Diagnóstico de enfermedades mitocondriales

Evaluación de la naturaleza de la herencia y la manifestación de los signos clínicos de las enfermedades mitocondriales

Debido al hecho de que la enfermedad miotohondrialnye en algunos casos puede ser causada por un daño en el genoma nuclear, la transmisión de enfermedades se ajustará a las leyes de la herencia mendeliana. En aquellos casos en los que el desarrollo de la enfermedad es causada por mutaciones en el ADN mitocondrial, herencia mitocondrial coincidirá con el tipo que se transmite a través de la línea materna. Finalmente, cuando la patología se desarrolla con daño simultáneo a los genes de los genomas nucleares y mitocondriales, la herencia será compleja y estará determinada por varios factores. En este sentido, el análisis genealógico por razones de forma (la naturaleza de la herencia por pedigrí) puede afirmar muy diferentes tipos de herencia: autosómica dominante, autosómica recesiva, ligada al cromosoma X, mitocondrial.

El desarrollo de tales enfermedades miotohondrialnyh metabolismo como no apropiado de ácido pirúvico o beta-oxidación de ácidos grasos, el ciclo de Krebs, está asociada con mutaciones en los genes genoma nuclear. Por estas patologías caracterizadas por una herencia autosómica recesiva, la forma en que sus padres - portadores de la mutación (heterocigotos), y el niño - apoyan ambas mutaciones heredadas derivados del padre y la madre (homocigotos). Los padres por lo general se ve saludable y enfermedad similar o mikropriznaki deben mirar a los hermanos y hermanas del niño enfermo (hermanos de los probandos) y sus parientes de la madre y el padre (en primos).

En el caso de recesivo comprometido con el tipo de herencia ligada al cromosoma X (por ejemplo, la forma neonatal aciduria glutárica tipo II o deficiencia de la subunidad E1 del complejo piruvato, la enfermedad de Menkes, etc.) sufren frecuentes chicos y madre sobresalen portadores de mutaciones y transferirlos a sus hijos. La herencia materna difiere de la ligada al X por la derrota de personas de ambos sexos. En estos casos, al analizar el pedigrí, es necesario analizar la incidencia en hombres, ya que no aparecerá en mujeres. El pedigrí no se traza la transmisión de enfermedades por una línea de padre-hijo, ya que el padre puede transmitir único hijo de Y-cromosoma.

Con el desarrollo de la enfermedad debido a los daños del genoma de las mitocondrias (por ejemplo, un número de enfermedades de la cadena respiratoria, la neuropatía óptica, Leber síndromes de MELAS, MERF, NARP et al.) Observaron la herencia materna porque las mitocondrias niño hereda de la madre, y se puede transmitir como chicos y niñas Por lo tanto, las personas de ambos sexos se ven igualmente afectadas. En este sentido, el pedigrí debe ir seguido de la transmisión de la enfermedad a lo largo de la línea materna.

En el análisis genealógico y la búsqueda de los síntomas de los familiares de enfermedades mitocondriales debe recordarse que la gravedad de la enfermedad (expresividad característica) puede variar ampliamente, que puede estar asociada con un número diferente de las mitocondrias dañadas, la naturaleza de sus lesiones, diferente distribución de las mutaciones en las células, etc. Por lo tanto, no siempre es posible detectar signos evidentes de enfermedad. En algunos casos, se revelan síntomas aislados o borrados, o signos que pueden detectarse mediante su búsqueda específica.

Desarrollo de la enfermedad mitocondrial puede estar asociado con el daño a las partes principales de las mitocondrias, los llamados microdeleciones (por ejemplo, síndrome de Kearns-Sayre, síndrome de Pearson, algunas formas de diabetes con sordera, oftalmoplejía externa progresiva, etc.). En estos casos, a menudo no encuentran los síntomas característicos de los parientes, ya que el desarrollo de enfermedades asociadas con la aparición de nuevas mutaciones que se han producido en el cigoto inmediatamente después de la fertilización (mutación de novo ). La enfermedad es esporádica A menudo con estas enfermedades de autosómica dominante heredado un número de condiciones asociadas con múltiples mutaciones en el ADN mitocondrial, por ejemplo, algunas formas de encefalomiopatías, miopatía con enfermedad de los ojos, a pesar de la presencia de mutaciones de ADNmt (deleciones múltiples) tienen un patrón de herencia autosómica dominante.

Sin embargo, en contraste con el tipo de herencia autosómica dominante mendeliana en la patología mitocondrial se caracteriza por un gran número de individuos afectados en las generaciones posteriores.

Finalmente, algunas enfermedades mitocondriales, a menudo asociadas con el agotamiento de las mitocondrias del ADN mitocondrial o su ausencia en las células, pueden ser heredadas de manera autosómica recesiva. Estos incluyen formas congénitas de miopatía, cardiomiopatía, síndrome neurodistress, acidosis láctica, daño hepático, etc.

El estudio de la naturaleza de la transmisión hereditaria de la enfermedad es de gran importancia para el pronóstico médico-genético y requiere un análisis en profundidad de los signos clínicos con conocimiento de los mecanismos de formación de la patología mitocondrial y los tipos de su herencia.

La manifestación de las manifestaciones clínicas varía ampliamente desde los primeros días de vida hasta el período adulta. Al analizar este indicador, es necesario tener en cuenta las formas nosológicas, ya que cada una de ellas tiene una cierta edad de debut.

Los trastornos de intercambio observados en las enfermedades mitocondriales son, en la mayoría de los casos, progresivos. Los síntomas iniciales a menudo son leves, posteriormente progresan y pueden conducir a trastornos incapacitantes significativos. Las formas raras de patología, como la miopatía infantil benigna y algunas formas de neuropatía óptica de Leber, pueden ser favorables e inversas.

En la investigación de laboratorio prestar atención a los atributos característicos de las enfermedades mitocondriales:

• la presencia de acidosis;
• niveles elevados de lactato y piruvato en la sangre, un aumento en el índice de lactato / piruvato de más de 15, especialmente mejorado con la carga de glucosa o el ejercicio;
• hipertonemia;
• hipoglucemia;
• hiperamonemia;
• aumentar la concentración de acetoacetato y 3-hidroxibutirato;
• un aumento en la proporción de ácido 3-hidroxibutírico / ácido acetoacético en la sangre;
• aumento del contenido de aminoácidos en la sangre y la orina (alanina, glutamina, ácido glutámico, valina, leucina, isoleucina);
• niveles elevados de ácidos grasos en la sangre;
• hiperexcreción de ácidos orgánicos con orina;
• disminución en el nivel de carnitina en la sangre;
• un aumento en el contenido de mioglobina en fluidos biológicos;
• disminución de la actividad de las enzimas mitocondriales en miocitos y fibroblastos.

El valor de diagnóstico de estos indicadores es mayor para la carga de alimentos que para el ayuno. En la práctica, una prueba de diagnóstico ha demostrado su eficacia: la determinación de lactato en la sangre en el fondo de la carga de glucosa, que permite identificar más claramente la incoherencia de la cadena respiratoria con una carga adicional de glucosa.

Para el diagnóstico de laboratorio de la disfunción mitocondrial y sus formas nosológicas específicas, los métodos de investigación bioquímicos de rutina no son suficientes, se necesitan pruebas especiales. Es especialmente conveniente analizar la actividad enzimática en muestras de biopsias de músculo esquelético que en otros tejidos. Es posible determinar la actividad de las enzimas de la cadena respiratoria, especialmente la citrato sintetasa, la succinato deshidrogenasa y la citocromo C-oxidasa.

Datos de estudios genéticos morfológicos y moleculares

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.

Uno de los marcadores importantes de enfermedades mitocondriales - el fenómeno de fibras "irregulares" rojos [fenómeno RRF (fibras rojas rasgadas)], establecido en 1963, enlazados para formar debido a la proliferación y la acumulación focal de las mitocondrias anormales genéticamente alteradas por el borde de la fibra muscular. Este fenómeno fue detectado por microscopía óptica utilizando tinción de Gomori especial, pero en los últimos años para este propósito, los diferentes marcadores mitocondriales y la variedad de métodos inmunológicos.

Otras características morfológicas de la patología mitocondrial incluyen:

• un fuerte aumento en el tamaño de las mitocondrias;
• acumulación de glucógeno, lípidos y conglomerados de calcio en el subsarcolema;
• disminución de la actividad de las enzimas mitocondriales;
• distribución alterada de gránulos de actividad de las enzimas succinato deshidrogenasa (SDH), NADH oxidorreductasa, citocromo C-oxidasa, etc.

En pacientes con enfermedades mitocondriales con microscopía de luz pueden detectar tejido muscular de características morfológicas no específicos: necrosis local de las fibras musculares, la masa de acumulación sarkoplazmennyh, la presencia de porciones de lisis subsarkolemmalnyh basofilia sarcoplásmicas sarcoplásmicas, aumento del número de núcleos musculares, la activación de los procesos de regeneración y otros.

La investigación del papel del fenómeno de fibras rojas "irregulares" mostró su importancia para el diagnóstico de enfermedades como el síndrome MELAS, MERRF, Kearns-Sayre, oftalmoplejía progresiva crónica y otras mutaciones de ADNmt relacionados. Este fenómeno puede desarrollarse en otras enfermedades: miodistrofia de Duchenne, dermatomiositis, distrofia miotónica, ingesta de medicamentos (clofibrato) y otras afecciones patológicas. Por lo tanto, junto con las enfermedades mitocondriales primarias, el fenómeno de la FRR puede acompañar a las disfunciones mitocondriales secundarias.

Actualmente, el examen histoquímico y al microscopio electrónico del tejido muscular se ha utilizado ampliamente para detectar signos de insuficiencia mitocondrial. En algunos casos, ayudan al diagnóstico, especialmente con una imagen morfológica normal del tejido muscular según el microscopio óptico.

Electron signos microscópicos - detección de mitocondrial proliferación violación de su forma y tamaño, la desorganización y aumentar las crestas, la acumulación de las mitocondrias anormal bajo sarcolema, la acumulación de lípidos y paracristalina anormal (que consiste principalmente de proteínas) o inclusiones osmofílicas localizada entre las membranas interior y exterior o dentro de la globosos crestas, la acumulación, a menudo se encuentra en la matriz (que consta principalmente de triglicéridos), y otros.

En algunos pacientes, es posible detectar anormalidades citoquímicas en los leucocitos.

Un complejo de estudios bioquímicos y morfológicos se complementa con métodos modernos de diagnóstico molecular (detección de mutaciones nucleares o mitocondriales) que se realizan en laboratorios especializados de diagnóstico de ADN. En las enfermedades mitocondriales, se identifican varios tipos de mutaciones: punto, deleciones, duplicaciones, anomalías cuantitativas del ADN, etc.

En ausencia de mutaciones en el mtDNA, si se sospecha una patología mitocondrial, se realiza un estudio de ADN nuclear.

Criterios para el diagnóstico

Hay 2 grupos de criterios para diagnosticar enfermedades mitocondriales. Criterios básicos de diagnóstico (primer grupo).

• Clínica:
  • diagnósticos establecidos: síndromes MERRF, MELAS, NARP, MNGIE, Pearson, neuropatía de Leber, enfermedad de Leah, Alpers;
  • Presencia 2 o una combinación de las siguientes características:
    • daño multisistémico patognomónico para enfermedades de la cadena respiratoria;
    • curso progresivo con episodios de exacerbación o la presencia de mutaciones mitocondriales en la familia;
    • exclusión de enfermedades metabólicas y de otro tipo llevando a cabo pruebas apropiadas.
• Histológico: la detección del fenómeno de FRR en más del 2% del tejido muscular.
• Enzimático:
  • fibras citocromo C-oxidasa negativas;
  • una disminución en la actividad de las enzimas del complejo de la cadena respiratoria (<20% de la norma en el tejido, <30% en las células o varios tejidos).
• Funcional: disminución de la síntesis de ATP en fibroblastos más de 3 desviaciones estándar.
• Molecular-genética - mutaciones patogénicamente significativas de nuclear o mtDNA.

Criterios diagnósticos adicionales (segundo grupo).

• Clínica: síntomas inespecíficos que ocurren en enfermedades de la cadena respiratoria (muerte fetal intrauterina, disminución de la actividad motora del feto, muerte neonatal temprana, trastornos motores, trastornos del desarrollo, trastorno del tono muscular en el período neonatal).
• Histológico - un pequeño porcentaje del fenómeno de RRF, acumulación subaracromelítica de mitocondrias o sus anomalías.
• Enzimático: una baja actividad de las enzimas del complejo respiratorio (20-30% de la norma en los tejidos, 30-40% - en las células o líneas celulares).
• Funcional: reduce la síntesis de ATP en fibroblastos por 2-3 desviaciones estándar o la falta de crecimiento de fibroblastos en un medio con galactosa.
• Genética molecular: la detección de mutaciones de ADN nuclear o ADNmt con un presunto vínculo patogénico.
• Metabólico: la detección de uno o más metabolitos, lo que indica una violación de la bioenergética celular.

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