該文的醫學專家

一位教授 Lina BASEL

孩子的遺傳學家，孩子的醫生

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線粒體疾病

Alexey Krivenko，醫學編輯
最近審查：23.04.2024

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線粒體疾病是由結構障礙，線粒體功能和組織呼吸引起的大量異質性遺傳疾病和病理狀況組。據國外研究人員介紹，這些疾病在新生兒中的發病率為1：5000。

ICD-10代碼

代謝紊亂，IV類，E70-E90。

1962年開始對這些病理性狀進行研究，當時一組研究人員描述了一名30歲患有非甲狀腺高代謝，肌無力和高水平基礎代謝的患者。有人認為，這些變化與肌肉組織線粒體中氧化磷酸化過程的紊亂有關。1988年，其他科學家首次報導了肌病和光神經病變患者線粒體DNA（mtDNA）突變的檢測。10年後，發現了編碼呼吸鏈複合物的核基因在幼兒中的突變。因此，兒童疾病的結構形成了新的方向：線粒體病理學，線粒體肌病，線粒體腦肌病。

線粒體是細胞內的細胞器，在所有細胞（紅細胞除外）中以數百個拷貝的形式存在並產生ATP。線粒體長度為1.5μm，寬度為0.5μm。它們的更新在細胞週期中持續發生。Organellum有2個膜 - 外部和內部。從內膜向內折疊，稱為嵴。內部空間填滿了基質 - 細胞的主要均質或細粒物質。它含有環狀DNA分子，特定的RNA，鈣和鎂鹽顆粒。在內膜上，參與氧化磷酸化的酶（細胞色素b，c，a和a3複合物）和電子轉移是固定的。它是一種能量轉化膜，可將底物氧化的化學能轉化為以ATP，磷酸肌酸等形式積累的能量。參與脂肪酸轉運和氧化的酶集中在外膜上。線粒體能夠自我繁殖。

線粒體的主要功能是有氧生物氧化（使用氧氣細胞進行組織呼吸） - 一種利用細胞中分階段釋放的有機物質能量的系統。在組織呼吸過程中，氫離子（質子）和電子依次通過各種化合物（受體和供體）轉移到氧氣中。

在的氨基酸，碳水化合物，脂肪，甘油形式二氧化碳，水，乙酰輔酶A，丙酮酸，草酰乙酸，酮戊二酸分解代謝的過程中，其然後進入三羧酸循環。形成的氫離子被腺嘌呤核苷酸 - 腺嘌呤（NAD ⁺）和黃素（FAD ⁺）核苷酸接受。恢復的輔酶NADH和FADH在呼吸鏈中被氧化，其由5個呼吸複合物代表。

在電子轉移過程中，能量以ATP，磷酸肌酸和其他macroergic化合物的形式存儲。

呼吸鏈由5種蛋白質複合物表示，它們執行整個生物氧化的複雜過程（表10-1）：

第一種複合物是NADH-泛醌還原酶（該複合物由25個多肽組成，其中6個由mtDNA編碼）;
第二個複合物 - 琥珀酸酯 - 泛醌氧化還原酶（由5-6多肽組成，包括琥珀酸脫氫酶，僅由mtDNA編碼）;
第三個複合體 - 細胞色素C氧化還原酶（將電子從輔酶Q轉移到復合體4，由9-10個蛋白質組成，其中一個由mtDNA編碼）。
第四個複合體 - 細胞色素氧化酶[由2個細胞色素（a和a3）組成，由mtDNA編碼];
第5個複合體是線粒體H ⁺ -ATPase（由12-14個亞基組成，進行ATP的合成）。

另外，經歷β-氧化的4種脂肪酸的電子轉移攜帶電子的蛋白質。

線粒體中另一個重要的過程是脂肪酸的β-氧化，這導致乙酰-CoA和肉鹼酯的形成。在脂肪酸氧化的每個循環中，發生4個酶促反應。

第一階段由酰基輔酶A脫氫酶（短鏈，中鍊和長鏈）和2個電子載體提供。

1963年，確定了線粒體具有自己獨特的基因組，從母系遺傳下來。它僅由一個小的環形染色體長度16569 bp的表示時，編碼2的核糖體RNA，轉移RNA 22和13亞基酶複合物的電子傳輸鏈（其中指1:1的絡合物7，一個 - 到複雜3，三 - 到复4，兩個 - 複雜的5）。大多數線粒體蛋白質參與氧化磷酸化過程（70），由核DNA編碼的，只有2％（13多肽）在線粒體基質中的結構基因的控制下合成。

線粒體DNA的結構和功能與核基因組不同。首先，它不含內含子，與核DNA相比，它提供了高密度的基因。其次，大多數mRNA不含有5'-3'非翻譯序列。第三，mtDNA有一個D環，這是它的調控區域。複製是一個兩步過程。也揭示了來自核的mtDNA遺傳密碼的差異。特別應該指出的是，第一個有大量的副本。每個線粒體含有2至10個拷貝或更多。鑑於該細胞可以由數百或數千線粒體中，可以存在多達10萬。線粒體DNA拷貝。這是突變非常敏感，現在確定了三種類型的變化：點突變蛋白質編碼基因線粒體DNA （mit-突變）點的線粒體tRNA基因（SY / 7-突變）和線粒體DNA的主要變化突變（P突變）。

通常，線粒體基因組的全部細胞基因型是相同的（同質），然而，當發生突變時，部分基因組保持相同，另一部分改變。這種現象稱為異質性。突變基因的表現發生在突變數量達到一定臨界水平（閾值）之後，此後存在對細胞生物能量學過程的違反。這解釋了這樣一個事實，即在最小侵犯的情況下，最依賴能量的器官和組織（神經系統，大腦，眼睛，肌肉）首先受到損害。