Bolesti mitohondrijske oksidativne fosforilacije
Poremećaj oksidativne fosforilacije uzrokuje često, ali ne uvijek, mliječnu acidozu koja osobito pogađa SŽS, mrežnicu i mišiće.
Stanično se disanje (oksidativna fosforilacija) zbiva u mitohondrijima, gdje niz enzima katalizira prijenos elektrona na molekularni kisik i stvara se ATP koji pohranjuje energiju. Genski poremećaji mitohondrija ili jezgre koji zahvaćaju enzime iz tog procesa remete stanično disanje, smanjujući omjer ATP–a i ADP–a. Osobito su osjetljiva tkiva s velikom potrebom za energijom (npr. mozak, živci, mrežnica, skeletni mišići i srčani mišić). Najčešći klinički znakovi uključuju konvulzije, hipotoniju, oftalmoplegiju, napade nalik na moždani udar, mišićnu slabost i kardiomiopatiju.
Biokemijski, postoji duboka mliječna acidoza jer se povećava omjer NADH:NAD, pomičući ravnotežu reakcije laktat dehidrogenaze prema laktatu. Povećanje omjera laktata i piruvata razlikuje poremećaje oksidativne fosforilacije od drugih genskih uzroka mliječne acidoze, poput nedostatka piruvat dekarboksilaze ili piruvat dehidrogenaze, kod kojih omjer laktata i piruvata ostaje normalan. Opisan je veliki broj poremećaja oksidativne fosforilacije; ovdje su navedeni samo najčešći, zajedno s njihovim bitnim osobinama.
Mutacije i različitosti mitohondrija su uključene u niz bolesti starenja (npr. Parkinsonovu bolest, Alzheimerovu bolest, dijabetesu, gluhoću, rak).
Leberova nasljedna optička neuropatija (LHON): Ovo je bolest s akutnim ili subakutnim obostranim gubitkom vida uzrokovanim degeneracijom mrežnice. Početak se obično zbiva u 20–tim do 30–tim godinama bolesnikova života, no do njega može doći od djetinjstva do odrasle dobi. Muško–ženski omjer iznosi 4:1. pronađene su mnoge mutacije, no 3 najčešće su odgovorne za 90% bolesti u Europskih bolesnika. LHON rodovnici obično pokazuju obrazac nasljeđivanja po majci tipičan za bolesti mitohondrija.
Mitohondrijska encefalomiopatija, laktacidoza i napadi nalik na moždani udar (MELAS): Mutacije mitohondrijskog tRNKleu gena uzrokuju ovu progresivnu neurodegenerativnu bolest obilježenu opetovanim napadima “kemijskog moždanog udara”, miopatijom i mliječnom acidozom. U mnogim slučajevima, stanice sadrže mitohondrijsku DNK i divljeg i mutiranog oblika (heteroplazmija); stoga su manifestacije različite.
Mioklona epilepsija s nepravilnim crvenim vlaknima (MERRF): Ovo je progresivna bolest obilježena nekontroliranim mišićnim kontrakcijama (mioklone konvulzije), demencijom, ataksijom i miopatijom, koja prilikom bojenja specijalnim bojama na biopsiji pokazuje nepravilna crvena vlakna (koja ukazuju na proliferaciju mitohondrija). Postoje mutacije mitohondrijskog tRNKlys gena. Heteroplazmija je česta; stoga su manifestacije različite.
Kearns–Sayreov sindrom i kronična progresivna vanjska oftalmoplegija (CPEO): Ovi poremećaji su obilježeni oftalmoplegijom, ptozom, atipičnim retinitisom pigmentosa, miopatijom s nepravilnim crvenim vlaknima, ataksijom, gluhoćom i kardiomiopatijom koji se tipično pojavljuju prije 20. god. života. Većina mutacija zahvaća susjedne delecije/duplikacije dijela mitohondrijske tRNK i drugih gena koji kodiraju bjelančevine.
Neurogena mišićna atrofija i retinitis pigmentosa (NARP) i Leighova bolest: Pigmentna retinopatija u prisutnosti neuromuskularne degeneracije i Leighova bolest (subakutna nekrotizirajuća encefalopatija obilježena ataksijama i degeneracijom bazalnih ganglija) predstavljaju genski heterogeni sindrom. Mutacije se mogu vidjeti na ATP6 genu mitohondrijskih genoma.