Количество митохондрий в клетке варьирует в зависимости от ее функции, но в среднем составляет от 80 до 2000 на клетку (1). Более метаболически активные клетки, такие как кардиомиоциты и гепатоциты, содержат большее количество митохондрий, тогда как другие клетки, такие как эритроциты, не содержат их вообще. Митохондрии содержат ДНК в виде одной кольцевой хромосомы, содержащей 37 генов, которые кодируют 13 белков (включая те, которые отвечают за производство аденозин трифосфата [АТФ] и окислительное фосфорилирование), различные РНК и несколько регулирующих ферментов. Митохондриальная ДНК также содержит некодирующие участки D-loop, отвечающие за регуляцию репликации и транскрипции ДНК. Однако, информация о более, чем 90% митохондриальных протеинов содержится в ядерных генах. Для практических целей все митохондрии наследуются от цитоплазмы яйцеклетки, таким образом, митохондриальная ДНК происходит только от матери.
Митохондриальные нарушения (см. также Нарушения митохондриального окислительного фосфорилирования) могут быть обусловлены аномалиями митохондриальной или ядерной ДНК (например, делециями, дупликациями, мутациями). Высокоэнергетические ткани (например, мышцы, сердце, мозг) подвергаются особому риску из-за нарушения функции вследствие митохондриальных нарушений. Те или иные аномалии митохондриальной ДНК приводят к характерным проявлениям (см. таблицу Некоторые митохондриальные нарушения). Митохондриальные нарушения одинаково распространены среди мужчин и женщин.
Здравый смысл и предостережения
|
Митохондриальные нарушения могут наблюдаться при многих распространенных заболеваниях, таких как некоторые виды болезни Паркинсона (включают большую митохондриальную делецию в клетках базальных ганглиев) и многие виды мышечных расстройств.
Некоторые митохондриальные нарушения
Заболевание | Описание |
|---|---|
Прогрессивный паралич внеглазных мускулов, которому обычно предшествует билатеральное, симметричное, прогрессивное опущение, начинающееся за месяцы или годы до паралича | |
Полисистемный вариант хронической прогрессивной наружной офтальмоплегии, который также вызывает блокировку сердца, пигментную дегенерацию сетчатки и дегенерацию центральной нервной системы | |
Непостоянная, но часто разрушительная билатеральная потеря зрения, которая чаще всего происходит в подростковом возрасте по причине точечной мутации в митохондриальной ДНК | |
Синдром миоклонической эпилепсии с разрывом красных мышечных волокон (MERRF) | Прогрессирующий миоклонус и судороги, деменция, атаксия и миопатия |
Митохондриальная энцефаломиопатия, лактоцидоз и приступы, похожие на инсульт (синдром MELAS) | Эпизоды синдрома MELAS |
Синдром Пирсона | Сидеробластная анемия, недостаточность поджелудочной железы и прогрессирующая болезнь печени, которая начинается в первые месяцы жизни и часто заканчивающаяся смертью ребенка |
Модели материнского наследования характеризуют нарушения митохондриальной ДНК. Таким образом, все потомки больных женщин подвержены риску наследования аномалий, но при этом нет никакого риска унаследовать нарушение от больного отца. Как правило, наблюдается изменчивость клинических проявлений, и эти нарушения имитируют широкий спектр заболеваний, что часто очень затрудняет диагноз. Разнообразие может частично объясняться вариативностью сочетаний унаследованных мутаций и нормальных митохондриальных геномов клеток и тканей.
Основные положения
Митохондриальные нарушения наследуются по материнской линии.
Поскольку клинические проявления могут быть слабыми и нестойкими, поэтому диагностировать их может быть очень трудно.
Справочные материалы
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
