Dijagnostika mitohondrijskih bolesti. Mitohondrijska patologija u djece
Uvod(osobine ljudskih mitohondrija). Značajka funkcioniranja mitohondrija je prisutnost vlastitog mitohondrijskog genoma - kružne mitohondrijske DNA (mtDNA) koja sadrži 37 gena, čiji su proizvodi uključeni u proces proizvodnje energije u respiratornom lancu mitohondrija. mtDNA se nalazi u unutarnjoj membrani mitohondrija i sastoji se od pet konjugiranih enzimskih kompleksa, koji imaju ukupno 86 podjedinica. Uglavnom su kodirani nuklearnim genima (nDNA), ali sedam podjedinica prvog enzimskog kompleksa (ND1, 2, 3, 4, 4L, 5, 6), jedna trećeg (citokrom b), tri četvrtog (COI) , COII, COIII) i dva od petog (ATPaza 6 i 8) su kodirani strukturnim genima mtDNA. Stoga su enzimski kompleksi (tj. proteini) kodirani i nuklearnim (nDNA) i mitohondrijskim genima (mtDNA) uključeni u osiguravanje različitih biokemijskih funkcija mitohondrija.
Bilješka! Glavni biokemijski procesi koji su povezani s energetskim metabolizmom i odvijaju se u mitohondrijima su: ciklus trikarboksilne kiseline (Krebsov ciklus), beta-oksidacija masnih kiselina, karnitinski ciklus, transport elektrona u respiratornom lancu i oksidativna fosforilacija. Svaki od ovih procesa može biti poremećen i uzrokovati insuficijenciju mitohondrija.
Uzrok mitohondrijske bolesti (u daljnjem tekstu MB). Glavna svojstva mitohondrijskog genoma su citoplazmatsko nasljeđivanje gena, odsutnost rekombinacija (tj. reorganizacija genetskog materijala kroz razmjenu pojedinačnih segmenata, regija, dvostrukih spirala DNK) i visoka stopa mutacija. Mitohondrijski genom karakterizira izrazita nestabilnost i visoka stopa nukleotidnih supstitucija, u prosjeku 10-17 puta veća od stope mutacije nuklearnih gena, a u njemu se tijekom života jedinke često javljaju somatske mutacije. Neposredni uzrok nastanka i razvoja mitohondrijske disfunkcije leži u defektima u sustavu oksidativne fosforilacije, nesavršenosti mehanizama popravka, odsutnosti histona i prisutnosti slobodni radikali kisik je nusprodukt aerobnog disanja.
Mutacije u genomu mitohondrija karakterizirane su fenomenom [ !!! ] heteroplazmija, u kojoj (zbog specifičnosti mitohondrijskog nasljeđivanja), kao rezultat stanične diobe, raspodjela (koja vrlo varira - od 1 do 99%) mutirane mtDNA između stanica kćeri događa se nasumično i neravnomjerno, kao rezultat koje kopije mtDNA nose normalni i/ili mutirani alel. U isto vrijeme, različita tkiva tijela ili susjedna područja istog tkiva mogu se razlikovati u stupnju heteroplazme, tj. prema stupnju prisutnosti i omjeru u stanicama tijela mitohondrija s mutiranom i normalnom mtDNA (u narednim generacijama neke stanice mogu imati samo normalnu mtDNA, drugi dio samo mutantnu, a treći dio - obje vrste mtDNA) . Sadržaj mitohondrija s mutiranom mtDNA postupno raste. Zbog ovog "lag razdoblja" (od engleskog "lag" - kašnjenje), budući pacijenti često postižu spolnu zrelost (i daju potomstvo, gotovo uvijek noseći iste mutacije u mtDNA). Kada broj mutantnih kopija mtDNA u stanici dosegne određeni prag koncentracije, energetski metabolizam u stanicama je značajno oštećen i manifestira se u obliku bolesti (napomena: značajka nasljednih MB je često potpuna odsutnost bilo kakvih patoloških znakova na početku bolesnikova života).
Bilješka! Heteroplazmija je karakterizirana istodobnim postojanjem mutantne i normalne mtDNA u istoj stanici, tkivu ili organu, što određuje težinu, prirodu i starost manifestacije MB. Broj promijenjene mtDNA također može rasti s godinama pod utjecajem različitih čimbenika i postupno doseći razinu koja može izazvati kliničke manifestacije bolesti.
U skladu s navedenim značajkama dvostrukog mitohondrijskog genoma, tip nasljeđivanja MB može biti različit. Budući da je mtDNA u tijelu gotovo isključivo majčinog podrijetla, kada se mitohondrijska mutacija prenese na potomstvo, u rodovnici se odvija majčinski tip nasljeđivanja - sva djeca bolesne majke obolijevaju. Ako dođe do mutacije u nuklearnom genu (nDNA) koji kodira sintezu mitohondrijskog proteina, bolest se prenosi prema klasičnim Mendelovim zakonima. Ponekad se mutacija mtDNA (obično delecija) javlja de novo u ranoj fazi ontogeneze, a tada se bolest manifestira kao sporadičan slučaj.
Bilješka! Trenutno je poznato da je više od 100 točkastih mutacija i nekoliko stotina strukturnih preustroja mtDNA povezano s karakterističnim neuromuskularnim i drugim mitohondrijskim sindromima u rasponu od smrtonosnih u neonatalnom razdoblju života do bolesti s kasnim početkom.
Definicija. MB se može okarakterizirati kao bolesti uzrokovane genetskim i strukturno-biokemijskim defektima mitohondrija i popraćene kršenjem tkivnog disanja i, kao rezultat, sustavnim defektom u energetskom metabolizmu, zbog čega su energetski najovisnija tkiva i cilj organi su zahvaćeni u različitim kombinacijama: mozak, skeletni mišići i miokard (mitohondrijske encefalomiopatije), gušterača, organ vida, bubrezi, jetra. Klinički, kršenja u tim organima mogu se realizirati u bilo kojoj dobi. Istodobno, heterogenost simptoma otežava klinička dijagnoza ove bolesti. Potreba za isključivanjem MB javlja se u prisutnosti višesistemskih manifestacija koje se ne uklapaju u uobičajeni patološki proces. Učestalost disfunkcije dišnog lanca procjenjuje se od 1 na 5-10 tisuća do 4-5 na 100 tisuća novorođenčadi.
Semiotika. Neuromuskularna patologija u MB obično je predstavljena demencijom, napadajima, ataksijom, optičkom neuropatijom, retinopatijom, senzorineuralnom gluhoćom, perifernom neuropatijom i miopatijom. Međutim, oko 1/3 bolesnika s MB ima normalnu inteligenciju i nema neuromuskularnih manifestacija. MB uključuje, posebno, Kearns-Sayre encefalokardiomiopatiju (retinitis pigmentosa, vanjska oftalmoplegija, potpuni srčani blok); MERRF sindrom (mioklonusna epilepsija, "pokidana" crvena vlakna); (mitohondrijska encefalomiopatija, laktacidoza, epizode slične moždanom udaru); Pearsonov sindrom (encefalomiopatija, ataksija, demencija, progresivna vanjska oftalmoplegija); NAPR sindrom (neuropatija, ataksija, retinitis pigmentosa); te neki oblici oftalmopatske miopatije. Sve ove oblike ujedinjuje miopatski sindrom izražen u jednom ili drugom stupnju.
Bilješka! Dva glavna klinička znaka MB su povećanje broja organa i tkiva uključenih u patološki proces tijekom vremena, kao i gotovo neizbježno oštećenje središnjeg živčanog sustava. Polimorfizam kliničke manifestacije, uključujući oštećenje organa, na prvi pogled, fiziološki i morfološki nepovezano, u kombinaciji s različitim razdobljima manifestacije i stalnim napredovanjem simptoma bolesti s godinama, te omogućuje posumnjati na [genetsku] mutaciju mtDNA.
Bilješka! U kliničkoj praksi veliki značaj ima sposobnost razlikovati kliničku sliku MB od uobičajenih somatskih, autoimunih, endokrinih i drugih patoloških stanja, od kojih se većina može liječiti. Potrebno je provesti temeljitu procjenu obiteljske anamneze, podataka iz rutinskih kliničkih i laboratorijsko-instrumentalnih metoda ispitivanja, prije propisivanja specifičnih genetskih i biokemijskih testova pacijentu, usmjerenih na otkrivanje mitohondrijske patologije.
Dijagnostika . Algoritam za dijagnosticiranje bilo kojeg MB trebao bi uključivati sljedeće korake: [ 1 ] identifikacija tipične kliničke slike mitohondrijskog sindroma ili "neobjašnjive" multisistemske lezije i nasljedne anamneze koja potvrđuje maternalni tip nasljeđa; [ 2 ] daljnja dijagnostička pretraga trebala bi biti usmjerena na otkrivanje uobičajenih markera mitohondrijske disfunkcije: povećanje razine laktata/piruvata u krvnom serumu i cerebrospinalnoj tekućini, poremećaj metabolizma ugljikohidrata, proteina, aminokiselina, kao i klinička slika koja uključuje najmanje tri od ovih sustava u patološkom procesu: CNS, kardiovaskularni sustav, mišićni, endokrini, bubrežni, organi vida i sluha; [ 3 ] u slučaju kliničkih i laboratorijski i instrumentalno potvrđenih znakova mitohondrijske patologije radi se PCR analiza limfocita krvi za ciljano traženje točkastih mutacija mtDNA; studija koja se smatra zlatnim standardom za dijagnosticiranje MB [citopatija] - biopsija skeletnih mišića s histokemijskom, elektronskomikroskopskom, imunološkom i molekularno genetičkom analizom, karakteristične promjene u kojima će biti kod bilo kojeg MB (vidi dolje); [ 5 ] najosjetljiviji testovi za dijagnozu MB su metode za procjenu razine heteroplazme patološke mtDNA u razna tijela i tkiva: fluorescentna PCR, kloniranje, denaturirajuća tekućinska kromatografija visoke učinkovitosti, sekvenciranje, Southern blot hibridizacija itd.
Histokemijska studija biopsija mišića pacijenata, uključujući trikromno bojenje po Gomory metodi, pokazuje promjene karakteristične za MB - pokidana crvena vlakna miofibrila, koja sadrže veliki broj proliferirajućih i oštećenih mitohondrija, tvoreći nakupine duž periferije mišićnog vlakna. . U tom slučaju, broj pokidanih crvenih vlakana u biopsiji trebao bi biti ≥ 2%. Enzimsko-histokemijska analiza pokazuje manjak citokrom C-oksidaze u 2 i 5% miofibrila (za bolesnike mlađe od 50 i starije od 50 godina) od njihovog ukupnog broja u biopsijama. Histokemijska analiza aktivnosti sukcinat dehidrogenaze (SDH) pokazuje CDH-pozitivno obojenje miofibrila - neravnih plavih vlakana (ragged blue fibers), što u kombinaciji sa SDH-pozitivnim obojenjem stijenki arterija koje opskrbljuju mišiće ukazuje na visok stupanj oštećenje mitohondrija miocita. Prilikom provođenja elektronske mikroskopije uzoraka mišićne biopsije utvrđuju se patološke inkluzije, strukturne promjene mitohondrija, promjene u njihovom obliku, veličini i broju.
Bilješka! Unatoč značajnom napretku od otkrića genetskih mutacija mtDNA, većina dijagnostičkih metoda koje se koriste u kliničkoj praksi ima nizak stupanj specifičnosti za pojedine MB. Stoga se dijagnostički kriteriji za pojedini MB prije svega sastoje od kombinacije specifičnih kliničkih i morfoloških obrazaca.
Načela liječenja . Terapija MB (citopatija) isključivo je simptomatska i usmjerena je na smanjenje stope progresije bolesti, kao i na poboljšanje kvalitete života bolesnika. U tu svrhu pacijentima se propisuje standardna kombinacija lijekova, uključujući koenzim Q10, idebenon - sintetski analog CoQ10, kreatin, folnu kiselinu, vitamine B2, B6, B12 i druge lijekove koji poboljšavaju redoks reakcije u stanicama (lijekovi prijenosnici elektrona u dišni lanac i kofaktori enzimskih reakcija energetskog metabolizma). Ovi spojevi potiču sintezu ATP molekula i smanjuju aktivnost slobodnih radikalnih procesa u mitohondrijima. U međuvremenu, prema sustavnom pregledu, većina lijekova s antioksidativnim i metaboličkim učincima koji se koriste u MB nije procijenjena u velikim randomiziranim placebom kontroliranim ispitivanjima. Stoga je teško procijeniti težinu njihovog terapijskog učinka i prisutnost značajnih nuspojava.
Pročitajte više o MB-u u sljedećim izvorima:
članak "Neuromuskularna patologija u mitohondrijskim bolestima" L.A. Saykova, V.G. Pustozeri; Medicinska akademija u Sankt Peterburgu poslijediplomsko obrazovanje Roszdrav (časopis "Bilten St. Petersburg Medical Academy of Postgraduate Education" 2009) [pročitati];
članak "Kronične bolesti neupalne geneze i mutacije ljudskog mitohondrijskog genoma" K.Yu. Mitrofanov, A.V. Zhelankin, M.A. Sazonova, I.A. Sobenin, A.Yu. Postnov; Inovacijski centar Skolkovo. Istraživački institut za aterosklerozu, Moskva; GBOU Istraživački institut za opću patologiju i patofiziologiju Ruske akademije medicinskih znanosti, Moskva; Zavod za kliničku kardiologiju. A.L. Myasnikova FGBU RKNPK Ministarstva zdravstva i socijalnog razvoja Ruske Federacije (časopis "Kardiološki bilten" br. 1, 2012.) [čitaj];
članak "Mitohondrijska DNA i ljudska nasljedna patologija" N.S. Prokhorova, L.A. Demidenko; Zavod za medicinsku biologiju Državne ustanove "Krimsko državno medicinsko sveučilište nazvano po I.I. SI. Georgievsky", Simferopol (časopis "Tauride Medical and Biological Bulletin" br. 4, 2010.) [čitaj];
članak "Mitohondrijski genom i ljudske mitohondrijske bolesti" I.O. Mazunin, N.V. Volodko, E.B. Starikovskaya, R.I. Šukernik; Institut za kemijsku biologiju i temeljnu medicinu, sibirska podružnica Ruska akademija Sciences, Novosibirsk (Časopis "Molekularna biologija" br. 5, 2010.) [čitaj];
članak "Izgledi za mitohondrijsku medicinu" D.B. Zorov, N.K. Isaev, E.Yu. Plotnikov, D.N. Silachev, L.D. Zorova, I.B. Pevzner, M.A. Morosanova, S.S. Yankauskas, S.D. Zorov, V.A. Babenko; Moskva Državno sveučilište ih. M.V. Lomonosov, Institut za fizičku i kemijsku biologiju nazvan po A.I. A.N. Belozersky, Istraživački institut za mitoinženjering, Laser Znanstveni centar, Fakultet bioinženjerstva i bioinformatike; Rusko nacionalno istraživačko medicinsko sveučilište. N.I. Pirogov (časopis "Biokemija" br. 9, 2013) [čitaj];
članak "Moždani udari u mitohondrijskim bolestima" N.V. Pizov; Odjel za živčane bolesti s tečajevima neurokirurgije i medicinske genetike, SBEI HPE "Yaroslavl State Medical Academy" (časopis "Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics" br. 2, 2012) [pročitati];
članak "Dijagnostika i prevencija nuklearno kodiranih mitohondrijskih bolesti u djece" E.A. Nikolaev; Istraživački klinički institut za pedijatriju, Moskva (Ruski bilten perinatologije i pedijatrije, br. 2, 2014.) [pročitati];
članak "Epilepsija u djece s mitohondrijskim bolestima: značajke dijagnoze i liječenja" Zavadenko N.N., Kholin A.A.; GBOU VPO Rusko nacionalno istraživačko medicinsko sveučilište. N.I. Pirogov Ministarstva zdravstva i socijalnog razvoja Rusije, Moskva (časopis "Epilepsija i paroksizmalna stanja" br. 2, 2012.) [čitaj];
članak " Patologija mitohondrija i problemi patogeneze mentalnih poremećaja” V.S. Suhorukov; Moskovski istraživački institut za pedijatriju i dječju kirurgiju Rosmedtekhnologii (Časopis za neurologiju i psihijatriju, br. 6, 2008.) [čitaj];
članak "Algoritam za dijagnozu mitohondrijskih encefalomiopatija" S.N. Illarioshkin (Časopis o živčanim bolestima br. 3, 2007.) [čitaj];
članak "Aktualna pitanja liječenja mitohondrijskih poremećaja" V.S. Suhorukov; Savezna državna proračunska ustanova "Moskovski istraživački institut za pedijatriju i dječju kirurgiju" Ministarstva zdravstva Rusije (časopis "Učinkovita farmakoterapija. Pedijatrija" br. 4, 2012 [čitaj]);
članak "Leukoencefalopatija s dominantnom lezijom moždanog debla, leđne moždine i povećanim laktatom u MR spektroskopiji (kliničko promatranje)" V.I. Guzeva, E. A. Efet, O. M. Nikolaeva; Pedijatrijsko medicinsko sveučilište St. Petersburg, St. Petersburg, Rusija (časopis "Neurosurgery and neurology of childhood" br. 1, 2013.) [čitaj];
nastavno pomagalo za studente treće godine medicinskog dijagnostičkog fakulteta medicinskih sveučilišta "Nasljedne mitohondrijske bolesti" T.S. Ugolnik, I. V. Manaenkova; Obrazovna ustanova "Gomel State Medical University", Odjel za patološku fiziologiju, 2012. [čitaj];
brzo: Mitohondrijske bolesti(neurodegeneracija) - na stranicu sa 17 poveznica na izvore (članci, prezentacije i sl.).
© Laesus De Liro
Mitohondrijske bolesti, a posebno mitohondrijski sindrom, koji se može manifestirati lezijama središnjeg živčanog sustava, patologijama srca i skeletnih mišića, danas su jedan od najvažnijih odjeljaka neuropedijatrije.
Mitohondriji - što je to?
Kako se mnogi sjećaju iz školski tečaj biologije, mitohondrij je jedan od staničnih organela, čija je glavna funkcija stvaranje molekule ATP tijekom staničnog disanja. Osim toga, u njemu se odvija ciklus trikarboksilnih kiselina i mnogi drugi procesi. Studije provedene krajem 20. stoljeća otkrile su ključnu ulogu mitohondrija u procesima kao što su osjetljivost na lijekove i starenje (programirana stanična smrt). Sukladno tome, kršenje njihovih funkcija dovodi do nedostatka razmjene energije, a kao rezultat toga, oštećenja i smrti stanice. Ovi poremećaji posebno su izraženi u stanicama živčanog sustava i skeletnih mišića.
Mitohondriologija
Genetska istraživanja omogućila su da se utvrdi da mitohondriji imaju svoj genom, različit od genoma stanične jezgre, a poremećaji u njegovom funkcioniranju najčešće su povezani s mutacijama koje se tamo javljaju. Sve je to omogućilo izdvajanje znanstvenog smjera koji proučava bolesti povezane s oštećenjem mitohondrijskih funkcija - mitohondrijske citopatije. Mogu biti i sporadični i kongenitalni, naslijeđeni preko majke.
Simptomi
Mitohondrijski sindrom može se manifestirati u različitim ljudskim sustavima, ali najizraženije manifestacije su neurološki simptomi. To je zbog činjenice da je živčano tkivo najjače pogođeno hipoksijom. Karakteristične značajke hipotenzija, nesposobnost adekvatnog podnošenja tjelesne aktivnosti, razne miopatije, oftalmopareza (paraliza ptoze. Od živčanog sustava mogu postojati manifestacije slične moždanom udaru, konvulzije, piramidalni poremećaji, mentalni poremećaji. U pravilu, mitohondrijski sindrom u djeteta uvijek se manifestira kašnjenjem u razvoju ili gubitkom već stečenih vještina, psihomotorni poremećaji.Od strane endokrinog sustava, razvoj dijabetesa, disfunkcija štitnjače i gušterače, zastoj u rastu, pubertet.Lezije srca mogu se razviti i na pozadini patologija drugim organima, a izolirano Mitohondrijski sindrom u ovom slučaju predstavlja kardiomiopatija.
Dijagnostika
Mitohondrijske bolesti najčešće se otkrivaju u ili tijekom prvih godina djetetova života. Prema stranim studijama, ova se patologija dijagnosticira kod jednog novorođenčeta od 5 tisuća. Za dijagnozu se provodi sveobuhvatno kliničko, genetsko, instrumentalno, biokemijsko i molekularno ispitivanje. Do danas postoji niz metoda za određivanje ove patologije.
- Elektromiografija - s normalnim rezultatima na pozadini izražene slabosti mišića u pacijenta, moguće je sumnjati na mitohondrijske patologije.
- Laktacidoza vrlo često prati bolesti mitohondrija. Naravno, sama njegova prisutnost nije dovoljna za postavljanje dijagnoze, ali mjerenje razine mliječne kiseline u krvi nakon vježbanja može biti vrlo informativno.
- Biopsija i histokemijski pregled dobivenog biopsije je najinformativniji.
- Dobre rezultate daje istodobna primjena svjetlosne i elektronske mikroskopije skeletnih mišića.
Jedna od najčešćih dječjih bolesti povezanih s genetskim promjenama u mitohondrijima je Leighov sindrom, prvi put opisan 1951. godine. Prvi znakovi pojavljuju se u dobi od jedne do tri godine, ali moguće su ranije manifestacije - u prvom mjesecu života ili, naprotiv, nakon sedam godina. Prve manifestacije su zaostajanje u razvoju, gubitak težine, gubitak apetita, opetovano povraćanje. S vremenom se pridružuju neurološki simptomi - poremećaj mišićnog tonusa (hipotenzija, distonija, hipertonus), konvulzije, poremećena koordinacija.
Bolest utječe na organe vida: razvija se degeneracija mrežnice, okulomotorni poremećaji. U većine djece bolest postupno napreduje, pojačavaju se znaci piramidalnih poremećaja, javljaju se poremećaji funkcije gutanja i disanja.
Jedno od djece koje je patilo od takve patologije bio je Efim Pugačev, kojemu je 2014. dijagnosticiran mitohondrijski sindrom. Njegova majka Elena traži pomoć svih brižnih ljudi.
Prognoze su, nažalost, danas najčešće razočaravajuće. To je zbog kasne dijagnoze bolesti, nedostatka detaljnih informacija o patogenezi, teškog stanja bolesnika povezanog s multisistemskim lezijama i nepostojanja jedinstvenog kriterija za procjenu učinkovitosti terapije.
Stoga je liječenje takvih bolesti još uvijek u razvoju. U pravilu se svodi na simptomatsku i potpornu terapiju.
Pojava ovih bolesti povezana je s promjenama u DNA mitohondrija. Genom mitohondrijske DNK potpuno je dešifriran. Sadrži ribosomalne RNA gene, 22 tRNA i 13 polipeptida uključenih u reakcije oksidativne fosforilacije. Većina mitohondrijskih proteina kodirana je genima nuklearne DNK, prevode se u citoplazmi i zatim ulaze u mitohondrije. Mitohondrijska DNK se nasljeđuje s majčine strane. Citoplazma jajašca sadrži tisuće mitohondrija, dok mitohondriji spermija ne završavaju u zigoti. Stoga mužjaci nasljeđuju mtDNA od svojih majki, ali je ne prenose na svoje potomke.
Svaki mitohondrij sadrži 10 ili više molekula DNA. Obično su sve kopije mtDNA identične. Ponekad, međutim, dolazi do mutacija u mtDNA koje se mogu prenijeti i na mitohondrije kćeri i na stanice kćeri.
Klinički, mutacije se mogu manifestirati u obliku različitih simptoma u bilo kojem organu ili tkivu iu bilo kojoj dobi. Energetski najovisniji, a time i ranjivi, su mozak, srce, skeletni mišići, endokrini sustav, jetra. Lezije živčanog sustava obično su popraćene konvulzijama, poremećenom koordinacijom (ataksijom), smanjenom inteligencijom, neurosenzornom gluhoćom.
Primjeri nasljednih bolesti: Leberova atrofija optičkog diska (akutni gubitak središnjeg vida, može se pojaviti u bilo kojoj dobi), mitohondrijska encefalomiopatija, sindrom mioklonične epilepsije i pokidana mišićna vlakna.
Multifaktorijalne bolesti
Javljaju se kod osoba s odgovarajućom kombinacijom predisponirajućih alela, postoji polimorfizam kliničkih znakova, bolesti se manifestiraju u bilo kojoj dobi, bilo koji sustav ili organ može biti uključen u patološki proces. Primjeri: hipertenzija, ateroskleroza, peptički ulkus, shizofrenija, epilepsija, glaukom, psorijaza, bronhijalna astma itd.
Osobitosti:
Visoka učestalost pojavljivanja u populaciji
Postojanje različitih kliničkih oblika
Ovisnost o stupnju rizika za rodbinu pacijenta:
Što je bolest rjeđa u populaciji, to je veći rizik za rođake probanda
Što je bolest izraženija kod probanda, to je veći rizik od bolesti kod njegovog srodnika
Rizik za rođake probanda bit će veći ako postoji još jedan bolesni krvni srodnik.
Medicinsko genetsko savjetovanje
Ovo je jedna od vrsta specijalizirane medicinske skrbi za stanovništvo. U ordinaciji rade genetičari, kao i drugi specijalisti (opstetričari, pedijatri, endokrinolozi, neuropatolozi). Glavni zadaci savjetovanja:
Pomoć liječnicima u dijagnosticiranju nasljedne bolesti
Određivanje vjerojatnosti rođenja djeteta s nasljednom patologijom
Objašnjenja roditeljima o značenju genetskog rizika
Faze savjetovanja:
1. Pregled bolesnika i dijagnoza nasljedne bolesti. Za to se koriste različite metode: citogenetička, biokemijska, DNK dijagnostika. Indikacije za savjetovanje su:
Ustanovljena ili sumnja na nasljednu bolest u obitelji
Rođenje djeteta s malformacijama
Ponovljeni spontani pobačaji, mrtvorođenčad, neplodnost
Djeca koja zaostaju u mentalnom i tjelesnom razvoju
Kršenje seksualnog razvoja
krvno-srodnički brakovi
Moguća izloženost teratogenima u prva 3 mjeseca trudnoće
2. Utvrđivanje rizika od rađanja bolesnog djeteta. Prilikom utvrđivanja rizika moguće su sljedeće situacije:
a) u slučaju monogenski nasljednih bolesti, izračun rizika temelji se na zakonima G. Mendela. Ovo uzima u obzir genotip roditelja i značajke ekspresije gena (penetrantnost i ekspresivnost).
b) za poligenski nasljedne bolesti (bolesti s nasljednom predispozicijom) koriste se posebne tablice za izračun rizika, a uzimaju se u obzir sljedeće značajke:
Što je bolest rjeđa u populaciji, to je veći rizik za rođake probanda
Što je bolest izraženija kod probanda, to je veći rizik od bolesti kod njegovih srodnika.
Rizik za rođake probanda bit će veći ako postoji još jedan bolesni krvni srodnik
c) sporadični slučajevi bolesti: bolesno dijete rođeno je od fenotipski zdravih roditelja, dok nema podataka o sličnoj patologiji kod rođaka. Razlozi:
Generativne mutacije jednog od roditelja ili somatske mutacije u ranim fazama embrionalnog razvoja
Prijelaz recesivnog gena u homozigotno stanje
Prikrivanje obiteljske patologije od strane jednog od roditelja.
3. Zaključak konzultacija i savjeta roditeljima. Genetski rizik do 5% smatra se niskim i nije kontraindikacija za rađanje. Rizik je od 6 do 20% - definiran je kao srednji i smatra se kontraindikacijom za začeće ili kao indikacija za prekid trudnoće. Bez obzira na stupanj rizika, savjetuje se prenatalna dijagnostika.
Prenatalna (prenatalna) dijagnoza.
Mnoge bolesti mogu se otkriti i prije rođenja djeteta. Ako se otkriju ozbiljne bolesti u fetusu, liječnik nudi obitelji umjetni prekid trudnoće. Konačnu odluku o ovom pitanju mora donijeti obitelj. Prenatalne dijagnostičke metode uključuju:
1. Biopsija korionskih resica. Proizvedeno u 7-9 tjedana trudnoće. Služi za otkrivanje kromosomskih grešaka, aktivnost enzima u svrhu dijagnostike nasljednih metaboličkih bolesti i DNA dijagnostiku.
2. Amniocenteza (uzimanje amnionske tekućine sa stanicama koje se nalaze u njoj). Proizvedeno od 12-14 tjedana trudnoće.
3. Kordocenteza (uzimanje krvi iz pupčanih žila) izvodi se u 20-25 tjednu trudnoće i koristi se u iste svrhe.
4. Test krvi majke. Detekcija α-fetoproteina (protein koji proizvodi jetra fetusa i prodire kroz placentarnu barijeru u krv majke). Njegovo povećanje nekoliko puta u 16. tjednu trudnoće može ukazivati na defekte neuralne cijevi. Smanjenje njegove koncentracije u odnosu na normu može ukazivati na Downov sindrom.
5. Ultrazvučni pregled ploda radi se u svim fazama trudnoće. Ultrazvučni pregled je glavna metoda vizualnog određivanja fetalnih malformacija i stanja posteljice. Ultrazvučni pregled preporučuje se svim ženama barem 2 puta tijekom trudnoće.
Mitohondrijske bolesti velika su heterogena skupina nasljednih bolesti i patoloških stanja uzrokovanih poremećajima u građi i funkcijama mitohondrija i tkivnom disanju. Prema stranim znanstvenicima, učestalost ovih bolesti u novorođenčadi je 1:5000.
ICD-10 kod
Metabolički poremećaji, klasa IV, E70-E90.
Proučavanje prirode ovih patoloških stanja započelo je 1962. godine, kada je skupina istraživača opisala 30-godišnjeg pacijenta s netireoidnim hipermetabolizmom, mišićnom slabošću i visokom razinom bazalnog metabolizma. Pretpostavlja se da su te promjene povezane s kršenjem procesa oksidativne fosforilacije u mitohondrijima mišićnog tkiva. Godine 1988. drugi su znanstvenici prvi izvijestili o otkriću mutacije u mitohondrijskoj DNA (mtDNA) kod pacijenata s miopatijom i optičkom neuropatijom. Deset godina kasnije, pronađene su mutacije u nuklearnim genima koji kodiraju komplekse respiratornog lanca u male djece. Tako je formiran novi smjer u strukturi dječjih bolesti - mitohondrijska patologija, mitohondrijske miopatije, mitohondrijske encefalomiopatije.
Mitohondriji su intracelularne organele koje su prisutne u obliku nekoliko stotina kopija u svim stanicama (osim eritrocita) i proizvode ATP. Duljina mitohondrija je 1,5 µm, širina 0,5 µm. Njihovo obnavljanje događa se kontinuirano tijekom cijelog staničnog ciklusa. Organela ima 2 membrane - vanjsku i unutarnju. Od unutarnje membrane prema unutra se protežu nabori zvani kriste. Unutarnji prostor ispunjen je matricom - glavnom homogenom ili sitnozrnatom tvari stanice. Sadrži kružnu molekulu DNA, specifičnu RNA, granule soli kalcija i magnezija. Enzimi uključeni u oksidativnu fosforilaciju (kompleks citokroma b, c, a i a3) i prijenos elektrona fiksirani su na unutarnjoj membrani. Ovo je membrana za pretvaranje energije koja pretvara kemijsku energiju oksidacije supstrata u energiju koja se akumulira u obliku ATP-a, kreatin-fosfata itd. Enzimi uključeni u transport i oksidaciju masnih kiselina koncentrirani su na vanjskoj membrani. Mitohondriji su sposobni za samoreplikaciju.
Glavna funkcija mitohondrija je aerobna biološka oksidacija (disanje tkiva pomoću kisika u stanici) - sustav za korištenje energije organska tvar uz njegovo postupno oslobađanje u stanici. U procesu disanja tkiva dolazi do uzastopnog prijenosa vodikovih iona (protona) i elektrona kroz različite spojeve (akceptore i donore) na kisik.
U procesu katabolizma aminokiselina nastaju ugljikohidrati, masti, glicerol, ugljični dioksid, voda, acetil koenzim A, piruvat, oksalacetat, ketoglutarat koji zatim ulaze u Krebsov ciklus. Nastale ione vodika prihvaćaju adeninski nukleotidi – adenin (NAD +) i flavin (FAD +) nukleotidi. Reducirani koenzimi NADH i FADH oksidiraju se u respiratornom lancu, koji je predstavljen sa 5 respiratornih kompleksa.
U procesu prijenosa elektrona energija se akumulira u obliku ATP-a, kreatin-fosfata i drugih makroergičkih spojeva.
Dišni lanac predstavlja 5 proteinskih kompleksa koji provode cijeli složeni proces biološke oksidacije (tablica 10-1):
- 1. kompleks - NADH-ubikinon reduktaza (ovaj kompleks se sastoji od 25 polipeptida, od kojih je sinteza 6 kodirana mtDNA);
- 2. kompleks - sukcinat-ubikinon oksidoreduktaza (sastoji se od 5-6 polipeptida, uključujući sukcinat dehidrogenazu, kodiran samo mtDNA);
- 3. kompleks - citokrom C-oksidoreduktaza (prenosi elektrone iz koenzima Q u kompleks 4, sastoji se od 9-10 proteina, sintezu jednog od njih kodira mtDNA);
- 4. kompleks - citokrom oksidaza [sastoji se od 2 citokroma (a i a3), kodiranih mtDNA];
- 5. kompleks - mitohondrijska H + -ATPaza (sastoji se od 12-14 podjedinica, vrši sintezu ATP-a).
Osim toga, elektrone 4 masne kiseline koje prolaze kroz beta-oksidaciju nosi protein koji nosi elektrone.
U mitohondrijima se odvija još jedan važan proces - beta-oksidacija masnih kiselina, koja rezultira stvaranjem acetil-CoA i estera karnitina. U svakom ciklusu oksidacije masnih kiselina odvijaju se 4 enzimske reakcije.
Prvi stupanj osiguravaju acil-CoA dehidrogenaze (kratki, srednji i dugi lanac) i 2 prijenosnika elektrona.
Godine 1963. otkriveno je da mitohondriji imaju svoj jedinstveni genom naslijeđen s majke. Predstavljen je jednim malim kružnim kromosomom duljine 16 569 bp, koji kodira 2 ribosomske RNA, 22 prijenosne RNA i 13 podjedinica enzimskih kompleksa lanca prijenosa elektrona (njih sedam pripada kompleksu 1, jedna kompleksu 3, tri kompleksu 4, dva - do složenog 5). Većina mitohondrijskih proteina uključenih u procese oksidativne fosforilacije (oko 70) kodirana je nuklearnom DNA, a samo 2% (13 polipeptida) sintetizirano je u mitohondrijskom matriksu pod kontrolom strukturnih gena.
Struktura i funkcija mtDNA razlikuje se od one nuklearnog genoma. Prvo, ne sadrži introne, što osigurava visoku gustoću gena u usporedbi s nuklearnom DNK. Drugo, većina mRNA ne sadrži 5'-3' neprevedene sekvence. Treće, mtDNA ima D-petlju, koja je njezina regulatorna regija. Replikacija je proces u dva koraka. Također su otkrivene razlike između genetskog koda mtDNA i nuklearnog. Posebno treba napomenuti da postoji veliki broj kopije prve. Svaki mitohondrij sadrži 2 do 10 kopija ili više. S obzirom na to da stanice mogu sadržavati stotine i tisuće mitohondrija, može postojati i do 10.000 kopija mtDNA. Vrlo je osjetljiv na mutacije i trenutno su identificirane 3 vrste takvih promjena: točkaste mutacije proteina koji kodiraju gene mtDNA (mit- mutacije), točkaste mutacije u genima mtDNA-tRNA (sy/7-mutacije) i velike rearanžmane mtDNA (p-mutacije).
Normalno, cijeli stanični genotip mitohondrijskog genoma je identičan (homoplazmija), međutim, kada dođe do mutacije, dio genoma ostaje identičan, dok drugi dio ostaje promijenjen. Ova pojava se naziva heteroplazmija. Manifestacija mutantnog gena događa se kada broj mutacija dosegne određenu kritičnu razinu (prag), nakon čega dolazi do kršenja procesa stanične bioenergetike. To objašnjava činjenicu da će uz minimalne poremećaje prije svega stradati energetski najovisniji organi i tkiva (živčani sustav, mozak, oči, mišići).
Charlie Guard, neizlječivo bolesna beba u Ujedinjenom Kraljevstvu, privlači međunarodnu pozornost dok njegovi roditelji traže eksperimentalni tretman za koji se nadaju da može pomoći njihovu sinu, čija rijetka vrsta "deplecije DNK" obično rezultira smrću u prvih nekoliko mjeseci života. Ali što uzrokuje ovo stanje i zašto ono ima tako razoran učinak na tijelo?
Charlie Guard sa svojim roditeljima
Charlie je rođen 4. kolovoza 2016. godine i od listopada je primljen u bolnicu Great Ormond Street u Londonu, piše The New York Times. Navodi se da beba stara 11 mjeseci ne može samostalno disati, ima grčeve, slijepa je i gluha. Roditelji ga žele odvesti u SAD na eksperimentalno liječenje, no liječnici se s tim ne slažu, tvrdeći da liječenje neće pomoći i samo produžiti Charliejevu patnju. Umjesto toga, u bolnici su zaključili da bi najhumanije rješenje bila eutanazija.
Ovaj slučaj ponovno je otvorio raspravu o pravima roditelja na liječenje svoje djece. Nekoliko Britanski sudovi stao na stranu bolnice. Međutim, njegovi roditelji rekli su da je bolnica odgodila eutanaziju kako bi im dala više vremena da se oproste sa svojim djetetom.
Encefalomiopatski sindrom iscrpljenosti mitohondrijske DNK uzrokovan je mutacijama u genima koji pomažu u održavanju DNK koja se nalazi unutar mitohondrija ("elektrana" stanica) koji pretvaraju hranjive tvari u energiju i imaju vlastiti skup DNK.
U Charliejevom slučaju, mutacija je u genu zvanom RRM2B, koji je uključen u stvaranje mitohondrijske DNK. Mutacija dovodi do smanjenja količine mitohondrijske DNA i sprječava normalno funkcioniranje mitohondrija.
Bolest zahvaća mnoge organe u tijelu, a posebno mišiće, mozak i bubrege koji imaju velike energetske potrebe. To može uzrokovati slabost mišića, mikrocefaliju (veličina glave manja od normalne), probleme s bubrezima, napadaje i gubitak sluha. Slabost mišića koji se koriste za disanje može dovesti do ozbiljnih problema s disanjem i, u Charliejevom slučaju, bila je potrebna ventilacija.
Bolest je izuzetno rijetka. Prije Charliejeva slučaja, samo je oko 15 beba diljem svijeta imalo ovaj poseban oblik sindroma iscrpljenosti mitohondrijske DNA.
Simptomi obično počinju vrlo rano. Prema The Timesu, Charlie je počeo pokazivati znakove kada je imao samo nekoliko tjedana. A djeca s ovim stanjem obično ne prežive nakon djetinjstva. U pregledu slučajeva sedmero djece iz 2008. godine sa sindromom gubitka mitohondrijske DNA zbog mutacije u genu RRM2B, sva su umrla prije nego što su navršila 4 mjeseca.
Ne postoji lijek, samo upravljanje simptomima, kao što je pružanje nutritivne potpore ili ventilacije za pomoć pri disanju, prema pregledu Sveučilišta u Washingtonu.
Charliejevi roditelji rekli su da žele da njihov sin ima eksperimentalni tretman koji se zove nukleozidna terapija, nedokazani tretman koji cilja na DNK materijale koje njegove stanice ne mogu proizvesti. Taj se tretman ranije koristio za pacijente s manje ozbiljnim oblikom iscrpljenosti mitohondrijske DNA poznate kao mutacija TK2, piše Times. Međutim, terapija nikada nije korištena za mutaciju RRM2B. Čak je i liječnik koji je isprva pristao pomoći Gardovima u ovom liječenju kasnije priznao da terapija vjerojatno neće pomoći Charlieju jer je dijete bilo u uznapredovalom stadiju bolesti.
Nedavno je bolnica Bambino Ges u Italiji pitala može li dijete premjestiti k njima, ali Great Ormond Street ga je odbio premjestiti, navodeći pravne razloge, piše The Washington Post. Britanski ministar vanjskih poslova Boris Johnson također je rekao da je "odluka i dalje vođena medicinskim savjetima stručnjaka koje su potvrdili sudovi".