Bệnh ty thể

Bệnh ty thể là một nhóm lớn không đồng nhất các bệnh di truyền và các tình trạng bệnh lý gây ra bởi sự rối loạn trong cấu trúc, chức năng của ty thể và hô hấp mô. Theo các nhà nghiên cứu nước ngoài, tần suất mắc các bệnh này ở trẻ sơ sinh là 1:5000.

Mã ICD-10

Rối loạn chuyển hóa, nhóm IV, E70-E90.

Nghiên cứu về bản chất của các tình trạng bệnh lý này bắt đầu vào năm 1962, khi một nhóm các nhà nghiên cứu mô tả một bệnh nhân 30 tuổi bị tăng chuyển hóa không phải do tuyến giáp, yếu cơ và tỷ lệ chuyển hóa cơ bản cao. Người ta cho rằng những thay đổi này có liên quan đến quá trình phosphoryl hóa oxy hóa bị suy yếu trong ty thể mô cơ. Năm 1988, các nhà khoa học khác lần đầu tiên báo cáo về việc phát hiện ra đột biến trong DNA ty thể (mtDNA) ở những bệnh nhân mắc bệnh cơ và bệnh thần kinh thị giác. Mười năm sau, đột biến ở gen hạt nhân mã hóa phức hợp chuỗi hô hấp được tìm thấy ở trẻ nhỏ. Do đó, một hướng mới trong cấu trúc của các bệnh ở trẻ em đã được hình thành - bệnh lý ty thể, bệnh cơ ty thể, bệnh não cơ ty thể.

Ty thể là bào quan nội bào có mặt dưới dạng vài trăm bản sao trong tất cả các tế bào (trừ hồng cầu) và sản xuất ATP. Chiều dài của ty thể là 1,5 μm, chiều rộng là 0,5 μm. Chúng được đổi mới liên tục trong suốt chu kỳ tế bào. Bào quan có 2 màng - ngoài và trong. Từ màng trong, các nếp gấp gọi là mào kéo dài vào bên trong. Không gian bên trong chứa đầy một chất nền - chất đồng nhất hoặc hạt mịn chính của tế bào. Nó chứa một phân tử vòng DNA, RNA cụ thể, các hạt muối canxi và magiê. Các enzyme tham gia vào quá trình phosphoryl hóa oxy hóa (một phức hợp của cytochrome b, c, a và a3) và truyền điện tử được cố định trên màng trong. Đây là màng chuyển đổi năng lượng chuyển đổi năng lượng hóa học của quá trình oxy hóa chất nền thành năng lượng tích tụ dưới dạng ATP, creatine phosphate, v.v. Màng ngoài chứa các enzyme tham gia vào quá trình vận chuyển và oxy hóa axit béo. Ty thể có khả năng tự sinh sản.

Chức năng chính của ty thể là quá trình oxy hóa sinh học hiếu khí (hô hấp mô với việc sử dụng oxy của tế bào) - một hệ thống sử dụng năng lượng của các chất hữu cơ với sự giải phóng dần dần trong tế bào. Trong quá trình hô hấp mô, có sự chuyển giao tuần tự các ion hydro (proton) và electron thông qua các hợp chất khác nhau (chất nhận và chất cho) thành oxy.

Trong quá trình dị hóa các axit amin, carbohydrate, chất béo, glycerol, carbon dioxide, nước, acetyl coenzyme A, pyruvate, oxaloacetate, ketoglutarate được hình thành, sau đó đi vào chu trình Krebs. Các ion hydro tạo thành được chấp nhận bởi các nucleotide adenine - các nucleotide adenine (NAD ⁺ ) và flavin (FAD ⁺ ). Các coenzyme khử NADH và FADH bị oxy hóa trong chuỗi hô hấp, được biểu diễn bằng 5 phức hợp hô hấp.

Trong quá trình truyền electron, năng lượng được tích lũy dưới dạng ATP, creatine phosphate và các hợp chất cường độ cao khác.

Chuỗi hô hấp được biểu diễn bởi 5 phức hợp protein thực hiện toàn bộ quá trình oxy hóa sinh học phức tạp (Bảng 10-1):

• Phức hợp thứ nhất - NADH-ubiquinone reductase (phức hợp này bao gồm 25 chuỗi polypeptide, quá trình tổng hợp 6 chuỗi trong số đó được mã hóa bởi mtDNA);
• Phức hợp thứ 2 - succinate-ubiquinone oxidoreductase (gồm 5-6 chuỗi polypeptide, bao gồm succinate dehydrogenase, chỉ được mã hóa bởi mtDNA);
• Phức hợp thứ 3 - cytochrome C oxidoreductase (chuyển electron từ coenzyme Q sang phức hợp 4, gồm 9-10 protein, quá trình tổng hợp một trong số chúng được mã hóa bởi mtDNA);
• Phức hợp thứ 4 - cytochrome oxidase [gồm 2 cytochrome (a và a3), được mã hóa bởi mtDNA];
• Phức hợp thứ 5 - H ⁺ -ATPase ty thể (gồm 12-14 tiểu đơn vị, thực hiện tổng hợp ATP).

Ngoài ra, các electron từ 4 axit béo trải qua quá trình oxy hóa beta được chuyển giao bởi một protein vận chuyển electron.

Một quá trình quan trọng khác diễn ra trong ty thể - beta-oxy hóa axit béo, dẫn đến sự hình thành este acetyl-CoA và carnitine. Trong mỗi chu kỳ oxy hóa axit béo, 4 phản ứng enzym xảy ra.

Giai đoạn đầu tiên được thực hiện bởi acyl-CoA dehydrogenase (chuỗi ngắn, trung bình và dài) và chất mang 2 electron.

Năm 1963, người ta đã xác định rằng ty thể có bộ gen riêng biệt, được thừa hưởng qua dòng mẹ. Nó được biểu thị bằng một nhiễm sắc thể vòng nhỏ duy nhất dài 16.569 bp, mã hóa 2 RNA ribosome, 22 RNA vận chuyển và 13 tiểu đơn vị của phức hợp enzyme của chuỗi vận chuyển điện tử (bảy trong số chúng thuộc về phức hợp 1, một thuộc về phức hợp 3, ba thuộc về phức hợp 4, hai thuộc về phức hợp 5). Hầu hết các protein ty thể tham gia vào quá trình phosphoryl hóa oxy hóa (khoảng 70) được mã hóa bởi DNA hạt nhân và chỉ có 2% (13 chuỗi polypeptide) được tổng hợp trong ma trận ty thể dưới sự kiểm soát của các gen cấu trúc.

Cấu trúc và chức năng của mtDNA khác với bộ gen nhân. Thứ nhất, nó không chứa intron, cung cấp mật độ gen cao so với DNA nhân. Thứ hai, hầu hết mRNA không chứa trình tự 5'-3' chưa dịch mã. Thứ ba, mtDNA có vòng D, là vùng điều hòa của nó. Sao chép là một quá trình gồm hai bước. Sự khác biệt trong mã di truyền của mtDNA so với DNA nhân cũng đã được xác định. Cần đặc biệt lưu ý rằng có một số lượng lớn các bản sao của mtDNA. Mỗi ty thể chứa từ 2 đến 10 bản sao trở lên. Xem xét thực tế rằng các tế bào có thể chứa hàng trăm và hàng nghìn ty thể, sự tồn tại của tới 10 nghìn bản sao của mtDNA là có thể. Nó rất nhạy cảm với đột biến và hiện tại 3 loại thay đổi như vậy đã được xác định: đột biến điểm của protein mã hóa gen mtDNA (đột biến mit), đột biến điểm của gen mtDNA-tRNA (đột biến sy/7) và sắp xếp lại lớn của mtDNA (đột biến p).

Thông thường, toàn bộ kiểu gen tế bào của bộ gen ty thể là giống hệt nhau (đồng dạng), nhưng khi đột biến xảy ra, một phần của bộ gen vẫn giống hệt nhau, trong khi phần còn lại bị thay đổi. Hiện tượng này được gọi là dị dạng. Biểu hiện của một gen đột biến xảy ra khi số lượng đột biến đạt đến một mức độ quan trọng nhất định (ngưỡng), sau đó xảy ra sự vi phạm các quá trình sinh năng lượng của tế bào. Điều này giải thích rằng với những vi phạm tối thiểu, các cơ quan và mô phụ thuộc nhiều năng lượng nhất (hệ thần kinh, não, mắt, cơ) sẽ bị ảnh hưởng đầu tiên.

Các triệu chứng của bệnh ty thể

Bệnh ty thể được đặc trưng bởi sự đa dạng rõ rệt của các biểu hiện lâm sàng. Vì các hệ thống phụ thuộc nhiều nhất vào năng lượng là hệ thống cơ và hệ thần kinh, nên chúng bị ảnh hưởng đầu tiên, do đó các dấu hiệu đặc trưng nhất phát triển.

Các triệu chứng của bệnh ty thể

Phân loại

Không có phân loại thống nhất nào về các bệnh ty thể do sự không chắc chắn về sự đóng góp của đột biến bộ gen hạt nhân vào nguyên nhân và sinh bệnh của chúng. Các phân loại hiện tại dựa trên hai nguyên tắc: sự tham gia của protein đột biến trong phản ứng phosphoryl hóa oxy hóa và liệu protein đột biến được mã hóa bởi DNA ty thể hay DNA hạt nhân.

Phân loại bệnh ty thể

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Chẩn đoán bệnh ty thể

Nghiên cứu hình thái có tầm quan trọng đặc biệt trong chẩn đoán bệnh lý ty thể. Do giá trị thông tin to lớn của chúng, sinh thiết mô cơ và kiểm tra mô học của các mẫu sinh thiết thu được thường được yêu cầu. Có thể thu được thông tin quan trọng bằng cách đồng thời kiểm tra vật liệu bằng kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử.

Chẩn đoán bệnh ty thể

[ 9 ], [ 10 ]

Điều trị các bệnh về ty thể

Cho đến nay, việc điều trị hiệu quả các bệnh về ty thể vẫn là một vấn đề chưa có lời giải. Điều này là do một số yếu tố: khó khăn trong chẩn đoán sớm, nghiên cứu kém về các liên kết riêng lẻ trong quá trình sinh bệnh của bệnh, tính hiếm gặp của một số dạng bệnh lý, mức độ nghiêm trọng của tình trạng bệnh nhân do bản chất đa hệ thống của tổn thương, làm phức tạp việc đánh giá quá trình điều trị và thiếu quan điểm thống nhất về các tiêu chí đánh giá hiệu quả của liệu pháp. Các phương pháp điều chỉnh thuốc dựa trên kiến thức đã đạt được về quá trình sinh bệnh của từng dạng bệnh về ty thể.

Điều trị các bệnh về ty thể