Nové tváře mitochondriálního onemocnění u dětí

Mitochondrie (mitos – vlákno, chondros – zrno) jsou buněčné organely tvořené vnější a vnitřní membránou, mezimembránovým prostorem a matrix. V buňce tvoří retikulum představující až 25 % objemu savčí buňky. Morfologie této sítě je závislá na funkčním a anatomickém stavu buňky.

Hlavním úkolem mitochondrií je tvorba energie v systému oxidativní fosforylace. Tento systém je lokalizován na vnitřní mitochondriální membráně a v matrix mitochondrie. Je tvořen pěti složitými proteinovými komplexy, které obsahují více než 80 proteinů. Celá řada dalších proteinů je nutná k jejich správnému sestavení. První čtyři komplexy patří do respiračního řetězce, ve kterém se při přenosu elektronů na konečný akceptor kyslík za vzniku vody zároveň vytváří protonový gradient. Tento gradient a zpětný tok protonů přes vnitřní membránu slouží k „pohonu“, tedy k indukci konformačních změn pátého komplexu za vzniku ATP.

Významné je genetické pozadí mitochondriálních onemocnění. Mitochondrie jsou řízeny nukleárním genomem i v mitochondriích uloženou mitochondriální DNA. Ta však obsahuje pouze 37 genů kódujících 22 transferových a 2 ribozomální RNA a třináct z celkově cca 1500 bílkovin, které se na stavbě mitochondrií podílejí. V eukaryotické buňce se nachází 10³ až 10⁴ kopií mitochondriální DNA. Podíl mutované k nemutované mtDNA se nazývá heteroplazmie.

Heteroplazmie se může mezigeneračně výrazně lišit, může být však rozdílná i v jednotlivých tkáních jedince. Hladina heteroplazmie, při které se mitochondriální onemocnění projeví, se nazývá treshold. I když je množství mutací v mitochondriální DNA přibližně 10–17krát vyšší než v nukleární DNA, nukleárně kódované onemocnění tvoří přibližně 75 % z více než 180 známých mitochondriálních onemocnění v dětském věku.

Mitochondriální onemocnění nejsou vzácná. Jejich incidence se udává až 1:5000. Přitom se často jedná o onemocnění dětí. Více než jedna čtvrtina z dosud více než 420 pacientů diagnostikovaných v Laboratoři pro studium mitochondriálních onemocnění při Klinice dětského a dorostového lékařství v Praze se manifestovala již v novorozeneckém věku. Postižen může být jakýkoli orgán nebo orgánový systém, a to samostatně nebo v kombinacích, které spolu zdánlivě nemusí souviset. Nejčastěji se jedná o orgány s nejvyššími energetickými nároky, tj. mozek, srdce, sval a smysly [1].

Diagnostika mitochondriálních onemocnění je náročná. Vyžaduje multidisciplinární přístup a kromě pečlivé anamnézy, klinického vyšetření a rozšířeného biochemického vyšetření jsou nutná široká metabolická vyšetření. Zlatým standardem zůstává specializované vyšetření svalové a kožní biopsie s vyšetřením oxygrafie, polarografie, western blot. Důležitá jsou i histologická, imunohistochemická a elektronmikroskopická vyšetření s nálezem rozeklaných svalových vláken (ragged red fibres) v barvení Gomoriho trichromem, nálezem COX deficitních vláken či akumulací SDH produktu. Definitivní diagnózu pak může potvrdit molekulárně genetické vyšetření. Diagnózu na molekulárně genetické úrovni se však zatím daří stanovit pouze v cca 30 % případů [2].

Předmětem sdělení jsou především nové formy mitochondriálního onemocnění v dětském věku. Jedná se o onemocnění s mírnější manifestací nebo bez kompletní a známé klinické manifestace.

Příklad byl ilustrován na souboru 41 dětí s deficitem komplexu IV při deficitu proteinu Surf1 [3]. Ve spojení s nonsense mutacemi se jednalo o závažný průběh s hlubokým regresem ve vývoji, většinou v batolecím věku, s rozvojem Leighova syndromu, přítomností Kussmaulova dýchání při závažné laktátové metabolické acidóze, ataxií, hypertrichózou a nepříznivou prognózou (přežití >7 let pouze ve 4 %). Při mírnějších formách s missense mutacemi se onemocnění manifestovalo později, žádné z dětí nemělo laktátovou acidózu ani vyjádřený Leighův syndrom (tab. 1). Prognóza byla v této skupině pacientů výrazně lepší (přežití >7 let v 75 %).

Podobný příklad je možné uvést u zřejmě nejznámějšího mitochondriálního onemocnění MELAS – Mitochondriální myopatii, Encefalopatii, Laktátové acidóze, Stroke-like episodes syndromu. V Čechách jsme diagnostikovali 29 pacientů s prevalentní mutací 3243A>G v mitochondriální DNA vedoucí k tomuto onemocnění [4]. Pouze jedna pětina pacientů splňovala kritéria syndromu. Nejčastějšími příznaky v souboru byla porucha sluchu (76 %), zraku (48 %), svalová slabost (52 %), postižení kardiovaskulárního systému a zejména kardiomyopatie (54 %), diabetes mellitus (31 %). Laktátová acidóza byla přítomna pouze u 42 %, iktu podobné příhody pouze u 28 % pacientů.

V další části byla rozebrána problematika měření hladiny laktátu. Ten je u mitochondriálních onemocnění typicky zvýšen. Často je však zvýšen i u jiných dědičných poruch metabolismu, či sekundárně při poruchách perfuze, intoxikaci, zvýšené svalové námaze či křečích. Význam měření laktátu v krvi a likvoru jsme zkoumali ve skupině 108 dětí s mitochondriálním onemocněním, epilepsií, psychomotorickou retardací, hnisavou meningitidou a meningismem [5]. Vysoký laktát v likvoru jasně odlišil děti s bakteriální meningitidou od dětí s meningismem. Měření laktátu v likvoru dokázalo odlišit děti s mitochondriálním onemocněním (zvýšená hodnota v 83 %) od dětí s primární epilepsií (pouze u 3 %) nebo opožděním vývoje z jiných důvodů (9 %) (obr. 1). Krátce trvající křeče v trvání do dvou minut v naší skupině nezvýšily hladinu laktátu v likvoru. Při tomto nálezu je proto vždy nutné na mitochondriální onemocnění pomýšlet. Měření laktátu bylo v likvoru u dětí s mitochondriálním onemocněním rovněž senzitivnější (83 %) než vyšetření v krvi (54 %).

ZÁVĚR

Mitochondriální onemocnění patří mezi nejčastější dědičné poruchy metabolismu. Vyhledávat děti s mírnější formou onemocnění je důležité nejenom pro stanovení molekulárně genetické diagnózy a možnosti genetického poradenství v rodině, ale do budoucna pro nabídnutí zatím pouze experimentálních modalit terapie. Normální hladiny laktátu v krvi mitochondriální onemocnění nevylučují.

Podpořeno grantem RVO-VFN64165/2012 a UNCE 204011.