Die Anzahl der Mitochondrien in einer Zelle variiert je nach Funktion der Zelle, liegt jedoch im Durchschnitt zwischen 80 und 2000 pro Zelle (1). Stoffwechselaktivere Zellen wie Kardiomyozyten und Hepatozyten enthalten eine größere Anzahl davon, während andere Zellen wie Erythrozyten keine Mitochondrien enthalten. Mitochondrien enthalten DNA in einem einzelnen zirkulären Chromosom mit 37 Genen, die für 13 Proteine kodieren (einschließlich jener, die für die Produktion von Adenosintriphosphat [ATP] und oxidative Phosphorylierung verantwortlich sind), verschiedene RNA und mehrere regulierende Enzyme. Die mitochondriale DNA enthält auch nichtkodierende D-Loop-Regionen, die für die Regulierung der DNA-Replikation und -Transkription verantwortlich sind. Über 90% der mitochondrialen Proteine werden jedoch von Genen im Zellkern codiert. Für praktische Zwecke werden alle Mitochondrien aus dem Zytoplasma der Eizelle vererbt. Auf diese Weise kommt Mitochondrien-DNA ausschließlich von der Mutter.
Mitochondriale Erkrankungen (siehe auch Störungen der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung) können durch mitochondriale oder nukleäre DNA-Anomalien bedingt sein (z. B. Deletionen, Duplikationen, Mutationen). Anfällig für Funktionsstörungen aufgrund von mitochondrialen Anomalien sind besonders Gewebe mit hohem Energieumsatz (z. B. Muskeln, Herz, Gehirn). Bestimmte mitochondriale DNA-Anomalien führen zu charakteristischen Manifestationen (siehe Tabelle ). Mitochondriale Erkrankungen kommen bei Männern und Frauen gleich häufig vor.
Tipps und Risiken
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Mitochondriale Anomalien treten vielfach auch bei gängigeren Störungen wie bestimmten Formen des Morbus Parkinson (mit größeren mitochondrialen Deletionen in den Basalganglienzellen) und verschiedenartigen Muskelkrankheiten auf.
Einige Mitochondriale Erkrankungen
Krankheit | Beschreibung |
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Progressive Lähmung der Augenmuskeln meist mit einer vorausgegangenen bilateralen, symmetrischen, progressiven Ptosis, die Monate bis Jahre früher beginnt | |
Eine Multisystem-Variante der chronischen progressiven externen Ophthalmoplegie, die auch Herzrhythmusstörungen, Retinitis pigmentosa und eine Degeneration des Zentralnervensystems einschließt | |
Variabler, aber oft verheerender bilateraler Sehverlust, der oft bei Jugendlichen auftritt und dem eine Punktmutation in der mitochondrialen DNA zugrunde liegt | |
Myoklonische Epilepsie mit rissigen roten Fasern (MERRF) Syndrom | Progressiver Myoklonus und Krampfanfälle, Demenz, Ataxie und Myopathie |
Mitochondriale Enzephalomyopathie, Laktatazidose und schlaganfallähnliche Episoden (MELAS-Syndrom) | Mitochondriale Enzephalomyopathie, Laktatazidose und schlaganfallähnliche Episoden |
Pearson-Syndrom | Sideroblastische Anämie, Pankreasinsuffizienz und progressive Lebererkrankung, die in den ersten Monaten des Lebens beginnt und häufig bei Säuglingen tödlich endet |
Typisches Merkmal mitochondrialer DNA-Anomalien ist die mütterliche Vererbung. Somit haben alle Nachkommen einer betroffenen Frau ein erhöhtes Risiko, die Anomalie zu erben, während für die Nachkommen eines betroffenen Mannes kein erhöhtes Risiko besteht. Variabilität bei klinischen Manifestationen ist die Regel, und diese Anomalien imitieren ein breites Spektrum von Erkrankungen, die oft die Diagnose sehr schwierig machen. Die Variabilität könnte zum Teil an unterschiedlichen Mischungsverhältnissen der geerbten mutierten und normalen Mitochondriengenome (Heteroplasmie) in Zellen und Geweben liegen.
Wichtige Punkte
Mitochondriale Erkrankungen haben mütterlichen Vererbungsmuster.
Weil die klinische Manifestationen subtil und variabel sein können, kann die Diagnose sehr schwierig sein.
Hinweis
1. Cole LW. The Evolution of Per-cell Organelle Number. Front Cell Dev Biol. 2016;4:85. Published 2016 Aug 18. doi:10.3389/fcell.2016.00085
