Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека
У статті проведений аналіз сучасної літератури про зв’язок мітохондріальної ДНК і мітохондріальних захворювань людини, які найчастіше зустрічаються в практиці лікарів-педіатрів і ведуть до ускладнень та до інвалідізації хворих. In the article we have analyzed the modern literature devoted to the lin...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Таврический медико-биологический вестник |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/25633 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека / Н.С. Прохорова, Л.А. Демиденко // Таврический медико-биологический вестник. — 2010. — Т. 13, № 4 (52). — С. 146-149. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860200294405636096 |
|---|---|
| author | Прохорова, Н.С. Демиденко, Л.А. |
| author_facet | Прохорова, Н.С. Демиденко, Л.А. |
| citation_txt | Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека / Н.С. Прохорова, Л.А. Демиденко // Таврический медико-биологический вестник. — 2010. — Т. 13, № 4 (52). — С. 146-149. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Таврический медико-биологический вестник |
| description | У статті проведений аналіз сучасної літератури про зв’язок мітохондріальної ДНК і мітохондріальних захворювань людини, які найчастіше зустрічаються в практиці лікарів-педіатрів і ведуть до ускладнень та до інвалідізації хворих.
In the article we have analyzed the modern literature devoted to the links between mitochondrial DNA and mitochondrial human diseases that are the most common in paediatrical practics and can lead to various complications up to disability.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:10:12Z |
| format | Article |
| fulltext |
146
ТАВРИЧЕСКИЙ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК2010, том 13, № 4 (52)
УДК 575.1 : 616 – 056.7 : 576.3
© Н.С. Прохорова, Л.А. Демиденко, 2010.
МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ДНК И НАСЛЕДСТВЕННАЯ
ПАТОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА
Н.С. Прохорова, Л.А. Демиденко
Кафедра медицинской биологии (зав. кафедрой - проф. Лазарев К.Л.),
ГУ «Крымский государственный медицинскый университет им. С.И. Георгиевского», г. Симферополь
MITOCHONDRIAL DNAAND INHERETED HUMAN PATHOLOGY
N. S. Prochorova, L. A. Demidenko
SUMMARY
In the article we have analyzed the modern literature devoted to the links between mitochondrial DNA
and mitochondrial human diseases that are the most common in paediatrical practics and can lead to various
complications up to disability.
МІТОХОНДРІАЛЬНА ДНК І СПАДКОЄМНА ПАТОЛОГІЯ ЛЮДИНИ
Н.С. Прохорова, Л.А. Деміденко
РЕЗЮМЕ
У статті проведений аналіз сучасної літератури про зв’язок мітохондріальної ДНК і
мітохондріальних захворювань людини, які найчастіше зустрічаються в практиці лікарів-педіатрів і
ведуть до ускладнень та до інвалідізації хворих.
Ключевые слова: митохондрии, митохондриальная ДНК, митохондриальные болезни.
В последние годы появилась крайне важная ин-
формация для студентов медицинских университе-
тов и практикующих врачей о связи митохондриаль-
ной ДНК (мтДНК) и наследственной патологии чело-
века [5, 6, 7]. Доказано, что генетические дефекты
мтДНК ведут к большой группе митохондриальных
заболеваний, материалы о которых весьма малочис-
ленны и малоизвестны. Поэтому целью работы явил-
ся анализ имеющихся в доступной литературе дан-
ных об особенностях и роли мтДНК в наследовании
митохондриальных заболеваний, их этиопатогенезе,
классификации и основах лечения.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Проанализированы работы по проблемам осо-
бенностей митохондриальных болезней, отраженные
в поисковой системe Google за 2000-2010 годы, в том
числе вышедшие на Украине и в России.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Митохондрии – « энергетические станции клет-
ки» - постоянно присутствующие в клетках человека
органеллы, участвующие в процессах клеточного
дыхания и преобразующие энергию в форму, дос-
тупную для использования другими структурами
цитоплазмы. Каждая митохондрия образована дву-
мя мембранами – наружной и внутренней, между
которыми расположено межмембранное простран-
ство шириной 10-20 нм. Наружная мембрана ров-
ная, а внутренняя образует кристы, благодаря кото-
рым площадь её существенно увеличивается. Про-
странство, ограниченное внутренней мембраной,
заполнено коллоидным митохондриальным матрик-
сом. Он имеет мелкозернистую структуру и содер-
жит множество различных ферментов [1, 2, 14].
В отличие от других органелл, митохондрии об-
ладают собственной генетической системой, необ-
ходимой для их самовоспроизведения и синтеза бел-
ков. Они имеют свои ДНК, РНК и рибосомы, кото-
рые находятся в матриксе и отличаются от таковых в
ядре клетки.
Митохондриальная ДНК человека – это двухце-
почечная кольцевая молекула, содержащая 16 600 пар
оснований. Она кодирует 22 молекулы т-РНК, 2- р-
РНК и 13 полипептидов ферментов дыхательной
цепи. Таким образом, в митохондриях человека, как
и других эукариотических организмов, имеется соб-
ственная генетическая система, в которой участвует
мтДНК, митохондриальные рибосомы, т-РНК и бел-
ки, обеспечивающие процессы транскрипции, транс-
ляции и репликации мтДНК [9, 13].
Процессы окислительного фосфорилирования в
митохондриях обеспечивают образование основно-
го энергетического субстрата всех метаболических
процессов ( АТФ), потому мутации структурных ге-
нов мт ДНК, часто приводят к различным наруше-
ниям энергетического обмена в клетках. Эти нару-
147
О Р И Г И Н А Л Ь Н Ы Е С Т А Т Ь И
шения лежат в основе патологических состояний,
называемых митохондриальными болезнями чело-
века [3,15]. Кроме этого, мтДНК передается исклю-
чительно с цитоплазмой яйцеклеток, так как сперма-
тозоиды практически не содержат митохондрий. По-
тому митохондриальные гены и митохондриальные
болезни наследуются только по материнской линии.
Впервые информация о митохондриальных за-
болеваниях появилась в 1962 году, когда у молодой
женщины было определено гиперметаболическое
состояние со структурно аномальными митохонд-
риями и нарушением функции дыхательной цепи
органелл – симптомы, известные сегодня как болезнь
Люфта.
В дальнейшем молекулярные механизмы мито-
хондриальных заболеваний были изучены с исполь-
зованием полимеразной цепной реакции, ДНК-гиб-
ридизации по Саузерну и других молекулярно-гене-
тических методов исследования [4, 7,15]. И к насто-
ящему времени известно уже свыше 200 митохонд-
риальных заболеваний, в основе которых лежат на-
рушения функции системы окислительного фосфо-
рилирования.
Известны две основные группы мутаций, возни-
кающих в мтДНК:
1) мутации, связанные с делециями более или
менее значительных фрагментов молекулы (прим.:
прогрессирующая наружная офтальмоплегия, син-
дром Пирсона, проявляющийся нарушением функ-
ции костного мозга, поджелудочной железы и дру-
гие патологические состояния);
2) точковые мутации – при этом имеет место
митохондриальный полиморфизм, когда в каждой
клетке присутствует как нормальная так и мутантная
мтДНК. При последующей репликации мтДНК и кле-
точных делениях формируются варианты клеток, на-
капливающих нормальные и мутантные молекулы в
разных соотношениях.
Тот или иной полиморфизм может наследовать-
ся всеми детьми от матери [6,12]. Примеры – опти-
ческая нейропатия Лебера, связанная с прогресси-
рующей атрофией зрительного нерва и приводящей
к слепоте в возрасте до 20 лет, melas-синдрома, про-
являющегося в энцефалопатии (головные боли, су-
дороги, нарушение умственного развития) и др. за-
болевания.
Обращает на себя внимание тот факт, что влия-
ние мутаций в мтДНК на функции той или иной тка-
ни зависит от уровня потребления ею АТФ. Посколь-
ку наиболее энергозависимыми являются централь-
ная нервная система и мышечная система, то клини-
чески такие мутации проявляются чаще всего в фор-
ме различных нейропатий и миопатий, поражаются
сердце, почки, глаза, эндокринные органы.
В большинстве случаев эти заболевания характе-
ризуются большой вариабельностью имеющейся
симптоматики [10, 13, 17]. Есть также основания счи-
тать, что по мере накопления мутаций мтДНК в со-
матических клетках индивидуума в них идет прогрес-
сирующий процесс разбалансирования реакций
окислительного фосфорилирования, который явля-
ется одной из основных причин старения организма.
У лиц пожилого возраста мутации мтДНК обнару-
живаются с частотой 50%.
Интересно отметить, что мутации могут проис-
ходить не только в митохондриальном геноме, но и в
ядерном. Однако в мтДНК мутации накапливаются в
10-20 раз быстрее, чем в ядерной ДНК. Это объясня-
ется тем, что мтДНК не защищена белками гистона-
ми, а древние, доставшиеся от бактериальных пред-
ков, механизмы репарации её повреждений несовер-
шенны. Спектр митохондриальных заболеваний об-
ширен, нарушения энергетического обмена в клет-
ках лежат в основе следующих синдромов:
· болезнь Альцгеймера;
· болезнь Паркинсона;
· гастроинтестенальный рефлюкс;
· инсулиннезависимый сахарный диабет;
· летальная детская митохондриальная миопатия;
· матерински наследуемый синдром Лея;
· митохондриальная миопатия;
· синдром деменции и хореи;
· синдром миоклонической эпилексии;
· сахарный диабет и тугоухость;
· синдром миопатии и сахарного диабета;
· синдром мультисистемных митохондриальных
расстройств;
· синдром внезапной детской смерти;
· лактоацидоз и инсультоподобные эпизоды;
· синдром прогрессирующей миоклонической
эпилепсии;
· семейный двусторонний некроз полосатых тел;
· синдром атаксии, миоклонии и тугоухости.
Классификация и особенности митохондриаль-
ных заболеваний, связанных с мутациями мтДНК
представлены в табл. 1.
Особенно большое количество наследственной
патологии человека, в том числе и митохондриаль-
ных заболеваний, наблюдается в практике врачей-
педиатров [5, 11,18, 19].
Известно, что не менее трети всех детей-инвали-
дов в симптомокомплексе своих болезней имеют
признаки полисистемного нарушения клеточной
энергетики.
Обнаружено наличие митохондриальных нару-
шений при таких патологиях у детей: болезни соеди-
нительной ткани (синдромы Марфана и Элерса-Дан-
ло), туберозный склероз, ряд неэндокринных синдро-
мов, сопровождающихся задержкой роста (остеохон-
дродисплазии, синдром Сильвера-Рассела и др.), вы-
явлено влияние митохондриальной недостаточности
на течение ряда кардиологических, хирургических и
др. заболеваний, в том числе и сахарного диабета.
148
ТАВРИЧЕСКИЙ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК2010, том 13, № 4 (52)
Таблица 1.
Генетическая классификация митохондриальных болезней человека
Мутации
мтДНК
Название
заболевания Основные характеристики
заболевания
Возраст, в
котором
проявляется
заболевание
Тип
наслед
ования
Синдром
Кернса-
Сейра
Прогрессирующая наружная
офтальмоплегия, пигментный ретинит,
атаксия, интенционный тремор,
атриовентрикулярная блокада сердца,
повышение уровня белка в
цереброспинальной жидкости более 1
г/л, "рваные" красные волокна в
биоптатах скелетных мышц.
4-18 лет S или
М
Д
е
л
е
ц
и
и
м
т
Д
Н
К
Синдром
Пирсона
Гипопластическая анемия, нарушение
экзокринной функции поджелудочной
железы, иногда возможно развитие
энцефаломиопатий, прогрессирующей
наружной офтальмоплегии, атаксии.
с рождения
или в первые
месяцы
жизни
S
Наследстве
нная
атрофия
зрительных
нервов
Лебера
Острое или подострое снижение
остроты зрения на один или оба глаза.
Сочетание с неврологическими и
костно-суставными нарушениями.
Микроангиопатия сетчатки
20-30 лет М
Синдром
NAPR
(невропатия,
атаксия,
пигментный
ретинит)
Сочетание невропатии, атаксии и
пигментного ретинита. Задержка
психомоторного развития. Деменция.
Наличие "рваных" красных волокон в
биоптатах мышечной ткани
М
Синдром
MERRF
(миоклонус-
эпилепсия,
"рваные"
красные
волокна)
Миоклоническая эпилепсия, атаксия,
деменция в сочетании с
нейросенсорной глухотой, атрофией
зрительных нервов и нарушениями
глубокой чувствительности. Лактат-
ацидоз. При проведении ЭЭГ
обследования выявляются
генерализованные эпилептические
комплексы "полиспайк-медленная
волна". "Рваные" красные волокна в
биоптатах скелетных мышц
3-65 лет М
Т
о
ч
к
о
в
ы
е
м
у
т
а
ц
и
и
Синдром
MELAS
(митохондриа
льн.
энцефаломио
патия, лактат-
ацидоз,
инсультоподо
бные
эпизоды)
Мигренеподобные головные боли с
тошнотой и рвотой. Инсультоподобные
эпизоды. Судороги. Лактат-ацидоз.
"Рваные" красные волокна в биоптатах
мышц
до 40 лет М
Примечание: Где: М – материнский; S – спарадический.
149
О Р И Г И Н А Л Ь Н Ы Е С Т А Т Ь И
Лечение митохондриальных болезней проводит-
ся по двум основным направлениям. Первое – по-
вышение эффективности энергетического обмена в
тканях. Для этого вводятся препараты, компоненты
которых обеспечивают тканевое дыхание и окисли-
тельное фосфорилирование (тиамин, рибофлавин,
никотинамид, коэнзим Q
10
, витамин С, цитохром и
др.). Второе направление терапии – предупреждение
повреждения митохондриальных мембран свобод-
ными радикалами с помощью антиоксидантов (ви-
тамины Е и С) и мембранопротекторов [8, 14,16, 20].
В заключении следует особо подчеркнуть, что
открытие в последние годы роли митохондрий в чув-
ствительности к лекарствам, их ключевой роли в ста-
рении, апоптозе и нейродегенеративных растройствах
привело к созданию митохондриальной медицины.
ВЫВОДЫ
1. Мутации генома мтДНК лежат в основе боль-
шой группы наследственной патологии человека –
митохондриальных заболеваний.
2. Митохондриальные заболевания наследуются
только от матери всем её детям, так как при оплодот-
ворении в яйцеклетку проникает только ядерная ДНК
сперматозоида. Случаев отцовской передачи не было
задокументировано.
3. Нарушения процессов окислительного фос-
форилирования в митохондриях связаны со многи-
ми заболеваниями нервной системы, глаз, мышеч-
ной системы, сердца, почек, эндокринных органов,
которые имеют тяжелое клиническое течение и вы-
зывают инвалидизацию.
4. У лиц пожилого возраста в различных клетках
накапливаются мутации мтДНК, что ведет к разба-
лансированию реакций окислительного фосфорили-
рования, которые являются основной причиной ста-
рения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бариляк И.Р., Ковальчук Л.Е. Скибан Г.В. Ме-
дико-генетичний словник. Тернопіль: Укрмедкнига,
2006. – С. 200-376.
2. Биология. Под ред. Ярыгина В.Н. – М.: Выс-
шая школа, 2001. – С. 13-15.
3. Бочков Н.П. Клиническая генетика. М: Меди-
цина, 1997. – 288с.Сухоруков В.С. К разработке раци-
ональных основ энерготропной терапии // Рацио-
нальная фармакотерапия. – 2007. - №2.
4. Бужієвська Т.І. Основи медичної генетики. К:
Здоров?я, 2001.Сухоруков В.С., Нарциссов Р.П., Пет-
ричук Р.В. и др. Сравнительная диагностическая цен-
ность анализа скелетной мышцы и лимфоцитов при
митохондриальных болезнях // Архив патол. – 2000. -
№ 62(2). – С. 19-21.
5. Вельтищев Ю.Е., Темин П.А. Митохондриаль-
ные болезни. Наследственные болезни нервной сис-
темы. – М.: Медицина, 1998. – 4. – С. 346-409.
6. Генетика. Иванов В.И. М.: ИКЦ «Академкни-
га», 2006. – 638 с.
7. Жаданов С.И. Гречанина Ю.Б. Гусар В.А. Мито-
хондриальные болезни // З турботою про дитину. – 2009. -
№ 5. – С. 1-9.
8. Пішак В.П., Мещишен І. Ф., Пішак О.Ф. Основи
медичної генетики. Чернівці: Мед академія. – 2000. – 248 с.
9. Сукерник Р.И., Дербенева О.А., Стариковская Е.Б.
Митохондриальный геном и митохондриальные болез-
ни человека // Генетика. – 2002. – Т. 38, № 2 – С. 1-10.
10.Cухоруков В.С. К разработке рациональных
основ энерготропной терапии// Рациональная фар-
макотерапия. – 2007. - № 2.
11.Сухоруков В.С., Нарциссов Р.П., Петричук Р.В. и
др. Сравнительная диагностическая ценность анализа
скелетной мышцы и лимфоцитов при митохондриаль-
ных болезнях // Архив патол. – 2000. - № 62(2). – С. 19-21.
12.Щипков В.П., Кривошеина Г.Н. Общая и меди-
цинская генетика. М.: Асаdema, 2003. – 252 с.
13.Attardi G. Role of mitochondrial DNA in human
aging. Mitochondrion.–2001,1(1).– P.1.
14.Howele N. Journal of Bioenergetics.
Biomembranes. – 1997. – 29(2). – p. 165-173.
15.Jorde L.B., Carey J.C., Bamzhad M.J. Medical
genetics. St. Souis: Mosly, 1999. – 372 p.
16.Korf B.R. Human Genetics. Blackwell science, 1996.
– p. 1-361.
17.Luft R. The development of mitochondrial medicine
// Proc. Nate. Acad. Sci. USA. – 1994. – P. 8731-8738.
18.Scheffler L.E. A century of mitochondrial
research: achievements and perspectives.
Mitochondrion. – 2001. - 1(1). – P. 3-31.
19.Shapira A.H.V. Mitochondrial disorders// Biochim
Biophyz Acta. – 1999. – 1410(2). – P. 99-102.
20.Sutton H.E. An introduction to human genetics.
– 1995. – 535 p.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-25633 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2070-8092 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:10:12Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Кримський науковий центр НАН України і МОН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Прохорова, Н.С. Демиденко, Л.А. 2011-08-17T09:37:55Z 2011-08-17T09:37:55Z 2010 Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека / Н.С. Прохорова, Л.А. Демиденко // Таврический медико-биологический вестник. — 2010. — Т. 13, № 4 (52). — С. 146-149. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 2070-8092 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/25633 575.1 : 616 – 056.7 : 576.3 У статті проведений аналіз сучасної літератури про зв’язок мітохондріальної ДНК і мітохондріальних захворювань людини, які найчастіше зустрічаються в практиці лікарів-педіатрів і ведуть до ускладнень та до інвалідізації хворих. In the article we have analyzed the modern literature devoted to the links between mitochondrial DNA and mitochondrial human diseases that are the most common in paediatrical practics and can lead to various complications up to disability. ru Кримський науковий центр НАН України і МОН України Таврический медико-биологический вестник Оригинальные статьи Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека Мітохондріальна ДНК і спадкоємна патологія людини Mitochondrial DNA and inhereted human pathology Article published earlier |
| spellingShingle | Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека Прохорова, Н.С. Демиденко, Л.А. Оригинальные статьи |
| title | Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека |
| title_alt | Мітохондріальна ДНК і спадкоємна патологія людини Mitochondrial DNA and inhereted human pathology |
| title_full | Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека |
| title_fullStr | Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека |
| title_full_unstemmed | Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека |
| title_short | Митохондриальная ДНК и наследственная патология человека |
| title_sort | митохондриальная днк и наследственная патология человека |
| topic | Оригинальные статьи |
| topic_facet | Оригинальные статьи |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/25633 |
| work_keys_str_mv | AT prohorovans mitohondrialʹnaâdnkinasledstvennaâpatologiâčeloveka AT demidenkola mitohondrialʹnaâdnkinasledstvennaâpatologiâčeloveka AT prohorovans mítohondríalʹnadnkíspadkoêmnapatologíâlûdini AT demidenkola mítohondríalʹnadnkíspadkoêmnapatologíâlûdini AT prohorovans mitochondrialdnaandinheretedhumanpathology AT demidenkola mitochondrialdnaandinheretedhumanpathology |