecte. Desigur, celulele care consumă multă energie sunt în cea mai proastă poziție: fibre musculare, cardiomiocite, neuroni.

Mitocondriile produc în mod constant radicali liberi din cauza disfuncției la nivelul de 1-2% din oxigenul absorbit. Cantitatea de producție de radicali depinde de potențialul membranei mitocondriale, ale cărui modificări sunt afectate de starea canalelor de potasiu mitocondriale dependente de ATP. Deschiderea acestor canale presupune o creștere a formării de radicali liberi. Radicalii liberi joacă un rol important în îmbătrânirea mitocondriilor și, prin urmare, în îmbătrânirea celulelor eucariote. Un mediu agresiv în jurul mitocondriilor, cu o creștere semnificativă a numărului și disfuncții, poate fi unul dintre factorii în dezvoltarea modificărilor distructive în celule. Modificările potențialului membranei mitocondriale, precum și formarea de radicali liberi, au, la rândul lor, un efect dăunător asupra altor proteine ​​​​membranare mitocondriale. ADN-ul mitocondrial conține o regiune necodificatoare foarte mică și este bine accesibilă radicalilor generați de lanțul respirator în timpul formării aerobe a ATP, iar capacitatea mitocondriilor de a se restabili este scăzută. Prin urmare, nivelul de deteriorare a mitDNA, care crește odată cu vârsta, afectează gradul de heteroplasmie. Este în general acceptat că 10% din mitocondriile cu ADN alterat nu afectează fenotipul. În același timp, rata lor ridicată de actualizare și viata scurta creați un mod unic de reparare prin înlocuire pentru a corecta daunele radicalilor liberi.

Încălcarea funcției mitocondriale este însoțită de modificări pronunțate în structura lor- aceste modificări sunt cele mai demonstrative în mușchii scheletici. În condiții normale, mitocondriile din mușchii scheletici, situate între miofibrile, au o formă alungită, o matrice densă în electroni și criste lamelare relativ rare. De asemenea, pot forma mici agregate subsarcolemale. O examinare microscopică electronică a mușchilor pacienților cu citopatie mitocondrială relevă o modificare a dimensiunii, formei și structurii interne a aparatului lor mitocondrial. Uneori, schimbările structurale merg atât de departe încât astfel de formațiuni pot fi cu greu identificate ca mitocondrii. Cele mai caracteristice modificări ale mitocondriilor se datorează alungirii cristelor.. Uneori, acest lucru duce la alungirea mitocondriilor în sine (ca o panglică), în alte cazuri - la o răsucire în spirală a cristei. Cristele în sine suferă și ele modificări, devenind de la lamelare la tubulare. Toate acestea pot fi considerate ca o încercare de a compensa eficiența insuficientă a funcției lanțului respirator din mitocondrii. O altă caracteristică comună a structurilor defecte este prezența incluziunilor paracristaline în ele. În cele din urmă, se poate urmări evoluția mitocondriilor de la mai simplu la mai complex.

MANIFESTĂRI CLINICE ALE BOLILOR MITOCONDRIALE (citopatii)

În cazurile în care o persoană cu o mutație în gena mitocondrială poartă un amestec de ADN normal și mutant, mutațiile pot avea inițial deloc manifestări externe. Mitocondriile normale pentru moment furnizează celulelor energie, compensând lipsa de funcționare a mitocondriilor cu defecte. În practică, aceasta se manifestă printr-o perioadă asimptomatică mai mult sau mai puțin lungă în multe boli mitocondriale. Cu toate acestea, mai devreme sau mai târziu, vine un moment în care formele defecte se acumulează într-o cantitate suficientă pentru manifestarea semnelor patologice. Vârsta de debut a bolii variază de la diferiți pacienți. Debutul precoce al bolii duce la o evoluție mai severă și un prognostic prost.

Mutațiile mitocondriale prezintă o gamă largă de simptome clinice. Aceste mutații pot implica tARN, ARNr sau gene structurale și pot fi exprimate biochimic ca defecte în întregul lanț de transport de electroni sau ca defecte în enzime individuale. Citopatiile mitocondriale afectează mai multe sisteme de organe, dar, după cum s-a menționat, organele cu activitate metabolică ridicată, cum ar fi creierul și mușchiul scheletic, sunt afectate de preferință. Astfel, mușchiul scheletic este țesutul de alegere pentru detectarea bolilor mitocondriale.

Semne caracteristice ale citopatiilor mitocondriale:
mușchii scheletici: toleranță scăzută la efort, hipotensiune arterială, miopatie proximală care implică mușchii faciali și faringieni, oftalmopareză, ptoză
inima: aritmii cardiace, miocardiopatie hipertrofică
sistem nervos central Cuvinte cheie: atrofie a nervului optic, retinopatie pigmentară, mioclonie, demență, episoade asemănătoare accidentului vascular cerebral, tulburări mentale
sistem nervos periferic: neuropatie axonală, tulburări ale funcției motorii ale tractului gastrointestinal
Sistemul endocrin Cuvinte cheie: diabet, hipoparatiroidism, disfuncție exocrină pancreatică, statură mică

Polimorfismul clinic al citopatiilor mitocondriale (unele grupuri din cele mai frecvente combinații de simptome) au fost combinate de către clinicieni în sindroame - toate sunt abrevieri ale denumirilor englezești ale simptomelor (trebuie ținut cont de faptul că simptomele din diferite sindroame se pot suprapune):
MELAS - Miopatie mitocondrială, encefalopatie, acidoză lactică și episoade asemănătoare accidentului vascular cerebral
CPEO/PEO - Oftalmoplegie externă, sindrom oftalmoplegie plus
KSS - Sindromul Kearns-Sayre - retinopatie, slăbiciune musculară proximală, aritmie cardiacă și ataxie
MERRF - Epilepsie mioclonică asociată cu fibre roșii zdrențuite - epilepsie mioclonică cu detecție RRF
LHON - Neuropatie optică ereditară Leber - neuropatie congenitală a nervului optic
Sindromul Leigh - encefalopatie necrozantă subacută infantilă - encefalopatie necrozantă subacută infantilă
NAPR - Neuropatie, Ataxie și Retinopatie Pigmentară

Cele mai frecvente în citopatiile mitocondriale sunt simptome neurologice, deoarece, după cum sa menționat mai sus, țesuturile cele mai dependente de fosforilarea oxidativă formează baza patogenezei acestor suferințe.

Citopatiile mitocondriale pot fi sporadice sau ereditar, în timp ce sunt moștenite, ca și hemofilia, prin intermediul mamei, dar spre deosebire de hemofilie, ele afectează persoanele de ambele sexe. Utilizarea anumitor agenți farmacologici, cum ar fi zidovudina, poate induce, de asemenea, miopatie proximală și apariția RRF. Mutațiile se acumulează în mitDNA odată cu vârsta, astfel încât RRF-urile pot apărea și la persoanele în vârstă.

!!! mitDNA acumulează mutații de peste zece ori mai repede în comparație cu genomul nuclear - acest lucru se datorează faptului că mitDNA nu are histone protectoare și, așa cum am menționat deja, mediul său este extrem de bogat în specii reactive de oxigen, care sunt un produs secundar al proceselor metabolice. care apar în mitocondrii; în plus, mecanismele de reparare a mitADN sunt ineficiente în comparație cu cele nucleare

Diagnosticul definitiv al citopatiilor mitocondriale se bazează pe rezultatele studiilor biochimice și moleculare, care este disponibil în centre special echipate.

Există o serie de teste clinice de rutină care pot fi utilizate atunci când se suspectează citopatie mitocondrială:
acidoza lactica este un însoțitor aproape constant al bolilor mitocondriale (numai acest semn este insuficient pentru stabilirea unui diagnostic, deoarece poate fi detectat și în alte afecțiuni patologice; în acest sens, poate fi util să se măsoare nivelul de lactat din sângele venos după o temperatură moderată). exercițiu, de exemplu, pe o bicicletă ergometru)
Studiu EMG- în sine, acest studiu nu poate fi nici un marker al citopatiei mitocondriale; totuși, un EMG normal sau aproape normal la pacienții cu slăbiciune musculară severă poate fi suspicios de patologia mitocondrială.
EEG - datele EEG nu sunt suficient de specifice
biopsie musculară scheletică- este cea mai informativă metodă de diagnosticare a citopatiei mitocondriale - pe lângă detectarea RRF cu colorația tricoloră a lui Gomory, sunt utile și alte studii histochimice și imunologice: colorarea citocrom-oxidază și succinat dehidrogenază, studii imunohistochimice folosind anticorpi la subunitățile individuale ale complexului respirator ; țesutul muscular este convenabil pentru cercetarea biochimică a lanțului respirator, precum și un material pentru cercetarea genetică
examinarea microscopică electronică a mușchilor scheletici- dă rezultate excelente, așa că această metodă ar trebui folosită dacă este posibil

Cu privire la terapie pentru citopatiile mitocondriale, atunci putem vorbi până acum doar despre simptomatic.

Tratamentul bolilor mitocondriale se efectuează de obicei în două direcții principale.:
creșterea eficienței metabolismului energetic în țesuturi (tiamină, riboflavină, nicotinamidă, coenzima Q10, vitamina C, citocrom C etc.)
prevenirea deteriorării membranelor mitocondriale de către radicalii liberi folosind antioxidanți (vitamina E, acid a-lipoic) și protectori de membrană

Tratamentul include, de asemenea, surse alternative de energie (creatina monohidrat), o strategie de reducere a lactatului (dicloracetat) și exerciții fizice.

Dezvoltarea metodelor de terapie genetică și a metodelor patogenetice de tratament în general este încă în stadiu experimental. Una dintre cele mai promițătoare domenii ale terapiei genice este încercarea de a schimba nivelul heteroplasmiei fie prin inhibarea selectivă a replicării mitocondriale, fie prin distrugerea ADN-ului mutant. Această abordare se bazează pe faptul că este necesar un număr mare de copii ale mitADN-ului mutant pentru ca efectul mutației să devină clar fenotipic. Se sustine ca atunci cand reducerea efectivă Populația de ADN mutant crește în cantitate de normal și acest lucru are ca rezultat o normalizare a fenotipului.

Disfuncția mitocondrială în cardiomiopatiile la copii

I.V. Leontieva, V.S. Sukhorukov, S.O. Kliuchnikov

Institutul de Cercetare de Pediatrie și Chirurgie Pediatrică din Moscova al Ministerului Sănătății al Federației Ruse;

Departamentul de Boli Copilului Nr. 3, RSMU.

Un studiu intensiv al semnelor bolilor energetice celulare indică faptul că prevalența afecțiunilor asociate cu deficiența mitocondrială nu se limitează la sindroame ereditare cauzate de mutații ale genelor direct responsabile de proteinele mitocondriale. Tulburările moderate ale energiei celulare pot să nu se manifeste ca o boală independentă, dar adesea afectează semnificativ cursul altor boli. Astfel, se arată semnificația deficienței mitocondriale în cursul cicatricilor post-arsuri la copii, cursul amigdalitei, unele boli cardiologice, urologice și alte boli. Condițiile patologice caracterizate prin tulburări secundare ale metabolismului energetic celular includ sindromul de oboseală cronică, migrenă, glicogenoza, bolile țesutului conjunctiv, diabetul, hipotiroidismul și altele.

Mulți factori de mediu și medicamente sunt o cauză semnificativă a modificărilor patologice în mitocondrii. Acești factori includ acțiunea agenților de alchilare (de exemplu, nitrozaminele), radicalii hidroxil, dozele mari de lumină ultravioletă, medicamentele (briostatian, azidotimidină) etc. Cauza leziunilor mitocondriale poate fi și deficiența anumitor oligoelemente esențiale, cum ar fi seleniul.

Există multe necunoscute în patogeneza deficienței mitocondriale. Unul dintre mistere este polimorfismul semnificativ al manifestărilor clinice. S-ar părea că deficiența energetică ar trebui să fie un sindrom independent separat, având doar un grad diferit de severitate. Cu toate acestea, în realitate, manifestările bolilor asociate cu funcțiile mitocondriale afectate sunt extrem de diverse. Polimorfismul clinic este atât de caracteristic insuficienței mitocondriale polisistemice încât în ​​sine poate servi drept criteriu de diagnostic - majoritatea bolilor mitocondriale sunt caracterizate printr-o combinație de semne de afectare a sistemului nervos central (encefalopatie) și periferic (polineuropatie, tulburări ale organelor de simț). sistemelor, precum și țesuturile musculare scheletice (miopatie) și cardiace (cardiopatii, tulburări de conducere). Această combinație este prima (și, trebuie remarcat, foarte semnificativă) indicație a posibilității rolului principal al deficienței mitocondriale în patogeneza unui anumit sindrom sau forme nosologice.

Această prelegere este dedicată unuia dintre cele mai strălucitoare exemple de semnificație a tulburărilor mitocondriale - cardiomiopatiile.

Cardiomiopatia (CMP) la copii este o formă severă de patologie miocardică. Ele se caracterizează printr-un curs malign, rezistență la terapia în curs, mortalitate ridicată din cauza insuficienței cardiace, inclusiv debut brusc, cu dezvoltarea de aritmii cardiace care pun viața în pericol. Studiile experimentale și clinice din ultimii ani au stabilit că în așa-numitele cardiomiopatii „idiopatice” există tulburări de fosforilare oxidativă asociate cu o scădere a activității sistemului de transport de electroni mitocondrial din cauza mutațiilor ADN mitocondrial sau nuclear. CMP poate fi observată pe fondul sindroamelor mitocondriale tipice, cum ar fi MERRF, MELAS, Kearns-Sayre, precum și în miopatia mitocondrială. În același timp, se știe că disfuncția mitocondrială poate fi cauza dezvoltării nu numai a unei patologii multiple de organe, ci și a se manifesta prin leziuni miocardice predominante. S-a sugerat că disfuncția mitocondrială poate fi baza patogenetică a cardiomiopatiilor, care sunt considerate „idiopatice”.

În practica domestică de cardiologie pediatrică, cardiomiopatiile mitocondriale din timpul vieții nu sunt diagnosticate suficient de fiabil sau rămân nerecunoscute. Nu există criterii pentru o abordare diferențiată a examinării pacienților cu cardiomiopatii pentru a detecta insuficiența mitocondrială; nu au fost dezvoltate modalități de corecție metabolică a tulburărilor energetice celulare.

1. ROLUL DISFUNCȚIEI MITOCONDRIALE ÎN GENEZA CARDIOMIOPATIEI LA COPII

1.1 Cardiomiopatii în sindroamele genetice pe fondul patologiei mitocondriale primare.

Cardiomiopatiile datorate patologiei mitocondriale primare sunt observate în sindroame genetice precum Kearns-Sayre, MELAS (miopatie mitocondrială - encefalopatie - acidoză lactică, - episoade asemănătoare accidentului vascular cerebral), MERRF (epilepsie mioclonică și fenomen RRF).

Tabloul clinic este dominat de semne extracardiace ale patologiei mitocondriale:

· întârziere în dezvoltarea fizică;

· sindrom miopatic (oboseală, dureri musculare, mai ales după exerciții fizice, dificultăți la urcat pe scări);

· natura familială a bolii (în principal moștenirea maternă);

· acidoza lactica.

· Vcomplex -ATP sintetaza.

Patologia unuia dintre complexele enzimatice ale lanțului de enzime respiratorii mitocondriale, precum și combinația lor, pot fi cauza dezvoltării cardiomiopatiilor.

Deficiența unui complex (NADP-coenzima Q-reductaza) în tabloul clinic se manifestă prin slăbiciune musculară, retard mintal, oftalmoplegie, acidoză lactică, cardiomiopatie dilatativă (de la 3 la 5 ani) sau hipertrofică (după 5 ani). O biopsie musculară aratăfenomen RRF, acumularea de lipide și apariția incluziunilor paracristaline în mitocondrii.

Deficiența complexului P (succinat coenzima Q-reductază) caracterizată prin slăbiciune musculară, deficit secundar de carnitină, acidoză lactică, cardiomiopatie dilatată sau hipertrofică. Biopsia mușchilor scheletici relevăfibre roșii „rupte”. , structura anormală a mitocondriilor.

Cardiomiopatie histiocitară este o manifestare clinică tipică deficit coenzima Q-citocrom C 1 -reductaza . Primele simptome clinice apar în primul an de viață, începând cu vârsta de 3 săptămâni. Fetele se îmbolnăvesc mai des decât băieții: 5:1. Boala se caracterizează prin apariția bruscă a tahiaritmiilor de localizare ventriculară sau supraventriculară, eventual dezvoltarea fibrilației ventriculare, complicată de moarte subită. În ciuda terapiei intensive, pacienții mor la câteva săptămâni după debutul atacurilor de tahicardie ventriculară. Autopsia relevă o combinație de hipertrofie miocardică cu dilatarea cavității ventriculare stângi, fibroelastoză endocardică. La microscopie cu lumină, se observă focare neobișnuite de miocard „decolorat”, în principal în ventriculi, mai rar pot apărea modificări în atrii. Uneori, grupuri de celule transformate sunt observate la baza cuspidelor valvelor mitrale, tricuspide și aortice. Aceste leziuni conțin fibre musculare alungite asemănătoare miofibrilelor - așa-numitele celule asemănătoare histiocitelor, spumoase sau oncocitare. Citoplasma celulelor histiocitoide conține o cantitate mare de lipide și glicogen. Microscopia electronică în celulele histiocitoide arată un număr mare de mitocondrii de formă bizare, cu un conținut scăzut de citocrom B.

Deficiența I V complex caracterizată prin cardiomiopatie hipertrofică, slăbiciune musculară, disfuncție renală, acidoză lactică, deficit secundar de carnitină.

1.3. Cardiomiopatie cu deficit de enzime mitocondriale responsabile de metabolismul acizilor organici și piruvatului.

manifestare conducătoaredeficit de piruvat dehidrogenază și piruvat carboxilază este cardiomiopatie hipertropica. În acest caz, în 50% din cazuri se înregistrează aritmii cardiace.

Într-o formă severă de deficit de piruvat dehidrogenază, deja la nou-născuți, se dezvoltă o acidoză metabolică pronunțată, se dezvoltă tulburări neurologice și este posibilă moartea subită. În cazurile mai ușoare, sugarii suferă de vărsături, retard mental și fizic. Cu o scădere a activității enzimatice cu 50%, boala se manifestă mai târziu și se caracterizează prin degenerare cefalorahidiană și cardiopatie hipertrofică. Diagnosticul de laborator constă în detectarea acidozei lactice cronice cu creșterea concentrațiilor sanguine de piruvat și alanină. Biopsia mușchilor scheletici se caracterizează prin prezența RRF , o creștere a numărului și modificarea formei mitocondriilor.

2. DISFUNCȚIA MITOCONDRIALĂ ÎN CARDIOMIOPATIA „IZOLATĂ”.

Disfuncția mitocondrială poate să nu fie cauza dezvoltării patologiei multiple de organe, ci se manifestă ca o leziune miocardică predominantă. În acest sens, ne-am stabilit un obiectiv de a identifica semnificația clinică și patogenetică a tulburărilor de energie celulară în cardiomiopatii.

2.1. Tulburări mitocondriale în cardiomiopatiile dilatative.

Conform conceptelor moderne cardiomiopatii dilatate (DCMP) poate fi atât de natură idiopatică, când este imposibil să se identifice cu exactitate un singur factor etiologic în debutul bolii, sau să apară pe fondul miocarditei, de exemplu. au o geneză postmiocardică.

La pacienții cu cardiomiopatie „idiopatică” în istorie, nu există informații despre posibila geneza post-miocardită a bolii.Patologia cardiacă a fost compensată de mult timp și nu se manifestă clinic; cardiomegalia este detectată întâmplător în timpul unui examen preventiv. Conform ecocardiografiei, dimensiunea cavității ventriculului stâng este cu 10-20% mai mare decât norma de vârstă, capacitatea contractilă a miocardului este redusă moderat (fracția de ejecție a variat de la 0,45 la 0,55), nu există semne de insuficiență circulatorie. , ceea ce face posibilă evaluarea disfuncției miocardice la copiii din acest grup ca stadiu de compensare. În același timp, tulburările de ritm cardiac sub formă de extrasistole supraventriculare sunt frecvente.

În 2/3 din cazuri, DKMP are o legătură clară cu miocardita, care a apărut pe fondul bolilor acute virale și bacteriene sau al vaccinărilor preventive. Pe baza manifestărilor clinice și a studiilor instrumentale, trebuie să se distingă două etape ale bolii - compensarea și decompensarea.

Criteriile pentru decompensarea miocardică în DCM sunt:

· insuficienta circulatorie grad IIB-III;

· suprasolicitare atrială combinată;

· gradul II-III de insuficiență mitrală;

· hipertensiune pulmonara;

· dilatarea ventriculului stâng (LV KDD mai mult de 60 mm);

· o scădere bruscă a contractilității miocardice (FE mai mică de 0,4), zone de hipokinezie și akinezie, mișcare paradoxală a septului interventricular;

· modificări ischemice pronunțate ale miocardului;

· fenomene de cardioscleroză;

· aritmii cardiace de grad înalt.

La analiza markerilor morfologici disfuncția mitocondrială, conform analizei histochimice a biopsiei mușchilor scheletici, toate examinate cu DCM au prezentat semne de patologie mitocondrială.

Conform datelor biopsiei mușchilor scheletici, numărul de fibre musculare de tip RRF („fibre roșii rupte”) la pacienții cu DCM a fost comparabil cu grupul de pacienți cu patologie mitocondrială primară și a fost în medie de 25%. Conform conceptelor moderne, prezența fibrelor RRF este un marker general acceptat al deficienței mitocondriale. În mod normal, numărul lor nu depășește 5% din numărul total de fibre musculare. Apariția lor poate fi o consecință directă a mutației ADN mitocondrial sau un fel de efect compensator ca răspuns la slăbiciunea funcțională a mitocondriilor.

Valorile parametrului integral al insuficienței mitocondriale, indicele mitocondrial, care include atât caracteristicile RRF, cât și evaluarea gradului de activitate a enzimelor mitocondriale (succinat dehidrogenază și citocrom oxidază) la copiii cu DCM sunt, de asemenea, în general similare cu cei din sindroamele mitocondriale tipice. Cu DCMP acest indicator este 2,05, cu patologia mitocondrială primară - 2,25(normal - până la 1,0).

Trebuie remarcat faptul că severitatea markerilor morfologici ai patologiei mitocondriale la pacienții cu DCMP este eterogenă. Am identificat gradul III de severitate a disfuncției mitocondriale (tabelul 1).

tabelul 1

Severitatea disfuncției mitocondriale în funcție de parametrii patologici ai biopsiei mușchilor scheletici

semn	am grad Slab exprimat	gradul II Moderat pronunțat	gradul III Exprimat
	de la 10 la 15%	de la 15 la 25%	Peste 25%
Mit. index	de la 1,25 la 1,5	de la 1,5 la 2,25	Peste 2,25
Lipidele	Nu	de la 1 la 1,5 puncte	Peste 1,5 puncte
Calciu	Nu	1 până la 2 puncte	Peste 2 puncte
Glicogen	Nu	de la 1 la 1,5 puncte	Peste 1,5 puncte
Modificări ultrastructurale în mitocondrii	neexprimat	Exprimat parțial	puternic exprimat

În DCM idiopatică, severitatea disfuncției mitocondriale a fost maximă și comparabilă cu sindroamele mitocondriale primare (Tabelul 2).

Tabelul 2. Severitatea insuficienței mitocondriale (MxD) în diferite variante clinice și patogenetice ale DCM.

	DCMP idiopatic	DCM postmiocardic
	Patologia mitocondrială primară	Patologia mitocondrială secundară
sindromul Kearns-Sayre sindromul MELAS Cardiomiopatie histiocitară Carnitina CMP		Stadiul DCMP de decompensare	Etapa de compensare DCMP
Grad MHN III sever	Grad MHN III sever	MHN sever grad II/III	Slab exprimat МхН I grad

Identificarea asemănării manifestărilor deficienței mitocondriale în sindroamele mitocondriale primare și DCM idiopatică este unul dintre motivele pentru a demonstra importanța tulburărilor de energie celulară în patogeneza cardiomiopatiei.

În DCM „postmiocardică”, există o asociere între gradul de disfuncție mitocondrială și severitatea disfuncției miocardice. Funcția miocardică în stadiul de compensare este combinată cu disfuncția mitocondrială ușoară. Funcția miocardică în stadiul de decompensare, caracterizată prin modificări ischemice ale miocardului, II Gradul B de insuficiență circulatorie, combinat cu tulburări severe ale funcțiilor mitocondriilor de natură hipoxică (V.S. Sukhorukov, I.V., Leontieva, 2004).

2.2. Tulburări mitocondriale în cardiomiopatiile hipertrofice.

Cardiomiopatie hipertropica poate proceda sub forma formelor asimetrice obstructive si simetrice. Există două etape în dezvoltarea bolii: compensare și decompensare .

Criteriile de diagnostic pentru stadiul de decompensare în cardiomiopatia hipertrofică sunt:

· durere în piept cu caracter de angină pectorală;

· încălcări ale ritmului cardiac de gradații înalte;

· sincopă;

· semne de insuficienta circulatorie gradul II;

· hipertrofia miocardului septului interventricular și a peretelui posterior depășește 20 mm;

· obstrucția tractului de ieșire al ventriculului stâng (gradient de presiune mai mare de 40 mm Hg);

· încălcarea funcției diastolice a ventriculului stâng într-un tip restrictiv sau hipertrofic;

· modificări ischemice pronunțate ale miocardului.

La HCMP simetric boala poate fi asimptomatică pentru o lungă perioadă de timp, dacă gradul de hipertrofie miocardică nu depășește 15 mm, nu există gradient de obstrucție. În același timp, severitatea insuficienței miocardice corespunde stadiului de compensare. În același timp, acești pacienți prezintă simptome extracardiace pronunțate de patologie mitocondrială, cum ar fi: somatotip infantil (dezvoltare fizică sub percentila a 5-a), sindrom miopatic moderat, acidoză lactică, hipoglicemie tranzitorie și predispoziție ereditară.

Odată cu corectarea prematură a încălcărilor energiei celulare în miocard la pacienții cu HCM simetrică în timpul perioadei de observație, are loc o tranziție de la stadiul de compensare la cel de decompensare, în timp ce, împreună cu o creștere a hipertrofiei, se dezvoltă dilatația miogenă a ventriculului stâng. , contractilitatea miocardică scade, apar semne de insuficiență circulatorie de gradul II.

În HCM simetrică, examinarea morfologică a mușchiului scheletic evidențiază în cele mai multe cazuri deficiență mitocondrială (prezența fenomenului RRF, modificări ale activității enzimelor mitocondriale, anomalii ultrastructurale și deteriorarea mitocondriilor, distribuție afectată a calciului, lipidelor și glicogenului în schelet). biopsie musculară). Severitatea acestor markeri patologici corespunde unui grad pronunțat de deficiență mitocondrială până la (gradul III) și este comparabilă cu cea din sindroamele mitocondriale primare (Tabelul 3).

Tabelul 3

Severitatea insuficienței mitocondriale (MxN) în diferite variante clinice și patogenetice ale HCM.

HCMP simetric		HCMP asimetric
	Patologia mitocondrială primară	Disfuncție mitocondrială secundară		Disfuncția mitocondrială nu a fost găsită
sindromul Kearns-Sayre, sindromul Barth, cardiomiopatia carnitină		Stadiul decompensarii	Etapa de compensare
МхН gradul III	МхН gradul III	МхН gradul II	МхН I grad

Astfel, s-a stabilit că HCM simetrică se caracterizează prin disfuncție mitocondrială severă, chiar și în absența semnelor de insuficiență circulatorie, comparabile ca severitate cu bolile mitocondriale primare. Simptomele extracardiace severe ale insuficienței mitocondriale la pacienții cu HCM simetrică sugerează natura primară a disfuncției mitocondriale.

La HCM asimetric boala in poate decurge atat in stadiul de compensare cat si in stadiul de decompensare. Insuficiența mitocondrială este observată în 75% din cazuri. În același timp, a fost stabilită dependența severității insuficienței mitocondriale de stadiul bolii (Tabelul 3).

În forma asimetrică a HCM, stadiul decompensării, caracterizat prin modificări ischemice pronunțate ale miocardului, insuficiență circulatorie grad IIB, duce la disfuncție mitocondrială hipoxică severă. Stadiul de compensare este asociat cu insuficiența mitocondrială de gradul I (ușoară), în 25% din cazuri funcția mitocondriilor nefiind modificată. Astfel, s-a stabilit că în HCM asimetrică, stadiul decompensării, însoțit de modificări ischemice pronunțate la nivelul miocardului, duce la dezvoltarea disfuncției mitocondriale secundare de natură hipoxică.

3. CRITERII BIOCHIMICE PENTRU TULBURĂRI MITOCONDRIALE ÎN CARDIOMIOPATIE.

Pentru diagnosticarea disfuncției mitocondriale, în care legăturile energetice sunt întrerupte, sunt importanți indicatorii biochimici, cum ar fi nivelurile ridicate de lactat și piruvat în sânge și o modificare a raportului lactat/piruvat. Determinarea nivelului inițial de lactat și piruvat în plasma sanguină pe fondul unui test standard de toleranță la glucoză în CMP dezvăluie :

· o creștere a concentrațiilor plasmatice de lactat (de la 2,2 mmol / l la 4,2 mmol / l la o rată de 1,0-1,8 mmol / l);

· o creștere a nivelului plasmatic de piruvat (de la 0,11 mmol / l la 0,40 mmol / l la o rată de 0,05-0,09 mmol / l)

· raporturi ridicate lactat/piruvat (peste 20 cu o rată de 8-10) ,

· activitate crescută a lactat dehidrogenazei,

Aceste modificări indică o încălcare a proceselor glicolitice.

Efectuarea unui test standard de toleranță la glucoză la pacienții cu cardiomiopatie permite identificarea toleranță redusă la glucoză sub forma unei curbe plate a zahărului, stări hipo- și hiperglicemice tranzitorii.

4. EVALUAREA INSUFICIENȚEI MITOCONDRIALE DUPĂ TOMOGRAFIA DE EMISIE DE POSITRONI CARDIAC.

Patologia mitocondrială este dificil de diagnosticat. Una dintre metodele invazive utilizate pentru diagnostic este biopsia miocardică endomiocardică. În același timp, ar trebui să se țină cont de posibilitatea de a obține rezultate fals pozitive și fals negative cu această metodă, din cauza eterogenității leziunilor miocardice, care reduce sensibilitatea și specificitatea studiului. În plus, biopsia endomiocardică este traumatică și este asociată cu un risc ridicat de complicații care pun viața în pericol. Tomografia cu emisie de pozitroni (PET) permite evaluarea neinvazivă a perfuziei și metabolismului miocardic pe baza glicolizei și a ciclului Krebs.

Perfuzia miocardică este evaluată folosind amoniac marcat cu azot-13 ( 13 NH3 ) în repaus și după introducerea no-shpy.

Pentru a evalua metabolismul energetic al miocardului, se utilizează deoxiglucoză marcată cu fluor-18 (18 FDG), a cărei acumulare de către cardiomiocite este proporțională cu activitatea glicolizei. Studiul se desfășoară înainte și pe fondul hiperglicemiei (administrare intravenoasă a 10 ml de glucoză 40%) pentru aprecierea rezervei de energie.

Pentru a determina activitatea ciclului Krebs, se efectuează un studiu dinamic folosind acetat marcat cu carbon-11. Acetatul exogen care intră în celulă este transformat în acetil-CoA în mitocondrii și apoi oxidat în ciclul Krebs. Prin urmare, determinarea acetatului marcat cu carbon-11 face posibilă determinarea activității ciclului Krebs în CMP.

4.1 Evaluarea capacităţii de perfuzie miocardică în cardiomiopatii.

Perfuzia miocardică în majoritatea cazurilor cu cardiomiopatie hipertrofică și dilatată nu este modificată. În același timp, cu cardiomiopatie dilatată și cardiomiopatie hipertrofică asimetrică în stadiul de decompensare, se constată defecte de perfuzie focală.

4.2 Evaluarea activității glicolizei în cardiomiopatii.

Activitatea glicolizei în cardiomiopatiile dilatate și hipertrofice variază mult de la crescut la normal și redus. În același timp, capacitatea de rezervă pentru sinteza energiei (pe fondul încărcării cu glucoză) este redusă în toate variantele de cardiomiopatie dilatativă.

Scăderea maximă a glicolizei s-a observat în cardiomiopatia dilatativă idiopatică, indiferent de eficiența alimentării cu sânge, ceea ce indică o tulburare metabolică primară.

În DCMP postmiocardic în stadiul de decompensare și formă obstructivă a HCM asimetrică s-a stabilit conjugarea activității reduse de perfuzie și glicoliză. LA acest caz scăderea metabolismului energetic este secundară.

4.3 Evaluarea activității ciclului Krebs în cardiomiopatii.

Maxim o scădere a activității ciclului Krebs a fost determinată în cardiomiopatia dilatată „idiopatică” și cardiomiopatia hipertrofică simetrică, iar aceste modificări nu depind de aportul de sânge, ceea ce indica natura lor primară. S-a înregistrat și o scădere a activității acestei căi metabolice în stadiul decompensării pe fondul unor modificări ischemice pronunțate la nivelul miocardului, atât în ​​cardiomiopatia dilatativă postmiocardică, cât și în cardiomiopatia hipertrofică obstructivă asimetrică.

Astfel, tomografia cu emisie de pozitroni face posibilă diagnosticarea disfuncției mitocondriale la copiii cu cardiomiopatie. O scădere a activității ciclului Krebs și o încălcare a glicolizei indică prezența insuficienței mitocondriale. În cazul unei perturbări primare a energiei celulare, aceste modificări nu au fost asociate cu afectarea alimentării cu sânge a miocardului.

În același timp, s-a stabilit că stadiul decompensării în cardiomiopatia asimetrică obstructivă hipertrofică și cardiomiopatia dilatată postmiocardică este asociat cu modificări ischemice pronunțate ale miocardului, care se combină cu o scădere a ratei de oxidare în ciclul Krebs și a glicemiei. tulburări. coliza de origine hipoxică.

5. CRITERII DE DIAGNOSTIC PENTRU DISFUNCȚIA MITOCONDRIALĂ ÎN CARDIOMIOPATIE.

Din cele de mai sus rezultă că tulburările mitocondriale sunt în multe cazuri baza patogenetică, biochimică și morfologică a cardiomiopatiilor idiopatice. Având în vedere acest lucru, pare necesar să existe o abordare diferențiată a pacienților cu cardiomiopatii pentru a identifica insuficiența mitocondrială, inclusiv formele primare și secundare.

Ce semne clinice și teste de diagnostic simple fac posibilă suspectarea disfuncției mitocondriale primare la un copil cu CMP?

1. rămas în urmă în dezvoltarea fizică (greutatea și înălțimea copilului corespund percentilei 3-5, întârzierea vârstei osoase);

2. slăbiciune musculară detectată în repaus sau după efort;

3. neutropenie periodică (ciclică);

4. mărirea persistentă a ficatului, în ciuda scăderii manifestărilor insuficienței cardiace în timpul administrării de glicozide cardiace și diuretice;

5. natura familială a bolii, mai des moștenirea maternă;

6. cataractă congenitală;

7. ptoza in combinatie cu blocarea atrioventriculara;

8. cardiomegalie în combinație cu aritmii ventriculare la copiii mici;

9. o combinație de dilatare a cavităților cardiace și hipertrofie miocardică, în principal a peretelui posterior cu manifestări de fibroelastoză endocardică;

10. depistarea cardiomiopatiei hipertrofice simetrice la o vârstă fragedă;

11. unde T „gigant” pe ECG în derivațiile pieptului stâng;

12. creşterea nivelului de lactat peste 2,5 mmol/l şi piruvat peste 0,2 mmol/l, creştere a raportului lactat/piruvat peste 20;

13. encefalopatie;

14. acidoză metabolică;

15. hipoglicemie tranzitorie.

Etapa de decompensare în cardiomiopatii, însoțită de modificări ischemice pronunțate la nivelul miocardului, insuficiența alimentării cu sânge de gradul II B, indică insuficiența mitocondrială secundară a genezei hipoxice.

Pentru a verifica disfuncția mitocondrială, ar trebui să utilizați:

· determinarea nivelului de lactat și piruvat pe fondul unui test standard de toleranță la glucoză;

· date privind parametrii morfologici ai biopsiei mușchilor scheletici (detecția fibrelor RRF, scăderea activității succinat dehidrogenazei și citocrom oxidazei, prezența incluziunilor lipidice, a depozitelor de lipide și calciu, anomalii în ultrastructura mitocondrială);

· dovezile directe ale disfuncției glicolizei și metabolismului în ciclul Krebs în miocard sunt furnizate de rezultatele tomografiei cu emisie de pozitroni.

Plan de sondaj un copil cu suspiciune de patologie mitocondrială.

1. Electrocardiografie,

2. Ecocardiografie,

4. Electroencefalografie,

5. Electromiografie,

6. Consultarea unui neurolog,

7. Consultație cu un oftalmolog,

8. Consultarea unui genetician,

9. Biochimia sângelui cu determinarea nivelului de lactat și piruvat pe fundalul unui test standard de toleranță la glucoză,

10. Spectrometria de masă a urinei cu determinarea nivelului de acizi organici,

11. Evaluarea curbei zahărului,

12. Stare acido-alcalină,

13. Determinarea stării funcționale a enzimelor mitocondriale din fibroblaste sau neutrofile,

14. Biopsie musculară scheletică (uşoară şi electronică),

15. Tomografia cu emisie de pozitroni

Principalele principii ale tratamentului copiilor care suferă de cardiomiopatii de origine mitocondrială includ numirea unui complex de medicamente care măresc eficiența proceselor bioenergetice tisulare ( Instrucțiuni Ministerul Sănătății al Federației Ruse Nr. 99/160, ed. E.A. Yurieva și colab., 2000).

Tratamentul tulburărilor metabolice este una dintre cele mai complexe probleme ale medicinei moderne. Decizia sa este adesea însoțită de scepticism din partea majorității medicilor, asociat, printre altele, cu atitudinea binecunoscută față de terapia metabolică ca ceva „nespecific”, adesea fără justificări patogenetice clare. În același timp, în primul rând, terapia de substituție este percepută favorabil, compensând una sau alta lipsă studiată a proceselor metabolice. Atitudinea față de tratamentul tulburărilor de metabolism energetic celular nu face excepție.

Complexitatea problemei este determinată, în special, de două puncte. În primul rând, așteptările predominante ale unui efect de înlocuire în tratamentul bolilor mitocondriale și, în al doilea rând, neîncrederea multor biochimiști și farmacologi clinici în posibilitatea introducerii ușoare a anumitor molecule organice mari în mitocondrii. Deci, numai din astfel de considerente teoretice, atât validitatea utilizării acidului succinic, unul dintre metaboliții cheie ai mitocondriilor, cât și fiabilitatea efectelor pozitive observate ale acestui medicament sunt puse sub semnul întrebării. Cu toate acestea, studii recente ale lui M.N. Kondrashova și personalul școlii sale au arătat că efectul terapeutic al acidului succinic se bazează nu pe principiul substituției, ci pe cel de semnal. Adică, nu este nevoie să umpleți toate mitocondriile din toate celulele corpului cu acid succinic prin introducere artificială în cantități mari. Este suficient să prescrii microdoze (5-10 mg/kg/zi) pentru a obține efectul. Este probabil ca un principiu similar să poată fi aplicat altor medicamente utilizate în tratamentul tulburărilor polisistemice ale energiei celulare.

O caracteristică importantă a terapiei energotrope este complexitatea acesteia. În regimurile moderne de tratament pentru cazurile dovedite de insuficiență citoenergetică, complexele de medicamente care includ componente care acționează asupra diferitelor stadii ale metabolismului energetic sunt mult mai eficiente decât monoterapia. Exemple de medicamente sau componente principale care sunt utilizate pe scară largă pentru corecția metabolică sunt date în tabel. patru.

Tabelul 4

Principalele medicamente utilizate în tulburările mitocondriale

(V.S. Sukhorukov, E.A. Nikolaeva, 2004).

Vitaminele PP, B1, B2, acid lipoic, biotina, Carnitina
Reduce gradul de acidoză lactică	Dimefosfonă
Antioxidanți	Vitaminele C și E

Medicamente care transportă electroni în lanțul respirator.

Ubichinona(coenzima Q 10, kudesan) joacă un rol vital în respirația celulară fiind un purtător natural de electroni din complexele respiratorii I și II până la complexul III . Administrarea suplimentară a ubichinonei în organism crește activitatea lanțului respirator mitocondrial. Eficacitatea terapiei, confirmată printr-o metodă dublu-orb, indică stabilizarea stării generale a copiilor, reducerea oboselii, creșterea forței musculare, dispariția durerilor de cap, îmbunătățirea conducerii cardiace, reducerea semnelor de neuropatie periferică etc. Examinarea biochimică a copiilor cu tulburările mitocondriale indică normalizarea în timpul tratamentului cu starea acido-bazică a ubichinonei, reducând nivelurile de acizi lactic și piruvic, crescând eficiența fosforilării oxidative.

Doza de medicament este de 30-300 mg / zi, în funcție de vârsta și severitatea afecțiunii, cursul minim este de 3 luni. În cazul tratamentului pe termen lung (până la 1,5 ani), nu au fost raportate reacții adverse.

Preparate cu acid succinic (succinați, limontar) transportă electronii direct în complex II lanțul respirator, ocolind complexul eu . Acțiunea lor este asociată cu activarea funcției oxidative a mitocondriilor și cu un efect antioxidant pronunțat. Pe fondul terapiei, bunăstarea și starea generală a pacienților se îmbunătățesc, slăbiciunea musculară și hipotensiunea arterială scad, starea acido-bazică se normalizează, iar conținutul de acid lactic din sânge scade.

Dozele de medicamente și durata cursurilor terapeutice nu au fost finalizate. Se pot recomanda doze - 10 mg/kg/zi timp de 2 saptamani cu un curs repetat dupa 2 saptamani. Durata totală este de 3-4 luni.

Citocromul C(cyto-Mac) este una dintre substanțele cheie ale lanțului respirator mitocondrial, care este implicată în transferul de electroni din complex. III la complexul IV . Când se utilizează citocromul C, există o îmbunătățire vizibilă a stării copiilor: oboseala scade. Slăbiciune musculară, stânjeneală motrică, scăderea severității și frecvenței miocloniei, prevenirea stărilor asemănătoare accidentului vascular cerebral, dispariția durerilor de cap și a durerilor musculare, scăderea conținutului de acid lactic din fluidele biologice.

Medicamentul este prescris într-o doză de 4 ml intramuscular sau intravenos zilnic, cursul este de 10 injecții. Reacții adverse posibile - reacții alergice.

Vitaminele K1 și K3(filochinona și menadiona) sunt, de asemenea, purtători de electroni la nivel complex III lanțul respirator, au capacitatea de a restabili activitatea lanțului de transport de electroni al mitocondriilor în cazul inhibării (deficienței) complexelor I și III . În timpul tratamentului, se constată o îmbunătățire a stării de bine a copiilor, o creștere a toleranței la efort, o îmbunătățire a metabolismului energetic, eliminarea acidozei și o scădere a nivelului de acid lactic din sânge.

Doze recomandate: filominonă - 25 mg/zi, menadionă - 20-75 mg/zi. Durata cursului nu a fost finalizată. Medicamentele trebuie prescrise cu prudență, din cauza riscului de a dezvolta anemie hemolitică, hiperbilirubinemie și creșterea coagulării sângelui.

Cofactori ai reacțiilor enzimatice ale metabolismului energetic.

Nicotinamidaeste o vitamina care face parte din structura nicotinamidei adenin culeotide (NAD), care este un grup protetic al unui număr mare de dehidrogenaze care joacă un rol important în procesele redox, inclusiv în lanțul de transport de electroni. Efectul medicamentului este de a stabiliza starea copiilor, de a preveni dezvoltarea episoadelor asemănătoare accidentului vascular cerebral și de a îmbunătăți toleranța la efort. În sângele pacienților pe fundalul terapiei, s-a găsit o creștere a nivelului de NAD și o scădere a acidozei lactice. Pentru a crește activitatea complexului eu nicotinamida este prescrisă în doze mari, în medie până la 500 mg/zi cu o cură de câteva luni.

Riboflavinăeste important pentru metabolism ca element structural activ al părții protetice a flavoproteinelor respiratorii care conțin mononucleotidă de flavină sau dinucleotidă de flavin adenină ca coenzimă. Utilizarea riboflavinei în doze mari (20-150 mg/zi) timp de câteva luni ajută la creșterea tonusului muscular, la îmbunătățirea toleranței la efort, la reducerea nivelului de acizi lactic și piruvic din sânge.

tiamină și acid lipoic - fac parte integrantă din coenzimele complexelor piruvat dehidrogenază și alfa-cetoglutarat dehidrogenază, care sunt implicate în metabolismul carbohidraților, aminoacizilor și în funcționarea ciclului Krebs. Acești complexe multienzimatice catalizează decarboxilarea oxidativă a acizilor piruvici și alfa-ceto. Ca urmare a tratamentului, starea generală a copiilor se îmbunătățește, eficiența metabolismului energetic în țesutul muscular crește, iar manifestările acidozei lactice scad. Doza de tiamină - 50-200 mg/ zi, acid lipoic - 100-500 mg/ zi.

Biotina- coenzima unui număr de cocarboxilaze, inclusiv piruvat carboxilază, care este implicată în metabolismul acidului piruvic. Pe fondul tratamentului, starea și dezvoltarea psihomotorie a copiilor bolnavi se îmbunătățesc, normalizarea echilibrului acido-bazic și o scădere a conținutului de acid lactic din sânge. Medicamentul este utilizat timp de câteva luni la o doză de 10 mg / zi.

Carnitina- substanta asemanatoare vitaminelor, ocupa un loc important in metabolismul energetic si lipidic. Asigură transferul acizilor grași cu lanț lung sub formă de esteri (acilcarnitine) prin membrana mitocondrială pentru beta-oxidarea ulterioară. Carnitina afectează intensitatea metabolismului energetic prin reglarea raportului acil-coenzima A/coenzima A liberă în interiorul mitocondriilor. Aplicație L -carnitina duce la scăderea slăbiciunii musculare, oboseala copiilor bolnavi, îmbunătățirea dezvoltării psihomotorii, dispariția manifestărilor de cardiomiopatie. Conform datelor noastre, utilizarea combinată are un efect bun. L -carnitina (Elcar, 50-100 mg/kg pe zi) si coenzima Q10 (30 mg pe zi) ținând cont de ritmurile cronobiologice. Durata cursului este de cel puțin 1 lună, este posibilă utilizarea continuă a medicamentelor timp de șase sau mai multe luni.

Medicamente care reduc acidoza lactică.

dicloracetatare capacitatea de a stimula activitatea complexului de piruvat dehidrogenază, ceea ce duce la o scădere a formării acidului lactic și la o scădere a conținutului acestuia în țesuturi și fluide biologice. Când este utilizat în tratamentul acestui medicament, durerile de cap, durerile abdominale, tremorul sunt reduse și este prevenită dezvoltarea atacurilor asemănătoare accidentului vascular cerebral.

Medicamentul este prescris într-o doză de 35-50 mg / kg pe zi. Durata cursului nu este specificată, în unele cazuri - tratamentul este posibil în decurs de un an. Cu toate acestea, cu utilizarea prelungită, sunt posibile efecte secundare - apariția ataxiei și a neuropatiei periferice.

Dimefosfonă- un compus organofosfonat care are capacitatea de a spori respirația tisulară și de a stabiliza starea membranelor celulare. În practica pediatrică, a fost demonstrat efectul de normalizare al dimefosfonului asupra echilibrului acizilor și bazelor, asupra nivelului de acizi lactic și piruvic din sânge și asupra proceselor de peroxidare a lipidelor. Principalele efecte ale medicamentului, aparent datorită efectului asupra piruvat carboxilază, superoxid dismutază, catalază și glutation peroxidază. Ca urmare a efectului de activare asupra piruvat carboxilazei, echilibrul dintre lactat și piruvat se deplasează către acesta din urmă, iar utilizarea piruvatului în ciclul Krebs crește. Datorită activității crescute a enzimelor antioxidante, este împiedicată formarea de radicali liberi în exces.

Pe fondul luării medicamentului, există o ușurare sau o scădere a crizelor convulsive, o scădere a frecvenței și duratei acestora, o creștere a toleranței la efort, o îmbunătățire. abilități motorii fineși coordonarea mișcărilor. Într-un studiu biochimic în sângele pacienților, se observă o scădere a nivelului de acizi lactic și piruvic, conținutul de dialdehidă malonic scade, iar fracția ATP crește.

Doza zilnică de medicament este de 30 mg / kg. Durata - 1 luna. Un al doilea curs de terapie este recomandat după 1-4 luni.

Antioxidanți.

Multe dintre medicamentele descrise (de exemplu, ubichinona, acidul succinic, dimefosfona), împreună cu influența asupra diferitelor stadii ale metabolismului energetic, au un efect antioxidant.

Vitamina C are capacitatea de a accepta și transfera electroni la nivelul complexelor III și IV lanțul respirator, se prescrie în doză de până la 1-2 g pe zi. Vitamina E (tocoferol) este utilizată în doză mare - până la 300 mg pe zi. Durata cursului nu a fost stabilită. Cu toate acestea, întrebarea oportunității utilizării unor doze mari de medicamente antioxidante nu rămâne pe deplin înțeleasă, deoarece s-a demonstrat, de exemplu, că una dintre manifestările negative ale acestei abordări poate fi inhibarea fagocitozei.

Problema corecției metabolice a bolilor și stărilor patologice însoțite de insuficiența mitocondrială secundară necesită o analiză și prezentare speciale, diagnosticarea în timp util și terapia rațională a cărora poate îmbunătăți semnificativ starea copiilor bolnavi, poate accelera reducerea simptomelor patologice și, ca urmare, poate îmbunătăți. calitatea vieții.