Пирсона синдром

Что такое синдром Кернса-Сейра?

Синдром Кернса-Сейра (англ. Kearns–Sayre syndrome, сокращённо KSS) — это редкое нервно-мышечное расстройство, которое обычно начинается в возрасте до 20 лет. Расстройство является результатом аномалий в ДНК митохондрий — маленьких стержнеобразных структур, обнаруживаемых в каждой клетке тела, производящие энергию, которая управляет клеточными функциями.

Митохондриальные заболевания коррелируют со специфическими мутациями ДНК, которые вызывают проблемы со многими органами и тканями организма. Синдром Кернса-Сейра характеризуется прогрессирующим ограничением движений глаз до полной неподвижности, сопровождающейся опущением века (см. фото). Патология также связана с ненормальным накоплением пигментированного материала на мембране, выстилающей глаза.

Дополнительные симптомы могут включать слабость скелетных мышц, блокаду сердца (дефект сердечной проводимости), низкий рост, потерю слуха, неспособность координировать произвольные движения (атаксия), нарушение когнитивной функции и диабет. Приступы нечасты. С KSS также могут быть связаны некоторые эндокринные расстройства.

Причины

Похоже, что большинство случаев синдрома Кернса-Сейра происходит в результате новой спонтанной делеции большого количества генетического материала, обнаруженного в ДНК митохондрий (мтДНК). Митохондрии, которые найдены сотнями в клетках тела, особенно в мышечной и нервной ткани, несут чертежи для регулирования производства энергии. В отличие от генетических инструкций клеточных хромосом (аутосомных ДНК), которые находятся в ядре каждой клетки, митохондриальные генетические инструкции находятся вне цитоплазмы в ядре клетки.

В крайне редких случаях эти делеции в митохондриальном генетическом материале могут наследоваться от матери. Генетические инструкции для митохондрий (мтДНК), обнаруженные в сперматозоидах, обычно разрушаются во время оплодотворения. В результате считается, что человеческая мтДНК происходит от матери. Пострадавшая мать может передать мутацию всем своим детям, но только дочери, а не сыновья передадут мутацию своим детям.

Как нормальная, так и мутированная мтДНК могут существовать в одной и той же клетке, и эта ситуация известна как гетероплазмия. Количество дефектных митохондрий может быть больше числа нормальных митохондрий. Симптомы синдрома Кернса-Сейра могут не появиться ни в одном конкретном поколении, пока делеция не затронет значительную часть митохондрий. Неравномерное распределение нормальной и мутантной мтДНК в разных тканях может влиять на разные органы у членов одного и того же семейства. Это может привести к различным симптомам у пострадавших членов семьи.

Симптомы

Тремя основными признаками KSS являются прогрессирующий паралич определенных глазных мышц (хроническая прогрессирующая внешняя офтальмоплегия); ненормальное накопление окрашенного (пигментированного) материала на богатой нервом мембране, выстилающей глаза (пигментный атипичный ретинит), приводящее к хроническому воспалению, прогрессирующей дегенерации и истощению определенных структур глаза (пигментная дегенерация сетчатки); и сердечные заболевания (кардиомиопатия), такие как блокада сердца. Симптомы этого расстройства обычно проявляются в возрасте до 20 лет.

В большинстве случаев первой физической характеристикой этого расстройства является замедление роста. Кроме того, понижение верхнего века (птоз) из-за слабости одной из мышц века также наблюдается в раннем детстве. Затем могут быть затронуты другие мышцы, участвующие в координации движений глаз, которые постепенно становятся слабее и в конечном итоге приводят к параличу определенных движений глаз.

В конце концов, мышечная слабость может распространиться на другие части лица, горла (глотки), шеи и/или плечи. Мышечная слабость в таких местах может мешать разговору и/или глотанию (дисфагия). По мере прогрессирования заболевания могут поражаться верхние части рук и ног, что приводит к прогрессирующему нарушению координированных движений (атаксии) и/или шаткой или прерывистой походке (титубации).

У большинства людей с синдромом Кернса-Сейра также будут проблемы со зрением из-за ненормального накопления окрашенного (пигментированного) материала на тонкой мембране, которая выравнивает глаза (пигментный атипичный ретинит) и прогрессирующей дегенерации определенных участков глаза (пигментная дегенерация сетчатки). Этот дегенеративный процесс может в конечном итоге повлиять на зрительный нерв (атрофия зрительного нерва), на слои мембран позади сетчатки (сосудистой оболочки) и/или на прочное белое наружное покрытие глазного яблока (склеру).

В некоторых случаях пострадавшие могут также испытывать ночную слепоту; быстрые непроизвольные движения глаз (нистагма); и снижение остроты зрения. В редких случаях аномальное помутнение передней части глазного яблока (роговицы) может также способствовать нистагму и снижению остроты зрения.

Третья первичная находка у людей с данным синдромом — это вмешательство в передачу нервных импульсов (проводимости), которые контролируют деятельность сердечной мышцы (блокада сердца). Серьезность таких нарушений проводимости может варьироваться по-разному среди пострадавших людей.

В редких случаях KSS также может быть связан с другими расстройствами или состояниями, включая отсутствие определенных рефлексов, почечные аномалии и/или периферическую нейропатию.

Периферическая нейропатия — это редкое заболевание, которое может поражать один или несколько нервов тела, вызывая боль и слабость. Периферическая нейропатия может влиять на сенсорную, моторную, рефлекторную или функцию кровеносных сосудов.

Диагностика

Диагноз KSS можно заподозрить, когда три основные характеристики, связанные с этим расстройством, возникают в связи друг с другом. К ним относятся паралич определенных глазных мышц (хроническая прогрессирующая внешняя офтальмоплегия), аномальная окраска тонкой мембраны, выстилающей глаза (пигментный атипичный ретинит) и другие изменения в структурах глаза (пигментная дегенерация сетчатки) и заболевания поражение сердца (кардиомиопатия), особенно нарушения проводимости (например, блокада сердца). Диагноз синдрома Кернса-Сейра может быть подтвержден тщательной клинической оценкой и различными специализированными тестами.

Такие специализированные тесты могут включать электрокардиограмму для выявления наличия и оценки тяжести блокады сердца, уровней молочной кислоты в крови и спинномозговой жидкости, биопсии мышц, чтобы продемонстрировать наличие характерных аномалий в мышечной ткани (рваные красные волокна), и/или позвоночника, чтобы определить, есть ли повышенные уровни определенных белков спинномозговой жидкости.

Биопсия мышц может определить наличие удаленной мтДНК, которая обычно не обнаруживается в образце крови. В некоторых случаях KSS уровни других веществ (например, сывороточная креатинкиназа, лактат крови, гамма-глобулин и/или пируват) могут быть повышены в крови.

Микроскопическое исследование образцов ткани биопсии под электронным микроскопом может выявить большое количество аномальных митохондрий в скелетной и глазной мышечной ткани. В некоторых случаях может использоваться компьютерная томография для выявления ненормального накопления кальция и/или поражений, поражающих определенные участки мозга.

Лечение

В настоящее время не существует эффективного способа лечения нарушений митохондрий при синдроме Кернса-Сейра. Лечение обычно симптоматическое и поддерживающее. Управление симптомами включает в себя несколько специальностей в зависимости от пораженных органов.

Наиболее важным является регулярное и долгосрочное наблюдение у кардиологов. Проблемы с сердечным импульсом, такие как сердечная блокада, можно лечить с помощью кардиостимулятора. Другие консультации могут включать аудиологию, офтальмологию, эндокринологию, неврологию и нейропсихиатрию.

Эндокринологические нарушения (например, сахарный диабет или гипопаратиреоз) можно лечить с помощью лекарств. В некоторых случаях лечение может включать заместительную гормональную терапию. Другие виды лечения будут зависеть от конкретных условий.

Хирургия может использоваться, чтобы исправить проблемы со зрением; в некоторых случаях, помогает ли операция улучшить зрение, часто зависит от того, насколько далеко продвинулись изменения сетчатки. Различные устройства могут помочь улучшить нарушения зрения у пострадавших людей. Конкретные используемые устройства и/или методы хирургического лечения будут зависеть от тяжести и конкретной комбинации имеющихся нарушений зрения.

Генетическое консультирование может быть полезным для пострадавших людей и их семей. Командный подход для детей с этим расстройством также может быть полезным и может включать специальную социальную поддержку и другие медицинские услуги, включая физическую и профессиональную терапию.

Прогноз

Синдром Кернса-Сейра — медленно прогрессирующее расстройство. Прогноз для людей с данным синдромом варьируется в зависимости от тяжести и количества вовлеченных органов. Ранняя диагностика и периодическая электрокардиограмма (ЭКГ) важны, поскольку блокада сердца может вызвать смерть у 20 процентов пациентов. Ранняя имплантация кардиостимулятора может принести большую пользу и увеличить продолжительность жизни у многих пациентов.

Митохондрии (МТ) – одно из самых интересных мне направлений исследований. Объединение митохондрий с другой клеткой в ходе эндосимбиоза около 1,6 млрд лет назад стало основной всех многоклеточных эукариотов со сложной структурой. Предположительно митохондрии произошли от клеток, напоминающих α-протеобактерии.

Лучшее обзорное исследование последнего времени по митохондриях – работа Вернера Кулбрандта «Структура и функция митохондриальных белковых комплексов мембраны». Если вы знаете английский язык и интересуетесь устройством этих органелл, то настоятельно рекомендую к прочтению. Эта статья так хороша, что может быть смело главой хорошего учебника по молекулярной биологии. Сначала я хотел перевести всю статью, но это бы заняло непростительно много времени и оторвало бы от других дел. Поэтому ограничусь тезисами и картинками. Периодически разбавляя все своими мыслями.

Митохондрия кодирует сама только 13 белков, не смотря на наличие отдельной от клетки ДНК (мтДНК) и всего «производственного» цикла по транскрипции белков. Изолированная митохондрия какое-то время может сохранять композицию и функционировать.

Рисунок 1. Компоненты мембраны митохондриона. Внешняя мембрана отделяет митохондрию от цитоплазмы. Она окружает внутреннюю мембрану, которая отделяет межмембранное пространство от богатого белками центрального матрикса. Внутреннюю мембрану разделяют на внутреннюю пограничную мембрану и кристы. Две эти части непрерывны в местах крепления крист (cristae junction). Кристы простираются более или менее глубоко в матрикс и являются основным место митохондриального преобразования энергии. Небольшой протоновый градиент в межмембранном пространстве (pH 7,2-7,4) и матрикс (pH 7,9-8,0) приводят к образованию АТФ АТФ-синтазой в мембранах крист.

Внешняя мембрана пористая и позволяет веществам из цитоплазмы проходить через нее. Внутренняя мембрана плотная, для ее пересечения нужны транспортные белки , непрерывность барьера позволяет иметь внутренней мембране электрохимический потенциал в -180 mV. У матрикса довольно большой pH (7,9-8). Еще раз углублюсь в Линга. Щелочной (выше 7) pH способствует более развернутой конформации белков. Высокий pH нарушает водородные и солевые связи, делая поляризованные CO и NH доступными молекулам воды, там самым усиливая дипольный момент всей внутриклеточной воды и связывая ее. В этом ключе наличие мембраны нужно не для «удержания» протоплазмы внутри клетки (это делают сами белки при высоком pH), а для наличия потенциала.

мтДНК находится в нуклеотидах, которых примерно 1000 на клетку. Белковая плотность матрикса довольна высокая (до 500 мг/мл), что близко к кристаллизованным белкам.

Внутренняя мембрана образует инвагинации, называемые кристами, которые глубоко проникают в матрикс. Кристы определяют третий «отсек» митохондрий – просвет крист (cristae lumen). Мембраны кристы содержат большинство, если не все, полностью «собранные» комплексы цепи переноса электронов и АТФ-синтазы. Просвет кристы содержит большое количество маленького растворимого белкового переносчика электронов (цитохром с). Митохондриальные кристы, таким образом, основное место биологической конверсии энергии во всех не фотосинтетических эукариотах.

С кристами тоже много всего интересного. Оптические свойства кристы влияют на распространение и генерацию света в тканях. Я даже встречал идеи о том, что поверхность крист подобна (предположение) поверхностям топологических изоляторов (подразумевалась суперпроводимость без диссипации заряда).

Рисунок 2. Мембранные белковые комплексы дыхательной цепи. Комплекс I (NADH / убихинон оксидоредуктаза, синий), Комплекс II (сукцинат дегидрогеназа, розовы), Комплекс III (цитохром С редуктаза, оранжевый), Комплекс IV (цитохром С оксидаза, зеленый) и митохондриальная АТФ синтаза (известная как комплекс V, бежевая) работают вместе во время окислительного фосфорилирования, чтобы клетки могли использовать энергию. Комплексы I, III, IV выкачивают протоны вдоль мембраны кристы, создавая протоновый градиент, стимулирующий синтез АТФ.

Теперь немного внимания на комплекс II. Вы помните, что жир (кето) делает упор в метаболизме на FADH2 и комплекс II. Они восстанавливают пару CoQ, в какой-то момент окисленного CoQ не хватает для транспортировки электронов на комплекс III и образует обратный поток электронов на комплекс I с образованием супероксида. При долгом HFLC-питании комплекс I будет обратимо разрушен, при этом это нормальная физиологическая оптимизация.

Еще прошу вас заметить, что комплекс II не выкачивает протоны. Что у нас рассеивает протоновый градиент, нарушает фосфорилирование и стимулирует сжигание жиров на тепло? Правильно, стресс холода. Термогенез связан с метаболизмом через комплекс, который не выкачивает протоны, тем самым не давая дополнительных протонов для АТФ-синтазы. Можно только удивляться как замечательно у нас продуман организм.

Крепления крист и MICOS

Места крепления крист (cristae junctions) – маленькие круглы отверстия примерно 25 нм диаметром. В митохондриях всех организмов есть система MICOS (mitochondria contact site and cristae to outer membrane), сборка из пяти мембранных и одного растворимого белков, прикрепляющих кристы к наружной мембране.

В клетках с повышенной потребностью в энергии, такие как скелетные и сердечные мышцы, кристы плотно заполняют большую часть объема митохондрии. В тканях с меньшими потребностями в энергии, таких как печень и почки, кристы находятся не так плотно по отношению друг к другу. Остается больше места в матрице для биосинтетических ферментов.

Рисунок 3. Томографический объем митохондрии сердца мыши. А) Трехмерный объем митохондрии сердца мыши, снятый cryo-ET. Наружная мембрана (серая) окутывает внутреннюю мембрану (светло-синяя). Внутренняя мембрана плотно наполнена кристами б) Томографический срез объема. Плотно заполненный матрикс, содержащий большую часть митохондриальных белков, выглядит темным на электронном микроскопе. В то время как межмембранное пространство и просветы крист выглядят светлыми из-за низкой концентрации белков.

Димеры АТФ синтазы

Митохондриальная F1-F0 АТФ синтаза является самым заметным белковым комплексом кристы. АТФ синтаза – это древняя наномашина, которая использует электрохимический протновых градиент вокруг внутренней мембраны для создания АФТ посредством вращательного катализа. Протоны, двигающиеся через F0 комплекс мембраны, вращают ротор из 8 (у млекопитающих) или 10 (у дрожжей) с-узлов. Центральный стебель передает крутящий момент c-ротора каталитической головке F1, где АТФ образуется из АДФ и фосфата через последовательность конформационных изменения. Периферийный стебель предотвращает непродуктивное вращение Головы F1 против комплекса F0.

Многие годы считалось, что АТФ синтаза случайным образом располагается на внутренней мембране. Но оказалось, что АТФ синтаза располагается двойными рядами. Причем линейные ряды АТФ синтазы – фундаментальный атрибут всех живых митохондрий.

Рисунок 4. Двойные ряды АТФ синтазы у семи разных видов.

Ряды АТФ синтазы располагаются в основном вдоль хребтов крист. Димеры изгибают липидный бислой и как следствие само-организуются в ряды. Когда у митохондрий дрожжей выбивали узлы e и g АФТ синтазы, то штамм рос на 60% медленней диких собратьев, и потенциал мембран их митохондрий был снижен вдвое. У АФТ синтазы прокариотов недостает нескольких узлов, связанных с димерами, ряды димеров не были найдены у бактерий и архей. Кристы и ряды димеров АФТ синтазы, таким образом, являются адаптацией к большим энергетическим потребностям организма.

Рисунок 5. Структура димера АТФ синтазы митохондрии polymella sp. Вид сбоку на V-образный димер АТФ синтазы.

Комплексы и суперкомплексы дыхательной цепи

Протоновый градиент вокруг внутренней мембраны создается тремя крупными мембранными комплексами, известными как комплекс I, комплекс III и комплекс IV (см. рисунок 2). Комплекс I кормится электронами из NADH, высвобождаемая при передаче электрона энергия выкачивает четыре протона. Комплекс III получает электрон от восстановленного хинола и передает его носителю электронов (цитохрому с), выкачивая в процессе один протон. Комплекс IV получает электрон из цитохрома с и передает его молекулярному кислороду, выкачивая 4 протона за каждую молекулу кислорода, превращенную в воду. Комплекс II не выкачивает протоны, напрямую передавая электроны хинолу. Как перенос электронов из NADH в хинол связан с транслокацией протонов пока не ясно. Комплекс I – крупнее III и IV вместе взятых.

Рисунок 6. Комплекс I митохондрии коровьего сердца. Матриксная часть содержит ряд из восьми железно-серных (Fe-S) кластеров, которые направляют электроны из NADH в хинол на пересечении матрикса и мембраны. Мембранная часть состоит из 78 лопастей, включая выкачивающие протоны молекулы.

Комплексы I, III и IV соединяются в суперкомплексы или респирасомы. У пекарских дрожжей (saccharomyces cerevisiae) нет комплекса I, их суперкомплексы состоят из III и IV. Роль суперкомплексов пока еще не ясна. Предполагают, что это делает транспорт электронов более эффективным, но прямых доказательств этому пока нет.

Рисунок 7. Суперкомплекс митохондрии коровьего сердца. Обратите внимание на дистанцию между комплексами I и III, который надо проделать хинолу. Стрелки – движения электрона в суперкомплексе.

Основным белком просвета кристы является цитохром с, который переносит электрон из комплекса III в комплекс IV. Если цитохром с высвобождается в цитоплазму клетки, то вызывает апоптоз.

Рисунок 8. Ряды димеров АТФ синтазы задают форму кристам. У хребта кристы АФТ синтаза (желтый) образует слив для протонов (красный), протоновые насосы электронной цепи (зеленый) находятся по обоим сторона рядов димеров. Направляя протоны от источника к АТФ синтазе, кристы работают как протоновые направляющие, позволяющие эффективное производство АТФ. Красные стрелки показывают направление потока протонов.

Реорганизация мембраны во время старения

Старение – фундаментальный и плохо понимаемый процесс всех эукариотов. Исследовали старение митохондрий на грибах Podospora anserina, которые живут всего 18 дней. В нормальной митохондрии кристы проникают глубоко в матрикс. Для этого нужны ряды димеров АТФ синтазы и MICOS комплекс у мест крепления крист. С возрастом кристы начинают все ближе подходить к поверхности мембраны, димеры АФТ синтазы превщаются в мономеры, и все заканчивается высвобождением цитохрома с и клеточной смертью.

Транспорт электронов создает супероксид в комплексах I и III. Это побочный продукт метаболизма. Одновременно необходимый и смертельно опасный. Во время старения деление (fission) начинает превалировать над сращением (fussion). Это не дает поврежденным митохондриям «спастись» путем сращения и ускоряет неизбежное.

Рисунок 9. Изменения морфологии внутренней мембраны и димеров АТФ синтазы во время старения митохондрии.

Как видите, полей для будущих исследований очень много. Я предполагаю стык физики и биологии, где физики будут пытаются объяснить почему такая структура более энергетически эффективна. Тем более публикации по квантовой биологии уже имеются.

Митохондриальные миопатии: причины, симптомы, диагностика, лечение

Что такое митохондриальные миопатии?

Митохондриальные заболевания вызваны нарушениями в митохондриях, которые являются источниками энергии, находящимися внутри почти всех клеток в организме. Митохондриальные заболевания, приводящие к выраженным мышечным нарушениям, называются митохондриальными миопатиями (мышцы миомы и патология — болезнь), а митохондриальные заболевания, приводящие как к выраженным мышечным, так и неврологическим нарушениям, называются митохондриальными энцефаломиопатиями («энцефало» означает, что болезнь относится к головному мозгу).

Обыкновенная клетка организма человека базируется на сотнях митохондрий для удовлетворения своих энергетических потребностей. Симптомы митохондриальной болезни различны, потому что у человека может быть уникальная смесь здоровых и дефектных митохондрий с их особым распределением в организме. В большинстве случаев митохондриальное заболевание представляет собой комплексное расстройство, влияющее более чем на один тип клеток, тканей или органов.

Поскольку мышечные и нервные клетки имеют особенно высокие энергетические потребности, мышечные и неврологические проблемы являются общими свойствами митохондриальной болезни. К другим частым осложнениям относятся нарушение зрения, сердечная аритмия, диабет и задержку роста. Как правило, у человека, страдающего митохондриальным заболеванием, имеются два или более из этих заболеваний.

Причины митохондриальных миопатий

Причиной митохондриальных заболеваний являются генетические мутации. Гены предоставляют собой наследственные инструкции для изготовления белков. А гены, порождающие митохондриальные болезни, обычно отвечают за белки, которые действуют внутри митохондрий. Внутри каждой митохондрии эти белки составляют часть сборочной линии, которая использует молекулы энергии (сахара и жиры), полученные из пищи в сочетании с кислородом, для производства молекулы аденозинтрифосфата или АТФ.

Белки в начале сборочной линии импортируют сахара и жиры в митохондрию, а затем разрушают их для обеспечения энергии. Белки в конце линии, организованной в пять групп, называемых комплексами I, II, III, IV и V, производят энергию для создания АТФ. Эта высокоэффективная часть процесса производства АТФ требует наличия кислорода и называется дыхательной цепью.

Клетка, имеющая дефектные митохондрии, лишается АТФ и может накапливать неиспользуемые молекулы топлива и разрушающие формы кислорода, называемые свободными радикалами или реактивными виды кислорода. Они, в свою очередь, контролируются антиоксидантными соединениями (обнаруженные во многих пищевых продуктах и пищевых добавках), которые обеспечивают общую защиту организма от старения и болезней.

В таких случаях молекулы избыточного топлива используются для изготовления АТФ неэффективными средствами, которые могут генерировать потенциально опасные побочные продукты, такие как молочная кислота. (Это также происходит, когда клетка имеет недостаточное снабжение кислородом, что может случиться с клетками мышц во время тяжелых упражнений.) Увеличение молочной кислоты в кровяном лактоацидозе связано с мышечной усталостью и может повредить мышечную и нервную ткань.

Мышечные и нервные клетки используют АТФ, полученный из митохондрий, в качестве основного источника энергии. Совокупные эффекты энергетической депривации и накопления токсинов в этих клетках могут приводить к различным мышечным и неврологическим симптомам.

Каковы симптомы митохондриальной миопатии?

Миопатия

Основными симптомами митохондриальной миопатии являются усталость мышц, слабость и непереносимость физических упражнений. Тяжесть любого из этих симптомов сильно различается у разных людей.

У некоторых людей слабость проявляется в мышцах, которые контролируют движения глаз и век. Двумя распространенными последствиями болезни являются постепенный паралич движений глаз, называемый прогрессирующей внешней офтальмоплегией (ПЭО), и опущением верхнего века, называемое птозом. Часто люди автоматически компенсируют ПЭО, перемещая голову, чтобы посмотреть в разных направлениях, и могут не заметить никаких проблем со зрением. Птоз может нарушить зрение, его можно исправить хирургическим путем.

Митохондриальные миопатии также могут являться причиной слабости мышц лица и шеи, что может привести к трудностям при глотании и, реже, невнятной речи. Люди с митохондриальными миопатиями также могут чувствовать мышечную слабость в руках и ногах.

Непереносимость упражнений, также называемая напряженной усталостью, относится к необычным ощущениям истощения, вызванным физическим напряжением. Степень непереносимости физических упражнений сильно различается у больных. У некоторых людей могут быть проблемы только с атлетическими упражнениями, такими как бег трусцой, в то время как другие могут испытывать проблемы с выполнением повседневных действий, например, при подъеме по лестнице.

В отдельных случаях митохондриальное заболевание связано с мышечными спазмами. В редких случаях это может привести к болям в мышцах, в частности болям после тренировки. Это нарушение приводит к вызывает утечку кислородосвязывающего белка, называемого миоглобином из мышц, в мочу (миоглобинурия). Судороги или миоглобинурия как правило возникают, когда больной «переусердствует» в отношении физических упражнений, что может произойти непосредственно во время перенапряжения или через нескольких часов после этого.

В то время как перенапряжения следует избегать, выполнение умеренных по интенсивности физических упражнение помогает людям с митохондриальной миопатией поддерживать силу мышц.

Митохондриальная энцефаломиопатия

Митохондриальная энцефаломиопатия, как правило, включает в себя отдельные симптомы миопатии и один или несколько неврологических симптомов. Опять же, эти симптомы сильно различаются у разных людей как по типу, так и по степени тяжести.

В дополнение к поражению глазных мышц митохондриальная энцефаломиопатия может воздействовать на сами глаза и части головного мозга, отвечающие за зрение. Например, потеря зрения, из-за атрофии зрительного нерва или ретинопатии, являются распространенными симптомами митохондриальной энцефаломиопатии.

Сенсибилизированная потеря слуха является распространенным симптомом митохондриальных заболеваний. Причиной чего является повреждение внутреннего уха (улитки) или слухового нерва, который соединяет внутреннее ухо с мозгом. Сенсибилизированная потеря слуха является хронической, но ее можно контролировать с помощью альтернативных форм общения, применения слуховых аппаратов или кохлеарных имплантатов. Слуховые аппараты усиливают звуки, прежде чем они достигают внутреннего уха. Кохлеарные имплантаты обходят поврежденные части внутреннего уха и стимулируют слуховой нерв.

Митохондриальные заболевания могут приводить к атаксии, которая вызывает проблемы с равновесием и координацией. Люди с атаксией подвержены падениям и могут нуждаться в использования вспомогательных устройств, таких как костыли, ходунки или инвалидные кресла.

Другими распространенными симптомы митохондриальной энцефаломиопатии являются головные боли по типу мигрени и судороги. Существует много эффективных лекарств для лечения и профилактики мигрени и судорог, включая противосудорожные препараты и другие медицинские препараты, предназначенные для лечения эпилепсии.

Особенные проблемы при митохондриальной болезни

Респираторный уход

Митохондриальные заболевания могут воздействовать на мышцы или части мозга, которые отвечают за поддержание дыхания. Больному с умеренными респираторными проблемами может потребоваться периодическая поддержка дыхания, например, с помощью дыхательных аппаратов со сжатым воздухом. Больным с более серьезными проблемами может потребоваться постоянная дыхательная поддержка в виде искусственной вентиляции легких. Необходимо следить за признаками респираторных проблем (например, одышка или утренние головные боли) и регулярно проходить обследование у специалиста по респираторным заболеваниям.

Кардиологическая помощь

Некоторые митохондриальные заболевания могут вызывать кардиомиопатию (слабость сердечной мышцы) или аритмию (нарушение ритма сердца). Аритмия поддается лечению с помощью кардиостимулятора, который стимулирует нормальное сердцебиение. Больным, страдающим митохондриальными заболевания, может потребоваться регулярное обследование кардиолога.

Другие потенциальные проблемы со здоровьем

Больные митохондриальной болезнью могут испытывать проблемы с желудочно-кишечным трактом, диабетом и / или проблемами с почками. Отдельные из этих проблем представляют собой прямые следствия митохондриальных нарушений в пищеварительной системе, поджелудочной железе (диабете) или почках, а другие – косвенные следствия митохондриальных нарушений в других тканях организма. Например, миоглобинурия нагружает почки во время фильтрации отходов крови, и может приводить к повреждению почек.

Методы лечения митохондриальных миопатий

Вместо того, чтобы сосредоточиться на конкретных осложнениях митохондриальной болезни, некоторые исследуемые методы лечения направлены на обход поврежденных митохондрий. Такие виды лечения заключаются в использовании пищевых добавок на основе трех веществ, участвующих в производстве АТФ в наших клетках.

Одно вещество, креатин, как правило, действует как резерв АТФ путем образования соединения, называемого креатинфосфатом (также называемым фосфокреатином). Когда потребность клетки в АТФ превышает количество, которое могут вырабатывать митохондрии, креатин может высвобождать фосфат («Р» в АТФ), для быстрого увеличения потребления АТФ. На самом деле, креатинфосфат обычно обеспечивает начальный всплеск АТФ, необходимый для интенсивной мышечной активности.

Другое вещество, карнитин, как правило, повышает эффективность производства АТФ, поддерживая импортирование определенных молекул энергии в митохондрии и очищая некоторые токсичные побочные продукты производства АТФ. Карнитин употребляется в форме, называемой L-карнитином.

Наконец, коэнзим Q10, также называемый CoQ10 или убихинон, является компонентом митохондриальной дыхательной цепи (которая использует кислород для производства АТФ). CoQ10 также является антиоксидантом. Некоторые митохондриальные заболевания вызваны дефицитом CoQ10, а добавка CoQ10 несомненно полезна в этих случаях и позволяет обеспечить некоторое улучшение при других митохондриальных заболеваниях.

Добавки, содержащие креатин, L-карнитин и CoQ10 часто принимаются совместно при лечении митохондриальной болезни. Несмотря на необходимость тщательных научных исследований, подтверждающих эффективность данного вида терапии, отдельные больные митохондриальным заболеванием сообщили о некотором улучшении после лечения.

Как наследуются митохондриальные миопатии?

Наследование митохондриальных заболеваний является сложным процессом, и часто митохондриальную миопатию трудно отследить через семейную ситорию. На самом деле, многие случаи митохондриальной болезни являются спорадическими, что означает, что они происходят без какой-либо наследственности.

Чтобы понять, как наследуются митохондриальные болезни, важно знать, что митохондрии связаны с двумя типами генов. Первый тип находится внутри ядра — отсека внутри наших клеток, который содержит большую часть нашего генетического материала или ДНК. Второй тип находится исключительно внутри ДНК, содержащейся внутри митохондрий.

Мутации в ядерной ДНК (nDNA) или митохондриальной ДНК (мтДНК) могут вызывать митохондриальную болезнь.

Ядерная ДНК упакована в структуры, называемые хромосомами — 22 пары хромосом, не связанных с полом (называемых аутосомами) и одной пары половых хромосом (XX у женщин и XY у мужчин). Это означает, что, за исключением генов X-хромосомы, у каждого есть две копии генов в nDNA, причем одна копия унаследована от каждого родителя. Существуют три модели наследования, наблюдаемые при заболеваниях, вызванных мутациями nDNA:

Автосомальная рецессивная способность означает, что для передачи заболевания требуется две мутантные копии гена-одного, унаследованного от каждого родителя.

Автосомальная доминантность означает, что для передачи заболевания требуется всего одна мутантная копия гена, унаследованного от одного из родителей.

Как правило, X-связанные заболевания появляются только у мужчин. Мать больного мужчины и дочери, которые у него есть, будут переносить ген болезни, но, как правило, не будут проявлять каких-либо симптомов.

В отличие от nDNA, мтДНК проходит только от матери к ребенку. Это связано с тем, что во время зачатия, когда сперма сливается с яйцом, митохондрии спермы и ее мтДНК разрушаются. Митохондриальные заболевания, вызванные мутациями мтДНК, уникальны, потому что они унаследованы по материнской схеме. Мать может передать дефектную мтДНК любому из ее детей, но только ее дочери, а не ее сыновья, передадут ее следующему поколению.

Еще одна уникальная особенность заболеваний мтДНК связана с тем, что типичная клетка организма человека содержит только одно ядро, но сотни митохондрий. Одна клетка может содержать как мутантные, так и нормальные митохондрии, а их распределение будет определять здоровье клетки, что также может объяснить диапазон симптомов при заболеваниях мтДНК.

Риск передачи митохондриальной болезни ребенку зависит от многих факторов, в том числе от того, вызвано ли это заболеванием мутациями в nDNA или мтДНК. Чтобы узнать подробнее об этих рисках, необходимо проконсультироваться с врачом или генетическим консультантом.

Диагностика митохондриальных заболеваний

Характерными признаками митохондриальной миопатии являются мышечная слабость, непереносимость физической нагрузки, нарушение слуха и зрения, атаксия, судороги, нарушения зрения, сердечные дефекты, диабет и плохой рост — ни одна из которых не является характерной только для митохондриальной болезни. Однако сочетание трех или более этих симптомов у одного человека в высокой степени свидетельствует на митохондриальную болезнь, особенно когда симптомы связаны с более чем одной системой органов.

Для оценки характера данных симптомов, врачу необходимо изучить историю болезни человека. Поскольку митохондриальные заболевания являются генетическими, семейная история также является важной частью постановки диагноза. Для диагностики также проводятся физические и неврологические исследования и тесты.

Физические тесты обычно включает в себя тесты на силу и выносливость, например, физические упражнения (которые может включать в себя такие действия, как повторяющееся сжимание руки в кулак). Неврологические тесты могут включать в себя тесты на рефлексы, зрение, речь и основные познавательные навыки.

Как правило, врач назначает лабораторные анализы на диабет, проверку печени и почек. Врачом, скорее всего, также назначается электрокардиограмма (ЭКГ), для проверки сердца на наличие признаков аритмии и кардиомиопатии.

Исследования могут назначаться для проверки наличия патологий в головном мозге и мышцах. Диагностическая визуализация, позволяющая получить подробные снимки органов, костей и тканей, а именно, компьютерная томография (КТ) или магнитно-резонансная томография (МРТ), может использоваться для проверки головного мозга на нарушения развития или признаки повреждения. Больному, у которого случаются приступы, врачом может назначаться электроэнцефалограмма (ЭЭГ), заключающаяся в размещении электродов на голове для регистрации эектрической активности мозга.

Так как лактоацидоз является общей чертой митохондриального заболевания, то, как правило, проводится анализ для проверки на повышенный уровень молочной кислоты в крови и моче. Некоторые случаи могут потребовать измерения молочной кислоты в спинномозговой жидкости (CSF), которая заполняет пространства в мозге и спинном мозге. Измерение может быть выполнено путем забора спинномозговой пункции.

Одним из наиболее важных исследований при диагностике митохондриальной болезни является биопсия мышц, которая заключается в исследовании небольшого образца мышечной ткани. При введении красителя, окрашивающим митохондрию красным цветом, мышцы, пораженные митохондриальной болезнью, часто показывают рваные красные волокна — мышечные клетки (волокна), имеющие чрезмерное количество митохондрий. Другие пятна могут обнаружить отсутствие существенных митохондриальных ферментов в мышцах. Также возможно извлечение митохондриальных белков из мышцы и измерение их активности.

Неинвазивные методы могут быть использованы для исследования мышц без взятия образца ткани. Например, МР спектроскопия может использоваться для измерения уровней органической молекулы фосфокреатина и АТФ (которые часто истощаются в мышцах, пораженных митохондриальным заболеванием).

Наконец, генетическое тестирование может определить, имеет ли кто-то из родственников больного генетические мутации, которые вызывают митохондриальную болезнь. Эти тесты используют генетический материал, извлеченный из крови или из биопсии мышц. Хотя положительный результат теста может подтвердить диагноз митохондриального расстройства, отрицательный результат теста может быть сложно интерпретировать. Что может означать, что у человека есть генетическая мутация, которую тест не смог обнаружить.

6 мая 2020, Москва – Всероссийское общество орфанных заболеваний (ВООЗ) объединяет свои усилия с пациентскими сообществами, профессиональными организациями и мировым сообществом во Всемирный день Легочной гипертензии. Мероприятия, которые проходят 5 мая по всему миру, призваны способствовать улучшению качества и продолжительности жизни пациентов, живущих с легочной (артериальной) гипертензией.

Что такое ЛАГ?

Легочная артериальная гипертензия (ЛАГ) – это орфанное (редкое) прогрессирующее заболевание, угрожающее жизни пациента. ЛАГ характеризуется аномально высоким давлением крови в легочных артериях, симптомы заболевания неспецифичны и могут варьироваться от легкой одышки и усталости при обычной повседневной активности до симптомов правожелудочковой недостаточности и серьезных ограничений в физической нагрузке. Заболевание трудно диагностировать, в то время как ранняя диагностика имеет определяющее значение в снижении преждевременных смертей, связанных с ЛАГ.

Как живут пациенты с ЛАГ в России?

По последним данным, от ЛАГ страдают 1 026 человек во всех регионах России. В настоящее время нет лекарства, способного излечить ЛАГ. Однако имеются препараты, способные значительно облегчить симптомы и тяжесть течения заболевания, улучшить качество жизни, остановить прогрессирование ЛАГ и увеличить продолжительность жизни.

Группа пациентов с ЛАГ очень уязвима и нуждается в дорогостоящей терапии. Людям с этим диагнозом необходима постоянная помощь, пациентам показано тщательное амбулаторное наблюдение, соблюдение определенного образа жизни и регулярный прием лекарственных препаратов строго в соответствии с режимом лечения.

«Пациенты с ЛАГ и их семьи – мужественные люди, – отметила Ихсанова Деляфруз, руководитель направления ЛАГ в ВООЗ. – Они каждый день сражаются с тяжелой болезнью и не сдаются, несмотря ни на какие обстоятельства и трудности. Сейчас в разных региноах России люди с ЛАГ имеют разный доступ к лекарственному обеспечению. Хотелось бы, чтобы все пациенты с ЛАГ были в полном объеме обеспечены лекарствами, стационарной и амбулаторной медпомощью на всей территории РФ. Мы будем этого добиваться».

Всемирный день ЛАГ

С 2012 года Всемирный день ЛАГ ежегодно отмечается во всем мире 5 мая, в этот день проводятся многочисленные мероприятия по всему миру – пациентские организации говорят о необходимости повышения осведомленности о ЛАГ и о важности распространения знаний о заболевании для облегчения ранней диагностики. В число главных задач мирового сообщества пациентов с ЛАГ входит:

  • расширение доступа пациентов с ЛАГ к специализированной помощи, которая способна повысить качество и продолжительность жизни
  • доступность комплексного лечения пациентов ЛАГ, а именно обеспечение физической, психологической и социальной помощи
  • объединение международных усилий для распространения передового опыта в лечении ЛАГ
  • содействие проведению исследований, которые помогут найти лекарство для легочной гипертензии

Ирина Мясникова, председатель правления ВООЗ, отметила: «Мы надеемся, что результатом Дня ЛАГ будет привлечение большего внимания со стороны властей и общества к проблемам пациентов с ЛАГ, это станет важным шагом в деле развития системы помощи таким людям. Сегодня, когда принята и действует Декларация ООН о всеобщем охвате услугами здравоохранения, где впервые дана рекомендация всем странам обратить внимание на доступность медпомощи пациентам с редкими заболеваниями, мы ожидаем, что и пациенты с редким заболеванием ЛАГ во всех регионах России получат соответствующую медицинскую и социальную помощь. Пациенты ждут включения идиопатической ЛАГ, редкого заболевания, в Программу высокозатратных нозологий и финансирования его лечения за счет средств федерального бюджета».

Всероссийское общество орфанных заболеваний – надежный союзник пациентов с ЛАГ

ВООЗ на протяжении долгого времени работает по направлению ЛАГ в ряде регионов РФ, помогая пациентам получить доступ к лечению, современной и своевременной диагностике, реабилитации и социальной поддержке. В состав ВООЗ входят пациенты с ЛАГ из многих регионов РФ, некоторые из них являются соучредителями Общества.

Организация на регулярной основе проводит мероприятия как для пациентов, так и с их непосредственным участием, выпускает профильный журнал и поддерживает школы пациентов в ряде регионов. В 2013 году ВООЗ провела первую Всероссийскую конференцию пациентов с легочной артериальной гипертензией «Решение актуальных проблем пациентов с ЛАГ в регионах РФ», посвященную Всемирному дню ЛАГ.

В конце мая 2020 года ВООЗ планирует проведение вебинара, посвященного Международному Дню ЛАГ, с участием психолога и ведущих специалистов в области ЛАГ.

Всероссийское общество орфанных заболеваний создано в 2012 году по инициативе пациентов, членов их семей и экспертов. На сегодняшний день ВООЗ объединяет более 600 пациентов из 53 регионов РФ с 63 редкими заболеваниями.

Синдром MERRF

Синдром MERRF (Myoclonus Epilepsy with Ragged-Red Fibers (миоклонус-эпилепсия, «рваные» красные волокна)) – чрезвычайно редкое детское расстройство, влияющее на нервную систему и скелетные мышцы (в первую очередь), а также на другие системы организма. Отличительной чертой синдрома MERRF является миоклонус, характеризующийся резкими, короткими, подергивающими спазмами рук / ног или всего тела. Кроме того, люди с синдромом MERRF могут иметь мышечную слабость (миопатия), атаксию, судороги и медленное ухудшение умственных способностей (деменция). Низкий рост, вырождение зрительного нерва (атрофия зрительного нерва), потеря слуха, кардиомиопатия и периферическая нейропатия, также часто встречаются. При окрашивании мышечных волокон, клиницисты могут выявить (под микроском) аномальные мышечные клетки в виде рваных красных волокон. Синдром MERRF вызывается мутациями в митохондриальной ДНК (мтДНК).

Синдром MERRF. Эпидемиология

Синдром MERRF является редким генетическим расстройством, оно может появиться у лиц обоих полов.

Синдром MERRF. Причины

Синдром MERRF вызывается мутациями в митохондриальной ДНК (мтДНК). Количество дуфектных мтДНК может быть разной. Но симптомы и проявления этого синдрома появятся только тогда, когда мутации затронут значительную часть мтДНК.

Мутации в гене MT-TK связаны с развитием синдрома MERRF примерно в 90% случаев. На мутацию m.8344A>G приходится 80% случаев. Мутации в генах МТ-TL1, МТ-TH, МТ-TS1, МТ-TS2 и MT-TF также были связаны с синдромом MERRF. В некоторых других случаях, синдром MERRF может быть результатом новой спонтанной мутации.

Синдром MERRF. Похожие расстройства

  • Синдром Кернса-Сейра – редкое нервно-мышечное расстройство, оно характеризуется тремя основными особенностями: прогрессивный паралич глазных мышц, пигментный ретинит, ардиомиопатия. Другие особенности этого синдрома могут включать в себя мышечную слабость, низкорослость, снижение слуха, атаксию.
  • Синдром MELAS (митохондриальная энцефаломиопатия, лактатацидоз, инсультоподобные эпизоды). Это детское расстройство затрагивает главным образом нервную систему и мышцы. Наиболее распространенные ранние симптомы и проявления: судороги, периодические головные боли, потеря аппетита и рвота. Синдром MELAS вызывается мутациями в митохондриальной ДНК. Сахарный диабет и паралич глазных мышц часто присутствуют в изоляции, либо в сочетании с другими особенностями этого синдрома.
  • Синдром Ли – редкое генетическое нейрометаболическое расстройство. Этот синдром характеризуется дегенерацией центральной нервной системы (например, мозга, спинного мозга и зрительного нерва). Первые проявления синдрома Ли обычно начинают появляться в возрасте от трех месяцев до двух лет. Симптомы, связанные с прогрессивной неврологической симптоматикой, могут включать в себя потерю ранее приобретенных моторных навыков, потерю аппетита, рвоту, раздражительность и / или судороги.

Синдром MERRF. Симптомы и проявления

Первые особенности синдрома MERRF могут появиться уже в детстве, в подростковом или в раннем взрослом возрасте, после периода нормального развития. Симптомы и физические проявления синдрома MERRF сильно различаются, даже между лицами одной семьи. Миоклонус, как правило, является первой особенностью этого синдрома, затем развиваются спазмы, атаксия, мышечная слабость и слабоумие. Низкий рост, вырождение зрительного нерва (атрофия зрительного нерва), потеря слуха и нейропатии также наблюдаются у большинства пациентов. Кардиомиопатия и аномальный сердечный ритм (синдром Вольфа-Паркинсона-Уайта) также часто присутствуют у пациентов. Иногда, у некоторых лиц могут быть доброкачественные жировые опухоли (липомы), особенно вокруг шеи и глаз. Из-за накопления молочной кислоты в крови, лица с синдромом MERRF часто жалуются на рвоту, боли в животе, усталость, мышечную слабость и затрудненное дыхание.

Синдром MERRF. Диагностика

Синдром MERRF диагностируется на основе клинических данных и молекулярно-генетического тестирования. Клинические тесты могут включать в себя измерение уровней лактата и пирувата в крови и в спинномозговой жидкости. МРТ может быть применено для поиска признаков инсульта. Электрокардиограмма может быть использована для диагностики нарушений сердечного ритма. При окрашивании клеток мышц, клиницисты могут обнаружить аномальные клетки (рваные красные волокна).

Синдром MERRF. Лечение

Специфических методов лечения синдрома MERRF не существует. Препараты антиконвульсанты используются для предотвращения судорог и для их контроля. Леветирацетам может оказаться эффективным в борьбе с миоклонус-эпилепсией. Коэнзим Q10 и L-карнитин могут оказаться полезными препаратами для увеличения производства энергии митохондриями. Физическая терапия и аэробные упражнения могут помочь улучшить мышечную слабость и моторные функции.