Диссертация (Диагностическое значение определения особенностей митохондриальной ДНК при энцефаломиопатиях у детей), страница 5

Следует отметить, чтомутации генов тРНК в других точках не имеют таких существенныхподтвержденных последствий для организма. В то же время, описано какминимум девять различных мутаций гена ATP6, которые приводят ксиндромам NARP, MILS и др.[47].Превалируетнасегодняшнийденьтеорияонакоплениисоответствующей мутации в тканях и органах, поражение которых характернодля синдрома [3]. На рисунке 1.3 изображена родословная семьи, все членыкоторой являлись носителями одной и той же мутации. В зависимости отпроцентного содержания этой мутации в тканях пациентов, клиническиепроявления варьировались от глухоты до мышечной атрофии [25].

Эта теориякосвенно подтверждается иммуногистохимическими исследованиями [48].27- глухота, митохондриальная миопатия;- деменция, миопатия, рваные красные волокна- гипервентиляция, атрофия- атрофия, рваные красные волокна- миоклоническая эпилепсия, миопатия, рваные красные волокнаРисунок 1.3.

Филогенетическое древо семьи с мутацией в мтДНК,ассоциированной с синдромом MERRF [25].1.9.2. Вторичные митохондриальные заболеванияПричиной вторичных митохондриальных заболеваний не являютсямутации в генах, кодирующих митохондриальные белки. Тем не менее, притаких заболеваниях имеются ярко выраженные клинико-лабораторныепризнаки митохондриальной дисфункции.

К этой группе относят болезнисоединительной ткани, гликогеноз, диабет, рахит, а также врожденныемиопатии и миодистрофии [49] [50].Врожденные структурные миопатии (ВМ) – гетерогенная группагенетически обусловленных заболеваний с различными типами наследованияи многообразием вариантов течения. Функциональная недостаточностьмышечной ткани в данной группе заболеваний проявляется на фонеформирования в ней специфических патологических структур, часто дающихназвание нозологической форме. Общими клиническими проявлениями ВМ,как правило, являются ранний дебют (с рождения или с первых месяцев28жизни), генерализованная мышечная гипотония, снижение или отсутствиесухожильных рефлексов, атрофия мышц и аномалии скелета [49].Врожденные мышечные дистрофии (МД) – гетерогенная группанаследственных нервно-мышечных заболеваний, для которых характернымышечная слабость и мышечная гипотония, множественные симметричныеконтрактурыкрупныхсуставовиотносительностабильное(иногдапрогрессирующее) течение [50].1.9.3.

Гипоксия в патогенезе митохондриальных заболеванийСогласно существующим данным литературы, большое значение вразвитии нарушений клеточной энергетики имеют гипоксические факторысемейства HSP (heat shock proteins, белки теплового шока) и HIF (hypoxiainduced factor, фактор, индуцируемый гипоксией). HSP белки участвуют вэнергозависимом импорте крупных молекул в митохондрию, обеспечиваютбиогенез и фолдинг митохондриальных белков [51].

Также существуютисследования,показывающиеположительныекорреляциимеждуколичеством белков HSP и количеством митохондрий в мышечной ткани [52].Факторы HIF, в особенности HIF-1а, индуцируют ответ клетки на низкоесодержание кислорода. Митохондрии опосредуют этот ответ, стимулируяматричные процессы и дальнейшую пролиферацию клетки [53]. Существуютиммуногистохимические данные, косвенно свидетельствующие, что именноHIF запускает компенсаторную пролиферацию митохондрий при вторичныхнервно-мышечных заболеваниях [54].1.10.

Существующий диагностический комплексПриобследованиипациентовсклиническимподозрениемнамитохондриальное заболевание обычно используется следующий комплексдиагностических методов [55]:- анализ генеалогических данных;- исследование анамнеза;29- клиническое обследование с оценкой физического и психомоторногоразвития, соматического и неврологического статуса, состояния эндокриннойсистемы и органов чувств;- ЭКГ, МРТ, ЭЭГ и другие функциональные анализы;- клинический анализ крови и мочи, включая определение кислотнощелочного состава;- биохимический анализ крови: определение содержание глюкозы, белка, ЛДГ,КФК, АСТ, АЛТ, лактата, пирувата;-биохимическийанализмочи(содержаниеорганическихкислот,аминокислот);- патоморфологический анализ скелетно-мышечного биоптата;- молекулярно-генетический анализ.1.10.1.

Морфологические критерииОписание в 1963 г. феномена RRF (“ragged” red fibers, “рваных” красныхволокон)–митохондриальныхскопленийвсубсарколеммальнойимежфибриллярной зонах скелетно-мышечного волокна – положило началосамому понятию о митохондриальных болезнях [56]. Выявление такихскоплений при светомикроскопическом исследовании мышечного биоптатасчитаетсяоднимиздиагностическихдоказательствналичиямитохондриального заболевания [57]. В то же время, исследования показали,что наличие RRF не является строго специфичным признаком первичныхмитохондриальныхнарушений.Этофеноменвыявляетсяприрядезаболеваний, сопровождающихся вторичной дисфункцией митохондрий,таких как наследственные болезни соединительной ткани, врожденныемиопатии и врожденные прогрессирующие миодистрофии.

Пролиферациямитохондрий в мышечных клетках этих больных, которая и лежит в основеформирования RRF, по-видимому, является компенсаторной реакцией намитохондриальную недостаточность [52].301.10.2. Молекулярно-генетические критерииМолекулярно-генетический анализ обычно включает в себя определениечастых мутаций мтДНК (анализ «горячих точек») и/или полноэкзомноесеквенирование. С этой целью используют такие методы как ПЦР в реальномвремени,MLPA(Multiplexligation-dependentprobeamplification,мультиплексная амплификация лигированных зондов), секвенирование поСэнгеру, высокопроизводительное секвенирование нового поколения (nextgeneration sequencing, NGS) [1].

Следует отметить, что результаты NGS насегодняшний день требуют обязательной верификации с помощью методаСэнгера, который остается «золотым стандартом» секвенирования [58].Секвенирование полной последовательности митохондриальной ДНКпроводится крайне редко, в случаях, когда патогенных мутаций в проведенныхгенетических исследованиях выявлено не было [1]. Общепризнано, чтоприоритетное значение при диагностике митохондриальных заболеванийимеет анализ родословной и оценка клинических данных [48]. Тем не менее,подтверждениепредварительногоклиническогодиагнозаидифференциальная диагностика с другими метаболическими заболеваниями спомощью молекулярно-генетических методов сегодня считаются строгонеобходимыми [45].Особенноактуальнамолекулярно-генетическаядиагностикадлянесиндромальных форм митохондриальных энцефаломиопатий.

Такие формыобладают неспецифическими симптомами и диагностическими показателями,которые зачастую перекрываются между собой и могут частично совпадать ссимптомами классических митохондриальных синдромов [48]. В этом случаевозможности генетического тестирования намного превышают любые другиелабораторные и клинические методы.1.11. Функциональная оценка митохондриальных нарушенийОценкадиагностикемитохондриальнойвторичныхфункциимитохондриальныхчастоиспользуетсянарушенийприпритаких31заболеваниях, как кардиомиопатии или диабет [59].

Чаще всего такая оценкаподразумеваетэлектрофизиологическиеметоды,например,измерениемембранного потенциала [60]; метаболический анализ – обычно измерениеоксидантной активности или потребления кислорода [61]. Кроме того,распространен анализ уровня основных метаболитов митохондрий [62].Отсутствие промежуточного звена между анализом митохондриальнойДНК и оценкой метаболической или электрической активности митохондрийявляетсясущественнымнедостаткомбольшинстванаучныхработ.Митохондрия, сама по себе являясь эпигенетическим фактором, крайнечувствительна к влиянию ядерных эпигенетических механизмов [63].Дезорганизация биогенеза митохондрий и остальной клетки являетсяпричинойтакихсидеробластнаязаболеванийанемия)икакMLASлетальная(миопатия,лактат-ацидоз,инфантильнаядыхательнаянедостаточность [64].Клеточные последствия дисфункции митохондриальной дыхательнойцепивключаютширокийспектрпрямыхивторичныхизмененийметаболического гомеостаза клетки [44].

Адаптационный ответ на этиизменения заключается в изменении транскрипционной активности факторов,зависимых от таких посредников как АФК, АТФ/АДФ, НАД+/НАДН и т.п.[52]. Изменение генной экспрессии показано как для ядерных геновмитохондриальных белков, так и для самой мтДНК [29]. В большинственаучных работ описано усиление биогенеза митохондриальных белков в ответна нарушение системы окислительного фосфорилирования [65], [66], [67].Однако с появлением транскриптомных и мультиплексных инструментованализа экспрессии генов увеличилось и количество противоречивых данных,свидетельствующихосложностимежгеномнойкооперацииимитохондриального сигналлинга [68], [69].Анализэкспрессиигеновявляетсянеобходимымэлементомфункциональной оценки митохондриальных нарушений, в особенности, при32наличии данных о структуре митохондриальной ДНК.