การวินิจฉัยโรคไมโทคอนเดรีย พยาธิสภาพของยลในเด็ก
บทนำ(คุณสมบัติของไมโทคอนเดรียของมนุษย์). คุณลักษณะของการทำงานของไมโทคอนเดรียคือการมีอยู่ของจีโนมของไมโตคอนเดรีย - ไมโทคอนเดรียแบบวงกลม (mtDNA) ที่มียีน 37 ยีนซึ่งผลิตภัณฑ์มีส่วนร่วมในกระบวนการผลิตพลังงานในห่วงโซ่การหายใจของไมโทคอนเดรีย mtDNA อยู่ในเยื่อชั้นในของไมโตคอนเดรียและประกอบด้วยคอมเพล็กซ์เอนไซม์ห้าตัวที่รวมกันซึ่งมีทั้งหมด 86 หน่วยย่อย ส่วนใหญ่จะถูกเข้ารหัสโดยยีนนิวเคลียร์ (nDNA) แต่เจ็ดหน่วยย่อยของคอมเพล็กซ์เอนไซม์แรก (ND1, 2, 3, 4, 4L, 5, 6) หนึ่งในสาม (cytochrome b) สามในสี่ (COI , COII, COIII) และสองในห้า (ATPase 6 และ 8) ถูกเข้ารหัสโดยยีนโครงสร้าง mtDNA ดังนั้น เอ็นไซม์คอมเพล็กซ์ (เช่น โปรตีน) ที่เข้ารหัสโดยยีนนิวเคลียร์ (nDNA) และไมโทคอนเดรีย (mtDNA) จึงมีส่วนร่วมในการจัดเตรียมหน้าที่ทางชีวเคมีที่หลากหลายของไมโทคอนเดรีย
บันทึก! กระบวนการทางชีวเคมีหลักที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงานและเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรีย ได้แก่ วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (วัฏจักรเครบส์) เบต้าออกซิเดชันของกรดไขมัน วัฏจักรคาร์นิทีน การขนส่งอิเล็กตรอนในห่วงโซ่การหายใจ และออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชั่น กระบวนการใด ๆ เหล่านี้สามารถถูกรบกวนและทำให้ไมโตคอนเดรียไม่เพียงพอ
สาเหตุของโรคไมโตคอนเดรีย (ต่อไปนี้จะเรียกว่า MB) คุณสมบัติหลักของจีโนมของไมโทคอนเดรียคือการสืบทอดของไซโตพลาสซึมของยีน การไม่มีการรวมตัวกันใหม่ (กล่าวคือ การจัดโครงสร้างใหม่ของสารพันธุกรรมผ่านการแลกเปลี่ยนของแต่ละส่วน ภูมิภาค DNA double helixes) และอัตราการกลายพันธุ์สูง จีโนมของไมโตคอนเดรียมีลักษณะเฉพาะคือความไม่เสถียรที่เด่นชัดและอัตราการแทนที่นิวคลีโอไทด์ที่สูงโดยเฉลี่ยสูงกว่าอัตราการกลายพันธุ์ของยีนนิวเคลียร์โดยเฉลี่ย 10-17 เท่า และการกลายพันธุ์ทางร่างกายมักเกิดขึ้นในช่วงชีวิตของบุคคล สาเหตุในทันทีของการโจมตีและการพัฒนาของความผิดปกติของไมโทคอนเดรียนั้นอยู่ที่ความบกพร่องในระบบออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชั่น ความไม่สมบูรณ์ของกลไกการซ่อมแซม การไม่มีฮีสโตน และการปรากฏตัวของ อนุมูลอิสระออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากการหายใจแบบใช้ออกซิเจน
การกลายพันธุ์ในจีโนมของไมโตคอนเดรียมีลักษณะเฉพาะโดยปรากฏการณ์ [ !!! ] heteroplasmy ซึ่ง (เนื่องจากความจำเพาะของการสืบทอดของไมโตคอนเดรีย) อันเป็นผลมาจากการแบ่งเซลล์ การกระจาย (ซึ่งแตกต่างกันอย่างมาก - ตั้งแต่ 1 ถึง 99%) ของ mtDNA กลายพันธุ์ระหว่างเซลล์ลูกสาวเกิดขึ้นแบบสุ่มและไม่สม่ำเสมออันเป็นผลมาจาก สำเนาใดของ mtDNA ที่มีอัลลีลปกติและ/หรือกลายพันธุ์ ในเวลาเดียวกันเนื้อเยื่อต่าง ๆ ของร่างกายหรือบริเวณใกล้เคียงของเนื้อเยื่อเดียวกันอาจแตกต่างกันในระดับของ heteroplasmy เช่น ตามระดับของการมีอยู่และอัตราส่วนในเซลล์ของร่างกายของไมโทคอนเดรียที่มีทั้ง mtDNA กลายพันธุ์และปกติ (ในรุ่นต่อๆ ไป บางเซลล์อาจมี mtDNA ธรรมดาเท่านั้น อีกส่วนหนึ่งกลายพันธุ์เท่านั้น และส่วนที่สาม - ทั้งสองประเภทเป็น mtDNA) . เนื้อหาของไมโตคอนเดรียที่มี mtDNA กลายพันธุ์เพิ่มขึ้นทีละน้อย เนื่องจาก "ช่วงล่าช้า" นี้ (จากภาษาอังกฤษ "ล่าช้า" - ล่าช้า) ผู้ป่วยในอนาคตมักจะบรรลุวุฒิภาวะทางเพศ เมื่อจำนวนของสำเนากลายพันธุ์ของ mtDNA ในเซลล์ถึงเกณฑ์ความเข้มข้นที่กำหนด การเผาผลาญพลังงานในเซลล์จะบกพร่องอย่างมากและแสดงออกในรูปแบบของโรค (หมายเหตุ: คุณลักษณะของ MBs ที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมมักจะ ขาดหายไปอย่างสมบูรณ์สัญญาณทางพยาธิวิทยาใด ๆ ในช่วงเริ่มต้นของชีวิตของผู้ป่วย)
บันทึก! เฮเทอโรพลาสมีมีลักษณะเฉพาะโดยการมีอยู่ของ mtDNA ปกติและกลายพันธุ์พร้อมกันในเซลล์ เนื้อเยื่อ หรืออวัยวะเดียวกัน ซึ่งเป็นตัวกำหนดความรุนแรง ธรรมชาติ และอายุของการสำแดงของ MB จำนวนของ mtDNA ที่เปลี่ยนแปลงยังสามารถเพิ่มขึ้นตามอายุภายใต้อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ และค่อยๆ ถึงระดับที่อาจทำให้เกิดอาการทางคลินิกของโรค
ตามคุณสมบัติข้างต้นของจีโนมไมโทคอนเดรียคู่ ประเภทของมรดก MB อาจแตกต่างกัน เนื่องจาก mtDNA ในร่างกายมีต้นกำเนิดมาจากมารดาเกือบทั้งหมด เมื่อการกลายพันธุ์ของไมโทคอนเดรียถูกส่งไปยังลูกหลาน การถ่ายทอดทางพันธุกรรมประเภทมารดาจึงเกิดขึ้นในสายเลือด - เด็กทุกคนของมารดาที่ป่วยจะป่วย หากเกิดการกลายพันธุ์ในยีนนิวเคลียร์ (nDNA) ซึ่งเข้ารหัสการสังเคราะห์โปรตีนของไมโตคอนเดรีย โรคนี้จะถูกส่งต่อตามกฎของเมนเดลเลียนแบบดั้งเดิม บางครั้งการกลายพันธุ์ของ mtDNA (โดยปกติจะเป็นการลบออก) เกิดขึ้นในระยะเริ่มต้นของการเกิดมะเร็ง และจากนั้นโรคก็ปรากฏตัวเป็นกรณีประปราย
บันทึก! ปัจจุบัน การกลายพันธุ์มากกว่า 100 จุดและการจัดเรียงโครงสร้าง mtDNA หลายร้อยครั้งเป็นที่ทราบกันดีว่าเกี่ยวข้องกับลักษณะเฉพาะของกล้ามเนื้อและกล้ามเนื้อและกลุ่มอาการไมโทคอนเดรียอื่นๆ ตั้งแต่อันตรายถึงชีวิตในช่วงทารกแรกเกิดไปจนถึงโรคที่เริ่มมีอาการช้า
คำนิยาม. MB สามารถระบุได้ว่าเป็นโรคที่เกิดจากความบกพร่องทางพันธุกรรมและโครงสร้างทางชีวเคมีของไมโตคอนเดรีย และมาพร้อมกับการละเมิดการหายใจของเนื้อเยื่อ และเป็นผลให้เกิดความบกพร่องของระบบในการเผาผลาญพลังงาน ซึ่งเป็นผลมาจากเนื้อเยื่อและเป้าหมายที่ขึ้นกับพลังงานมากที่สุด อวัยวะได้รับผลกระทบในรูปแบบต่างๆ: สมอง กล้ามเนื้อโครงร่าง และกล้ามเนื้อหัวใจ (โรคสมองจากไมโทคอนเดรีย), ตับอ่อน, อวัยวะที่มองเห็น, ไต, ตับ ในทางคลินิก การละเมิดอวัยวะเหล่านี้สามารถรับรู้ได้ทุกเพศทุกวัย ในเวลาเดียวกัน ความหลากหลายของอาการทำให้การวินิจฉัยทางคลินิกของโรคเหล่านี้ซับซ้อนขึ้น ความจำเป็นในการแยก MB นั้นเกิดขึ้นเมื่อมีอาการหลายระบบที่ไม่เข้ากับกระบวนการทางพยาธิวิทยาตามปกติ ความถี่ของความผิดปกติของระบบทางเดินหายใจอยู่ที่ประมาณ 1 ต่อ 5-10,000 ถึง 4-5 ต่อ 100,000 ทารกแรกเกิด
สัญศาสตร์. พยาธิสภาพของระบบประสาทและกล้ามเนื้อในหน่วย MB มักจะแสดงด้วยภาวะสมองเสื่อม อาการชัก ภาวะผิดปกติ เส้นประสาทตาอักเสบ จอประสาทตาเสื่อม ประสาทหูหนวก เส้นประสาทส่วนปลายอักเสบ และโรคกล้ามเนื้อ อย่างไรก็ตาม ผู้ป่วยประมาณ 1 ใน 3 ของ MB มีสติปัญญาปกติและไม่มีอาการทางประสาทและกล้ามเนื้อ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MB รวมถึง Kearns-Sayre encephalocardiomyopathy (retinitis pigmentosa, ophthalmoplegia ภายนอก, บล็อกหัวใจที่สมบูรณ์); กลุ่มอาการ MERRF (โรคลมชัก myoclonus, เส้นใยสีแดง "ฉีกขาด"); (โรคสมองจากยล, กรดแลคติค, อาการคล้ายโรคหลอดเลือดสมอง); กลุ่มอาการเพียร์สัน (โรคไข้สมองอักเสบ, ataxia, ภาวะสมองเสื่อม, จักษุภายนอกที่ก้าวหน้า); กลุ่มอาการ NAPR (โรคระบบประสาท, ataxia, retinitis pigmentosa); และโรคกล้ามเนื้อตาบางรูปแบบ รูปแบบทั้งหมดเหล่านี้รวมกันโดยกลุ่มอาการของโรคกล้ามเนื้อซึ่งแสดงออกถึงระดับหนึ่งหรืออีกระดับหนึ่ง
บันทึก! สัญญาณทางคลินิกหลักสองประการของ MB คือการเพิ่มจำนวนของอวัยวะและเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางพยาธิวิทยาเมื่อเวลาผ่านไปตลอดจนความเสียหายที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ต่อระบบประสาทส่วนกลาง ความหลากหลาย อาการทางคลินิกรวมถึงความพ่ายแพ้ของอวัยวะต่างๆ ในแวบแรก โดยที่ไม่เกี่ยวข้องกันทางสรีรวิทยาและทางสัณฐานวิทยา ร่วมกับช่วงเวลาต่างๆ ของการแสดงอาการและการลุกลามอย่างต่อเนื่องของอาการของโรคตามอายุ และทำให้สงสัยว่ามีการกลายพันธุ์ [พันธุกรรม] mtDNA
บันทึก! ในทางคลินิก ความสำคัญอย่างยิ่งมีความสามารถในการแยกแยะภาพทางคลินิกของ MB จากสภาพร่างกาย ภูมิต้านทานผิดปกติ ต่อมไร้ท่อ และพยาธิสภาพอื่นๆ ที่พบได้ทั่วไป ซึ่งส่วนใหญ่สามารถรักษาได้ จำเป็นต้องทำการประเมินประวัติครอบครัวอย่างละเอียด ข้อมูลจากวิธีการตรวจทางคลินิกและเครื่องมือทางห้องปฏิบัติการที่ทำเป็นประจำ ก่อนที่จะกำหนดการทดสอบทางพันธุกรรมและทางชีวเคมีที่เฉพาะเจาะจงให้กับผู้ป่วย เพื่อค้นหาพยาธิสภาพของไมโทคอนเดรีย
การวินิจฉัย . อัลกอริทึมสำหรับการวินิจฉัย MB ใดๆ ควรมีขั้นตอนต่อไปนี้: [ 1 ] การระบุภาพทางคลินิกทั่วไปของกลุ่มอาการไมโตคอนเดรียลหรือรอยโรคหลายระบบที่ "อธิบายไม่ได้" และประวัติทางพันธุกรรมที่ยืนยันประเภทของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของมารดา [ 2 ] การค้นหาการวินิจฉัยเพิ่มเติมควรมุ่งเป้าไปที่การตรวจหาตัวบ่งชี้ทั่วไปของความผิดปกติของไมโทคอนเดรีย: การเพิ่มขึ้นของระดับแลคเตต/ไพรูเวตในซีรั่มในเลือดและน้ำไขสันหลัง การละเมิดคาร์โบไฮเดรต โปรตีน เมแทบอลิซึมของกรดอะมิโน ตลอดจนภาพทางคลินิกที่เกี่ยวข้อง อย่างน้อยสามระบบเหล่านี้ในกระบวนการทางพยาธิวิทยา: ระบบประสาทส่วนกลาง, ระบบหัวใจและหลอดเลือด, กล้ามเนื้อ, ต่อมไร้ท่อ, ไต, อวัยวะของการมองเห็นและการได้ยิน; [ 3 ] ในกรณีของทางคลินิกและห้องปฏิบัติการที่ได้รับการยืนยันและสัญญาณเครื่องมือของพยาธิสภาพของไมโตคอนเดรีย การวิเคราะห์ PCR ของเซลล์เม็ดเลือดขาวในเลือดจะดำเนินการเพื่อค้นหาเป้าหมายสำหรับการกลายพันธุ์ของจุด mtDNA; การศึกษาที่ถือเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับการวินิจฉัยโรค MB [cytopathies] - การตรวจชิ้นเนื้อของกล้ามเนื้อโครงร่างด้วยฮิสโตเคมี, กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน, การวิเคราะห์ทางภูมิคุ้มกันวิทยาและอณูพันธุศาสตร์, การเปลี่ยนแปลงลักษณะที่จะเกิดขึ้นกับ MB ใด ๆ (ดูด้านล่าง); [ 5 ] การทดสอบที่ละเอียดอ่อนที่สุดสำหรับการวินิจฉัยโรค MB เป็นวิธีการประเมินระดับ heteroplasmy ของ mtDNA ทางพยาธิวิทยาใน ร่างกายต่างๆและเนื้อเยื่อ: ฟลูออเรสเซนต์ PCR, การโคลนนิ่ง, การทำให้เสียสภาพของโครมาโตกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง, การหาลำดับ, การผสมพันธุ์แบบ Southern blot, ฯลฯ
การศึกษาทางฮิสโตเคมีของตัวอย่างชิ้นเนื้อของกล้ามเนื้อของผู้ป่วย รวมถึงการย้อมสีไตรโครมตามวิธี Gomory แสดงให้เห็นถึงลักษณะการเปลี่ยนแปลงของเส้นใยสีแดงที่ฉีกขาดของ MB ของไมโทคอนเดรียซึ่งมีไมโทคอนเดรียที่เพิ่มจำนวนและเสียหายจำนวนมาก . ในกรณีนี้ จำนวนของเส้นใยสีแดงฉีกขาดในการตรวจชิ้นเนื้อควรเป็น ≥ 2% การวิเคราะห์เอนไซม์-ฮิสโตเคมีแสดงให้เห็นความบกพร่องของไซโตโครม ซี-ออกซิเดสใน 2 และ 5% ของ myofibrils (สำหรับผู้ป่วยที่อายุน้อยกว่า 50 ปีและอายุมากกว่า 50 ปี) ของจำนวนทั้งหมดในตัวอย่างชิ้นเนื้อ การวิเคราะห์ฮิสโตเคมีของกิจกรรม succinate dehydrogenase (SDH) แสดงให้เห็นถึงการย้อมสี myofibrils บวก CDH - เส้นใยสีน้ำเงินขาด (เส้นใยสีน้ำเงินขาด) ซึ่งเมื่อรวมกับการย้อมสี SDH บวกของผนังหลอดเลือดแดงที่ส่งกล้ามเนื้อบ่งชี้ ระดับสูงทำลายไมโทคอนเดรียของไมโอไซต์ เมื่อทำการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของชิ้นเนื้อชิ้นเนื้อ การรวมทางพยาธิวิทยา การจัดเรียงโครงสร้างของไมโทคอนเดรีย การเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ขนาด และจำนวนจะถูกกำหนด
บันทึก! แม้จะมีความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญตั้งแต่การค้นพบการกลายพันธุ์ของยีน mtDNA แต่วิธีการวินิจฉัยส่วนใหญ่ที่ใช้ในการปฏิบัติทางคลินิกมีความจำเพาะในระดับต่ำสำหรับแต่ละ MBs ดังนั้นเกณฑ์การวินิจฉัยสำหรับ MB โดยเฉพาะประการแรกจึงประกอบด้วยการผสมผสานระหว่างรูปแบบทางคลินิกและทางสัณฐานวิทยาที่เฉพาะเจาะจง
หลักการรักษา . การบำบัดด้วย MB (cytopathies) เป็นการรักษาตามอาการโดยเฉพาะและมีเป้าหมายเพื่อลดอัตราการลุกลามของโรค ตลอดจนปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้ป่วย เพื่อจุดประสงค์นี้ ผู้ป่วยจะได้รับยามาตรฐานร่วมกัน ซึ่งรวมถึงโคเอ็นไซม์คิวเท็น, ไอดีบีโนน ซึ่งเป็นอะนาลอกสังเคราะห์ของโคคิวเท็น, ครีเอทีน, กรดโฟลิก, วิตามิน B2, B6, B12 และอื่นๆ ยาที่ปรับปรุงปฏิกิริยารีดอกซ์ในเซลล์ (ยาพาอิเล็กตรอนในห่วงโซ่ทางเดินหายใจและปัจจัยร่วมของปฏิกิริยาเอนไซม์ของการเผาผลาญพลังงาน) สารประกอบเหล่านี้กระตุ้นการสังเคราะห์โมเลกุล ATP และลดกิจกรรมของกระบวนการอนุมูลอิสระในไมโตคอนเดรีย ในขณะเดียวกัน จากการทบทวนอย่างเป็นระบบ ยาส่วนใหญ่ที่มีสารต้านอนุมูลอิสระและผลการเผาผลาญที่ใช้เป็น MB ยังไม่ได้รับการประเมินในการทดลองแบบสุ่มที่มีกลุ่มควบคุมด้วยยาหลอกขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะประเมินความรุนแรงของผลการรักษาและผลข้างเคียงที่มีนัยสำคัญ
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ MB ในแหล่งข้อมูลต่อไปนี้:
บทความ "พยาธิสภาพของกล้ามเนื้อและกล้ามเนื้อในโรคไมโทคอนเดรีย" L.A. เซย์โควา, วี.จี. พุสโตเซอร์; สถาบันการแพทย์เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก การศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Roszdrav (นิตยสาร "Bulletin of the St. Petersburg Medical Academy of Postgraduate Education" 2009) [อ่าน];
บทความ "โรคเรื้อรังของการกำเนิดที่ไม่อักเสบและการกลายพันธุ์ของจีโนมไมโทคอนเดรียของมนุษย์" K.Yu. Mitrofanov, A.V. Zhelankin, M.A. ซาโซโนวา, ไอ.เอ. โซเบนิน, A.Yu. โพสต์นอฟ; ศูนย์นวัตกรรม Skolkovo สถาบันวิจัยหลอดเลือด, มอสโก; GBOU สถาบันวิจัยพยาธิวิทยาทั่วไปและพยาธิสรีรวิทยาของ Russian Academy of Medical Sciences, มอสโก; สถาบันคลินิกโรคหัวใจ. A.L. Myasnikova FGBU RKNPK ของกระทรวงสาธารณสุขและการพัฒนาสังคมของสหพันธรัฐรัสเซีย (นิตยสาร "Cardiology Bulletin" No. 1, 2012) [อ่าน];
บทความ "Mitochondrial DNA และพยาธิสภาพทางพันธุกรรมของมนุษย์" N.S. Prokhorova, L.A. เดมิเดนโก้ ; ภาควิชาชีววิทยาการแพทย์ สถาบันของรัฐ "มหาวิทยาลัยการแพทย์แห่งรัฐไครเมีย ตั้งชื่อตาม I.I. เอส.ไอ. Georgievsky", Simferopol (นิตยสาร "Tauride Medical and Biological Bulletin" ฉบับที่ 4, 2010) [อ่าน];
บทความ "ไมโทคอนเดรียจีโนมและโรคไมโตคอนเดรียของมนุษย์" I.O. มาซูนิน, N.V. Volodko, E.B. Starikovskaya, R.I. ซูเคอร์นิค ; สถาบันชีววิทยาเคมีและการแพทย์พื้นฐาน สาขาไซบีเรีย สถาบันการศึกษาของรัสเซีย Sciences, Novosibirsk (วารสาร "อณูชีววิทยา" ฉบับที่ 5, 2010) [อ่าน];
บทความ "อนาคตของยาไมโตคอนเดรีย" โดย D.B. Zorov, N.K. Isaev, E. Yu. พลอตนิคอฟ, D.N. Silachev, L.D. โซโรวา, ไอ.บี. เพฟซเนอร์, ปริญญาโท โมโรซาโนวา เอส.เอส. Yankauskas, S.D. Zorov, V.A. บาเบนโก้ ; มอสโก มหาวิทยาลัยของรัฐพวกเขา. เอ็ม.วี. Lomonosov สถาบันชีววิทยากายภาพและเคมี ตั้งชื่อตาม A.I. หนึ่ง. Belozersky, สถาบันวิจัย Mitoengineering, Laser ศูนย์วิทยาศาสตร์, คณะวิศวกรรมชีวภาพและชีวสารสนเทศ; การวิจัยแห่งชาติรัสเซีย มหาวิทยาลัยแพทย์พวกเขา. นิ Pirogov (นิตยสาร "ชีวเคมี" ฉบับที่ 9, 2013) [อ่าน];
บทความ "จังหวะในโรคยล" N.V. ปิซอฟ ; แผนกโรคประสาทที่มีหลักสูตรศัลยกรรมประสาทและพันธุศาสตร์การแพทย์ SBEI HPE "Yaroslavl State Medical Academy" (วารสาร "ประสาทวิทยา, ประสาทวิทยา, จิตเวชศาสตร์" ฉบับที่ 2, 2012) [อ่าน];
บทความ "การวินิจฉัยและการป้องกันโรคไมโตคอนเดรียเข้ารหัสนิวเคลียร์ในเด็ก" E.A. นิโคเลฟ ; สถาบันวิจัยคลินิกกุมารเวชศาสตร์, มอสโก (วารสาร "Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics" No. 2, 2014) [อ่าน];
บทความ "โรคลมชักในเด็กที่เป็นโรคยล: คุณสมบัติของการวินิจฉัยและการรักษา" Zavadenko N.N. , Kholin A.A.; GBOU VPO มหาวิทยาลัยการแพทย์แห่งชาติรัสเซีย นิ Pirogov ของกระทรวงสาธารณสุขและการพัฒนาสังคมของรัสเซีย, มอสโก (วารสาร "โรคลมชักและภาวะ paroxysmal" ฉบับที่ 2, 2012) [อ่าน];
บทความ " พยาธิสภาพของไมโตคอนเดรียและปัญหาการเกิดโรคทางจิต” V.S. ซูโครูคอฟ; สถาบันวิจัยกุมารเวชศาสตร์และศัลยกรรมเด็กแห่งมอสโกแห่ง Rosmedtekhnologii (วารสารประสาทวิทยาและจิตเวชศาสตร์, ฉบับที่ 6, 2008) [อ่าน];
บทความ "อัลกอริทึมสำหรับการวินิจฉัยโรคไข้สมองอักเสบจากยล" S.N. Illarioshkin (นิตยสาร Nervous Diseases ฉบับที่ 3, 2007) [อ่าน];
บทความ "ปัญหาที่แท้จริงของการรักษาความผิดปกติของไมโทคอนเดรีย" โดย V.S. ซูโครูคอฟ; สถาบันงบประมาณของรัฐบาลกลาง "สถาบันวิจัยกุมารเวชศาสตร์และศัลยกรรมเด็กมอสโก" ของกระทรวงสาธารณสุขของรัสเซีย (วารสาร "เภสัชบำบัดที่มีประสิทธิภาพกุมารเวชศาสตร์" ฉบับที่ 4, 2012 [อ่าน];
บทความ "มะเร็งเม็ดเลือดขาวที่มีรอยโรคเด่นของก้านสมอง ไขสันหลัง และแลคเตทที่เพิ่มขึ้นใน MR spectroscopy (การสังเกตทางคลินิก)" V.I. Guzeva, E. A. Efet, O. M. Nikolaeva; St. Petersburg Pediatric Medical University, St. Petersburg, Russia (วารสาร "ศัลยกรรมประสาทและประสาทวิทยาในวัยเด็ก" ฉบับที่ 1, 2013) [อ่าน];
เครื่องช่วยสอนสำหรับนักศึกษาชั้นปีที่ 3 ของคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยการแพทย์ "โรคกรรมพันธุ์ไมโตคอนเดรีย" T.S. Ugolnik, I. V. Manaenkova; สถาบันการศึกษา "Gomel State Medical University", ภาควิชาสรีรวิทยาพยาธิวิทยา, 2555 [อ่าน];
เร็ว: โรคไมโตคอนเดรีย(การเสื่อมสภาพของระบบประสาท) - ไปยังไซต์ที่มี 17 ลิงก์ไปยังแหล่งที่มา (บทความ งานนำเสนอ ฯลฯ)
© ลาเอซุส เดอ ลีโร
โรคของไมโทคอนเดรียและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกลุ่มอาการของไมโตคอนเดรีย ซึ่งสามารถแสดงออกได้จากรอยโรคของระบบประสาทส่วนกลาง หัวใจ และพยาธิสภาพของกล้ามเนื้อโครงร่าง ปัจจุบันเป็นหนึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุดของกุมารเวชศาสตร์
ไมโทคอนเดรีย - มันคืออะไร?
เท่าที่จำได้จาก หลักสูตรของโรงเรียนชีววิทยา ไมโทคอนเดรียเป็นหนึ่งในออร์แกเนลล์ของเซลล์ซึ่งมีหน้าที่หลักคือการก่อตัวของโมเลกุลเอทีพีระหว่างการหายใจระดับเซลล์ นอกจากนี้ยังมีวงจรของกรดไตรคาร์บอกซิลิกและกระบวนการอื่น ๆ อีกมากมาย การศึกษาที่ดำเนินการในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 เผยให้เห็นถึงบทบาทสำคัญของไมโทคอนเดรียในกระบวนการต่างๆ เช่น ความไวของยาและการแก่ชรา (การตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้) ดังนั้นการละเมิดหน้าที่ของพวกเขานำไปสู่การขาดการแลกเปลี่ยนพลังงานและเป็นผลให้เซลล์เสียหายและตาย ความผิดปกติเหล่านี้เด่นชัดเป็นพิเศษในเซลล์ของระบบประสาทและกล้ามเนื้อโครงร่าง
ไมโตคอนเดรียวิทยา
การศึกษาทางพันธุกรรมทำให้สามารถระบุได้ว่าไมโทคอนเดรียมีจีโนมของตัวเอง ซึ่งแตกต่างจากจีโนมของนิวเคลียสของเซลล์ และการรบกวนในการทำงานมักเกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นที่นั่น ทั้งหมดนี้ทำให้สามารถระบุทิศทางทางวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาโรคที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของไมโตคอนเดรียที่บกพร่อง ซึ่งก็คือไมโทคอนเดรียไซโตพาที พวกเขาสามารถเป็นได้ทั้งแบบประปรายและมา แต่กำเนิดโดยสืบทอดมาจากแม่
อาการ
Mitochondrial syndrome สามารถแสดงออกในระบบต่าง ๆ ของมนุษย์ แต่อาการที่เด่นชัดที่สุดคืออาการทางระบบประสาท นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเนื้อเยื่อประสาทได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจากภาวะขาดออกซิเจน คุณลักษณะเฉพาะความดันเลือดต่ำ, ไม่สามารถทนต่อการออกกำลังกายได้อย่างเพียงพอ, โรคกล้ามเนื้อต่าง ๆ, โรคตา (อัมพาตหนังตาตก. จากระบบประสาทอาจมีอาการคล้ายโรคหลอดเลือดสมอง, ชัก, ความผิดปกติของเสี้ยม, ความผิดปกติทางจิต ตามกฎแล้วกลุ่มอาการไมโทคอนเดรียในเด็กมักแสดงออก โดยพัฒนาการล่าช้าหรือสูญเสียทักษะที่ได้รับไปแล้ว, ความผิดปกติของจิต, ในส่วนของระบบต่อมไร้ท่อ, การพัฒนาของโรคเบาหวาน, ความผิดปกติของต่อมไทรอยด์และตับอ่อน, การชะลอการเจริญเติบโต, วัยแรกรุ่นไม่ได้รับการยกเว้น รอยโรคหัวใจสามารถพัฒนาได้ทั้งกับพื้นหลัง พยาธิสภาพของอวัยวะอื่น ๆ และในการแยกกลุ่มอาการของไมโตคอนเดรียในกรณีนี้จะแสดงโดย cardiomyopathy
การวินิจฉัย
โรคไมโทคอนเดรียมักตรวจพบในหรือในช่วงปีแรกของชีวิตเด็ก จากการศึกษาในต่างประเทศพบว่าพยาธิสภาพนี้ได้รับการวินิจฉัยในเด็กแรกเกิด 1 คนจาก 5,000 คน สำหรับการวินิจฉัยนั้นจะดำเนินการตรวจทางคลินิก พันธุกรรม เครื่องมือ ชีวเคมี และโมเลกุลอย่างครอบคลุม จนถึงปัจจุบันมีหลายวิธีในการตรวจหาพยาธิสภาพนี้
- Electromyography - ด้วยผลลัพธ์ปกติกับพื้นหลังของกล้ามเนื้ออ่อนแรงที่เด่นชัดในผู้ป่วยจึงเป็นไปได้ที่จะสงสัยว่ามีพยาธิสภาพของไมโทคอนเดรีย
- กรดแลคติคมักมาพร้อมกับโรคไมโทคอนเดรีย แน่นอนว่าการมีอยู่ของมันเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอที่จะวินิจฉัยได้ แต่การวัดระดับกรดแลคติกในเลือดหลังออกกำลังกายสามารถให้ข้อมูลได้มาก
- การตรวจชิ้นเนื้อและการตรวจทางฮิสโตเคมีของชิ้นเนื้อที่ได้รับนั้นเป็นข้อมูลที่ดีที่สุด
- ผลลัพธ์ที่ดีแสดงโดยการใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของกล้ามเนื้อโครงร่างพร้อมกัน
โรคในวัยเด็กที่พบบ่อยที่สุดโรคหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในไมโตคอนเดรียคือโรคลีห์ (Leigh's syndrome) ซึ่งอธิบายครั้งแรกในปี พ.ศ. 2494 สัญญาณแรกปรากฏขึ้นเมื่ออายุหนึ่งถึงสามปี แต่สามารถแสดงอาการก่อนหน้านี้ได้ - ในเดือนแรกของชีวิตหรือตรงกันข้ามหลังจากเจ็ดปี อาการแรกคือพัฒนาการล่าช้า น้ำหนักลด เบื่ออาหาร อาเจียนซ้ำๆ เมื่อเวลาผ่านไปอาการทางระบบประสาทจะเข้าร่วม - ความผิดปกติของกล้ามเนื้อ (ความดันเลือดต่ำ, ดีสโทเนีย, hypertonicity), การชัก, การประสานงานที่บกพร่อง
โรคนี้ส่งผลกระทบต่ออวัยวะของการมองเห็น: ความเสื่อมของเรตินาพัฒนา, ความผิดปกติของกล้ามเนื้อ ในเด็กส่วนใหญ่ โรคจะค่อย ๆ ดำเนินไป สัญญาณของความผิดปกติของพีระมิดเพิ่มขึ้น ความผิดปกติของการกลืนและการหายใจปรากฏขึ้น
เด็กคนหนึ่งที่ทุกข์ทรมานจากโรคดังกล่าวคือ Efim Pugachev ซึ่งได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคไมโทคอนเดรียในปี 2014 เอเลน่าแม่ของเขาขอความช่วยเหลือจากทุกคนที่ห่วงใย
การพยากรณ์โรคน่าเสียดายที่วันนี้มักน่าผิดหวัง นี่เป็นเพราะทั้งการวินิจฉัยโรคที่ล่าช้า การขาดข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับการเกิดโรค สภาวะที่รุนแรงของผู้ป่วยที่เกี่ยวข้องกับรอยโรคหลายระบบ และการขาดเกณฑ์เดียวสำหรับการประเมินประสิทธิผลของการรักษา
ดังนั้นการรักษาโรคดังกล่าวจึงยังอยู่ระหว่างการพัฒนา ตามกฎแล้วการบำบัดตามอาการและการประคับประคอง
การเกิดโรคเหล่านี้สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของ DNA ของไมโตคอนเดรีย จีโนม DNA ของไมโทคอนเดรียได้รับการถอดรหัสอย่างสมบูรณ์ ประกอบด้วยยีนไรโบโซม RNA, 22 tRNAs และ 13 โพลีเปปไทด์ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชัน โปรตีนในไมโทคอนเดรียส่วนใหญ่ถูกเข้ารหัสโดยยีน DNA ของนิวเคลียส จะถูกแปลในไซโตพลาสซึม แล้วเข้าสู่ไมโทคอนเดรีย Mitochondrial DNA ได้รับการถ่ายทอดทางมารดา ไซโตพลาสซึมของไข่ประกอบด้วยไมโตคอนเดรียหลายพันตัว ในขณะที่ไมโทคอนเดรียของตัวอสุจิไม่ได้ไปอยู่ในไซโกต ดังนั้นผู้ชายจึงสืบทอด mtDNA จากแม่ แต่ไม่ส่งต่อให้ลูกหลาน
ไมโทคอนเดรียแต่ละตัวมีโมเลกุล DNA 10 โมเลกุลขึ้นไป โดยปกติแล้ว สำเนาของ mtDNA ทั้งหมดจะเหมือนกัน อย่างไรก็ตาม บางครั้ง การกลายพันธุ์เกิดขึ้นใน mtDNA ที่สามารถส่งไปยังทั้งไมโทคอนเดรียของลูกสาวและเซลล์ของลูกสาวได้
ในทางคลินิก การกลายพันธุ์สามารถแสดงออกมาในรูปแบบของอาการต่างๆ ในอวัยวะหรือเนื้อเยื่อใดๆ และในทุกช่วงอายุ ส่วนที่ขึ้นอยู่กับพลังงานมากที่สุดและมีความเสี่ยง ได้แก่ สมอง หัวใจ กล้ามเนื้อโครงร่าง ระบบต่อมไร้ท่อ ตับ ความเสียหายของระบบประสาทมักจะมาพร้อมกับอาการชัก การประสานงานบกพร่อง (ataxia) สติปัญญาลดลง ประสาทหูหนวก
ตัวอย่างของโรคทางพันธุกรรม: การฝ่อของจักษุของ Leber (การสูญเสียการมองเห็นส่วนกลางอย่างเฉียบพลัน อาจเกิดขึ้นได้ทุกเพศทุกวัย) โรคสมองจากไมโตคอนเดรีย โรคลมบ้าหมู และเส้นใยกล้ามเนื้อฉีกขาด
โรคหลายปัจจัย
พวกมันเกิดขึ้นในบุคคลที่มีการรวมกันของอัลลีลที่มีแนวโน้มเหมาะสม, มีอาการทางคลินิกที่หลากหลาย, โรคที่แสดงออกในทุกช่วงอายุ, ระบบหรืออวัยวะใด ๆ สามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการทางพยาธิวิทยา ตัวอย่าง: ความดันโลหิตสูง, หลอดเลือด, แผลในกระเพาะอาหาร, โรคจิตเภท, โรคลมบ้าหมู, ต้อหิน, โรคสะเก็ดเงิน, โรคหอบหืดหลอดลม ฯลฯ
ลักษณะเฉพาะ:
ความถี่สูงของการเกิดในประชากร
การมีอยู่ของรูปแบบทางคลินิกต่างๆ
การพึ่งพาระดับความเสี่ยงสำหรับญาติของผู้ป่วย:
โรคที่หายากในประชากรยิ่งมีความเสี่ยงสูงสำหรับญาติของ proband
ยิ่งโรคใน proband เด่นชัดมากเท่าใดความเสี่ยงของโรคในญาติของเขาก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
ความเสี่ยงสำหรับญาติของ proband จะสูงขึ้นหากมีญาติสายเลือดอื่นป่วย
การให้คำปรึกษาทางพันธุกรรมทางการแพทย์
นี่คือหนึ่งในประเภทของการรักษาพยาบาลเฉพาะทางสำหรับประชากร นักพันธุศาสตร์รวมถึงผู้เชี่ยวชาญอื่น ๆ (สูติแพทย์, กุมารแพทย์, แพทย์ต่อมไร้ท่อ, นักประสาทวิทยา) ทำงานในการให้คำปรึกษา ภารกิจหลักของการให้คำปรึกษา:
ช่วยเหลือแพทย์ในการวินิจฉัยโรคทางกรรมพันธุ์
การพิจารณาความน่าจะเป็นของการมีบุตรที่มีพยาธิสภาพทางพันธุกรรม
คำอธิบายแก่ผู้ปกครองเกี่ยวกับความหมายของความเสี่ยงทางพันธุกรรม
ขั้นตอนของการให้คำปรึกษา:
1. การตรวจผู้ป่วยและการวินิจฉัยโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม. ใช้วิธีการต่าง ๆ สำหรับสิ่งนี้: การวินิจฉัยทางเซลล์พันธุศาสตร์, ชีวเคมี, ดีเอ็นเอ บ่งชี้ในการให้คำปรึกษาคือ:
มีหรือสงสัยว่าเป็นโรคทางพันธุกรรมในครอบครัว
กำเนิดเด็กพิการ
การทำแท้งที่เกิดขึ้นเองซ้ำๆ การตายคลอด ภาวะมีบุตรยาก
เด็กล้าหลังในการพัฒนาจิตใจและร่างกาย
การละเมิดพัฒนาการทางเพศ
การแต่งงานทางสายเลือด
อาจได้รับสารก่อมะเร็งใน 3 เดือนแรกของการตั้งครรภ์
2. กำหนดความเสี่ยงของการมีบุตรที่ป่วย. เมื่อกำหนดความเสี่ยง สถานการณ์ต่อไปนี้เป็นไปได้:
ก) ในกรณีของโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม การคำนวณความเสี่ยงจะขึ้นอยู่กับกฎหมายของ G. Mendel สิ่งนี้คำนึงถึงจีโนไทป์ของผู้ปกครองและคุณสมบัติของการแสดงออกของยีน (การแทรกซึมและการแสดงออก)
b) สำหรับโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม (โรคที่มีความบกพร่องทางพันธุกรรม) ตารางพิเศษจะใช้ในการคำนวณความเสี่ยงและคำนึงถึงคุณลักษณะต่อไปนี้:
โรคที่หายากในประชากรยิ่งมีความเสี่ยงสูงสำหรับญาติของ proband
ยิ่งโรคใน proband เด่นชัดมากเท่าใดความเสี่ยงของโรคในญาติของเขาก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
ความเสี่ยงสำหรับญาติของ proband จะสูงขึ้นหากมีญาติสายเลือดอื่นป่วย
c) กรณีของโรคเป็นระยะ ๆ : เด็กที่ป่วยเกิดมาเพื่อพ่อแม่ที่มีสุขภาพดีทางฟีโนไทป์ในขณะที่ไม่มีข้อมูลในพยาธิสภาพที่คล้ายคลึงกันในญาติ สาเหตุ:
การกลายพันธุ์โดยกำเนิดในพ่อแม่คนใดคนหนึ่งหรือการกลายพันธุ์ของร่างกายในระยะแรกของการพัฒนาของตัวอ่อน
การเปลี่ยนแปลงของยีนด้อยไปสู่สถานะโฮโมไซกัส
การปกปิดโดยผู้ปกครองคนหนึ่งของพยาธิวิทยาในครอบครัว
3. สรุปการให้คำปรึกษาและคำแนะนำแก่ผู้ปกครองความเสี่ยงทางพันธุกรรมสูงถึง 5% ถือว่าต่ำและไม่ใช่ข้อห้ามสำหรับการมีบุตร ความเสี่ยงอยู่ที่ 6 ถึง 20% - หมายถึงปานกลางและถือเป็นข้อห้ามในการปฏิสนธิหรือเป็นข้อบ่งชี้ในการยุติการตั้งครรภ์ โดยไม่คำนึงถึงระดับความเสี่ยง แนะนำให้ทำการวินิจฉัยก่อนคลอด
การวินิจฉัยก่อนคลอด (ก่อนคลอด)
โรคต่างๆ สามารถตรวจพบได้ตั้งแต่ก่อนคลอดบุตร หากตรวจพบโรคร้ายแรงในทารกในครรภ์แพทย์จะเสนอให้ครอบครัวยุติการตั้งครรภ์โดยเทียม ครอบครัวต้องเป็นผู้ตัดสินใจขั้นสุดท้ายในเรื่องนี้ วิธีการวินิจฉัยก่อนคลอด ได้แก่ :
1. การตรวจชิ้นเนื้อของ chorionic villi ผลิตในสัปดาห์ที่ 7-9 ของการตั้งครรภ์ ทำหน้าที่ตรวจหาความบกพร่องของโครโมโซม การทำงานของเอนไซม์เพื่อวินิจฉัยโรคเมตาบอลิซึมจากกรรมพันธุ์ และการวินิจฉัยดีเอ็นเอ
2. การเจาะน้ำคร่ำ (การนำน้ำคร่ำที่มีเซลล์อยู่ในนั้น) เกิดจากอายุครรภ์ 12-14 สัปดาห์
3. Cordocentesis (การเก็บตัวอย่างเลือดจากสายสะดือ) ดำเนินการเมื่ออายุครรภ์ 20-25 สัปดาห์และใช้เพื่อวัตถุประสงค์เดียวกัน
4. การตรวจเลือดมารดา การตรวจจับα-fetoprotein (โปรตีนที่ผลิตโดยตับของทารกในครรภ์และแทรกซึมผ่านสิ่งกีดขวางของรกเข้าสู่กระแสเลือดของมารดา) การเพิ่มขึ้นหลายครั้งในสัปดาห์ที่ 16 ของการตั้งครรภ์อาจบ่งบอกถึงข้อบกพร่องของท่อประสาท การลดลงของความเข้มข้นเมื่อเทียบกับบรรทัดฐานอาจบ่งบอกถึงดาวน์ซินโดรม
5. การตรวจอัลตราซาวนด์ของทารกในครรภ์จะดำเนินการในทุกขั้นตอนของการตั้งครรภ์ การตรวจอัลตราซาวนด์เป็นวิธีการหลักในการตรวจหาความผิดปกติของทารกในครรภ์และสถานะของรก แนะนำให้ตรวจอัลตราซาวนด์สำหรับผู้หญิงทุกคนอย่างน้อย 2 ครั้งในระหว่างตั้งครรภ์
โรคของไมโตคอนเดรียเป็นกลุ่มโรคทางพันธุกรรมและพยาธิสภาพที่ไม่เหมือนกันซึ่งเกิดจากความผิดปกติในโครงสร้างและการทำงานของไมโทคอนเดรียและการหายใจของเนื้อเยื่อ ตามที่นักวิจัยต่างประเทศ ความถี่ของโรคเหล่านี้ในทารกแรกเกิดคือ 1:5000
รหัส ICD-10
ความผิดปกติทางเมตาบอลิซึม คลาส IV E70-E90
การศึกษาธรรมชาติของพยาธิสภาพเหล่านี้เริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2505 เมื่อกลุ่มนักวิจัยบรรยายผู้ป่วยอายุ 30 ปีที่มีภาวะเมแทบอลิซึมที่ไม่ใช่ต่อมไทรอยด์ กล้ามเนื้ออ่อนแรง และอัตราการเผาผลาญพื้นฐานในระดับสูง มีการแนะนำว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการละเมิดกระบวนการออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่นในไมโทคอนเดรียของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ ในปี พ.ศ. 2531 นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ได้รายงานการค้นพบการกลายพันธุ์ของไมโตคอนเดรียลดีเอ็นเอ (mtDNA) ในผู้ป่วยโรคผงาดและโรคระบบประสาทตาเป็นครั้งแรก สิบปีต่อมา พบการกลายพันธุ์ของยีนนิวเคลียร์ที่เข้ารหัสระบบทางเดินหายใจในเด็กเล็ก ดังนั้นทิศทางใหม่ได้ก่อตัวขึ้นในโครงสร้างของโรคในวัยเด็ก - พยาธิสภาพของไมโทคอนเดรีย, ไมโทคอนเดรีย, ไมโทคอนเดรีย, ไมโทคอนเดรีย
ไมโทคอนเดรียเป็นออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ที่มีอยู่ในรูปแบบของสำเนาหลายร้อยชุดในทุกเซลล์ (ยกเว้นเม็ดเลือดแดง) และผลิตเอทีพี ความยาวของไมโตคอนเดรียคือ 1.5 µm ความกว้างคือ 0.5 µm การต่ออายุเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอดวัฏจักรเซลล์ทั้งหมด ออร์แกเนลล์มี 2 เยื่อหุ้ม - ภายนอกและภายใน จากเยื่อหุ้มชั้นใน พับเรียกว่า cristae ขยายเข้าด้านใน พื้นที่ด้านในเต็มไปด้วยเมทริกซ์ - สารที่เป็นเนื้อเดียวกันหรือเนื้อละเอียดของเซลล์ ประกอบด้วยโมเลกุล DNA แบบวงกลม, RNA เฉพาะ, เม็ดแคลเซียมและเกลือแมกนีเซียม เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชั่น (คอมเพล็กซ์ของไซโตโครม b, c, a และ a3) และการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจะจับจ้องอยู่ที่เยื่อชั้นใน นี่คือเยื่อเปลี่ยนพลังงานที่แปลงพลังงานเคมีของสารตั้งต้นออกซิเดชันเป็นพลังงานที่สะสมในรูปของ ATP, ครีเอทีนฟอสเฟต ฯลฯ เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งและออกซิเดชันของกรดไขมันจะเข้มข้นที่เยื่อหุ้มชั้นนอก ไมโทคอนเดรียสามารถจำลองตัวเองได้
หน้าที่หลักของไมโตคอนเดรียคือการออกซิเดชันทางชีวภาพแบบแอโรบิก (การหายใจของเนื้อเยื่อโดยใช้ออกซิเจนโดยเซลล์) - ระบบการใช้พลังงาน อินทรียฺวัตถุโดยค่อย ๆ ปล่อยออกมาในเซลล์ ในกระบวนการหายใจของเนื้อเยื่อมีการถ่ายโอนไฮโดรเจนไอออน (โปรตอน) และอิเล็กตรอนตามลำดับผ่านสารประกอบต่าง ๆ (ตัวรับและผู้บริจาค) ไปยังออกซิเจน
ในกระบวนการสลายตัวของกรดอะมิโน, คาร์โบไฮเดรต, ไขมัน, กลีเซอรอล, คาร์บอนไดออกไซด์, น้ำ, อะซิติลโคเอ็นไซม์เอ, ไพรูเวต, ออกซาโลอะซีเตต, คีโตกลูตาเรต ซึ่งจากนั้นจะเข้าสู่วงจรเครบส์ ไอออนของไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นจะได้รับการยอมรับจากนิวคลีโอไทด์อะดีนีน - นิวคลีโอไทด์อะดีนีน (NAD +) และฟลาวิน (FAD +) โคเอ็นไซม์ที่ลดลง NADH และ FADH จะถูกออกซิไดซ์ในห่วงโซ่ระบบทางเดินหายใจ ซึ่งแสดงโดยระบบทางเดินหายใจ 5 ระบบ
ในกระบวนการถ่ายโอนอิเล็กตรอน พลังงานจะถูกสะสมในรูปของ ATP ครีเอทีนฟอสเฟต และสารประกอบมาโครเออร์จิกอื่นๆ
ห่วงโซ่ทางเดินหายใจแสดงด้วยคอมเพล็กซ์โปรตีน 5 ชนิดที่ดำเนินกระบวนการออกซิเดชันทางชีวภาพที่ซับซ้อนทั้งหมด (ตารางที่ 10-1):
- คอมเพล็กซ์ที่ 1 - NADH-ubiquinone reductase (คอมเพล็กซ์นี้ประกอบด้วย 25 โพลีเปปไทด์ การสังเคราะห์ 6 ซึ่งเข้ารหัสโดย mtDNA)
- คอมเพล็กซ์ที่ 2 - succinate-ubiquinone oxidoreductase (ประกอบด้วย 5-6 โพลีเปปไทด์รวมถึง succinate dehydrogenase เข้ารหัสโดย mtDNA เท่านั้น);
- คอมเพล็กซ์ที่ 3 - cytochrome C-oxidoreductase (ถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากโคเอ็นไซม์ Q ไปยังคอมเพล็กซ์ 4 ประกอบด้วยโปรตีน 9-10 ตัวการสังเคราะห์หนึ่งในนั้นถูกเข้ารหัสโดย mtDNA)
- คอมเพล็กซ์ที่ 4 - ไซโตโครมออกซิเดส [ประกอบด้วย 2 ไซโตโครม (a และ a3) เข้ารหัสโดย mtDNA];
- คอมเพล็กซ์ที่ 5 - ไมโตคอนเดรียล H + -ATPase (ประกอบด้วย 12-14 หน่วยย่อย ดำเนินการสังเคราะห์ ATP)
นอกจากนี้ อิเล็กตรอนของกรดไขมันทั้ง 4 ตัวที่เกิดปฏิกิริยาเบตาออกซิเดชันจะถูกพาโดยโปรตีนที่มีอิเล็กตรอน
ในไมโทคอนเดรีย มีกระบวนการที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือ เบต้า-ออกซิเดชันของกรดไขมัน ซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของอะซิติล-โคเอและคาร์นิทีนเอสเทอร์ ในแต่ละรอบออกซิเดชันของกรดไขมัน 4 ปฏิกิริยาของเอนไซม์เกิดขึ้น
ขั้นตอนแรกมาจากเอนไซม์อะซิล-โคเอดีไฮโดรจีเนส (สายสั้น สายกลาง และสายยาว) และตัวพาอิเล็กตรอน 2 ตัว
ในปี พ.ศ. 2506 พบว่าไมโตคอนเดรียมีจีโนมที่สืบทอดมาจากแม่ที่ไม่เหมือนใคร มันถูกแสดงด้วยโครโมโซมทรงกลมขนาดเล็กอันเดียวยาว 16,569 bp เข้ารหัส RNA ของไรโบโซม 2 ตัว RNA ถ่ายโอน 22 ตัว และหน่วยย่อยของเอ็นไซม์คอมเพล็กซ์ 13 หน่วยของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน (เจ็ดในนั้นอยู่ในคอมเพล็กซ์ 1 หนึ่งถึงคอมเพล็กซ์ 3 สามถึงคอมเพล็กซ์ 4 สอง - ถึงคอมเพล็กซ์ 5) โปรตีนไมโตคอนเดรียส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชัน (ประมาณ 70 ชนิด) ถูกเข้ารหัสโดยนิวเคลียร์ดีเอ็นเอ และมีเพียง 2% (13 โพลีเปปไทด์) เท่านั้นที่ถูกสังเคราะห์ในเมทริกซ์ของไมโทคอนเดรียภายใต้การควบคุมของยีนโครงสร้าง
โครงสร้างและหน้าที่ของ mtDNA แตกต่างจากจีโนมนิวเคลียร์ ประการแรก มันไม่มีอินตรอนซึ่งมีความหนาแน่นของยีนสูงเมื่อเทียบกับดีเอ็นเอนิวเคลียร์ ประการที่สอง mRNA ส่วนใหญ่ไม่มีลำดับที่ไม่ได้แปล 5'-3' ประการที่สาม mtDNA มี D-loop ซึ่งเป็นเขตควบคุม การจำลองแบบเป็นกระบวนการสองขั้นตอน มีการเปิดเผยความแตกต่างระหว่างรหัสพันธุกรรม mtDNA และรหัสนิวเคลียร์ ที่น่าสังเกตเป็นพิเศษคือมี เบอร์ใหญ่สำเนาของครั้งแรก ไมโทคอนเดรียแต่ละตัวมี 2 ถึง 10 สำเนาหรือมากกว่า เมื่อพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่าเซลล์สามารถมีไมโทคอนเดรียได้เป็นร้อยเป็นพัน จึงอาจมีสำเนาของ mtDNA มากถึง 10,000 สำเนา มีความไวต่อการกลายพันธุ์มาก และปัจจุบันมีการระบุการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว 3 ประเภท ได้แก่ การกลายพันธุ์เฉพาะจุดของโปรตีนที่เข้ารหัสยีน mtDNA (mit-การกลายพันธุ์), การกลายพันธุ์เฉพาะจุดในยีน mtDNA-tRNA (sy/7-การกลายพันธุ์) และการจัดเรียง mtDNA ใหม่ขนาดใหญ่ (p-การกลายพันธุ์)
โดยปกติแล้ว จีโนไทป์ของเซลล์ทั้งหมดของไมโตคอนเดรียลจีโนมจะเหมือนกัน (โฮโมพลาสมี) อย่างไรก็ตาม เมื่อเกิดการกลายพันธุ์ ส่วนหนึ่งของจีโนมยังคงเหมือนเดิม ในขณะที่อีกส่วนยังคงเปลี่ยนแปลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า heteroplasmy การปรากฏตัวของยีนกลายพันธุ์เกิดขึ้นเมื่อจำนวนการกลายพันธุ์ถึงระดับวิกฤต (เกณฑ์) หลังจากนั้นมีการละเมิดกระบวนการของพลังงานชีวภาพของเซลล์ สิ่งนี้อธิบายข้อเท็จจริงที่ว่าการถูกรบกวนน้อยที่สุด อวัยวะและเนื้อเยื่อที่ต้องพึ่งพาพลังงานมากที่สุด (ระบบประสาท สมอง ตา กล้ามเนื้อ) จะต้องทนทุกข์ทรมานเป็นอันดับแรก
ชาร์ลี การ์ด ทารกป่วยระยะสุดท้ายในสหราชอาณาจักร กำลังได้รับความสนใจจากนานาชาติ ขณะที่พ่อแม่ของเขาแสวงหาการรักษาแบบทดลองที่พวกเขาหวังว่าจะสามารถช่วยลูกชายของพวกเขา ซึ่งการที่ "DNA พร่อง" ชนิดที่พบได้ยากมักทำให้เสียชีวิตในช่วง 2-3 เดือนแรกของชีวิต แต่อะไรทำให้เกิดภาวะนี้และเหตุใดจึงส่งผลร้ายแรงต่อร่างกาย?
Charlie Guard กับพ่อแม่ของเขา
Charlie เกิดเมื่อวันที่ 4 สิงหาคม 2016 และเข้ารับการรักษาที่โรงพยาบาล Great Ormond Street ในลอนดอนตั้งแต่เดือนตุลาคม ตามรายงานของ The New York Times มีรายงานว่าทารกวัย 11 เดือนไม่สามารถหายใจได้ด้วยตัวเอง มีอาการชัก ตาบอดและหูหนวก พ่อแม่ของเขาต้องการพาเขาไปสหรัฐอเมริกาเพื่อรับการทดลองรักษา แต่แพทย์ไม่เห็นด้วย โดยระบุว่าการรักษาจะไม่ช่วยอะไรและมีแต่จะทำให้ความทุกข์ของชาร์ลียืดเยื้อออกไป ทางโรงพยาบาลสรุปว่าทางออกที่มีมนุษยธรรมที่สุดคือการุณยฆาต
กรณีนี้เปิดการอภิปรายอีกครั้งเกี่ยวกับสิทธิของผู้ปกครองในการปฏิบัติต่อบุตรหลานของตน บาง ศาลอังกฤษเข้าข้างโรงพยาบาล อย่างไรก็ตาม พ่อแม่ของเขากล่าวว่าโรงพยาบาลชะลอการุณยฆาตเพื่อให้มีเวลามากขึ้นในการบอกลาลูก
Encephalomyopathic Mitochondrial DNA Depletion Syndrome เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนที่ช่วยรักษา DNA ที่พบในไมโทคอนเดรีย ("โรงไฟฟ้า" ของเซลล์) ที่เปลี่ยนสารอาหารให้เป็นพลังงานและมีชุด DNA ของตัวเอง
ในกรณีของชาร์ลี การกลายพันธุ์อยู่ในยีนที่เรียกว่า RRM2B ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างไมโตคอนเดรียลดีเอ็นเอนี้ การกลายพันธุ์นำไปสู่การลดจำนวนของไมโทคอนเดรีย DNA และขัดขวางการทำงานปกติของไมโทคอนเดรีย
โรคนี้ส่งผลกระทบต่ออวัยวะต่างๆ ของร่างกาย โดยเฉพาะกล้ามเนื้อ สมอง และไต ซึ่งมีความต้องการพลังงานสูง สิ่งนี้อาจทำให้กล้ามเนื้ออ่อนแรง microcephaly (ขนาดหัวเล็กกว่าปกติ) ปัญหาเกี่ยวกับไต ชัก และสูญเสียการได้ยิน กล้ามเนื้อที่ใช้ในการหายใจอ่อนแรงอาจนำไปสู่ปัญหาการหายใจที่รุนแรง และในกรณีของ Charlie จำเป็นต้องมีการช่วยหายใจ
โรคนี้หายากมาก ก่อนหน้ากรณีของชาร์ลี มีทารกประมาณ 15 คนทั่วโลกเท่านั้นที่มีกลุ่มอาการพร่องดีเอ็นเอของไมโทคอนเดรียรูปแบบเฉพาะนี้
อาการมักจะเริ่มต้นเร็วมาก จากรายงานของ The Times ชาร์ลีเริ่มแสดงสัญญาณเมื่อเขาอายุเพียงไม่กี่สัปดาห์ และเด็กที่มีอาการนี้มักจะไม่รอดพ้นวัยทารก ในปี 2551 การทบทวนกรณีของเด็ก 7 คนที่มีอาการสูญเสีย DNA ของไมโทคอนเดรียเนื่องจากการกลายพันธุ์ในยีน RRM2B ทุกคนเสียชีวิตก่อนอายุครบ 4 เดือน
ไม่มีวิธีรักษา มีเพียงการจัดการตามอาการ เช่น การให้สารอาหารหรือการช่วยหายใจเพื่อช่วยในการหายใจ ตามการทบทวนของมหาวิทยาลัยวอชิงตัน
พ่อแม่ของชาร์ลีกล่าวว่าพวกเขาต้องการให้ลูกชายของพวกเขาได้รับการรักษาเชิงทดลองที่เรียกว่าการบำบัดด้วยนิวคลีโอไซด์ ซึ่งเป็นการรักษาที่ไม่ได้รับการพิสูจน์ซึ่งมีเป้าหมายที่วัสดุดีเอ็นเอที่เซลล์ของเขาไม่สามารถผลิตได้ การรักษานี้เคยใช้กับผู้ป่วยที่มีการสูญเสีย DNA ของไมโทคอนเดรียในรูปแบบที่รุนแรงน้อยกว่า ซึ่งเรียกว่าการกลายพันธุ์ของ TK2 ตามรายงานของ Times อย่างไรก็ตาม การรักษาไม่เคยถูกนำมาใช้สำหรับการกลายพันธุ์ของ RRM2B และแม้แต่แพทย์ที่ตกลงจะช่วยการ์ดส์ในการรักษานี้ในตอนแรกก็ยอมรับว่าการบำบัดไม่น่าจะช่วยชาร์ลีได้เพราะเด็กอยู่ในระยะลุกลามของโรค
เมื่อเร็ว ๆ นี้ โรงพยาบาล Bambino Ges ในอิตาลีสอบถามว่าสามารถเคลื่อนย้ายทารกไปหาพวกเขาได้หรือไม่ แต่ถนน Great Ormond ปฏิเสธที่จะย้ายเขาโดยอ้างเหตุผลทางกฎหมาย ตามรายงานของ The Washington Post บอริส จอห์นสัน รัฐมนตรีต่างประเทศของอังกฤษยังกล่าวอีกว่า "การตัดสินใจยังคงได้รับการชี้นำจากคำแนะนำทางการแพทย์ของผู้เชี่ยวชาญซึ่งยึดถือโดยศาล"