Definicja

Choroby mitochondrialne to grupa chorób metabolicznych wywołujących procesy neurodegeneracyjne i miopatyczne. Przyczyną ich rozwoju są zaburzenia czynności mitochondriów w cyklu przemian energetycznych.

Patogeneza

Mitochondria są cytoplazmatycznymi organellami wytwarzającymi energię (ATP) w procesach fosforylacji oksydacyjnej. Dzięki temu zapewniają utrzymanie czynności komórki, jej naprawę lub wzrost.

Podatność na zaburzenia mitochondriów

Najbardziej podatne na nieprawidłową czynność mitochondriów są:

• ośrodkowy układ nerwowy (OUN)
• serce
• mięśnie szkieletowe
• nerki
• wątroba
• narządy wydzielania wewnętrznego.
  
  

Dlatego właśnie w tych narządach występują pierwsze objawy kliniczne zaburzeń mitochondrialnych.

Uszkodzenia mitochondriów i ich następstwa

Zaburzenia fosforylacji mogą powodować kompensacyjny przerost mitochondriów, zwłaszcza we włóknach mięśniowych typu I i IIA. Strukturalne zmiany mitochondriów wywołują postępujące osłabienie mięśni, będące jednym z objawów neurologicznych chorób mitochondrialnych.

Włókna szmatowate

Znaczne uszkodzenie mitochondriów przyczynia się do:

• zwyrodnienia miofibrylarnego
• proliferacji mitochondriów.
  
  

Zmiany te nadają włóknom mięśniowym charakterystyczny wygląd włókien szmatowatych (ragged red fibers) po barwieniu zmodyfikowaną metodą w trichromie Gomoriego. Niestety, włókna szmatowate nie są patognomoniczne dla chorób mitochondrialnych, występują bowiem również w:

• zapaleniu mięśni
• miopatii tyreotoksycznej
• rdzeniowym zaniku mięśni.

Uwarunkowania genetyczne

Każde mitochondrium zawiera od 2 do 10 cząstek mitochondrialnego DNA (mtDNA). Jedna cząsteczka mtDNA jest zamkniętą kulistą cząsteczką zawierającą 16 596 par nukleotydów kodujących. Mitochondrialny DNA zawiera:

• 37 genów, które kodują 13 polipeptydów istotnych w procesie fosforylacji oksydacyjnej
• 2 rybosomalne RNA (rRNA)
• 22 cząsteczki transportującego RNA (tRNA) niezbędnego do syntezy białek mitochondrialnych.
  
  

Niektóre białka kompleksu fosforylacji są też kodowane w obrębie jądrowego DNA (nDNA). Kontrola układu wytwarzania energii w mitochondrium przez dwa genomy powoduje, że choroby mitochondrialne są dziedziczone zgodnie z prawami Mendla oraz podlegają prawom genetyki mitochondrialnej (dziedziczenie od matki). Uważa się, że częstość mutacji w mtDNA jest 10-krotnie większa niż w nDNA. Powoduje to, że delecje lub punktowe mutacje uszkadzają cykl fosforylacji oksydacyjnej.

Zaburzenia mitochondrialne związane z jądrowym DNA wynikają z defektów polipeptydów zakodowanych w nDNA. W przypadku nieprawidłowości mtDNA matki będące nosicielkami przekazują chorobę wszystkim swoim dzieciom (synom i córkom), ale jedynie córki p...