Еще не так давно вопросы митохондриальной дисфункции интересовали только исследователей и отдельных лечащих врачей. С некоторого времени о ней все больше стали говорить доктора, использующие биомедицинский подход, и родители детей с РАС.
Митохондриальный комплекс – это часть клеток, ответственная за выработку энергии. В дисфункции митохондрий видят одну из возможных причин многих проявлений аутизма.
Сразу отмечу, что имеется просто гигантское количество данных о митохондриях, которые нуждаются в систематизации, обобщении и создании рабочей модели. Генетика, сложные химические реакции, движение электронов и проницаемость клеточных мембран – все эти вопросы имеют отношение к проблеме эффективности функционирования митохондрий у больных РАС.
У большого числа детей с аутизмом наблюдаются сходные симптомы, которые могут быть вызваны недостаточной энергией клеток :
- Низкая активность гладкой мускулатуры. Это особенно пагубно сказывается на работе органов ЖКТ, что приводит к рефлюксу (забросу содержимого желудка в пищевод), дискинезиям, запору и разрастанию дрожжевых грибков из-за долгого нахождения пищи в кишечнике.
- Общая слабость мышц. Это приводит к неуклюжести и плохой крупной моторике, что в свою очередь вызывает задержки в развитии.
- Снижение эффективности детоксикации организма. Выполняющие детоксикацию органы, такие как печень, требуют очень большого количества энергии. Если ее нет, то не все токсины будут переработаны. В результате организм отравляется все больше и больше, а поступающие с пищей и водой потенциально вредные вещества оказывают неожиданно сильное действие.
- Недостаточная подпитка энергией нервной системы. Это приводит к искажению сигналов в сенсорной системе. Когда нервные импульсы от мозга к мышцам проходят с большим трудом, это еще больше препятствует плавности и четкости движений.
- Снижение энергетического потенциала клеток головного мозга. Лишенный достаточной энергии мозг не сможет полноценно выполнять свои функции: производить и поглощать нейромедиаторы, выращивать новые клетки, избавляться от старых и передавать сигналы. Как результат могут наблюдаться проблемы с памятью и концентрацией.
Если ребенок демонстрирует перечисленные симптомы, то задача врача - проверить работу всех систем организма и решить, необходимы ли лабораторные исследования митохондриальной функции.
Читайте также Влияние диеты на течение аутизма: где и как искать шансы на улучшение
Можно предполагать, что не все состояния, сопровождающие РАС, являются необратимыми. Насыщение определенных дефицитов, к которым относится и дисфункция митохондрий, позволит предоставить организму ребенка ту энергию, которой ему так остро не хватает.
В результате мы сможет наблюдать улучшение работы почти всех систем организма, что позволит повысить обучаемость пациента и облегчит его интеграцию в общество.
Перечень факторов и веществ, приводящих к ухудшению работы митохондрий :
- инфекции, особенно вирусные;
- воспалительный процесс;
- высокая температура;
- обезвоживание;
- длительный голод;
- сильная жара или мороз;
- парацетамол;
- нестероидные противовоспалительные препараты;
- антипсихотические средства;
- антидепрессанты;
- противоэпилептические средства;
- анестезия;
- тяжелые металлы;
- инсектициды;
- сигаретный дым.
Родителям детей с РАС следует избегать следующих обстоятельств:
- Прием детьми алкоголя
- Нахождение детей рядом с сигаретным дымом
- Прием в пищу блюд с глутаматом натрия (почти все переработанные продукты, которые можно найти на полках супермаркета)
- Использование при высокой температуре парацетамола (принимайте вместо него ибупрофен, который более безопасен)
- Прием антипсихотических средств.
Вот список антибиотиков , которые ухудшают работу митохондриальной системы:
- Линезолид
- Рифампицин
- Тетрациклин
- Хлорамфеникол
- Имипенем
- Пенициллин
- Цефалоспорины
- Хинолоны (ципрофлоксацин, левофлоксацин, офлоксацин)
- Макролиды (азитромицин, кларитромицин, эритромицин)
- Сульфаниламид ко-тримоксазол
Лечение митохондриальных расстройств лучше всего проводить с помощью:
- Кетогенной диеты (большое количество жиров, достаточное – белков, низкое – углеводов)
- Используя витамины и пищевые добавки, которые помогут выправить ситуацию:
- Витамин В12 в виде подкожных инъекций
- Комплекс витаминов группы В, например B-50. Это все витамины группы В по 50мг каждый
- S-аденозилметионин (SAM, адеметионин)
- L-цистеин и глутатион
- Коэнзим Q10
- Экстракт Гинко Билоба
- Комплексы антиоксидантов, в которые входят витамины А, С, Е и минералы селен и цинк
Митохондриальные заболевания представляют собой разнородную группу болезней, вызванных повреждением определенных структур в клетках человека, которые имеют важное значение в превращении пищи в энергию. Митохондриальные заболевания вызывают снижение производства энергии и связанные с ними симптомы.
Клетки являются строительными блоками человеческого тела, это микроскопические структуры, которые связаны с мембраной и содержат многочисленные компоненты – органеллы, отвечающие за такие функции, как размножение клеток, транспортировка материалов и синтез белков. Клеточное дыхание – процесс, при котором молекулы пищи превращаются в молекулы с высокой энергией, используемые в качестве источника энергии, имеет место в структурах под названием митохондрии. Энергия митохондрий имеет важное значение для всех клеточных функций.
До середины двадцатого века о митохондриальных болезнях было известно не так много. Первый диагноз митохондриального расстройства был поставлен в 1959 году, а генетический материал мтДНК обнаружен в 1963 году. В 70-е и 80-е годы прошлого века о митохондриях стало известно гораздо больше, а группа митохондриальных нарушений расширяется по сегодняшний день. Исследования в 90-е годы прошлого столетия привели к классификации митохондриальных заболеваний.
Общие митохондриальные расстройства
По состоянию на сегодняшний день насчитывается более сорока различных митохондриальных нарушений. Некоторые из наиболее распространенных расстройств включают в себя:
Синдром Кернс-Сейр (KSS). KSS обычно происходит в возрасте до 20 лет. Симптомы включают в себя постепенное затруднение движения глаз, висящие веки, мышечную слабость, низкорослость, потерю слуха, потерю координации, проблемы с сердцем, когнитивные задержки и диабет.
Миоклонус эпилепсия
с разорванными красными волокнами (MERRF). MERFF является митохондриальным синдромом, в котором митохондриальный дефект, а также ненормальность ткани, которая называется «разорванными красными волокнами» обнаруживается микроскопически. Симптомы включают судороги, потерю координации, низкорослость, наращивание молочной кислоты в крови, трудности произношения, слабоумие, мышечную слабость.
Митохондриальная энцефаломиопатия с молочнокислым ацидозом и инсультом (MELAS). MELAS является прогрессирующим заболеванием, митохондриальный синдром затрагивает несколько систем органов, в том числе центральную нервную систему, сердечную мышцу, скелетные мышцы и желудочно-кишечный тракт. Симптомы включают в себя мышечную слабость, инсульт, паралич мышц глаз и когнитивные нарушения.
Наследственная оптическая нейропатия Лебера (LHON). LHON вызывает прогрессирующую потерю зрения, что приводит к различной степени слепоты и в первую очередь влияет на мужчин в возрасте старше 20 лет. Сердечные аномалии также могут иметь место.
Синдром Ли. Это дегенеративное заболевание головного мозга обычно диагностируют в молодом возрасте. Ухудшение часто сопровождается такими симптомами, как судороги, слабоумие, трудности с кормлением и речью, дыхательной дисфункцией, проблемами с сердцем и мышечной слабостью. Прогноз, как правило, неблагоприятный, и смерть происходит в течение нескольких лет.
Митохондриальная нейрогастроинтестинальная энцефаломиопатия (MNGIE). Основные признаки включают в себя симптомы, которые имитируют желудочно-кишечные обструкции и аномалии нервной системы. Другие симптомы могут включать паралич мышц глаз, мышечную слабость, потерю координации, аномалии головного мозга.
Синдром Пирсона. Симптомы обычно появляются в первую очередь в детстве, характеристики этого редкого синдрома выделяются поджелудочной дисфункцией и анемией. Осложнения – ожирение, диарея, увеличение печени и другие признаки.
Невропатия, атаксия и пигментный ретинит (NARP). Симптомы этого расстройства включают расстройства нервной системы, потерю координации, а также прогрессирующую потерю зрения. Может также привести к задержкам в развитии, слабоумию, мышечной слабость. Обычно происходит в детстве.
Причины митохондриальных нарушений
Несмотря на то, митохондриальные заболевания могут быть вызваны повреждением митохондриального генетического материала, и они таким образом влияют на любую из сотен химических реакций, необходимых для преобразования кислорода и питательных веществ в энергию, все они имеют общую особенность: способность митохондрий вырабатывать энергию нарушена. Отходы многочисленных реакций могут начать накапливаться в клетках и мешать другим химическим реакциям, и с течением времени вызывать дальнейшие повреждения митохондрий.
Наследование митохондриальных заболеваний
Во многих случаях, митохондриальное расстройство передается генетически от родителей к ребенку. Это часто может быть полезным для определения типа наследования. Генетические дефекты могут быть пропущены через нДНК, генетический материал, который определяет большинство наследственных характеристик, или через мтДНК. Некоторые типы наследственных митохондриальных расстройств включают:
Аутосомно-рецессивное наследование. Каждый человек имеет два набора генов, каждый из которых унаследован от одного из родителей. В случае с некоторыми генетическими заболеваниями, человеку необходимо иметь две копии дефектного гена, чтобы иметь симптомы заболевания; и если только один из двух генов дефектный, то человек считается носителем. При аутосомно-рецессивном наследовании, индивидуум получает дефектный ген от каждого родителя.
Материнское наследование. МтДНК передается только от матери к ребенку, потому что митохондрии сперматозоида находятся в хвосте сперматозоида, который не участвует в концепции. Некоторые митохондриальные расстройства, поэтому, могут передаваться только от матери к ребенку.
Х-хромосомное рецессивное наследование. Пол ребенка определяется путем наследования нитей ДНК, называемых хромосомами. Ребенок женского пола наследует две Х-хромосомы, в то время как ребенок мужского пола наследует Х-хромосому от одного родителя и Y-хромосомы от другого. Если дефектный ген, кодирующий болезнь, обнаруживается на Х-хромосоме, то ребенок мужского пола не может иметь здоровую копию гена (так как он имеет только одну Х-хромосому); таким образом, он будет иметь расстройства. Девочки менее подвержены риску, потому что должны иметь две копии дефектного гена (по одному на каждой Х-хромосоме) для развития заболевания.
Аутосомно-доминантное наследование.
В отличие от наследования аутосомно-рецессивного типа, только одна дефектная копия гена должна быть унаследована для развития данного заболевания, поэтому ребенок имеет 50-процентный шанс развития расстройства.
В некоторых случаях от митохондриального синдрома страдают люди и без генетического фактора. Эти случаи называют случайными или спорадическими, и они могут быть вызваны целым рядом причин, включая прием некоторых лекарств (например, используемые для лечения ВИЧ), анорексию, воздействие некоторых токсинов, продолжительные периоды недостатка кислорода или возраст родителей.
Симптомы митохондриального синдрома
Поскольку более 90 процентов энергии, необходимой человеческому организму, генерируются митохондриями, эффекты митохондриальных нарушений могут быть далеко идущими. Исследования показывают, что головной мозг, нервы, скелетные мышцы, печень , сердце, почки, слуховой аппарат, глаза и поджелудочная железа особенно страдают из-за высоких энергетических потребностей. Некоторые из наиболее распространенных симптомов митохондриальных заболеваний в системах органов включают в себя следующее:
Другие симптомы включают в себя нарушения в развитии у детей раннего возраста, слабый рост, низкорослость, повышенная утомляемость, нарушения дыхания, глотания, а также повышенный риск инфекций.
Диагностика митохондриальных болезней
Массив симптомов, которые отображаются у детей, страдающих от митохондриальных нарушений, является общим для многих других заболеваний. Часто признаком митохондриального расстройства, отличающего его от других заболеваний со сходными симптомами, являются дополнительные симптомы, которые обычно не проявляются в случае с не митохондриальным заболеванием.
Из-за сложного характера митохондриальных нарушений, врачи применяют многогранные подходы к диагностике таких заболеваний. Процесс обычно начинается с всеобъемлющего медицинского обследования, оценки медицинской и семейной истории болезни пациента. Часто неврологическое обследование проводится с целью определить, имеются ли какие-либо аномалии головного мозга. Чтобы диагностировать митохондриальный синдром и исключить другие заболевания, могут быть выполнены более обширные тесты. Некоторыми из таких методов тестирования являются следующие:
Первоначальная оценка. Первая линия тестирования, как правило, включает в себя наименее инвазивные методы, такие, как анализ образца крови для оценки. В некоторых случаях диагноз может быть выполнен на основе анализов крови; в других – анализы крови могут свидетельствовать о том, что необходимо дальнейшее тестирование.
Вторичная оценка. Эти тесты могут быть более интенсивными, более агрессивными, и/или нести больше рисков. Примеры включают спинномозговую пункцию , анализ мочи, магнитно-резонансную томографию (МРТ), дополнительные анализы крови, электрокардиограмму (ЭКГ).
Третичная оценка . Сложные и/или инвазивные процедуры, такие, как анализ кожи или биопсия мышц. В некоторых случаях третичные тесты необходимы, чтобы поставить окончательный диагноз.
В определенной ситуации врач может быть не в состоянии диагностировать пациента с определенным митохондриальным расстройством даже после тщательной оценки. Следовательно, нужно иметь в виду, что, несмотря на сложность проверки митохондриальных нарушений, их диагностика не всегда возможна.
Лечение митохондриальных заболеваний
Конкретных препаратов для лечения митохондриальных нарушений не существует. План лечения сосредоточен главным образом на задержке прогрессирования заболевания или уменьшения симптомов у пациента. Методы лечения зависят от многих факторов, в том числе типа заболевания, возраста человека, пораженных органов и состояния его здоровья. Не всем пациентам лечение приносит пользу.
Терапия между тем может состоять из курсов приема витаминов, пищевых добавок, физической или профессиональной терапии, традиционных лекарств, например:
- витамины, такие, как витамины группы В (тиамин, рибофлавин, ниацин, фолиевая кислота, биотин и пантотеновая кислота), витамин Е , витамин С,
- коэнзим Q10 (CoQ10), который участвует в клеточном дыхании в нормальных митохондриях,
- левокарнитин, принимаемый в устной форме или вводимый внутривенно,
- антиоксидантная терапия,
- физическая или трудотерапия для миопатиях.
У некоторых пациентов минимизация физиологических факторов, таких, как крайне низкие температуры, высокие температуры, плохое питание, голодание и недостаток сна, может улучшить их состояние. Алкоголь, сигаретный дым и глутамат натрия также могут усугубить митохондриальные расстройства.
В некоторых случаях, должным образом разработанная диета необходима, чтобы избежать ухудшения симптомов. Родители ребенка, пораженного митохондриальным синдромом, должны обратиться к диетологу, чтобы составить индивидуальную диету. План индивидуализированной диеты может включать в себя частые приемы пищи небольшими порциями, с увеличением или уменьшением количества потребляемого жира, а также избегания или дополнения некоторых витаминов или минералов.
Новые исследования
Ученые занимаются поиском лекарств для лечения митохондриальных заболеваний. Проблема осложняется тем, что эти болезни очень редки: например, общее число больных MELAS не превышает 60 тысяч человек во всем мире, это делает невыгодным разработку лекарств от подобных заболеваний. Несмотря на это, все же появились препараты, которые достаточно эффективно борются с проявлениями митохондриальной патологии.
Так, для лечения атаксии Фридрейха используется препарат EPI-743 , который показал свою эффективность в нескольких исследованиях . Это средство позволяет оптимизировать производство энергии в митохондриях и уменьшить окислительно-восстановительный дисбаланс.
В лечении энцефаломиелопатии (MELAS) определенный положительный эффект показал L-аргинин, внутривенное и пероральное введение которого позволило уменьшить выраженность основных симптомов этого заболевания: головной боли, тошноты с рвотой, расстройства зрения и сознания. Это было показано в 9-летнем исследовании, проведенном японскими учеными.
Прогноз митохондриальных нарушений
Прогноз отдельно взятого митохондриального заболевания зависит от многих факторов, в том числе конкретного расстройства, способа наследования, возраста больного, и пораженных органов. К примеру, двое детей, страдающих от одного и того же митохондриального заболевания могут иметь два совершенно разных курса терапии. В некоторых случаях пациенты могут быть в состоянии контролировать свои симптомы в значительной степени различными процедурами, или если прогрессирование заболевания происходит медленно. В других случаях болезнь быстро прогрессирует и приводит к неминуемой гибели.
В случае с риском митохондриальных нарушений у ребенка, родители могут быть заинтересованы в генетической консультации. Генетическое тестирование, однако, не может точно определить, как и когда у ребенка может развиваться митохондриальное заболевание или степень ее тяжести.
Отказ от ответственности: Информация, представленная в этой статье про митохондриальные заболевания, предназначена только для информирования читателя. Она не может быть заменой для консультации профессиональным медицинским работником.
Митохондриальные болезни, и в частности митохондриальный синдром, который может проявляться поражениями ЦНС, сердца и патологиями скелетной мускулатуры, сегодня являются одним из важнейших разделов нейропедиатрии.
Митохондрия - что это?
Как многие помнят из школьного курса биологии, митохондрия представляет собой одну из клеточных органелл, чьей основной функцией является образование в процессе клеточного дыхания молекулы АТФ. Кроме того, в ней происходит проходит цикл трикарбоновых кислот и множество других процессов. Исследования, проведенные в конце XX века, позволили выявить ключевое значение митохондрий еще и в таких процессах, как чувствительность к лекарствам, старение (запрограммированная гибель клеток). Соответственно, нарушение их функций приводит к недостаточности энергообмена, и как следствие, повреждению и гибели клетки. Особенно ярко эти нарушения проявляются в клетках нервной системы и скелетной мускулатуры.
Митохондриология
Генетические исследования позволили определить, что митохондрии обладают собственным геномом, отличным от генома ядра клетки, и нарушения в ее функционировании чаще всего связаны с происходящими там мутациями. Все это позволило выделить научное направление, изучающее заболевания, связанные с нарушениями функций митохондрий, - митохондриальные цитопатии. Они могут быть как спорадическими, так и врожденными, наследующимися по линии матери.
Симптоматика
Митохондриальный синдром может проявиться в различных системах человека, но наиболее выраженные проявления получают неврологические симптомы. Это связано с тем, что нервная ткань наиболее сильно подвержена влиянию гипоксии. Характерными признаками, позволяющими подозревать митохондриальный синдром при поражении скелетной мускулатуры, являются гипотония, неспособность адекватно переносить физические нагрузки, различные миопатии, офтальмопарез (паралич птоз. Со стороны нервной системы могут быть инсультоподобные проявления, судороги, пирамидные расстройства, расстройства психики. Как правило, митохондриальный синдром у ребенка всегда проявляется задержкой развития или утратой уже полученных навыков, нарушениями психомоторики. Со стороны эндокринной системы не исключено развитие диабета, нарушений функций щитовидной и поджелудочной желез, задержка роста, полового созревания. Поражения сердца могут развиваться как на фоне патологий других органов, так и изолированно. Митохондриальный синдром в этом случае представлен кардиомиопатией.
Диагностика
Митохондриальные болезни чаще всего обнаруживаются в или на первых годах жизни ребенка. По данным зарубежных исследований, эта патология диагностируется у одного новорожденного из 5 тысяч. Для диагностики проводят комплексное клиническое, генетическое, инструментальное, биохимическое и молекулярное обследование. На сегодняшний день существует целый ряд методов, позволяющих определить эту патологию.
- Электромиография - при нормальных результатах на фоне резко выраженной мышечной слабости у пациента позволяет подозревать митохондриальные патологии.
- Лактоацидоз очень часто сопровождает митохондриальные болезни. Конечно, только его присутствия недостаточно для постановки диагноза, но измерение уровня молочной кислоты в крови после физической нагрузки может быть очень информативным.
- Биопсия и гистохимическое исследование полученного биоптата является наиболее информативным.
- Хорошие результаты показывают одновременное применение световой и электронной микроскопии скелетных мышц.
Одним из самых частых заболеваний детского возраста, связанных с генетическими изменениями митохондрий, является синдром Лея, впервые описанный в 1951 году. Первые признаки появляются в возрасте от одного до трех лет, но возможны и более ранние манифестации - на первом месяце жизни или, напротив, после семи лет. Первые проявления заключаются в задержке развития, снижении массы тела, потере аппетита, повторной рвоте. Со временем присоединяется неврологическая симптоматика - нарушение тонуса мышц (гипотония, дистония, гипертонус), судороги, нарушение координации.
Болезнь затрагивает органы зрения: развивается дегенерация сетчатки, глазодвигательные нарушения. У большинства детей заболевание постепенно прогрессирует, нарастают признаки пирамидальных расстройств, появляются расстройства глотания, дыхательной функции.
Одним из детей, страдающих такой патологией, стал Пугачев Ефим, митохондриальный синдром которому был диагностирован в 2014 году. Его мама, Елена, просит помощи у всех неравнодушных людей.
Прогноз, к сожалению, на сегодняшний день чаще всего бывает неутешительным. Это связано как с поздней диагностикой болезни, отсутствием детальной информации о патогенезе, тяжелым состоянием пациентов, связанным с мультисистемностью поражений, так и с отсутствием единого критерия оценки эффективности терапии.
Таким образом, лечение подобных заболеваний находится еще в стадии разработки. Как правило, оно сводится к симптоматической и поддерживающей терапии.
Список сокращений.
(ATP) АТФ
- аденозинтрифрсфат
(mtDNA) мтДНК
- митохондриальная ДНК
(ox-phos) ОФ
- окислительное фосфорилирование
(NADH) НАД-Н
- восстановленный никотинамидадениндинуклеотид
(FADH) ФАД-Н
- востановленный флавинадениндинуклеотид
(TCA) ТКК
- трикарбоновые кислоты
(ЕТС) ЦПЭ
- цепь передачи электронов
(PDH) ПДГ
- пируватдегидрогеназа
(CoA) КоА
- коэнзим А
(ТРР) ТПФ
- тиаминпирофосфат
(ADP) АДФ
- аденозиндифосфат
(ROS) РФК
- реактивные формы кислорода
(MnSOD) Mn-СОД
- Mn- супероксиддисмутаза
(ZnSOD) Zn-СОД
- Zn-супероксиддисмутаза
(GPX) ГП
- глутатионпероксидаза
(PRX) ПР
- пероксидредоксин
(mtNOS) мтСОА
- митохондриальная синтаза оксида азота
(TNF α) ФНОα
- фактор некроза опухолей α
(NF-kappa β) ЯФ-каппа β-
ядерный фактор- каппа β
(ppm) чнм
- частей на миллион
(SDH) СДГ
- сукцинатдегидрогеназа
(COX) ЦОК
- цитохром-с-оксидаза
(IU) МЕ
- международная единица (мера вещества)
Митохондрии выполняют роль электростанций в наших клетках.
Они отвечают за создание энергии в форме аденозинтрифосфата (АТФ) и участвуют в путях передачи сигналов апоптоза. Имеющаяся в настоящее время теория гласит, что митохондрии являются потомками аэробных бактерий, которые колинизировали древних прокариот около 1-3 миллионов лет назад }
