Co to jest mitochondrium

Mitochondria to niewielkie organella komórkowe, które znajdują się w komórkach eukariotycznych. Ludzkie komórki budujące ciało zaliczane są do komórek eukariotycznych, czyli takich, które m.in. posiadają jądro komórkowe. Mitochondria odpowiadają za procesy oddychania komórkowego. Co to oznacza w praktyce? Te niewielkie organella odpowiadają za procesy przemian chemicznych różnych związków, które dostarczamy z pożywieniem, a muszą ulec rozpadowi do związków prostych, które będą mogły być przyswojone przez organizm. Mitochondria, jako jedne z nielicznych organelli komórkowych, posiadają własny materiał genetyczny – DNA, który koduje białka niezbędne do prawidłowego funkcjonowania komórki. Niestety DNA mitochondrialne może ulegać mutacjom, przez co zaburzone zostaje jego prawidłowe funkcjonowanie. Mutacje w obrębie mitochondrium mogą dotyczyć zarówno tzw. genomu mitochondrialnego, jak również DNA jądrowego.

W zależności od tego, która część DNA uległa mutacji, skutkuje to różnorodnymi zaburzeniami w prawidłowym funkcjonowaniu organelli. Największe skupiska mitochondriów znajdują się w tkankach, które wykazują największe zapotrzebowanie energetyczne,  np. w tkance nerwowej czy mięśniowej, w związku z tym zaburzenia w prawidłowym funkcjonowaniu mitochondriów najczęściej odbijają się w funkcjonowaniu wspomnianych tkanek.

Dziedziczenie chorób mitochondrialnych

Co ciekawe, „wadliwe” geny mitochondrialne przekazuje jedynie matka. Mimo to na choroby o podłożu mitochondrialnym mogą zapadać zarówno chłopcy, jak i dziewczynki. Mężczyźni, którzy posiadają "wadliwą" kopię genu znajdujaceog się w DNA mitochondrialnym, nie przekazują jej swojemu potomstwu. Naukowcy dowodzą, że w rodzinach, w których stwierdzono występowanie mutacji punktowej w obrębie DNA mitochondrialnego u kobiet, istnieje wysokie prawdopodobieństwo, że  dzieci płci żeńskiej będą posiadały taką mutację. Co istotne, w przypadku mutacji genetycznych w obrębie mitochondrialnego DNA nie przeprowadza się badań prenatalnych w tym kierunku.

Rodzaje chorób mitochondrialnych

Podział chorób mitochondrialnych uwarunkowany jest miejscem, w jakim zaszła mutacja w obrębie DNA mitochondrialnego. Na tej podstawie wyróżnia się choroby wywołane mutacją w obrębie genomowego mitochondrialnego DNA oraz mutacjami w obrębie DNA jądrowego. Oto następujące rodzaje chorób o podłożu mitochondrialnym :

• NARP (neurogenic myopathy, ataxia, retinitis pigmentosa, NARP syndrome) – choroba wywołana mutacją punktową w obrębie genomowego DNA mitochondrialnego. Mutacje puntkowe oznaczają, że zmiana dotyczyła tylko jednego nukleotydu budującego DNA genomowe, jednak skutkuje to powstawaniem niefunkcjonalnego białka. Objawami choroby są przede wszystkim otępienie, drgawki, ataksja, neuropatia czuciowa, opóźnienie rozwoju, problemy z rozwojem i funkcjonowaniem pnia mózgu,
• CPEO (chronic progressive external ophtalmoplegia) – chroniczna, postępująca zewnętrzna oftalmoplegia (problem z mięśniami w gałce ocznej). Przyczyną choroby są mutacje polegające na delecji, czyli usunięciu nukleotydów w obrębie genomowego DNA,
• MNGIE (mitochondria neurogastrointestinal encephalomyopathy syndrome) – chronicza encefalompiopatia, która dotyka układu nerwowego, żołądka i jelit
• MERRF (myoclonic epilepsy and ragged red fibres) – choroba wywołana mutacją punktową nukleotydu w mitochondrialnym DNA, której głównymi objawami są padaczka, ataksja, miopatia, utrata słuchu, a nawet zanik nerwu wzrokowego,
• MELAS (mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis, stroke-like episodes) – przyczyną występowania MELAS jest mutacja punktowa w obrębie mitochondrialnego, genomowego DNA. Do głównych objawów choroby zalicza się kwasicę mleczanową, udar, drgawki, problemy z aktywnością psychoruchową, cukrzycę i niski wzrost,
• LHON (Leber’s hereditary optic neuropathy) – choroba, która pojawia się przede wszystkim u chłopców, objawia się zanikiem nerwów wzrokowych, utratą wzroku, encefalopatią,
• Zespół Pearsona – wywołany jest delecją, czyli utratą nukleotydów w mitochondrialnym DNA. Głównymi objawami zespołu Pearsona są: niedokrwistość, zaburzenia krzepnięcia krwi, problemy z prawidłowym funkcjonowaniem kosmków jelitowych, zaburzenia czynności wątroby, niekiedy utrata słuchu i upośledzenie umysłowe,
• Zespół Kernsa-Sayre’a – objawami tego zespołu są zwyrodnienia barwnikowe siatkówki, ataksja, podwyższony poziom białka w płynie mózgowo-rdzeniowym.

Naukowcy przypuszczają, że określone mutacje w obrębie DNA mitochondrialnego mogą przyczyniać się do powstawania takich schorzeń, jak :

• rak piersi,
• rak jajnika,
• rak tarczycy,
• białaczka,
• choroba Alzhimera,
• choroba Parkinsona,
• cukrzyca.

fot. panthermedia

Terapia chorób o podłożu mitochondrialnym

Niestety współczesna medycyna nadal nie potrafi wyleczyć chorób mitochondrialnych. W praktyce stosowane jest przede wszystkim leczenie paliatywne polegające na podawaniu środków farmakologicznych oraz przeprowadzaniu zabiegów chirurgicznych, które mają wspomóc funkcjonowanie chorych. Ze względu na to, że w wyniku chorób o podłożu mitochondrialnym pacjenci cierpią na deficyt energetyczny, niezbędne okazuje się podawanie leków i metabolitów, takich jak koenzym Q10 czy L-karnityna. Waznym elementem leczenia jest również podawanie związków o charakterze antyoksydantów, jak np. witamina E. 

Co przyniesie przyszłość? Naukowcy na całym świecie próbują opracowywać nowatorskie ścieżki terapeutyczne, które pozwolą na pomoc osobom cierpiącym na choroby o podłożu mitochondrialnym. Na chwilę obecną trwają prace nad możliwościami modulacji dynamiki sieci mitochondrialnej, usuwaniem mitochondriów, które uległy mutacji, wprowadzaniem prawidłowego materiału genetycznego do "chorych" mitochondriów. Miejmy nadzieję, że wraz z postępem naukowym już wkrótce dostępna będzie skuteczna terapia w walce z chorobami o podłożu mitochodnrialnym.

.