Diagnose van mitochondriale ziekten

Beoordeling van de aard van overerving en manifestatie van klinische symptomen van mitochondriale ziekten

Vanwege het feit dat myotochondriale ziekten in sommige gevallen kunnen worden veroorzaakt door schade aan het nucleaire genoom, zal de overdracht van de ziekte overeenkomen met de Mendeliaanse wetten van overerving. In dezelfde gevallen, wanneer de ontwikkeling van de ziekte wordt veroorzaakt door mitochondriale DNA-mutaties, zal overerving overeenkomen met het mitochondriale type, dat wil zeggen, worden overgedragen langs de moederlijn. Ten slotte, wanneer de pathologie zich ontwikkelt met gelijktijdige schade aan de genen van nucleaire en mitochondriale genomen, zal de overerving complex zijn en door verschillende factoren worden bepaald. In dit opzicht kan de genealogische analyse op formele gronden (de aard van de erfenis door stamboom) worden vermeld heel verschillende types van overerving: autosomaal dominant, autosomaal recessief, X-gebonden, mitochondriale.

De ontwikkeling van dergelijke ziekten miotohondrialnyh als ongepast metabolisme pyrodruivenzuur of vetzuur beta-oxidatie, Krebs cyclus wordt geassocieerd met mutaties in nucleair genoom genen. Voor deze pathologieën gekenmerkt door een autosomaal recessieve overerving de weg, toen zijn ouders - mutatie dragers (heterozygoten), en het kind - ondersteunen zowel erfelijke mutaties afkomstig van de vader en moeder (homozygote). Ouders ziet er meestal gezond, en soortgelijke ziekte of mikropriznaki moet kijken naar de broeders en zusters van het zieke kind (broers en zussen van proefpersonen) en hun verwanten door zowel moeder als vader (in neven).

Bij recessieve aangrijpt op X-gebonden Type overerving (bijvoorbeeld neonatale vorm glutaarzuur aciduria type II of tekort aan het E1 subeenheid van pyruvaat complex, Ziekte van Menkes, etc.) vaak last jongens en moeder uitsteken dragers van mutaties en overbrengen naar zijn zonen. Moederlijk erfdeel verschilt van X-gebonden door nederlaag van personen van beide geslachten. In deze gevallen, bij het analyseren van de stamboom die nodig zijn om de incidentie bij mannen als bij vrouwen te analyseren, zal het niet verschijnen. De stamboom is niet de overdracht van de ziekte opgespoord door een vader-zoon lijn, omdat de vader enige zoon van Y-chromosoom kan overbrengen.

Met de ontwikkeling van de ziekte als gevolg van beschadiging van het genoom van mitochondria (bijvoorbeeld een aantal ademhalingsketen aandoeningen, optische neuropathie, Leber syndromen MELAS, MERF, NARP et al.) Waargenomen moederlijke overerving omdat mitochondriën kind geërfd van de moeder, en kan ze doorgeven als jongens en meisjes. Mensen van beide geslachten zijn dus evenzeer getroffen. In dit opzicht moet de stamboom worden gevolgd door de overdracht van de ziekte langs de lijn van de moeder.

In pedigree analyse en het vinden van de symptomen van mitochondriale ziekte familieleden mag niet worden vergeten dat de ernst van de ziekte (kenmerkende expressiviteit) sterk uiteen kunnen lopen, die kunnen worden geassocieerd met een verschillend aantal beschadigde mitochondriën, de aard van hun verwondingen, andere verdeling van de mutaties in cellen etc. Het is dus niet altijd mogelijk om duidelijke ziekteverschijnselen te detecteren. In sommige gevallen worden geïsoleerde, gewiste symptomen of tekenen die kunnen worden gedetecteerd door hun gerichte zoekopdracht onthuld.

Ontwikkeling van mitochondriale ziekte kan worden geassocieerd met schade aan hoofddelen van mitochondria, de zogenaamde microdeleties (b.v. Syndroom van Kearns-Sayre, syndroom van Pearson, sommige vormen van diabetes met doofheid, progressieve externe oftalmoplegie, etc.). In deze gevallen vaak niet de kenmerkende symptomen van de familieleden te vinden, aangezien de ontwikkeling van ziekten die samenhangen met de opkomst van nieuwe mutaties die in de zygoot onmiddellijk na de bevruchting (mutatie hebben plaatsgevonden de novo ). De ziekte is sporadisch. Vaak met deze ziekten of autosomaal dominant overgeërfde een aantal aandoeningen geassocieerd met meerdere mutaties in het mitochondriaal DNA, bijvoorbeeld sommige vormen van encephalomyopathies, myopathie met oogziekte, ondanks de aanwezigheid van mtDNA-mutaties (veelvoudige deleties) een autosomaal dominant patroon van overerving.

In tegenstelling tot het Mendeliaanse autosomale dominante type erfelijkheid in mitochondriale pathologie wordt het gekenmerkt door een groot aantal aangedane personen in volgende generaties.

Ten slotte kunnen sommige mitochondriale ziekten, vaak geassocieerd met depletie van mtDNA-mitochondriën of hun afwezigheid in cellen, op een autosomaal recessieve manier worden overgeërfd. Deze omvatten congenitale vormen van myopathie, cardiomyopathie, neurodendessyndroom, lactaatacidose, leverschade, enz.

De studie van de aard van de erfelijke overdracht van de ziekte is van groot belang voor de medisch-genetische prognose en vereist een diepgaande analyse van klinische symptomen met kennis van de mechanismen van mitochondriale pathologievorming en typen erfelijkheid.

De manifestatie van klinische manifestaties varieert sterk van de eerste levensdagen tot de volwassen periode. Bij het analyseren van deze indicator moet rekening worden gehouden met nosologische vormen, aangezien elk van hen een bepaalde leeftijd van debuut heeft.

Wisselstoornissen die worden waargenomen in mitochondriale ziekten zijn in de meeste gevallen progressief. De eerste symptomen zijn vaak mild, vorderen daarna en kunnen leiden tot ernstige invaliditeitsstoornissen. Zeldzame vormen van pathologie, zoals goedaardige infantiele myopathie en sommige vormen van Lebers optische neuropathie, kunnen gunstig en omgekeerd zijn.

Bij laboratoriumonderzoek aandacht besteden aan kenmerkende eigenschappen van mitochondriale ziekten:

• de aanwezigheid van acidose;
• verhoogde niveaus van lactaat en pyruvaat in het bloed, een stijging van de lactaat / pyruvaatindex van meer dan 15, vooral versterkt met glucosebelasting of lichaamsbeweging;
• hyperketonemyyu;
• hypoglycemie;
• hyperammonemia;
• verhoging van de concentratie van acetoacetaat en 3-hydroxybutyraat;
• een toename in de verhouding van 3-hydroxyboterzuur / acetoazijnzuur in het bloed;
• verhoogd gehalte aan aminozuren in bloed en urine (alanine, glutamine, glutaminezuur, valine, leucine, isoleucine);
• verhoogde niveaus van vetzuren in het bloed;
• hyperexcretie van organische zuren met urine;
• daling van het niveau van carnitine in het bloed;
• een toename van het gehalte aan myoglobine in biologische vloeistoffen;
• afname in activiteit van mitochondriale enzymen in myocyten en fibroblasten.

De diagnostische waarde van deze indicatoren is hoger voor voedselbelasting dan voor vasten. In de praktijk heeft een diagnostische test zichzelf bewezen: de bepaling van lactaat in het bloed op de achtergrond van glucosebelasting, waardoor het mogelijk is om de inconsistentie van de ademhalingsketen duidelijker te identificeren met een extra hoeveelheid glucose.

Voor laboratoriumdiagnostiek van mitochondriale dysfunctie en zijn specifieke nosologische vormen zijn routinematige, routinematige biochemische onderzoeksmethoden niet genoeg, speciale tests zijn noodzakelijk. Het is met name handig om enzymactiviteit te analyseren in biopsiespecimens van skeletspieren dan in andere weefsels. Het is mogelijk om de activiteit van ademhalingsketen-enzymen te bepalen, in het bijzonder citraatsynthetase, succinaat dehydrogenase en cytochroom C-oxidase.

Gegevens van morfologische en moleculair genetische studies

Morfologische studies in de diagnose van mitochondriale pathologie zijn van bijzonder belang. Vanwege het grote informatieve belang, is het vaak noodzakelijk om spierbiopsie en histochemisch onderzoek uit te voeren van de verkregen biopsiespecimens. Belangrijke informatie kan worden verkregen door gelijktijdig onderzoek van het materiaal met behulp van licht- en elektronenmicroscopie.

Een van de belangrijke markers van mitochondriale ziekten - het fenomeen "ragged" red vezels [verschijnsel RRF (ragged red vezels)], opgericht in 1963, verbond hij te vormen als gevolg van proliferatie en focale accumulatie van abnormale mitochondria genetisch veranderd door de rand van de spiervezels. Dit fenomeen werd ontdekt door het licht microscopie met behulp van GOMORI speciale kleuringen, maar de laatste jaren voor dit doel, verschillende mitochondriale markers en de verscheidenheid van immunologische methoden.

Andere morfologische kenmerken van mitochondriale pathologie omvatten:

• een sterke toename van de grootte van mitochondriën;
• accumulatie van glycogeen, lipiden en calciumconglomeraten in subscollage;
• verminderde activiteit van mitochondriale enzymen;
• verstoorde verdeling van werkingsgranulaat van succinaat dehydrogenase (SDH) enzymen, NADH oxidoreductase, cytochroom C-oxidase, etc.

Bij patiënten met mitochondriale ziekten lichtmicroscopie kan spierweefsel specifieke morfologische kenmerken te detecteren: lokale necrose van spiervezels, accumulatie sarkoplazmennyh massa aanwezig lysis subsarkolemmalnyh delen sarcoplasmatisch basofilie sarcoplasmatisch, verhoogd aantal spieren kernen, activatie van regeneratieprocessen en anderen.

Onderzoek naar de rol van het fenomeen van "haveloos" rode vezels toonde het belang ervan voor de diagnose van aandoeningen zoals MELAS syndroom, MERRF, Kearns-Sayre, chronische progressieve ophthalmoplegia en andere verwante mtDNA mutaties. Dit fenomeen kan zich voordoen bij andere ziekten: Duchenne-myodystrofie, dermatomyositis, myotone dystrofie, medicatie-inname (clofibraat) en andere pathologische aandoeningen. Dus, samen met primaire mitochondriale ziekten, kan het fenomeen van RRF gepaard gaan met secundaire mitochondriale disfuncties.

Momenteel is histochemisch en elektronenmicroscopisch onderzoek van spierweefsel op grote schaal toegepast om tekenen van mitochondriale insufficiëntie te detecteren. In sommige gevallen helpen ze de diagnose, vooral met een normaal morfologisch beeld van het spierweefsel volgens lichtmicroscopie.

Elektronenmicroscopische signs - detectie van mitochondriale proliferatie schending van hun vorm en grootte, desorganisatie en verhoging van de cristae, accumulatie van abnormale mitochondria onder sarcolemma, accumulatie van lipide en abnormale parakristallijne (hoofdzakelijk bestaande uit eiwitten) of osmophilic insluitingen gelokaliseerd tussen de binnen- en buitenmembraan of in de cristae, accumulatie bolvormig, vaak in de matrix (voornamelijk bestaande uit triglyceriden), en anderen.

Bij sommige patiënten is het mogelijk cytochemische afwijkingen in leukocyten te detecteren.

Een complex van biochemische en morfologische studies wordt aangevuld door moderne methoden van moleculaire diagnostiek (detectie van nucleaire of mitochondriale mutaties) die worden uitgevoerd in gespecialiseerde DNA-diagnostische laboratoria. Bij mitochondriale ziekten worden verschillende soorten mutaties geïdentificeerd: punt, deleties, duplicaties, kwantitatieve afwijkingen van DNA, etc.

Bij afwezigheid van mutaties in mtDNA wordt, als een mitochondriale pathologie wordt vermoed, een nucleair DNA-onderzoek uitgevoerd.

Criteria voor diagnose

Er zijn 2 groepen criteria voor het diagnosticeren van mitochondriale ziekten. Basis diagnostische criteria (eerste groep).

• klinische:
  • gevestigde diagnoses: syndromen MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Leber's neuropathie, de ziekte van Leah, Alpers;
  • Aanwezigheid 2 of een combinatie van de volgende functies:
    • multisystemische schade pathognomonisch voor ziekten van de luchtwegen;
    • voortschrijdend verloop van episodes van exacerbatie of de aanwezigheid van mitochondriale mutaties in de familie;
    • uitsluiting van metabolische en andere ziekten door passende tests uit te voeren.
• Histologisch - de detectie van het fenomeen van RRF in meer dan 2% van het spierweefsel.
• enzymatische:
  • cytochroom C-oxidase-negatieve vezels;
  • een afname van de activiteit van enzymen van het ademhalingsketencomplex (<20% van de norm in het weefsel, <30% in cellen of verschillende weefsels).
• Functioneel - afname van de ATP-synthese in fibroblasten met meer dan 3 standaarddeviaties.
• Moleculair-genetische - pathogenetisch significante mutaties van nucleair of mtDNA.

Aanvullende diagnostische criteria (tweede groep).

• Klinische - niet-specifieke symptomen die optreden wanneer de ademhalingsketen aandoeningen (doodgeboren verminderde motorische activiteit foetus, vroege neonatale sterfte, bewegingsstoornissen, ontwikkelingsstoornis, verstoring van de spiertonus in de neonatale periode).
• Histologisch - een klein percentage van het fenomeen van RRF, subarachromolemale accumulatie van mitochondriën of hun anomalieën.
• Enzymatisch - een lage activiteit van de enzymen van het ademhalingscomplex (20-30% van de norm in weefsels, 30-40% - in cellen of cellijnen).
• Functioneel - vermindering van de synthese van ATP in fibroblasten met 2-3 standaarddeviaties of gebrek aan groei van fibroblasten in een medium met galactose.
• Moleculair-genetisch - de detectie van mutaties van nucleair of mtDNA met een veronderstelde pathogenetische link.
• Metabolisme - de detectie van één of meer metabolieten, wat duidt op een schending van cellulaire bio-energetica.

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