Митохондриальные болезни, и в частности митохондриальный синдром, который может проявляться поражениями ЦНС, сердца и патологиями скелетной мускулатуры, сегодня являются одним из важнейших разделов нейропедиатрии.
Митохондрия – что это?
Как многие помнят из школьного курса биологии, митохондрия представляет собой одну из клеточных органелл, чьей основной функцией является образование в процессе клеточного дыхания молекулы АТФ. Кроме того, в ней происходит окисление жирных кислот, проходит цикл трикарбоновых кислот и множество других процессов. Исследования, проведенные в конце XX века, позволили выявить ключевое значение митохондрий еще и в таких процессах, как чувствительность к лекарствам, старение клеток, апоптоз (запрограммированная гибель клеток). Соответственно, нарушение их функций приводит к недостаточности энергообмена, и как следствие, повреждению и гибели клетки. Особенно ярко эти нарушения проявляются в клетках нервной системы и скелетной мускулатуры.
Митохондриология
Генетические исследования позволили определить, что митохондрии обладают собственным геномом, отличным от генома ядра клетки, и нарушения в ее функционировании чаще всего связаны с происходящими там мутациями. Все это позволило выделить научное направление, изучающее заболевания, связанные с нарушениями функций митохондрий, – митохондриальные цитопатии. Они могут быть как спорадическими, так и врожденными, наследующимися по линии матери.
Симптоматика
Митохондриальный синдром может проявиться в различных системах человека, но наиболее выраженные проявления получают неврологические симптомы. Это связано с тем, что нервная ткань наиболее сильно подвержена влиянию гипоксии. Характерными признаками, позволяющими подозревать митохондриальный синдром при поражении скелетной мускулатуры, являются гипотония, неспособность адекватно переносить физические нагрузки, различные миопатии, офтальмопарез (паралич глазодвигательных мышц), птоз. Со стороны нервной системы могут быть инсультоподобные проявления, судороги, пирамидные расстройства, расстройства психики. Как правило, митохондриальный синдром у ребенка всегда проявляется задержкой развития или утратой уже полученных навыков, нарушениями психомоторики. Со стороны эндокринной системы не исключено развитие диабета, нарушений функций щитовидной и поджелудочной желез, задержка роста, полового созревания. Поражения сердца могут развиваться как на фоне патологий других органов, так и изолированно. Митохондриальный синдром в этом случае представлен кардиомиопатией.
Диагностика
Митохондриальные болезни чаще всего обнаруживаются в период новорожденности или на первых годах жизни ребенка. По данным зарубежных исследований, эта патология диагностируется у одного новорожденного из 5 тысяч. Для диагностики проводят комплексное клиническое, генетическое, инструментальное, биохимическое и молекулярное обследование. На сегодняшний день существует целый ряд методов, позволяющих определить эту патологию.
- Электромиография – при нормальных результатах на фоне резко выраженной мышечной слабости у пациента позволяет подозревать митохондриальные патологии.
- Лактоацидоз очень часто сопровождает митохондриальные болезни. Конечно, только его присутствия недостаточно для постановки диагноза, но измерение уровня молочной кислоты в крови после физической нагрузки может быть очень информативным.
- Биопсия скелетных мышц и гистохимическое исследование полученного биоптата является наиболее информативным.
- Хорошие результаты показывают одновременное применение световой и электронной микроскопии скелетных мышц.
Митохондриальная энцефалопатия (синдром Лея)
Одним из самых частых заболеваний детского возраста, связанных с генетическими изменениями митохондрий, является синдром Лея, впервые описанный в 1951 году. Первые признаки появляются в возрасте от одного до трех лет, но возможны и более ранние манифестации — на первом месяце жизни или, напротив, после семи лет. Первые проявления заключаются в задержке развития, снижении массы тела, потере аппетита, повторной рвоте. Со временем присоединяется неврологическая симптоматика – нарушение тонуса мышц (гипотония, дистония, гипертонус), судороги, нарушение координации.
Болезнь затрагивает органы зрения: развивается атрофия зрительных нервов, дегенерация сетчатки, глазодвигательные нарушения. У большинства детей заболевание постепенно прогрессирует, нарастают признаки пирамидальных расстройств, появляются расстройства глотания, дыхательной функции.
Одним из детей, страдающих такой патологией, стал Пугачев Ефим, митохондриальный синдром которому был диагностирован в 2014 году. Его мама, Елена, просит помощи у всех неравнодушных людей.
Митохондриальный синдром у ребенка
Прогноз, к сожалению, на сегодняшний день чаще всего бывает неутешительным. Это связано как с поздней диагностикой болезни, отсутствием детальной информации о патогенезе, тяжелым состоянием пациентов, связанным с мультисистемностью поражений, так и с отсутствием единого критерия оценки эффективности терапии.
Таким образом, лечение подобных заболеваний находится еще в стадии разработки. Как правило, оно сводится к симптоматической и поддерживающей терапии.
Митохондриальные миопатии встречаются относительно редко, но внутри этой группы болезней часто наблюдаются поражения ЦНС и нервно-мышечной системы. Разделение чисто миопатических и более комплексных форм в некоторой степени искусственно, так как митохондрии имеются в каждой клетке. Неравномерная гетероплазмия, из-за которой, вероятно, в скелетной мускулатуре могут преобладать патогенные митохондриальные мутации по сравнению с другими тканями, может также вызывать выраженное поражение преимущественно мышечной ткани и симптоматику миопатии, что может иметь и иные объяснения (DiMauro и Gurgel-Giannetti, 2005).
Изменчивые клинические проявления и сложность методов исследований, необходимых для постановки точного этиопатогенетического диагноза, превращают эти расстройства в сложную задачу для клиницистов. Тем не менее, существует несколько распознаваемых синдромов, и их генетические, биохимические, патофизиологические и клинические проявления изучаются все больше (Schapira и Cock, 1999; DiMauro и Gurgel-Giannetti, 2005; DiMauro и Hirano, 2005).
а) Клинические проявления. Митохондриальные миопатии могут проявиться в любой период от рождения до взрослого возраста и чрезвычайно разнообразны по симптоматике, тяжести и исходу (Harding et al., 1988; DiMauro 1993). Некоторые являются составной частью комплексных энцефаломиопатий (глава 8), тогда как другие полностью или преимущественно ограничены патологией поперечнополосатой мускулатуры.
При клиническом проявлении в виде чисто миопатического процесса со слабостью преимущественно проксимальных отделов конечностей, такие симптомы, как утомляемость, миалгия, непереносимость физических нагрузок (легкая нагрузка вызывает непропорциональные тахикардию и диспноэ) и эпизодическая вызванная физической нагрузкой миоглобулинурия, хотя и не являются патогномоничными симптомами, являются ключевыми при постановке диагноза. Птоз и прогрессивная наружная офтальмоплегия — очень важные диагностические признаки (Moraes et al., 1989), так же, как и наличие кардиомиопатии.
Часто наряду с миопатией наблюдаются другие проявления мультисистемного поражения, что способствует синдромальной диагностике, например синдрома Кернса-Сейра. В исследовании Jackson et al. (1995) важными признаками расстройств дыхательной цепи явились материнское наследование, глухота и офтальмоплегия. Отсутствие прибавки в весе, пигментный ретинит, диабет, нарушения интеллекта, припадки и мозжечковая атаксия также имеют диагностическое значение. Гипотония может быть выраженной, но она имеет меньшее значение при дифференциальной диагностике.
Рваные красные мышечные волокна при синдроме Кернса-Сейра.
Обратите внимание на красные отложения—скопления митохондрий — под сарколеммой наиболее пораженных волокон.
Те же, но менее выраженные изменения начинают развиваться и в других волокнах.
б) Методы исследований. Если клинически не удается распознать имеющийся синдром, первые диагностические признаки, полученные при помощи лабораторных и инструментальных методов исследования, указывающие на патологические изменения в дыхательной цепи — это повышение уровня лактата в крови и ЦСЖ или аномалии базальных ганглиев, выявленные при лучевом исследовании (Jackson et al., 1995). При некоторых описанных синдромах, обычно не проявляющихся преимущественно миопатией (напр. MELAS, MERRF, NARP), мутации можно выявить при исследовании циркулирующих в крови лейкоцитов, таким образом, исчезает необходимость выполнения биопсии.
Даже если отсутствует выраженная слабость, гистологическое и гистохимическое исследование мышечной ткани дает указания или подтверждает диагноз митохондриального расстройства. Характерные морфологические аномалии, лучше всего видные при трехцветной окраске по Гомори, — это так называемые рваные красные мышечные волокна, возникающие из-за скопления митохондрий под сарколеммой. При электронной микроскопии можно выявить патологические митохондриальные структуры, которые могут содержать паракристаллиновые включения.
Тем не менее, рваные красные волокна при подтвержденных митохондриальных болезнях могут постоянно или временно отсутствовать. Дальнейшее обследование включает в себя гистохимическое окрашивание для оценки активности ферментов — сукцинатдегидрогеназы (СДГ), которая служит доказательством пролиферации митохондрий, и оксидазы цитохрома С (СОХ). СОХ кодируется как ядерной, так и митохондриальной ДНК (мтДНК), и мозаичный паттерн указывает на аномалию гетероплазменной мтДНК, тогда как общее снижение свидетельствует о мутации ядерной ДНК (Taylor et al., 2004).
Обычно разорванные красные мышечные волокна СОХ-негативны (Byrne et al., 1985), но могут быть и СОХ-позитивными (Taylor et al., 2004; DiMauro и Hirano, 2005). В некоторых случаях наблюдается избыток липидов и гликогена. Биохимический анализ активности комплекса дыхательной цепи может выявить дефекты в одном компоненте дыхательной цепи или нескольких комплексах, но такой анализ выполняется только в специализированных центрах. Дальнейшее уточнение проводится с помощью молекулярных генетических исследований зон митохондриальной и ядерной ДНК, ответственных не только за дыхательную цепь, но также за плотность митохондрий, их структуру и даже передвижение (DiMauro и Hirano, 2005).
в) Клинические синдромы миопатии. Выраженная генетическая гетерогенность, отсутствие корреляции фенотип-генотип и мультисистемная природа митохондриальных расстройств свидетельствуют о том, что, хотя открыто несколько синдромов энцефалопатии с поражением мышц (например, MERRF, MELAS), существует очень мало фенотипов, характеризующихся преимущественно или исключительно миопатией. Ниже обсуждаются некоторые исключения.
г) Цитохром С оксидаза (СОХ). Одна интересная форма недостаточности СОХ проявляется тяжелым врожденным лактацидозом, слабостью и гипотонией, которые могут быть изолированными или сопровождаться поражением сердца и/или почек. Болезнь дебютирует у младенцев в возрасте от нескольких недель до трех месяцев и обычно быстро прогрессирует, вызывая дыхательную недостаточность (Zeviani et al., 1985; Darin et al., 2003). Обратимая форма недостаточности СОХ проявляется у новорожденных снижением спонтанной двигательной активности, птозом, арефлексией, повышением уровня КК и лактата сыворотки крови, но лактата в ЦСЖ не зафиксировано (Zeviani et al., 1987).
Такая же обратимость была описана при мутации гена СОХШ мтДНК, вызывающей недостаточность СОХ, которая проявляется в детстве непереносимостью физической нагрузки, генерализованной мышечной слабостью с болезненными мышечными крампи и утомляемостью (но без миоглобинурии) (Horvath et al., 2004). Nozaki et al. (1990) описали недостаточность СОХ, остро манифестирующую в возрасте семи лет, сопровождающуюся птозом, офтальмоплегией и остановкой дыхания; после терапии коэнзимом Q10 наступило выздоровление.
д) Недостаточность коэнзима Q10 (KoQ10). При манифестации недостаточности в мышцах коэнзима Q10 (убихинона) доминируют симптомы энцефалопатии, мозжечковой атаксии, также отмечается некоторая мышечная слабость (Musumeci et al., 2001). Наоборот, в некоторых случаях заболевание дебютирует симптомами миопатии: непереносимостью физической нагрузки, прогрессирующей мышечной слабостью проксимальных отделов и нагрузочной миоглобинурией. Наблюдаются разорванные мышечные волокна, накопление липидов, снижение содержания KoQ10 и снижение активности комплексов дыхательной цепи I+III и II+III (Di Giovanni et al., 2001).
Миопатия может быть изолированной (Lalani et al., 2005), но ей также могут сопутствовать симптомы энцефалопатии, например припадки или атаксия. Очень важна правильная диагностика этого расстройства, так как отмечается выраженный положительный эффект перорального приема KoQ10 (Lalani et al., 2005), хотя и не всегда (Aure et al., 2004).
е) Деплеция митохондриальной ДНК. Синдром митохондриальной деплеции (Elpeleg, 2003) часто проявляется как мультисистемное расстройство, но может быть и тканеспецифичным; миопати-ческая форма манифестирует в младенчестве или раннем детстве прогрессирующей слабостью, гипотонией, арефлексией, рано развивается дыхательная недостаточность, смерть наступает в течение первого десятилетия жизни (Mancuso et al, 2002). У некоторых пациентов были выявлены мутации гена тимидинкиназы 2 (ТК2) хромосомы 16 (Saada et al., 2001; Mancuso et al., 2002). Описаны мутации гена SULCA2, также связанные с деплецией митохондриальной ДНК и прогрессирующей мышечной слабостью, но в семьях с этой мутацией в наибольшей степени выражены симптомы мультисистемных расстройств (Elpeleg et al., 2005).
Прогрессирующая наружная офтальмоплегия (ПНО) наблюдается при синдроме Кернса-Сейра как одно из проявлений мультисистемного расстройства, что в 80% случаев вызвано точечной мутацией мтДНК мт 3243 (Hirano и Pavlakis, 1994). Множественные делеции мтДНК, вызванные мутациями генов ANTI, Twinkle и POLG1, наблюдаются при наследственной форме ПНО без других системных нарушений, хотя большинство случаев манифестируют во взрослом возрасте (Agostino et al., 2003).
Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 15.1.2019
Под митохондриальными заболеваниями подразумевают целую категорию неоднородных болезней наследственного характера. Болезни, относящиеся к рассматриваемой группе, имеют связь с дефектами структурного, генетического и биохимического характера, затрагивающими митохондрии. Патологии влекут за собой нарушение энергетического функционирования внутри клеток эукариотических микроорганизмов.
Причины
Врачи начали наблюдать за тем, как проявляются митохондриальные заболевания ещё в 20-м веке. Стремясь определить, от чего может быть любая из митохондриальных болезней, специалисты обнаружили более 50 разновидностей болезней, которые имеют связь с нарушениями, затрагивающими митохондрии.
В зависимости от причин, различают три основных подгруппы митохондриальных заболеваний, а именно:
- Болезни, вызванные мутациями митохондриальной ДНК. Подобные дефекты имеют связь с точечной мутацией различных элементов и наследуются преимущественно от матери. Также, болезни может вызвать структурная дислокация. К этой категории болезней относятся такие наследственные синдромы Кернса-Сейра, Пирсона, Лебера и т. д.
- Болезни, вызванные дефектами на уровне ядерной ДНК. Мутации влекут за собой нарушение функционирования митохондрий. Кроме того, они могут вызывать негативные изменения ферментов, участвующих в циклическом биохимическом процессе, в частности – обеспечении клеток в организме кислородом. Сюда можно отнести синдромы Люфта и Альперса, диабетические заболевания и т. д.
- Болезни, вызванные дефектами на уровне ядерной ДНК и, как следствие, вызывающие вторичную деформацию ДНК митохондрий. К списку вторичных изменений относятся печеночная недостаточности и синдромы, типа того что был выявлен Де Тони-Дебре-Фанкони.
Симптомы
На протяжении длительного срока времени, мутации и, как следствие, митохондриальные болезни, могут не проявляться у несовершеннолетнего пациента. Однако, с течением времени, скопление нездоровых органелл увеличивается, в результате, начинаются проявления первых признаков того или иного заболевания.
Так как заболевания митхондриальной группы представляют собой целую группу патологий, то и признаки этих болезней существенно различаются в зависимости от того, какие органы и системы детского организма были повреждены. Учитывая связь между дефектами митохондрий и энергетической функцией, можно определить особенную подверженность поражению нервной и мышечной систем.
Среди характерных признаков патологии мышечной системы можно распознать:
- Ограничение или полное отсутствие двигательной активности в связи с невозможностью выполнять обычные действия из-за ослабленности мышц или, как называют это состояние – миопатии.
- Пониженное артериальное давление.
- Болевой синдром или мышечные спазмы, сопровождаемые сильными болями.
У детей в первую очередь проявляется головная боль, интенсивная и повторяющаяся рвота, ослабленность после минимальных физических нагрузок.
Если речь идёт о поражении нервной системы, то здесь имеют место быть следующие проявления:
- отставание в психомоторном развитии;
- неспособность выполнять действия, с которыми ребёнок справлялся ранее – регресс развития;
- судорожные припадки;
- периодические проявления апноэ и тахипноэ;
- частая потеря сознания и впадение в кому;
- изменения на уровне кислотно-щелочного баланса;
- изменение походки.
У детей старшего возраста можно заметить онемение, паралич, потерю чувствительности, инсультоподобные приступы, патологии в виде непроизвольных движений и т. д.
Затрагивание органов чувств выражается в ухудшении зрительной функции, птозах, катарактах, дефектах глазной сетчатки и поля зрения, ухудшении слуха или полной глухоте нейросенсорного характера. Поражение органов в детском организме проявляются в виде проблем с сердцем, печенью, почками, поджелудочной железой. Что касается болезней, связанных с эндокринной системой, то здесь отмечаются:
- отставание в росте и половом развитии,
- пониженная выработка глюкозы организмом,
- дисфункция щитовидки,
- прочие проблемы с метаболизмом.
Для того чтобы диагностировать наличие митохондриальных болезней, врач изучает анамнез, проводит физикальный осмотр, исследуя в первую очередь силу ребёнка и его выносливость. Дополнительно назначается обследование у невропатолога, включая оценку зрения, рефлексов, речевой и познавательной способностей. С помощью специализированных анализов – мышечная биопсия, МРС и так далее, – подтверждают имеющиеся подозрения. Также выполняется компьютерная и магнитно-резонансная томография и ДНК-диагностика с консультацией у генетиков.
Осложнения
То, чем опасны дефекты митохондрий, зависит от вида болезни. Например, при поражении мышечной системы, имеет место быть полный паралич и инвалидизация, в том числе интеллектуальный регресс.
Лечение
Первая помощь со стороны родителей зависит от того, в чём именно заключаются проявления заболевания. В любом случае, при наличии малейших подозрений и отклонений от нормы, необходимо обратиться к специалисту и узнать, что делать с болезнью при её наличии.
Вне зависимости от вида болезни, лечить её можно методом введения препаратов, нормализующих энергетический обмен. Также, ребёнку назначается симптоматическое и специализированное лечение в порядке, установленном для конкретного заболевания. Вылечить патологии быстрее или нормализовать состояние пациента помогают физические упражнения и физиотерапевтические процедуры.
Профилактика
Предотвратить митохондриальные болезни невозможно, так как они происходят на генетическом уровне. Единственный способ, позволяющий несколько минимизировать риски – это ведение здорового образа жизни без вредных привычек.