میتوکندری و بیماری های میتوکندریال

بیماری میتوکندری (Mitochondrial Disease)

بیماری میتوکندری (MD) یا اختلال میتوکندری به گروهی از اختلالات اطلاق می‌شود که بر میتوکندری‌ها تأثیر می‌گذارند. میتوکندری ها بخش‌های کوچکی هستند و تقریباً در تمام سلول‌های بدن وجود دارند. وظیفه اصلی آن تولید انرژی است و هر چه نیاز به انرژی در یک اندام بیشتر باشد به میتوکندری های بیشتری برای تولید انرژی نیاز است. بنابراین تظاهرات بالینی در بافت هایی مانند قلب، ماهیچه ها و مغز شدیدتر است.
میتوکندری اندامک های مولد انرژی هستند که نقش مهمی در عملکردهای سلولی متعددی از جمله تولید ATP، هموستاز سلولی و آپوپتوز دارند. بر خلاف DNA هسته ای (nDNA) که در آن تنها دو نسخه از هر ژن در هر سلول وجود دارد، هزاران نسخه از DNA میتوکندری (mtDNA) در هر سلول هسته دار وجود دارد.
بیماری‌های میتوکندریایی که باعث مشکلات عضلانی می‌شوند، میوپاتی میتوکندریایی نامیده دارند (میو به معنای ماهیچه و پاتو به معنای بیماری است)، در حالی که بیماری‌های میتوکندریایی که باعث مشکلات عضلانی و عصبی برجسته می‌شوند، آنسفالومیوپاتی میتوکندری نامیده می‌شوند (آنسفالو به مغز اشاره دارد).
از طرفی اختلال در تعداد یا عملکرد میتوکندری نیز در سلول منجر به کاهش تولید انرژی و در نتیجه اختلال در عملکرد اندام ها می گردد. اختلالات میتوکندریایی ممکن است از خفیف تا شدید متغیر باشند و نیز در طول زمان در نوسان باشند.
بیماری های میتوکندریایی می‌تواند باعث ایجاد طیف وسیعی از نگرانی های سلامتی شود، از جمله خستگی، ضعف، سکته‌های متابولیک، تشنج، کاردیومیوپاتی، آریتمی، ناتوانی‌های رشدی یا شناختی، دیابت شیرین و همچنین اختلال شنوایی، بینایی، رشد و نیز اختلال در عملکرد کبد، دستگاه گوارش یا کلیه گردد. این علائم می توانند در هر سنی از دوران نوزادی تا اواخر بزرگسالی ظاهر شوند.
اختلالات میتوکندری ممکن است در هر سنی بروز کند. در حالی که در ابتدا به طور کلی تصور می شد که اختلالات میتوکندری nDNA در دوران کودکی و اختلالات mtDNA در اواخر کودکی یا بزرگسالی ظاهر می شوند، پیشرفت های اخیر نشان داده است که بسیاری از اختلالات mtDNA در دوران کودکی و بسیاری از اختلالات میتوکندری nDNA در بزرگسالی وجود دارند.

علل بیماری های میتوکندریایی
بیماری های میتوکندریایی در اثر جهش های ژنتیکی ایجاد می شوند. ژن‌ها دستورالعمل‌های ساخت پروتئین‌ها را ارائه می‌کنند. ژن‌های درگیر در بیماری های میتوکندریایی معمولاً پروتئین‌هایی را می‌سازند که در داخل میتوکندری کار می‌کنند.
میتوکندری ها از این جهت منحصر به فرد هستند که DNA خاص خود (mtDNA)را دارند. جهش در mtDNA یا nDNA می تواند باعث بیماری های میتوکندریایی شود.

علائم
علائم بیماری های میتوکندریایی بین افراد متفاوت است، زیرا یک فرد می تواند ترکیبی منحصر به فرد از میتوکندری سالم و معیوب را با توزیع خاصی در بدن داشته باشد. در بیشتر موارد، بیماری میتوکندری یک اختلال چند سیستمی است که بیش از یک نوع سلول، بافت یا اندام را تحت تاثیر قرار می دهد.

علائم اختلالات میتوکندریایی عبارتند از:

• رشد ضعیف
• از دست دادن هماهنگی عضلات، ضعف عضلانی
• مشکلات عصبی، از جمله تشنج
• اختلال طیف اوتیسم که با انواع ویژگی های ASD نشان داده می شود.
• مشکلات بینایی و یا شنوایی
• تاخیر در رشد، ناتوانی های یادگیری
• بیماری قلبی، کبدی یا کلیوی
• اختلالات گوارشی، مانند یبوست شدید
• دیابت
• اختلالات تنفسی
• افزایش خطر عفونت
• اختلال عملکرد تیروئید و/یا آدرنال
• اختلال در عملکرد سیستم عصبی خودمختار
• تغییرات عصب روانشناختی یا زوال عقل که با سردرگمی، گیجی و از دست دادن حافظه مشخص می شود.

توارث میتوکندریایی
اگرچه بحث های قابل توجهی در مورد انتقال mtDNA پدری و مادری وجود دارد، به طور کلی اعتقاد بر این است که میتوکندری و mtDNA منحصراً از طریق مادر در انسان به ارث می رسد.
هر سلول انسانی حاوی هزاران نسخه از mtDNA است. در بدو تولد، همه اینها معمولاً یکسان هستند (هوموپلاسمی). در مقابل، افراد مبتلا به اختلالات میتوکندریایی ناشی از انواع بیماریزای mtDNA ممکن است ترکیبی از mtDNA نوع جهش یافته و وحشی را در هر سلول (هتروپلاسمی) نگه دارند.
جهش های اولیه mtDNA از طریق مادر به ارث می رسد در حالی که بیماری های میتوکندری به دلیل جهش در nDNA به عنوان صفات مندلی منتقل می شوند. نسبت هتروپلاسمی و سطح آستانه (نسبت میتوکندری های جهش یافته برای ایجاد اختلال در عملکرد) از بافتی به بافت دیگر و دربین افراد یک خانواده متفاوت است، که منجر به تنوع گسترده ای از فنوتیپ های بالینی می گردد. برخی از تظاهرات جهش‌های mtDNA در سندرم‌هایی مانند آنسفالومیوپاتی میتوکندریایی اسیدوز لاکتیک (MELAS)و افتالموپلاژی (ophthalmoplegia) خارجی مزمن پیشرونده (CPEO) دسته‌بندی می‌شوند، اما اغلب آنها ناهمگنی زیادی نشان می‌دهند.
نتایج مطالعات توسط محققان دانشگاه کمبریج نشان می‌دهد که میتوکندری ها ممکن است نقش غیرمنتظره‌ای در بیماری‌های رایجی مانند دیابت نوع 2 (T2D) و مولتیپل اسکلروزیس (MS) داشته باشند. این مطالعه که شامل داده‌های بیش از 350000 شرکت‌کننده در Biobank بریتانیا بود، نشان داد که انواع مختلف mtDNA که به فرزندان منتقل می‌شود می‌توانند خطر ابتلا به شرایط مختلف را افزایش دهند و همچنین بر ویژگی‌هایی مانند قد و طول عمر تأثیر بگذارند.
از اختلالات میتوکندریایی شایع می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• Leigh syndrome
• MELAS syndrome (انسفالومیوپاتی میتوکندریایی همراه با اسیدوز لاکتیک و حملات شبیه سکته مغزی)
• LHON (نوروپاتی بینایی ارثی Leber)
• MERRF syndrome
• Kearns–Sayre syndrome
• Barth syndrome
• Pearson syndrome
• CPEO (افتالموپلاژی خارجی مزمن پیشرونده)

امروزه جهت تشخیص بیماری های میتوکندریایی از روش توالی یابی ژنوم میتوکندری (Whole Genome Mitochondrial Diseaser) استفاده می شود.