Цялото съдържание на iLive е медицински прегледано или е проверено, за да се гарантира възможно най-голяма точност.
Имаме строги насоки за снабдяване и само свързваме реномирани медийни сайтове, академични изследователски институции и, когато е възможно, медицински проучвания, които се разглеждат от специалисти. Имайте предвид, че номерата в скоби ([1], [2] и т.н.) са линкове към тези проучвания.
Ако смятате, че някое от съдържанието ни е неточно, остаряло или под съмнение, моля, изберете го и натиснете Ctrl + Enter.
Митохондриални заболявания
Медицински експерт на статията
Последно прегледани: 12.07.2025
Митохондриалните заболявания са голяма хетерогенна група от наследствени заболявания и патологични състояния, причинени от нарушения в структурата, функциите на митохондриите и тъканното дишане. Според чуждестранни изследователи честотата на тези заболявания при новородени е 1:5000.
Код по МКБ-10
Метаболитни нарушения, клас IV, E70-E90.
Изследването на природата на тези патологични състояния започва през 1962 г., когато група изследователи описват 30-годишен пациент с нетироиден хиперметаболизъм, мускулна слабост и висок базален метаболизъм. Предполага се, че тези промени са свързани с нарушени процеси на окислително фосфорилиране в митохондриите на мускулната тъкан. През 1988 г. други учени за първи път съобщават за откриването на мутация в митохондриалната ДНК (мтДНК) при пациенти с миопатия и оптична невропатия. Десет години по-късно при малки деца са открити мутации в ядрените гени, кодиращи комплекси на дихателната верига. Така се формира ново направление в структурата на детските заболявания - митохондриална патология, митохондриални миопатии, митохондриални енцефаломиопатии.
Митохондриите са вътреклетъчни органели, които присъстват под формата на няколкостотин копия във всички клетки (с изключение на еритроцитите) и произвеждат АТФ. Дължината на митохондриите е 1,5 μm, ширината е 0,5 μm. Те се обновяват непрекъснато през целия клетъчен цикъл. Органелът има 2 мембрани - външна и вътрешна. От вътрешната мембрана навътре се простират гънки, наречени кристи. Вътрешното пространство е запълнено с матрица - основното хомогенно или финозърнесто вещество на клетката. Тя съдържа пръстенна молекула ДНК, специфична РНК, гранули от калциеви и магнезиеви соли. Ензимите, участващи в окислителното фосфорилиране (комплекс от цитохроми b, c, a и a3) и преноса на електрони, са фиксирани върху вътрешната мембрана. Това е енергопреобразуваща мембрана, която преобразува химическата енергия от окислението на субстрата в енергия, която се натрупва под формата на АТФ, креатинфосфат и др. Външната мембрана съдържа ензими, участващи в транспорта и окислението на мастни киселини. Митохондриите са способни на самовъзпроизвеждане.
Основната функция на митохондриите е аеробното биологично окисление (тъканно дишане с използване на кислород от клетката) - система за използване на енергията на органичните вещества с постепенното ѝ освобождаване в клетката. В процеса на тъканно дишане се осъществява последователен пренос на водородни йони (протони) и електрони чрез различни съединения (акцептори и донори) към кислород.
В процеса на катаболизъм на аминокиселините се образуват въглехидрати, мазнини, глицерол, въглероден диоксид, вода, ацетил коензим А, пируват, оксалоацетат, кетоглутарат, които след това влизат в цикъла на Кребс. Получените водородни йони се приемат от аденинови нуклеотиди - аденинови (NAD + ) и флавинови (FAD + ) нуклеотиди. Редуцираните коензими NADH и FADH се окисляват в дихателната верига, която е представена от 5 дихателни комплекса.
По време на процеса на електронен пренос, енергията се натрупва под формата на АТФ, креатинфосфат и други макроергични съединения.
Дихателната верига е представена от 5 протеинови комплекса, които осъществяват целия сложен процес на биологично окисление (Таблица 10-1):
- 1-ви комплекс - NADH-убихинон редуктаза (този комплекс се състои от 25 полипептида, синтезът на 6 от които е кодиран от mtDNA);
- 2-ри комплекс - сукцинат-убихинон оксидоредуктаза (състои се от 5-6 полипептида, включително сукцинат дехидрогеназа, кодирана само от mtDNA);
- 3-ти комплекс - цитохром С оксидоредуктаза (пренася електрони от коензим Q към комплекс 4, състои се от 9-10 протеина, синтезът на един от тях е кодиран от mtDNA);
- 4-ти комплекс - цитохром оксидаза [състои се от 2 цитохрома (а и а3), кодирани от мтДНК];
- 5-ти комплекс - митохондриална H + -АТФаза (състои се от 12-14 субединици, осъществява синтеза на АТФ).
Освен това, електроните от 4 мастни киселини, подложени на бета-окисление, се пренасят чрез електронен транспортен протеин.
В митохондриите протича и друг важен процес - бета-окисление на мастни киселини, в резултат на което се образуват ацетил-КоА и карнитинови естери. Във всеки цикъл на окисление на мастни киселини протичат 4 ензимни реакции.
Първият етап се осигурява от ацил-CoA дехидрогенази (късоверижни, средноверижни и дълговерижни) и 2 електронопреносителите.
През 1963 г. е установено, че митохондриите имат свой уникален геном, наследен по майчина линия. Той е представен от една малка пръстеновидна хромозома с дължина 16 569 bp, кодираща 2 рибозомни РНК, 22 трансферни РНК и 13 субединици на ензимните комплекси на електронно-транспортната верига (седем от тях принадлежат към комплекс 1, една към комплекс 3, три към комплекс 4, две към комплекс 5). Повечето от митохондриалните протеини, участващи в процесите на окислително фосфорилиране (около 70), са кодирани от ядрена ДНК и само 2% (13 полипептида) се синтезират в митохондриалната матрица под контрола на структурни гени.
Структурата и функционирането на мтДНК се различават от ядрения геном. Първо, тя не съдържа интрони, което осигурява висока генна плътност в сравнение с ядрената ДНК. Второ, повечето иРНК не съдържат 5'-3' нетранслирани последователности. Трето, мтДНК има D-бримка, която е нейният регулаторен регион. Репликацията е двуетапен процес. Идентифицирани са и разлики в генетичния код на мтДНК от ядрената ДНК. Трябва да се отбележи особено, че има голям брой копия на първата. Всяка митохондрия съдържа от 2 до 10 копия или повече. Като се има предвид фактът, че клетките могат да съдържат стотици и хиляди митохондрии, е възможно съществуването на до 10 хиляди копия на мтДНК. Тя е много чувствителна към мутации и понастоящем са идентифицирани 3 вида такива промени: точкови мутации на протеини, кодиращи гени на мтДНК (mit мутации), точкови мутации на гени на мтДНК-тРНК (sy/7 мутации) и големи пренареждания на мтДНК (p мутации).
Обикновено целият клетъчен генотип на митохондриалния геном е идентичен (хомоплазмия), но когато възникнат мутации, част от генома остава идентична, докато другата част се променя. Това явление се нарича хетероплазмия. Проявата на мутантен ген се случва, когато броят на мутациите достигне определено критично ниво (праг), след което настъпва нарушение на клетъчните биоенергийни процеси. Това обяснява, че при минимални нарушения, най-енергийно зависимите органи и тъкани (нервна система, мозък, очи, мускули) ще пострадат първи.
Симптоми на митохондриални заболявания
Митохондриалните заболявания се характеризират с подчертано разнообразие от клинични прояви. Тъй като най-енергийно зависимите системи са мускулната и нервната система, те са засегнати първи, следователно се развиват най-характерните признаци.
Класификация
Няма унифицирана класификация на митохондриалните заболявания поради несигурността на приноса на мутациите в ядрения геном за тяхната етиология и патогенеза. Съществуващите класификации се основават на два принципа: участието на мутантния протеин в реакциите на окислително фосфорилиране и дали мутантният протеин е кодиран от митохондриална или ядрена ДНК.
[ Диагностика на митохондриални заболявания
Морфологичните изследвания са от особено значение при диагностицирането на митохондриална патология. Поради голямата им информативна стойност често се налага биопсия на мускулна тъкан и хистохимично изследване на получените биопсии. Важна информация може да се получи чрез едновременно изследване на материала с помощта на светлинна и електронна микроскопия.
Какви тестове са необходими?
Лечение на митохондриални заболявания
Към днешна дата ефективното лечение на митохондриалните заболявания остава нерешен проблем. Това се дължи на няколко фактора: трудности при ранната диагностика, слабо проучване на отделните звена в патогенезата на заболяванията, рядкостта на някои форми на патология, тежестта на състоянието на пациента поради мултисистемния характер на лезията, което затруднява оценката на лечението, и липсата на единен поглед върху критериите за ефективност на терапията. Методите за лекарствена корекция се основават на постигнатите познания за патогенезата на отделните форми на митохондриални заболявания.