Mitochondriën zijn fascinerende kleine organellen die in bijna elke cel in ons lichaam verblijven. In tegenstelling tot andere delen van de cel, zijn mitochondriën bijna een eigen cel. In feite zijn het bijna volledig afzonderlijke organismen, met genetisch materiaal dat totaal anders is dan de rest van het lichaam. We accepteren bijvoorbeeld over het algemeen dat we de helft van ons genetische materiaal erven van onze moeder en de helft van onze vader.
Dit is niet helemaal waar. Mitochondriaal DNA deelt zich op een andere manier en wordt bijna volledig van de moeder geërfd.
Veel wetenschappers geloven dat mitochondria een voorbeeld zijn van een langdurige symbiotische relatie, waarin bacteriën al lang geleden samengevoegd zijn met onze cellen zodat zowel onze cellen als de bacteriën afhankelijk van elkaar werden. We hebben mitochondriën nodig om het grootste deel van de energie te verwerken die onze cellen nodig hebben om te overleven. De zuurstof die we inademen voedt een proces dat zonder dit kleine organel onmogelijk zou zijn.
Hoe intrigerend mitochondria ook zijn, ze zijn net als elk ander deel van ons lichaam vatbaar voor schade. Overerfde mutaties in mitochondriaal DNA kunnen leiden tot een breed scala aan verschillende symptomen. Dit kan leiden tot syndromen die ooit als ongebruikelijk en uiterst zeldzaam werden beschouwd, maar nu als meer voorkomend worden gezien dan eerder werd gedacht. Een groep in Noordoost-Engeland vond de prevalentie ongeveer 1 op 15.200 mensen.
Een groter aantal, ongeveer 1 op 200, had een mutatie, maar de mutaties waren niet symptomatisch.
Het zenuwstelsel vertrouwt zwaar op zuurstof om zijn werk te doen, en dat betekent dat onze zenuwen mitochondria nodig hebben om goed te kunnen functioneren. Wanneer mitochondria verkeerd gaan, is het zenuwstelsel vaak de eerste om te lijden.
Symptomen van mitochondriale ziekten
Het meest voorkomende symptoom veroorzaakt door mitochondriale ziekte is een myopathie, wat een spieraandoening betekent.
Andere mogelijke symptomen zijn zichtproblemen, denkproblemen of een combinatie van symptomen. Symptomen clusteren vaak samen om een van de verschillende syndromen te vormen.
Chronische progressieve externe oftalmoplegie (CPEO) - bij CPEO raken de oogspieren langzaam verlamd. Dit gebeurt meestal wanneer mensen in de dertig zijn, maar op elke leeftijd kunnen voorkomen. Dubbel zien is relatief zeldzaam, maar andere visuele problemen kunnen worden ontdekt door een doktersonderzoek. Sommige vormen, vooral als ze in gezinnen voorkomen, gaan gepaard met gehoorproblemen, spraak- of slikmoeilijkheden, neuropathieën of depressie.
Kearns-Sayre-syndroom - Kearns-Sayre-syndroom is bijna hetzelfde als CPEO, maar met wat extra problemen en een vroege leeftijd van aanvang. Problemen beginnen meestal wanneer mensen jonger zijn dan 20. Andere problemen zijn pigmentretinopathie, cerebellaire ataxie , hartproblemen en intellectuele achterstanden. Het Kearns-Sayre-syndroom is agressiever dan CPEO en kan leiden tot de dood in het vierde decennium van zijn leven.
Leber Erfelijke Optische Neuropathie (LHON) - LHON is een overgeërfde vorm van verlies van gezichtsvermogen die blindheid veroorzaakt bij jonge mannen.
Leigh-syndroom - Ook bekend als subacute necrotiserende encefalomyelopathie treedt het Leigh-syndroom meestal op bij zeer jonge kinderen. de stoornis veroorzaakt ataxie, toevallen , zwakte, ontwikkelingsachterstanden, dystonie en meer. Magnetic Resonance Imaging (MRI) van de hersenen vertoont een abnormaal signaal in de basale ganglia. De ziekte is meestal binnen enkele maanden dodelijk.
Mitochondriale encefalopathie met lactaatacidose en beroerte-achtige episodes (MELAS) - MELAS is een van de meest voorkomende vormen van mitochondriale aandoeningen. Het is van de moeder geërfd. De ziekte veroorzaakt episodes die lijken op beroertes, wat zwakte of verlies van het gezichtsvermogen kan veroorzaken. Andere symptomen zijn toevallen, migraine, braken, gehoorverlies, spierzwakte en een korte gestalte. De aandoening begint meestal in de kindertijd en vordert tot dementie. Het kan worden gediagnosticeerd door verhoogde niveaus van melkzuur in het bloed, evenals typische "rafelige rode vezel" verschijning van spieren onder een microscoop.
Myoclonische epilepsie met rafelige rode vezels (MERRF) - Myoclonus is een zeer snelle spiertrekking, vergelijkbaar met wat velen hebben net voordat we in slaap vallen. De myoclonus in MERRF komt vaker voor en wordt gevolgd door toevallen, ataxie en spierzwakte. Doofheid, problemen met het gezichtsvermogen, perifere neuropathie en dementie kunnen ook voorkomen.
Maternaal erfde doofheid en diabetes (MIDD) - Deze mitochondriale aandoening treft meestal mensen tussen de 30 en 40 jaar oud. Naast gehoorverlies en diabetes kunnen mensen met MIDD ook zichtverlies, spierzwakte, hartproblemen, nieraandoeningen, gastro-intestinale aandoeningen en een korte gestalte hebben.
Mitochondriale neurogastro-intestinale encefalopathie (MNGIE) - Dit veroorzaakt ernstige immobiliteit van de darmen, wat kan leiden tot buikpijn en obstipatie. Problemen met oogbewegingen komen ook vaak voor, evenals neuropathieën en veranderingen in de witte stof in de hersenen. De aandoening komt overal van de kindertijd tot de jaren vijftig voor, maar komt het meest voor bij kinderen.
Neuropathie, ataxie en retinitis pigmentosa (NARP) - Naast perifere zenuwproblemen en onhandigheid, kan NARP ontwikkelingsachterstand, epilepsie, zwakte en dementie veroorzaken.
Andere mitochondriale stoornissen omvatten Pearson-syndroom (sideroblastische anemie en pancreasdisfunctie), Barth-syndroom (X-gekoppelde cardiomyopathie, mitochondriale myopathie en cyclische neutropenie) en groeiachterstand, aminozuururie, cholestase, ijzerstapeling, lactaatacidose en vroege dood (GRACILE ).
Diagnose van mitochondriale aandoeningen
Omdat mitochondriale aandoeningen een verbijsterende reeks symptomen kunnen veroorzaken, kunnen deze aandoeningen moeilijk zijn, zelfs voor getrainde artsen om het te herkennen. In de ongewone situatie waarin alle symptomen klassiek lijken voor een bepaalde aandoening, kunnen genetische tests worden uitgevoerd om de diagnose te bevestigen. Anders kunnen andere tests nodig zijn.
Mitochondria zijn verantwoordelijk voor het aerobe metabolisme, waarvan de meesten van ons dagelijks gebruik maken om te bewegen. Wanneer het aërobe metabolisme uitgeput is, zoals bij intensieve lichaamsbeweging, heeft het lichaam een back-upsysteem dat resulteert in de opbouw van melkzuur. Dit is de stof die onze spieren doet pijn en verbranden als we ze te lang belasten. Omdat mensen met mitochondriale aandoeningen minder vermogen hebben om hun aërobe metabolisme te gebruiken, wordt melkzuur opgebouwd en dit kan worden gemeten en gebruikt als een teken dat er iets mis is met de mitochondriën. Andere dingen kunnen echter ook lactaat verhogen. Melkzuur in het hersenvocht kan bijvoorbeeld worden verhoogd na epileptische aanvallen of een beroerte. Bovendien hebben sommige typen mitochondriale aandoeningen, zoals Leigh-syndroom, vaak lactaatniveaus die binnen normale grenzen liggen.
Een basisevaluatie kan lactaatniveaus in plasma en hersenvocht omvatten. Elektrocardiogrammen kunnen evalueren op aritmieën, die fataal kunnen zijn. Een magnetisch resonantiebeeld (MRI) kan op zoek naar veranderingen in de witte stof . Elektromyografie kan worden gebruikt om spierziektes te onderzoeken. Als er zorg is voor aanvallen, kan elektro-encefalografie worden besteld. Afhankelijk van de symptomen kan ook audiologie of oogheelkunde worden aanbevolen.
Spierbiopsie is een van de meest betrouwbare manieren om mitochondriale aandoeningen te diagnosticeren. De meeste mitochondriale ziekten komen met een myopathie, soms zelfs als er geen duidelijke symptomen zijn zoals spierpijn of spierzwakte.
Behandeling bij mitochondriale aandoeningen
Op dit moment is er geen gegarandeerde behandeling voor mitochondriale aandoeningen. De nadruk ligt op het beheersen van de symptomen wanneer deze zich voordoen. Een goede diagnose kan echter helpen bij de voorbereiding op toekomstige ontwikkelingen en in het geval van een erfelijke ziekte kan dit van invloed zijn op de gezinsplanning.
Overzicht
Kortom, een mitochondriale aandoening moet worden vermoed wanneer er een combinatie is van symptomen waarbij het hart, de hersenen of de ogen van de spier betrokken zijn. Hoewel maternale overerving ook suggestief is, is het mogelijk en zelfs gebruikelijk dat mitochondriale aandoeningen het gevolg zijn van mutaties in nucleair DNA, als gevolg van interacties tussen het genetisch materiaal van de kern en de mitochondriën. Bovendien zijn sommige ziekten sporadisch, wat betekent dat ze voor de eerste keer gebeuren zonder dat ze helemaal worden geërfd. Mitochondriale ziekten zijn nog relatief zeldzaam en worden het best beheerd door een specialist met een goed begrip van deze klasse van neurologische aandoeningen.
bronnen
Barth PG, Valianpour F, Bowen VM, et al. X-gebonden cardioskeletale myopathie en neutropenie (Barth-syndroom): een update. Am J Med Genet A 2004; 126A: 349
Chinnery PF, Johnson MA, Wardell TM, et al. De epidemiologie van pathogene mitochondriale DNA-mutaties. Ann Neurol 2000; 48: 188.
Chinnery PF, Turnbull DM. Epidemiologie en behandeling van mitochondriale aandoeningen. Am J Med Genet 2001; 106: 94.
Farrar GJ, Chadderton N, Kenna PF, Millington-Ward S. Mitochondriale aandoeningen: etiologieën, modelsystemen en kandidaat-therapieën.Trends Genet. 2013 4 juni.
Holt IJ, Harding AE, Petty RK, Morgan-Hughes JA. Een nieuwe mitochondriale ziekte geassocieerd met mitochondriale DNA heteroplasmie. Am J Hum Genet 1990; 46: 428.
Jackson MJ, Schaefer JA, Johnson MA, et al. Presentatie en klinisch onderzoek van mitochondriale ademhalingsketenaandoeningen. Een onderzoek van 51 patiënten. Brain 1995; 118 (Pt 2): 339.
Murphy R, Turnbull DM, Walker M, Hattersley AT. Klinische kenmerken, diagnose en behandeling van maternaal overerfde diabetes en doofheid (MIDD) geassocieerd met de 3243A> G mitochondriale puntmutatie. Diabet Med 2008; 25: 383.
Visapää I, Fellman V, Vesa J, et al. GRACILE-syndroom, een letale metabole stoornis met ijzerstapeling, wordt veroorzaakt door een puntmutatie in BCS1L. Am J Hum Genet 2002; 71: 863.
Yu Wai Man CY, Smith T, Chinnery PF, et al. Beoordeling van de visuele functie bij chronische progressieve externe oftalmoplegie. Eye (Lond) 2006; 20: 564.