Основные биохимические маркеры митохондриальных заболеваний следующие:
1) увеличение концентрации лактата в крови - лактат-ацидоз, особенно усиливающийся при нагрузке глюкозой или физическими упражнениями;
2) гиперкетонемия, втом числе парадоксальная, и гиперкетонурия;
3) нарушение соотношения лактат/пируват в крови;
4) повышение концентрации ацетоацетата и 3-ОН-бутирата.

Определение этих метаболитов должно быть обязательным этапом биохимической диагностики митохондриальных заболеваний. Однако при интерпретации результатов исследования необходимо учитывать следующие моменты:
1) повышение концентрации этих метаболитов не дает основания однозначно диагностировать наследственное митохондриальное заболевание;
2) диагностическая ценность этих показателей выше после пищевой нагрузки, чем натощак;
3) эти показатели неравнозначны при различных митохондриальных заболеваниях. Очень ценным диагностическим тестом может быть определение концентрации лактата на фоне глюкозной кривой - проведение этого теста дает дополнительную нагрузку на дыхательную цепь митохондрий и может выявить ее несостоятельность.

Для проведения более точной диагностики митохондриальных заболеваний необходимо проводить измерение активности ферментов дыхательной цепи митохондрий в различных тканях. Наиболее удобным является определение активности этих ферментов в биоптате мышечного волокна, так как уровни нормальной активности ферментов дыхательной цепи митохондрий в мышцах значительно выше, чем в других тканях.

Возможно определение различных ферментов дыхательной цепи митохондрий, однако наибольшую диагностическую значимость имеют лишь несколько из них: цитрат-синтетаза, сукцинат-дегидрогеназа и цитохром-с-оксидаза.

Для заболеваний, обусловленных мутациями в митохондриальном геноме характерны специфические морфологические изменения вбиоптате мышц - наличие, так называемых, «рваных красных волокон», которые часто обозначаются английской аббревиатурой RRF (от англ. tiger red fibres). При окраске биоптата по Гомори выявляется специфическая структура волокон, напоминающая разрывы по периферии.

Показано, что этот феномен обусловлен очаговым скоплением по периферии мышечного волокна, под сарколеммой, пролиферирующих генетически измененных митохондрий. Митохондрии резко увеличены в размерах, содержат дезорганизованные кристы и аномальные паракристаллические или осмофильные включения. Наиболее часто такие юлокна обнаруживаются при мутациях в генах тРНК, приводящих к нарушению синтеза белков внутри митохондрий.

Синдром Кернс-Сейра.

Заболевание было впервые описано в 1958 г. Большинство случаев обусловлено крупными делециями в мтДНК протяженностью от 2 до 10 т.п.н. Наиболее часто размер делеции составляет 4977 п.н. Очень редко клинические проявления заболевания сопровождаются дупликациями или точковыми мутациями в митохондриаль-ном геноме. Большинство описанных случаев — спорадические, что можно объяснить как высокой частотой мутирования митохондриальной ДНК, так и ограниченной способностью к оплодотворению ооцитов, содержащих крупные делеции в ДНК митохондрий. Предполагается, что наиболее часто делеции возникают в митохондриях соматических клеток в период раннего эмбрионального развития. Более чем 50% больных с СКС одновременно с делецией имеют дупликацию D-петли мтДНК, унаследованную ими от матери. Наличие такой дупликации, по-видимому, предрасполагает к появлению делеции. Еще одним фактором, дестабилизирующим митохондриальный геном, могут быть шпилечные структуры, образованные граничащими с делециями последовательностями мтДНК. Аномально слившиеся в результате делеции гены могут транскрибироваться, но не способны к трансляции; таким образом, кодируемые ими белки в организме больного отсутствуют.

Первые симптомы заболевания появляются в возрасте от 4 до 20 лет и включают триаду симптомов; 1) офтальмоплегию, характеризующуюся опущением верхнего века (птозом) и ограничением движений глазных яблок; 2) прогрессирующую слабость мышц проксимальных отделов конечностей; 3) пигментную дегенерацию сетчатки. По мере прогрессирования болезни к описанным симптомам присоединяются признаки поражения сердца, в виде нарушения ритма, атриовентрикулярной блокады, расширения желудочков, а также нейросенсорная глухота, атрофия зрительных нервов, эндокринные нарушения. Характерно возникновение симптомов поражения мозжечка в виде атаксии и дизартрии. У некоторых больных постепенно спижается интеллект. Смерть больных наступает спустя Ю-20 лет после начала заболевания от сердечно-сосудистой недостаточности.

При проведении лабораторных исследований выявляются маркеры, типичные для митохондриальных заболеваний - лактат-ацидоз и повышение концентрации 3-ОН-бутирата в крови, а также феномен «рваных красных волокон» в биоптате мышечного волокна. Точная диагностика заболевания осуществляется на основе анализа мтДНК и обнаружения крупной делеции. Однако при проведении молекулярно-генетического анализа с диагностическими целями следует иметь в виду описанный выше эффект гетероплазмии и учить!вать, что в клетках крови содержится лишь около 5% мутантной мтДНК. Наиболее достоверные и точные результаты могут быть получены при молекулярно-генетическом исследовании биоптата мышц, в которых при этом заболевании обнаруживается не менее 70% мутантной ДНК митохондрий. Кроме того, необходимо иметь в виду, что с возрастом количество мутантной ДНК в тканях, в том числе и мышечной, нарастает и у больных более старшего возраста вероятность обнаружения мутаций в мтДН К при исследовании биоптата мышц увеличивается.

Трансформацию эффекта гетероплазмии можно продемонстрировать при описании еще одного митохондриального заболевания, - синдрома Пирсона . Для него, также как и для СКС, характерно наличие крупных делеций в мтДНК, однако, преимущественно локализованных в митохондриях клеток костного мозга. Клинические проявления возникают в первые дни после рождения и характеризуются злокачественной сидеробластной анемией, а в ряде случаев, панцитопенией (угнетением всех кроветворных ростков костного мозга) и инсулинзависимым сахарным диабетом, возникающим в результате фиброза поджелудочной железы. Большинство больных с этим синдромом погибает в первые 1—2 года жизни, однако, у тех, кого удается спасти путем частых и интенсивных гемотрансфузий, спустя несколько лет может развиться СКС в результате увеличения содержания мутантной мтДНК в мышечных и нервных клетках больного.

- Читать далее "Синдром Melas. Синдром множественных делеций мтДНК."