Diagnosi di malattie mitocondriali

Valutazione della natura dell'ereditarietà e manifestazione dei segni clinici delle malattie mitocondriali

A causa del fatto che in alcuni casi le malattie miocondriali possono essere causate da un danno al genoma nucleare, la trasmissione della malattia corrisponderà alle leggi mendeliane dell'eredità. Negli stessi casi, quando lo sviluppo della malattia è causato da mutazioni del DNA mitocondriale, l'eredità corrisponderà al tipo mitocondriale, cioè, da trasmettere lungo la linea materna. Infine, quando la patologia si sviluppa con danni simultanei ai geni dei genomi nucleari e mitocondriali, l'eredità sarà complessa e sarà determinata da vari fattori. A questo proposito, l'analisi genealogica per motivi formali (la natura di eredità da pedigree) può essere indicata come molto diversi tipi di ereditarietà: autosomica dominante, autosomica recessiva, X-linked, mitocondriale.

Lo sviluppo di tali malattie miotron-cortiali, come una violazione del metabolismo dell'acido piruvico o della beta-ossidazione degli acidi grassi, il ciclo di Krebs, è associato a mutazioni nei geni del genoma nucleare. Per queste patologie caratterizzate da una trasmissione autosomica recessiva, il modo in cui i suoi genitori - portatori della mutazione (eterozigoti), e il bambino - sostengono entrambe le mutazioni ereditate derivati dal padre e la madre (omozigote). I genitori di solito sembra in buona salute, e la malattia simile o mikropriznaki dovrebbero guardare i fratelli e le sorelle del bambino malato (fratelli dei probandi) e dei loro familiari di entrambi i genitori (in cugini).

Nel caso di recessiva impegnati con il tipo di ereditarietà legata al cromosoma X (per esempio, forma neonatale glutarico aciduria di tipo II o carenza della subunità E1 del complesso della piruvato, la malattia di Menkes, ecc) subiscono frequenti ragazzi e madre sporgono portatori di mutazioni e di trasferirli ai suoi figli. L'eredità materna differisce da X-linked per la sconfitta di persone di entrambi i sessi. In questi casi, quando si analizza il pedigree necessario analizzare l'incidenza negli uomini come nelle donne, non apparirà. Il pedigree non è tracciata la trasmissione della malattia da una linea tra padre e figlio, dal momento che il padre può trasmettere solo figlio di cromosoma Y.

Con lo sviluppo della malattia a causa di danni del genoma dei mitocondri (per esempio, un certo numero di malattie della catena respiratoria, neuropatia ottica, Leber sindromi MELAS, MERF, NARP et al.) Osservata ereditarietà materna perché bambino mitocondri ereditata dalla madre, e li può trasmettere da ragazzi e ragazze Pertanto, le persone di entrambi i sessi sono ugualmente colpite. A questo proposito, il pedigree dovrebbe essere seguito dalla trasmissione della malattia lungo la linea della madre.

Nell'analisi pedigree e trovare i sintomi di parenti malattia mitocondriale va ricordato che la gravità della malattia (espressività caratteristica) può variare ampiamente, che può essere associato con un diverso numero di mitocondri danneggiati, la natura delle loro ferite, differente distribuzione delle mutazioni nelle cellule etc. Pertanto, non è sempre possibile rilevare evidenti segni di malattia. In alcuni casi, vengono rivelati sintomi isolati o cancellati o segni che possono essere rilevati dalla ricerca mirata.

Sviluppo della malattia mitocondriale può essere associata con danni maggiori porzioni di mitocondri, i cosiddetti microdeletions (ad esempio, miopatia mitocondriale, sindrome di Pearson, alcune forme di diabete con sordità, oftalmoplegia esterna progressiva, ecc). In questi casi, spesso non trovare i sintomi caratteristici dei parenti, dal momento che lo sviluppo di malattie associate con l'emergere di nuove mutazioni che si sono verificati nello zigote subito dopo la fecondazione (mutazione de novo ). La malattia è sporadica. Spesso con queste malattie di autosomica dominante ereditato una serie di condizioni associate con più mutazioni nel DNA mitocondriale, per esempio, alcune forme di encefalomiopatie, miopatia con malattia dell'occhio, nonostante la presenza di mutazioni del mtDNA (delezioni multiple) avere un modello autosomica dominante.

Tuttavia, in contrasto con il tipo di eredità autosomica dominante mendeliana nella patologia mitocondriale è caratterizzato da un gran numero di individui affetti nelle generazioni successive.

Infine, alcune malattie mitocondriali, spesso associate alla deplezione dei mitocondri del mtDNA o alla loro assenza nelle cellule, possono essere ereditate in modo autosomico recessivo. Questi includono forme congenite di miopatia, cardiomiopatia, sindrome da neurodistress, acidosi lattica, danno epatico, ecc.

Lo studio della natura della trasmissione ereditaria della malattia è di grande importanza per la prognosi medico-genetica e richiede un'analisi approfondita dei segni clinici con la conoscenza dei meccanismi di formazione della patologia mitocondriale e dei tipi della sua ereditarietà.

La manifestazione delle manifestazioni cliniche varia ampiamente dai primi giorni di vita al periodo dell'adulto. Nell'analizzare questo indicatore, è necessario prendere in considerazione le forme nosologiche, poiché ognuna di esse ha una certa età di debutto.

I disordini di scambio osservati nelle malattie mitocondriali sono, nella maggior parte dei casi, progressivi. I sintomi iniziali sono spesso lievi, successivamente progrediscono e possono portare a disturbi invalidanti significativi. Forme rare di patologia, come la miopatia infantile benigna e alcune forme di neuropatia ottica di Leber, possono essere favorevoli e inverse.

Alla ricerca di laboratorio presta attenzione agli attributi caratteristici delle malattie mitocondriali:

• la presenza di acidosi;
• livelli elevati di lattato e piruvato nel sangue, un aumento dell'indice lattato / piruvato superiore a 15, specialmente aumentato con carico di glucosio o esercizio fisico;
• hyperketonemyyu;
• ipoglicemia;
• iperammoniemia;
• aumentare la concentrazione di acetoacetato e 3-idrossibutirrato;
• un aumento del rapporto tra acido 3-idrossibutirrico / acido acetoacetico nel sangue;
• aumento del contenuto di aminoacidi nel sangue e nelle urine (alanina, glutammina, acido glutammico, valina, leucina, isoleucina);
• livelli elevati di acidi grassi nel sangue;
• iperrescrizione di acidi organici con l'urina;
• diminuzione del livello di carnitina nel sangue;
• un aumento del contenuto di mioglobina nei fluidi biologici;
• diminuzione dell'attività degli enzimi mitocondriali nei miociti e nei fibroblasti.

Il valore diagnostico di questi indicatori è più alto per il carico alimentare che per il digiuno. In pratica, un test diagnostico si è dimostrato efficace: la determinazione del lattato nel sangue sullo sfondo del carico di glucosio, che consente di identificare più chiaramente l'incoerenza della catena respiratoria con un carico aggiuntivo di glucosio.

Per la diagnosi di laboratorio della disfunzione mitocondriale e delle sue forme nosologiche specifiche, i metodi di indagine biochimica di routine e di routine non sono sufficienti, sono necessari test speciali. È particolarmente conveniente analizzare l'attività enzimatica nei campioni di biopsia del muscolo scheletrico rispetto ad altri tessuti. È possibile determinare l'attività degli enzimi della catena respiratoria, in particolare citrato sintetasi, succinato deidrogenasi e citocromo C-ossidasi.

Dati di studi morfologici e genetici molecolari

Gli studi morfologici nella diagnosi di patologia mitocondriale sono di particolare importanza. A causa della grande importanza informativa, è spesso necessario eseguire la biopsia muscolare e l'esame istochimico dei campioni bioptici ottenuti. Informazioni importanti possono essere ottenute mediante l'esame simultaneo del materiale mediante microscopia ottica ed elettronica.

Uno dei principali marcatori di malattie mitocondriali - il fenomeno di fibre rosse "ragged" [fenomeno DRR (fibre rosse sfilacciate)], con sede in 1963, legati per formare a causa di proliferazione e accumulo focale dei mitocondri anormali geneticamente modificati dal bordo della fibra muscolare. Questo fenomeno è stato rilevato al microscopio ottico utilizzando Gomori colorazione speciale, ma negli ultimi anni per questo scopo, diversi marcatori mitocondriali e la varietà di metodi immunologici.

Altre caratteristiche morfologiche della patologia mitocondriale includono:

• un forte aumento delle dimensioni dei mitocondri;
• accumulo di glicogeno, lipidi e conglomerati di calcio in subsarcolemma;
• diminuita attività degli enzimi mitocondriali;
• distribuzione perturbata dei granuli di attività degli enzimi succinati deidrogenasi (SDH), ossidoriduttasi NADH, citocromo C-ossidasi, ecc.

In pazienti con malattie mitocondriali con microscopio ottico in grado di rilevare tessuto muscolare caratteristiche morfologiche aspecifici: necrosi locale delle fibre muscolari, massa accumulo sarkoplazmennyh, presenza di porzioni lisi subsarkolemmalnyh basophilia sarcoplasmatico sarcoplasmatico, aumento del numero di nuclei muscolari, l'attivazione di processi di rigenerazione e altri.

Studio del ruolo del fenomeno di fibre rosse sfilacciate "" dimostrato la sua importanza per la diagnosi di condizioni come la sindrome MELAS, MERRF, Kearns-Sayre, oftalmoplegia progressiva cronica e ad altri pertinenti mutazioni del mtDNA. Questo fenomeno può svilupparsi in altre malattie: miodistrofia di Duchenne, dermatomiosite, distrofia miotonica, assunzione di farmaci (clofibrato) e altre condizioni patologiche. Pertanto, insieme alle malattie mitocondriali primarie, il fenomeno della RRF può accompagnare disfunzioni mitocondriali secondarie.

Allo stato attuale, l'esame microscopico istochimico ed elettronico del tessuto muscolare è stato ampiamente utilizzato per rilevare i segni di insufficienza mitocondriale. In alcuni casi, aiutano la diagnosi, in particolare con un normale quadro morfologico del tessuto muscolare secondo la microscopia ottica.

Electron microscopici segni - rilevamento di violazione proliferazione mitocondriale della loro forma e dimensione, disorganizzazione e aumentare creste, accumulo di mitocondri anormali sotto sarcolemma, accumulo di lipidi e paracristalline anormale (che consiste principalmente di proteine) o inclusioni osmofili localizzata tra le membrane interna ed esterna o i limiti della crista, ammassi globulari, spesso localizzati nella matrice (costituiti principalmente da trigliceridi), ecc.

In alcuni pazienti è possibile rilevare anomalie citochimiche nei leucociti.

Un complesso di studi biochimici e morfologici è completato da moderni metodi di diagnostica molecolare (rilevamento di mutazioni nucleari o mitocondriali) che vengono eseguiti in laboratori specializzati di diagnostica del DNA. Nelle malattie mitocondriali vengono identificati vari tipi di mutazioni: punto, delezioni, duplicazioni, anomalie quantitative del DNA, ecc.

In assenza di mutazioni nel mtDNA, se si sospetta una patologia mitocondriale, viene eseguito uno studio sul DNA nucleare.

Criteri per la diagnosi

Esistono 2 gruppi di criteri per la diagnosi delle malattie mitocondriali. Criteri diagnostici di base (primo gruppo).

• clinica:
  • diagnosi accertate: sindromi MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, neuropatia di Leber, malattia di Leah, Alpers;
  • Presenza 2 o una combinazione delle seguenti caratteristiche:
    • danno multisistemico patognomonico per malattie della catena respiratoria;
    • corso progressivo con episodi di esacerbazione o presenza di mutazioni mitocondriali nella famiglia;
    • esclusione di malattie metaboliche e di altro tipo effettuando test appropriati.
• Istologico: la rilevazione del fenomeno della RRF in più del 2% del tessuto muscolare.
• enzimatica:
  • fibre citocromo-C-ossidasi-negative;
  • una diminuzione dell'attività degli enzimi del complesso della catena respiratoria (<20% della norma nel tessuto, <30% nelle cellule o diversi tessuti).
• Funzionale: diminuzione della sintesi di ATP nei fibroblasti oltre 3 deviazioni standard.
• Molecole genetiche molecolari: mutazioni patogeneticamente significative del nucleare o del mtDNA.

Criteri diagnostici aggiuntivi (secondo gruppo).

• Clinici - sintomi non specifici che si verificano quando le malattie della catena respiratoria (nati morti, diminuzione dell'attività motoria del feto, morte neonatale precoce, disturbi del movimento, disturbo dello sviluppo, disturbi del tono muscolare nel periodo neonatale).
• Istologico: una piccola percentuale del fenomeno di RRF, accumulo subaracromolemico dei mitocondri o delle loro anomalie.
• Enzimatico - una bassa attività degli enzimi del complesso respiratorio (20-30% della norma nei tessuti, 30-40% - nelle cellule o linee cellulari).
• Funzionale: riduzione della sintesi di ATP nei fibroblasti di 2-3 deviazioni standard o mancanza di crescita dei fibroblasti in un mezzo con galattosio.
• Molecolare-genetica - la rilevazione di mutazioni di nucleare o mtDNA con un presunto legame patogenetico.
• Metabolico - la rilevazione di uno o più metaboliti, che indica una violazione della bioenergetica cellulare.

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