Митохондриальные болезни

 

итохондриальные болезни

Митохондриальные болезни – это гетерогенная группа наследственных заболеваний, которые возникают при нарушениях структуры и функции митохондрий. Патологии подразделяют на первичные, связанные с мутациями мтДНК, и вторичные, которые обусловлены повреждением ядерной ДНК. Болезни отличаются клиническим полиморфизмом, чаще всего они поражают скелетную мускулатуру, нервную и сердечно-сосудистую систему. Для диагностики назначают секвенирование мтДНК и яДНК, нейровизуализацию и электронейромиографию, ЭхоКГ и другие методы исследований внутренних органов. Лечение включает патогенетические медикаменты в сочетании с физиотерапией и реабилитацией.

• Причины
• Патогенез
• Классификация
• Симптомы митохондриальных болезней
• Осложнения
• Диагностика
  • Дифференциальная диагностика
• Лечение митохондриальных болезней
  • Консервативная терапия
  • Экспериментальное лечение
  • Реабилитация
• Прогноз и профилактика
• Цены на лечение

Общие сведения

Митохондриальные болезни (МБ) – большая и недостаточно изученная группа патологий, которые известны в медицине с 1960-х гг. В клинической генетике выделяют более 150 вариантов таких заболеваний, но по мере усовершенствования методов диагностики их число продолжает увеличиваться. Частота встречаемости составляет 1 случай на 5-10 тыс. живорожденных детей. Пациенты мужского и женского пола болеют одинаково часто. Сроки дебюта нарушений здоровья варьируют от неонатального периода до взрослого возраста: чем позже начинается болезнь, тем более благоприятно она протекает.

Митохондриальные болезни

Причины

Развитие митохондриальных заболеваний связано с точечными генетическими мутациями, которые передаются по наследству. Поскольку работа митохондрий проходит под двойным контролем: часть белков кодируется собственной ДНК (мтДНК), часть – ядерными генами (яДНК), заболевания имеют различные типы наследования. Выделяют 4 варианта передачи митохондриальных аномалий от родителей к детям:

• Материнский. Классический тип наследования, когда ребенок получает дефектные митохондрии из яйцеклетки матери. Такие МБ связаны с мутациями мтДНК, могут возникать у пациентов обоего пола. Их передача от отца невозможна: сперматозоид содержит только одну митохондрию в хвостовой части, которая не участвует в слиянии половых клеток.
• Аутосомно-рецессивный. Когда МБ вызваны поражением яДНК, передача мутации происходит и от матери, и от отца с одинаковой вероятностью. Если болен один из родителей, ребенок с 25% вероятностью получит дефектную копию гена и станет здоровым носителем. Клинически значимые формы возникают только, если оба родителя передают аномальный ген одновременно.
• Аутосомно-доминантный. Редкий вариант наследования митохондриальных болезней, при котором для развития патологии достаточно всего одной копии аномального гена яДНК. Такие заболевания проявляются в каждом поколении и не связаны с полом. В редких случаях мутация возникает спорадически без отягощенной наследственности, после чего передается следующим поколениям по аутосомно-доминантному механизму.
• Х-сцепленный. Наблюдается при мутациях яДНК, которые располагаются на Х-хромосоме. В этом случае патология передается от матери, заболевают только мальчики. Женщины выступают бессимптомными носителями аномалии, поскольку имеют вторую Х-хромосому с нормальной генетической последовательностью.

Патогенез

Митохондрии – это внутриклеточные органеллы, важная функция которых заключается в выработке энергии путем окислительного фосфорилирования (ОФ). Они находятся во всех органах и тканях. Митохондрии имеют кольцевую ДНК, которая включает гены 22 транспортных РНК, 13 субъединиц ферментов и 2 рибосомальные РНК. Митохондриальная ДНК не содержит гистонов и ДНК-связывающих белков, вследствие чего она более подвержена мутациям.

Когда процессы ОФ нарушаются, клетки не получают энергию, что приводит к нарушению их функций. Сильнее всего страдают ткани, которые содержат много митохондрий и являются наиболее энергозависимыми. К таковым относят головной мозг, скелетную и сердечную мускулатуру, печень и почки. Митохондрии с генетическими аномалиями неравномерно распределяются по организму, поэтому один и тот же дефект может стать причиной разных симптомов (феномен генокопии).

Еще одна ключевая особенность митохондриальных болезней – феномен гетероплазмии. В отличие от ядерной ДНК, мтДНК имеет несколько сотен копий. У здорового человека клетки содержат только нормальный вариант генов, т.е. являются гомоплазматичными. При мутациях мтДНК в клетке могут одновременно присутствовать правильные и дефектные генетические копии, что называют гетероплазмией. От пропорции гетероплазми зависит наличие и интенсивность клинических симптомов МБ.

За выработку энергии отвечают всего 3% митохондриальных белков. Остальные участвуют в не менее важных задачах: процессы дифференцировки клеток, синтез гемоглобина, метаболизм жиров, пептидов и гормонов. Митохондрии печени незаменимы в обезвреживании продуктов азотистого обмена. Поэтому у пациентов с МБ развиваются множественные и тяжелые клинические проявления, которые затрагивают разные органы и системы.

Классификация

Систематизация митохондриальных заболеваний представляет сложности для врачей, что связано с большим клиническим разнообразием этих патологий и трудностями их диагностики. В современной генетике чаще всего используется этиопатогенетическая классификация МБ, согласно которой они подразделяются на 2 большие группы:

• Первичные митохондриальные болезни. Патологии обусловлены непосредственным повреждением мтДНК и нарушением одного из этапов окислительного фосфорилирования. К самым известным и распространенным относят оптическую нейропатию Лебера, синдромы MELAS, Кернса-Сейра и Ли. Реже встречаются синдромы MNGIE, MERRF, Барта и другие.
• Вторичные митохондриальные болезни. Заболевания вызваны мутациями яДНК и нарушением структуры белков, которые опосредованно влияют на процессы ОФ. К этой категории относят болезнь Вильсона, спастическую параплегию Штрюмпеля, атаксию Фридрейха и спиноцеребеллярные атаксии. Также к вторичным МБ принадлежат болезни Хантингтона и Паркинсона, митохондриальная энцефаломиопатия.

Симптомы митохондриальных болезней

Учитывая разнообразие клинических форм, их невозможно описать в рамках одной статьи. Каждый из синдромов, которых насчитывается более 150 видов, имеет нюансы развития симптоматики. Начальные признаки патологии могут возникать в любом возрасте, но чаще они появляются в раннем детстве. Одними из первых страдают мышцы, из-за чего возникает непереносимость физических нагрузок, слабость мускулатуры, гипотония и миопатия.

При большинстве вариантов МБ в процесс вовлекается нервная система. Пациенты зачастую страдают от судорожных пароксизмов, полинейропатий, парезов и параличей. Поражение головного мозга чревато нарушениями координации движений и походки, мигренями, слабоумием. Когда патологический процесс распространяется на органы чувств, присоединяется косоглазие, птоз век, ухудшение слуха и зрения.

Поражение сердца представлено кардиомиопатией, нарушениями ритма и проводимости, которые способны спровоцировать синкопальные состояния. Митохондриальные болезни также поражают и другие внутренние органы. При длительном существовании заболевания присоединяется печеночная недостаточность, гломерулонефрит, синдром мальабсорбции и мальдигестии. Изменения в клетках поджелудочной железы чреваты развитием сахарного диабета.

Осложнения

Наиболее опасным последствием митохондриальных болезней называют поражение ЦНС, которое представлено инсультами, отеком головного мозга, эпилептическим статусом. Такие осложнения выступают основной причиной летального исхода у пациентов. Не менее угрожающими считаются миопатии: прогрессирующая патология распространяется со скелетных мышц на гладкую мускулатуру дыхательной и пищеварительной системы, нарушая их моторику и функции.

Диагностика

Обследование пациентов проводится под руководством двух врачей: невролога и генетика. С учетом ведущей симптоматики к диагностике привлекают офтальмолога, кардиолога, гепатолога и других профильных специалистов. Ценную информацию получают при сборе семейного анамнеза, оценке неврологического статуса и когнитивных функций. Постановка диагноза митохондриальных болезней сложна и требует проведения следующих исследований:

• Нейровизуализация. Неврологические симптомы – показание к проведению МРТ или КТ головного мозга, чтобы определить нейродегенеративные процессы, исключить другую органическую патологию со сходными проявлениями (опухоли, сосудистые мальформации, врожденные пороки). Маленьким детям вместо томографии нередко назначают нейросонографию как более безопасный метод.
• Электронейромиография. Функциональная диагностика нервно-мышечных синапсов проводится во всех случаях жалоб на мышечную слабость, парезы, парестезии. По результатам ЭНМГ определяют мозаичную мышечную атрофию, снижение амплитуды потенциалов двигательных единиц, нарушения передачи импульсов.
• УЗИ сердца. Поскольку для митохондриальных болезней типичны кардиологические симптомы, пациентам проводят эхокардиографию, чтобы оценить структуры и размеры сердечных полостей, подтвердить или исключить признаки кардиомиопатии. Дополнительно назначается ЭКГдля выявления аритмий.
• Биохимическая диагностика. При подозрении на митохондриальные заболевания определяют соотношение лактата и пирувата крови, выполняют пробу на уровень лактата с углеводной нагрузкой, оценивают концентрацию фактора роста фибробластов. Также проводится анализ крови на аминокислоты и ацилкарнитины, исследование мочи на органические кислоты. 
• Генетическая диагностика. Обнаружение мутаций в митохондриальной или ядерной ДНК – самый точный метод постановки диагноза. Однако при секвенировании генетического материалавыполняется исследование на типичные аномалии, которые провоцируют поражение митохондрий, поэтому редкие болезни не всегда удается выявить таким способом.

Дифференциальная диагностика

При постановке окончательного диагноза необходимо исключить огромный круг заболеваний со сходной симптоматикой. Дифференциальную диагностику проводят со следующими патологиями:

• органическими ацидуриями (лейциноз, гомоцистинурия, некетотическая гиперглицинемия, метилмалоновая ацидурия и др.);
• нарушениями обмена углеводов (галактоземия, фруктоземия, гликогенозы); 
• синдромами Ангельмана и Прадера-Вилли. 

Митохондриальные патологии имеют сходное течение с дефектами цикла мочевины, лизосомными болезнями накопления.

Генетическая диагностика

Лечение митохондриальных болезней

Консервативная терапия

Пока в клинической практике отсутствуют эффективные методики для коррекции генетических поломок в ДНК митохондрий или клеточных ядер. Лечение направлено на компенсацию метаболических нарушений, ликвидацию неврологических симптомов.

Экспериментальное лечение

Ученые активно работают над созданием этиотропных средств при митохондриальных патологиях. На сегодня существует несколько генно-терапевтических подходов: митохондриально-заместительная терапия, «митохондриальные цинковые пальцы» и miltoTALEN, импорт векторных нуклеиновых кислот в поврежденные органеллы. Все они сложны в проведении, поэтому самой перспективной признана система CRISPR/CAS9 – точечная коррекция мутаций в ДНК.

Реабилитация

Поскольку митохондриальные заболевания имеют неуклонное прогрессирование, со временем человек может утратить самостоятельность и способность к самообслуживанию. Таким пациентам потребуется круглосуточная помощь и уход, который проводится на дому либо в специализированных центрах. В комплексной программе реабилитации применяют лечебные массажи, физиотерапию, занятия с логопедом и коррекционным педагогом для пациентов детского возраста.

Прогноз и профилактика

На текущем этапе развития медицины митохондриальные заболевания неизлечимы, поэтому прогноз неблагоприятный. Своевременно поставленный диагноз и реабилитационная программа помогают замедлить прогрессирование состояния и улучшить качество жизни пациента. Однако несмотря на все терапевтические меры, патологии нередко заканчиваются летальным исходом. Профилактика требует медико-генетического консультирования семейных пар с отягощенной наследственностью.

Вопрос: 

По какой линии: от отца или от матери передаются по наследству митохондриальные заболевания? Почему?

(Ответьте в комментариях)