Diagnose von mitochondrialen Erkrankungen

Bewertung der Art der Vererbung und Manifestation der klinischen Zeichen von mitochondrialen Erkrankungen

Aufgrund der Tatsache, dass myotochondriale Erkrankungen in einigen Fällen durch eine Schädigung des Kerngenoms verursacht werden können, entspricht die Übertragung der Krankheit den Mendelschen Erbschaftsgesetzen. In jenen Fällen, in denen die Entwicklung der Krankheit durch Mutationen in der mitochondrialen DNA verursacht wird, wird die mitochondriale Vererbung den Typ übereinstimmen, die über die mütterliche Linie übertragen wird. Schließlich, wenn sich die Pathologie mit einer gleichzeitigen Schädigung der Gene der nukleären und mitochondrialen Genome entwickelt, wird die Vererbung komplex und wird von verschiedenen Faktoren bestimmt. In dieser Hinsicht kann die genealogische Analyse aus formalen Gründen (die Art der Vererbung von Rasse) sehr unterschiedliche Arten der Vererbung festgestellt werden: autosomal dominant, autosomal-rezessiv, X-chromosomale, mitochondriale.

Die Entwicklung solcher Krankheiten miotohondrialnyh als unangemessen Metabolismus von Brenztraubensäure oder Fettsäure-beta-Oxidation, Krebs-Zyklus wird mit Mutationen in den Kerngenom Genen assoziiert. Für diese Erkrankungen durch eine autosomal-rezessive Vererbung der Art und Weise aus, als seine Eltern - Mutationsträger (heterozygot), und das Kind - unterstützen beiden ererbten Mutationen vom Vater und Mutter (homozygot) abgeleitet. Eltern sehen in der Regel gesund und ähnliche Krankheit oder mikropriznaki an den Brüder und Schwestern des kranken Kindes (Geschwister von Probanden) und deren Angehörigen von Mutter und Vater (in Cousins) aussehen sollte.

Im Fall von rezessiv Eingriff mit X-chromosomal vererbt Typ (zum Beispiel neonatale Form Glutarazidurie Typ II oder Mangel der E1-Untereinheit des Pyruvat-Komplexes, Krankheit Menkes, etc.) leidet häufig Jungs und Mutter Träger von Mutationen hervorstehen und sich auf seine Söhne. Die mütterliche Erbfolge unterscheidet sich von X-chromosomal durch die Niederlage von Personen beiderlei Geschlechts. In diesen Fällen, wenn Sie den Stammbaum der Analyse notwendig, um die Inzidenz bei Männern als bei Frauen zu analysieren, wird es nicht angezeigt. Der Stammbaum ist nicht die Übertragung von Krankheiten durch eine Vater-Sohn-Linie zurückverfolgt, da der Vater nur Sohn von Y-Chromosom übertragen kann.

Mit der Entwicklung der Krankheit aufgrund einer Schädigung des Genoms von Mitochondrien (zum Beispiel eine Reihe von Atmungskette Krankheiten, Optikusneuropathie, Syndrome Leber MELAS, MERF, NARP et al.) Beobachtete mütterliche Vererbung, weil Mitochondrien Kind von der Mutter geerbt, und er kann sie als Jungs übertragen und Mädchen. So sind Menschen beiderlei Geschlechts gleichermaßen betroffen. In dieser Hinsicht sollte der Stammbaum der Übertragung der Krankheit entlang der Linie der Mutter folgen.

In Stammbaum-Analyse und die Symptome der mitochondrialen Erkrankung Verwandten finden soll, dass die Schwere weit von der Krankheit (Merkmal Expressivität) erinnert werden, variieren kann, die mit einer unterschiedlichen Anzahl von beschädigten Mitochondrien in Verbindung gebracht werden können, die Art ihrer Verletzungen, unterschiedliche Verteilung von Mutationen in Zellen usw. So ist es nicht immer möglich, offensichtliche Krankheitsanzeichen zu erkennen. In einigen Fällen werden entweder isolierte, gelöschte Symptome oder Zeichen, die durch ihre gezielte Suche entdeckt werden können, aufgedeckt.

Entwicklung der mitochondrialen Erkrankung kann mit einer Schädigung der Mitochondrien Hauptteilen, die sogenannten Mikrodeletionen (z.B. Kearns-Sayre-Syndrom, Pearson - Syndrom, einige Formen von Diabetes mit Taubheit, progressiver externer ophthalmoplegia, etc.) zugeordnet sein. In diesen Fällen oft nicht die charakteristischen Symptome der Verwandten finden, da die Entwicklung mit dem Aufkommen neuer Mutationen assoziierten Krankheiten , die in der Zygote aufgetreten sind unmittelbar nach der Befruchtung (Mutation de novo ). Die Krankheit ist sporadisch. Oft mit diesen Krankheiten von autosomal dominant vererbte eine Reihe von Bedingungen mit mehreren Mutationen in der mitochondrialen DNA verbunden ist , zum Beispiel einiger Formen von Enzephalomyopathien, Myopathie mit Augenkrankheit, trotz der Anwesenheit von Mutationen der mtDNA (multiple Deletionen) einen autosomal - dominant vererbt.

Im Gegensatz zum autosomal-dominanten Mendelschen Vererbungstyp in der mitochondrialen Pathologie ist jedoch eine große Anzahl von Betroffenen in nachfolgenden Generationen charakteristisch.

Schließlich können einige mitochondriale Erkrankungen, die oft mit einer Depletion von mtDNA-Mitochondrien oder deren Fehlen in Zellen einhergehen, autosomal-rezessiv vererbt werden. Dazu gehören angeborene Formen der Myopathie, Kardiomyopathie, Neurodistress-Syndrom, Laktatazidose, Leberschäden usw.

Die Untersuchung der Art der hereditären Übertragung der Krankheit ist von großer Bedeutung für die medizinisch-genetische Prognose und erfordert eine eingehende Analyse der klinischen Symptome mit Kenntnis der Mechanismen der Bildung der mitochondrialen Pathologie und der Arten ihrer Vererbung.

Die Manifestation klinischer Manifestationen variiert stark von den ersten Lebenstagen bis zur Erwachsenenzeit. Bei der Analyse dieses Indikators ist es notwendig, nosologische Formen zu berücksichtigen, da jedes von ihnen ein gewisses Erstlingsalter hat.

Bei mitochondrialen Erkrankungen beobachtete Austauschstörungen sind in den meisten Fällen progressiv. Die Anfangssymptome sind oft mild, verlaufen später und können zu erheblichen Behinderungen führen. Seltene Formen der Pathologie, wie die benigne infantile Myopathie und einige Formen von Lebers optischer Neuropathie, können günstig und umgekehrt sein.

Bei Laboruntersuchungen auf charakteristische Merkmale von mitochondrialen Erkrankungen achten:

• das Vorhandensein von Azidose;
• erhöhte Laktat- und Pyruvatspiegel im Blut, ein Anstieg des Laktat / Pyruvat-Index um mehr als 15, insbesondere verstärkt durch Glukoseladung oder Sport;
• Hypertonämie;
• Hypoglykämie;
• Hyperammonämie;
• Erhöhen der Konzentration von Acetoacetat und 3-Hydroxybutyrat;
• eine Erhöhung des Verhältnisses von 3-Hydroxybuttersäure / Acetessigsäure im Blut;
• erhöhter Gehalt an Aminosäuren in Blut und Urin (Alanin, Glutamin, Glutaminsäure, Valin, Leucin, Isoleucin);
• erhöhte Spiegel von Fettsäuren im Blut;
• Überexkretion von organischen Säuren mit Urin;
• Abnahme des Carnitinspiegels im Blut;
• eine Zunahme des Gehalts an Myoglobin in biologischen Flüssigkeiten;
• Verringerung der Aktivität von mitochondrialen Enzymen in Myozyten und Fibroblasten.

Der diagnostische Wert dieser Indikatoren ist für die Nahrungsaufnahme höher als für das Fasten. In der Praxis hat sich ein diagnostischer Test bewährt: die Bestimmung von Laktat im Blut auf dem Hintergrund der Glukoseladung, die es ermöglicht, die Inkonsistenz der Atmungskette mit einer zusätzlichen Glukosebelastung besser zu identifizieren.

Für die Labordiagnostik der mitochondrialen Dysfunktion und ihrer spezifischen nosologischen Formen sind routinemäßige, routinemäßige biochemische Untersuchungsmethoden nicht ausreichend, spezielle Tests sind notwendig. Es ist besonders praktisch, die Enzymaktivität in Skelettmuskelbiopsieproben zu analysieren als in anderen Geweben. Es ist möglich, die Aktivität von Atmungskettenenzymen zu bestimmen, insbesondere Citratsynthetase, Succinatdehydrogenase und Cytochrom C-Oxidase.

Daten von morphologischen und molekulargenetischen Studien

Morphologische Untersuchungen in der Diagnostik der mitochondrialen Pathologie sind von besonderer Bedeutung. Aufgrund der großen informativen Bedeutung ist es oft notwendig, eine Muskelbiopsie und eine histochemische Untersuchung der erhaltenen Biopsieproben durchzuführen. Wichtige Informationen können durch gleichzeitige Untersuchung des Materials durch Licht- und Elektronenmikroskopie erhalten werden.

Einer der wichtigen Marker der mitochondrialen Erkrankungen - das Phänomen des „zackig“ red - Fasern [Phänomen RRF (ragged red - Fasern)], 1963 gegründet, verknüpft er aufgrund Proliferation und fokalen Akkumulation von abnormal Mitochondrien durch die Kante der Muskelfaser verändert genetisch zu bilden. Dieses Phänomen wurde durch Lichtmikroskopie Gömöri spezielle Färbung nachgewiesen, aber in den letzten Jahren zu diesem Zweck verschiedene mitochondriale Marker und Vielzahl von immunologischen Methoden.

Andere morphologische Merkmale der mitochondrialen Pathologie umfassen:

• ein starker Anstieg der Mitochondrien;
• Akkumulation von Glykogen, Lipiden und Kalziumkonglomeraten im Subsarkolemm;
• verringerte Aktivität von mitochondrialen Enzymen;
• die gestörte Verteilung von Granula der Aktivität von Succinat-Dehydrogenase (SDH) -Enzymen, NADH-Oxidoreduktase, Cytochrom-C-Oxidase usw.

Bei Patienten mit mitochondrialen Erkrankungen, die mit dem Lichtmikroskop kann Muskelgewebes unspezifischen morphologische Eigenschaften erfassen: lokale Nekrose von Muskelfasern, die Akkumulation sarkoplazmennyh Masse, die Anwesenheit von Lyse subsarkolemmalnyh Abschnitten sarcoplasmic Basophilie sarcoplasmic, erhöhte Anzahl an Muskelkernen, Aktivierung der Regenerationsprozesse und andere.

Untersuchung der Rolle des Phänomens der „zackig“ red-Fasern zeigte ihre Bedeutung für die Diagnose von Erkrankungen wie MELAS Syndrom, MERRF, Kearns-Sayre, chronische progressive ophthalmoplegia und anderen verwandten mtDNA-Mutationen. Dieses Phänomen kann sich bei anderen Krankheiten entwickeln: Duchenne Myodystrophie, Dermatomyositis, Myotone Dystrophie, Medikamentenaufnahme (Clofibrat) und anderen pathologischen Zuständen. Daher kann das Phänomen der RRF zusammen mit primären mitochondrialen Erkrankungen sekundäre mitochondriale Dysfunktionen begleiten.

Gegenwärtig wird eine histochemische und elektronenmikroskopische Untersuchung von Muskelgewebe weitverbreitet verwendet, um Anzeichen einer mitochondrialen Insuffizienz zu erkennen. In einigen Fällen helfen sie bei der Diagnose, insbesondere bei einem normalen morphologischen Bild des Muskelgewebes gemäß der Lichtmikroskopie.

Elektronenmikroskopische Zeichen - Nachweis von mitochondrialen Proliferation Verletzung ihrer Form und Größe, Desorganisation und erhöhen die Cristae, Anhäufung von abnormen Mitochondrien unter sarcolemma, Anhäufung von Lipid- und abnormal parakristallinen (hauptsächlich bestehend aus Proteinen) oder osmophilen Einschlüssen lokalisierte zwischen der inneren und äußeren Membranen oder innerhalb der Cristae, Akkumulierung kugelig, oft in der Matrix (bestehend hauptsächlich aus Triglyceriden) und anderen entfernt.

Bei einigen Patienten können zytochemische Anomalien in Leukozyten nachgewiesen werden.

Ein Komplex biochemischer und morphologischer Studien wird ergänzt durch moderne Methoden der molekularen Diagnostik (Detektion von nukleären oder mitochondrialen Mutationen), die in spezialisierten DNA-Diagnostiklaboren durchgeführt werden. Bei mitochondrialen Erkrankungen werden verschiedene Arten von Mutationen identifiziert: Punkt, Deletionen, Duplikationen, quantitative Anomalien der DNA usw.

In Ermangelung von Mutationen in mtDNA, wenn eine mitochondriale Pathologie vermutet wird, wird eine nukleare DNA-Studie durchgeführt.

Kriterien für die Diagnose

Es gibt 2 Gruppen von Kriterien für die Diagnose von mitochondrialen Erkrankungen. Grundlegende diagnostische Kriterien (erste Gruppe).

• Klinisch:
  • etablierte Diagnosen: Syndrome MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, Leber-Neuropathie, Leah-Krankheit, Alpers;
  • Präsenz 2 oder eine Kombination der folgenden Funktionen:
    • pathophysonischer multisystemischer Schaden für Erkrankungen der Atmungskette;
    • fortschreitender Verlauf mit Exazerbationsereignissen oder dem Vorhandensein von mitochondrialen Mutationen in der Familie;
    • Ausschluß metabolischer und anderer Krankheiten durch Durchführung geeigneter Tests.
• Histologisch - die Entdeckung des RRF-Phänomens in mehr als 2% des Muskelgewebes.
• Enzymatisch:
  • Cytochrom C-Oxidase-negative Fasern;
  • eine Abnahme der Aktivität von Enzymen des Atmungskettenkomplexes (<20% der Norm im Gewebe, <30% in Zellen oder mehreren Geweben).
• Funktionell - Abnahme der ATP-Synthese in Fibroblasten mehr als 3 Standardabweichungen.
• Molekulargenetisch - pathogenetisch signifikante Mutationen von Nuklear- oder mtDNA.

Zusätzliche diagnostische Kriterien (zweite Gruppe).

• Klinische - unspezifische Symptome, die auftreten, wenn die Atmungskette Erkrankungen (Totgeburten, Motorik Fötus verringert, frühen neonatale Tod, Bewegungsstörungen, Entwicklungsstörungen, Störungen des Muskeltonus in der Neugeborenenperiode).
• Histologisch - ein kleiner Prozentsatz des Phänomens RRF, subarachromolemale Akkumulation von Mitochondrien oder deren Anomalien.
• Enzymatisch - eine geringe Aktivität der Enzyme des Atmungskomplexes (20-30% der Norm in Geweben, 30-40% - in Zellen oder Zelllinien).
• Funktionell - Verringerung der Synthese von ATP in Fibroblasten um 2-3 Standardabweichungen oder fehlendes Wachstum von Fibroblasten in einem Medium mit Galactose.
• Molekulargenetisch - der Nachweis von Mutationen von Kern- oder mtDNA mit einer vermuteten pathogenetischen Verbindung.
• Metabolisch - der Nachweis von einem oder mehreren Metaboliten, was auf eine Verletzung der zellulären Bioenergetik hinweist.

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