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Enfermedades mitocondriales
Médico experto del artículo.
Último revisado: 23.04.2024
Las enfermedades mitocondriales son un gran grupo heterogéneo de enfermedades hereditarias y afecciones patológicas causadas por trastornos estructurales, funciones mitocondriales y respiración de tejidos. Según investigadores extranjeros, la incidencia de estas enfermedades en los recién nacidos es de 1: 5000.
Código ICD-10
Trastornos metabólicos, clase IV, E70-E90.
Un estudio de la naturaleza de estas condiciones patológicas se inició en 1962, cuando un grupo de investigadores describió a un paciente de 30 años con hipermetabolismo no tiroideo, debilidad muscular y un alto nivel de metabolismo basal. Se sugirió que estos cambios están relacionados con una alteración en los procesos de fosforilación oxidativa en las mitocondrias del tejido muscular. En 1988, otros científicos informaron por primera vez la detección de una mutación en el ADN mitocondrial (ADNmt) en pacientes con miopatía y neuropatía óptica. Después de 10 años, se encontraron mutaciones de genes nucleares que codifican complejos de cadenas respiratorias en niños pequeños. Por lo tanto, se ha formado una nueva dirección en la estructura de las enfermedades infantiles: patología mitocondrial, miopatías mitocondriales, encefalomiopatías mitocondriales.
Las mitocondrias son organelos intracelulares presentes en forma de varios cientos de copias en todas las células (a excepción de los eritrocitos) y producen ATP. La longitud mitocondrial es de 1.5 μm, el ancho es de 0.5 μm. Su renovación ocurre continuamente durante todo el ciclo celular. Organellum tiene 2 membranas: externa e interna. Desde la membrana interna pliegues hacia adentro, llamada crestas. El espacio interior llena la matriz, la principal sustancia homogénea o de grano fino de la célula. Contiene una molécula circular de ADN, ARN específico, gránulos de calcio y sales de magnesio. En la membrana interna, las enzimas involucradas en la fosforilación oxidativa (complejo del citocromo b, c, ay a3) y la transferencia de electrones son fijas. Esta membrana de conversión de energía que convierte la oxidación del sustrato de energía química en energía, que se acumula en forma de ATP, fosfocreatina, y otros. Los concentrados enzimas de membrana externa implicadas en la oxidación de los ácidos transporte y graso. Las mitocondrias son capaces de autorreproducción.
La función principal de las mitocondrias es la oxidación biológica aeróbica (respiración del tejido utilizando una célula de oxígeno), un sistema para usar energía de sustancias orgánicas con su liberación gradual en una célula. En el proceso de la respiración del tejido, los iones de hidrógeno (protones) y los electrones se transfieren secuencialmente a través de diversos compuestos (receptores y donantes) al oxígeno.
En el proceso de catabolismo de los aminoácidos, carbohidratos, grasas, dióxido de carbono forma glicerol, agua, acetil-CoA, piruvato, oxaloacetato, cetoglutarato, que luego entran en el ciclo de Krebs. Los iones de hidrógeno formados son aceptados por nucleótidos de adenina-adenina (NAD + ) y nucleótidos de flavina (FAD + ). Las coenzimas restauradas NADH y FADH se oxidan en la cadena respiratoria, que está representada por 5 complejos respiratorios.
Durante la transferencia de electrones, la energía se almacena en forma de ATP, creatina-fosfato y otros compuestos macroergicos.
La cadena respiratoria está representada por 5 complejos proteicos, que llevan a cabo todo el complejo proceso de oxidación biológica (tabla 10-1):
- El primer complejo es NADH-ubiquinona reductasa (este complejo consiste en 25 polipéptidos, la síntesis de 6 de los cuales está codificada por mtDNA);
- 2do complejo - succinato-ubiquinona-oxidorreductasa (consiste en 5-6 polipéptidos, incluyendo succinato deshidrogenasa, está codificado solo por mtDNA);
- 3er complejo - citocromo C-oxidorreductasa (transfiere electrones de la coenzima Q al complejo 4, consta de 9-10 proteínas, la síntesis de una de ellas está codificada por mtDNA);
- El cuarto complejo - citocromo oxidasa [consta de 2 citocromos (a y a3), codificados por ADNmt];
- El quinto complejo es H + -ATPasa mitocondrial (consta de 12-14 subunidades, lleva a cabo la síntesis de ATP).
Además, los electrones de 4 ácidos grasos sometidos a beta-oxidación transfieren una proteína transportadora de electrones.
Otro proceso importante en las mitocondrias es la beta-oxidación de ácidos grasos, que da como resultado la formación de ésteres de acetil-CoA y carnitina. En cada ciclo de oxidación de ácidos grasos, ocurren 4 reacciones enzimáticas.
La primera etapa es proporcionada por acil-CoA deshidrogenasas (cadena corta, media y larga) y 2 portadores de electrones.
En 1963, se estableció que las mitocondrias tienen su propio genoma único, heredado de la línea materna. Está representada por sólo una pequeña anular longitud cromosoma 16 569 pb, que codifica 2 ARN ribosomal, ARN de transferencia 22 y 13 subunidades de la enzima de la cadena de transporte de electrones complejos (siete de ellos se refieren a un complejo de 1, uno - a complejo 3, tres - al complejo 4, dos - al complejo 5). La mayoría de las proteínas mitocondriales implicadas en los procesos oxidativos de fosforilación (70), codificadas por el ADN nuclear, y sólo el 2% (13 polipéptidos) se sintetizan en la matriz mitocondrial bajo el control de los genes estructurales.
La estructura y función del mtDNA es diferente del genoma nuclear. Primero, no contiene intrones, lo que proporciona una alta densidad de genes en comparación con el ADN nuclear. En segundo lugar, la mayoría de ARNm no contiene secuencias 5 '- 3' - no traducidas. En tercer lugar, mtDNA tiene un D-loop, que es su región reguladora. La replicación es un proceso de dos pasos. También se revelaron las diferencias en el código genético del ADN mitocondrial nuclear. Especialmente se debe notar que hay una gran cantidad de copias de la primera. Cada mitocondria contiene de 2 a 10 copias o más. Teniendo en cuenta el hecho de que las células pueden estar compuestos por cientos o miles de mitocondrias, pueden existir hasta 10 mil. Copias de ADNmt. Es muy sensible a las mutaciones y ahora se identifican tres tipos de cambios: mutaciones puntuales codificación de la proteína genes de ADNmt (MIT mutaciones) Punto de mutaciones de genes de ARNt ADNmt (SY / 7-mutación) y ADNmt alteraciones importantes (p mutaciones).
Normalmente, el genotipo celular completo del genoma mitocondrial es idéntico (homoplasma); sin embargo, cuando se produce una mutación, parte del genoma permanece idéntica y la otra se modifica. Este fenómeno se llama heteroplasmia. La manifestación del gen mutante ocurre cuando el número de mutaciones alcanza un cierto nivel crítico (umbral), después del cual hay una violación de los procesos de la bioenergética celular. Esto explica el hecho de que con las violaciones mínimas, los órganos y tejidos más dependientes de la energía (sistema nervioso, cerebro, ojos, músculos) sufrirán antes que nada.
Síntomas de enfermedades mitocondriales
Las enfermedades mitocondriales se caracterizan por una pronunciada variedad de manifestaciones clínicas. Dado que los sistemas más volátiles - los sistemas muscular y nervioso, se afectan en primer lugar, por lo que se desarrollan los signos más característicos.
Clasificación
No existe una clasificación única de las enfermedades mitocondriales debido a la incertidumbre de la contribución de las mutaciones del genoma nuclear a su etiología y patogénesis. Las clasificaciones existentes se basan en 2 principios: la participación de una proteína mutante en las reacciones de fosforilación oxidativa y si la proteína mutante está codificada por ADN mitocondrial o nuclear.
[Diagnóstico de enfermedades mitocondriales
Los estudios morfológicos en el diagnóstico de la patología mitocondrial son de particular importancia. Debido a la gran importancia informativa, a menudo es necesario realizar una biopsia muscular y un examen histoquímico de las muestras de biopsia obtenidas. Se puede obtener información importante mediante el examen simultáneo del material mediante microscopía óptica y electrónica.
¿Qué es necesario examinar?
¿Qué pruebas son necesarias?
Tratamiento de enfermedades mitocondriales
Hasta la fecha, el tratamiento efectivo de las enfermedades mitocondriales sigue siendo un problema no resuelto. Esto se debe a varios factores: la dificultad del diagnóstico precoz, falta de conocimiento de la patogénesis de ciertas enfermedades, algunas formas raras de la enfermedad, la gravedad de la condición de los pacientes debido a la afectación multisistémica que hace que sea difícil estimar el tratamiento, la falta de una visión común sobre los criterios de la eficacia de la terapia. Las formas de corrección de drogas se basan en el conocimiento adquirido sobre la patogénesis de formas individuales de enfermedades mitocondriales.