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田庄教授:线粒体心肌病的机制

点击量:   时间:2020-03-18 20:17

 

 

原发性心肌病

 

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线粒体

1894年,德国学者Altman在动物细胞中现,并称之为:bioblast(生命小体)

1897年,正式命名为:mitochondrion

1963年,首次在鸡卵细胞中发现线粒体中存在DNA同年,分离得到完整的线粒体DNAmtDNA);

1981年发表了线粒体DNA测序结果;

1987Wallace提出mtDNA突变可能引起人类疾病

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线粒体的结构和功能特征

(一)大小:为较大的细胞器,直径约0.5-1.0um
(二)数目:数百至数千不等,代谢旺盛的细胞多;               
                精子细胞: 25个
                肝细胞:1300个

                卵母细胞:30万个

(三)电镜下结构:双层膜、封闭性膜囊结构,与细胞质隔离。内膜是线粒体进行电子传递和氧化磷酸化的主要部位。

(四)功能:氧化磷酸化,产生ATP(细胞90%能量来自线粒体氧化磷酸化)。能生成氧自由基。调节程序化细胞死亡(凋亡)。

 

 

线粒体病

✦ 发现- 1962年, Lufe 等发现一位年轻的瑞典妇女伴有异常增高的基础代谢率,同时伴有线粒体结构的异常和氧化磷酸化功能的异常。直到1987年,Wallace 等报道了首例由线粒体 DNA突变引起的人类疾病,明确了mtDNA 突变可引起人类疾病。
 
✦ 定义- 是遗传缺陷引起线粒体异常,致使ATP合成障碍、能量来源不足等导致的一组异质性病变,又称为线粒体细胞病。
 
✦ 发病率- 约为1:5000(约每5000人中1人发病)
 
——Smeitink 2006
 
 
 

线粒体遗传特点

(一)除核以外唯一含有DNA的细胞器。有独立的遗传系统,复制、转录、翻译均不依赖细胞核的DNA,但细胞核和线粒体在功能上相互依赖。

(二)线粒体是两个遗传系统的共同产物:线粒体DNA(mtDNA)内含37个基因,其中13个编码线粒体呼吸链酶蛋白基因,22个tRNA基因和2 个rRNA基因;线粒体内的其他蛋白质均由核基因(nDNA)编码,在细胞质内合成后运输到线粒体内,所以线粒体是两个遗传系统的共同产物。

 

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(三)遗传方式:复杂多样,可呈母系遗传(mtDNA的突变);也可呈孟德尔遗传(nDNA的突变)。mtDNA的突变率比nDNA高10-20倍

 

✦ 母系遗传:精子主要提供核DNA,精细胞发育为精子时,大部分细胞质丢失,中段虽然含线粒体,但几乎不可能进入卵细胞。受精卵的胞质大部分来自卵子,即受精卵的线粒体和mtDNA几乎全来自母亲。母亲的线粒体病能遗传下一代,男女均可发病;也只有下一代的女性,能将线粒体病继续往下代传递。

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✦ mtDNA同质性/异质性突变

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✦ 阈效应(thresholdeffect):突变mtDNA需要超过一定的比例才会导致线粒功能的改变。
累积效应:mtDNA的突变可在体细胞中积累
如心肌、骨骼肌和神经系统,完全依赖氧化磷酸化,因此,Mi病常常表现为肌病和神经系统疾病。典型的Mi病是Leber`s遗传性视神经病。视神经进行性改变,急性视觉丧失,通常在20岁左右发病。
 
 

线粒体疾病是复杂性疾病

(一)遗传方式复杂
常染色体隐性遗传(Autosomal Recessive)
常染色体显性遗传(Autosomal Dominant)
性连锁遗传(Sex linked)
母系遗传(Maternallyinherited)
 
(二)临床表型复杂
累及多系统(Multisystemic involvement)
影响几乎所有组织器官(Any organ or tissuecan be affected)
 
线粒体病表现出“异质性”,即同一种临床征象,线粒体的生化分析及生物学分析结果可能不尽相同。一种mtDNA变异可有不同临床表现,而不同的mtDNA变异又可能表现相同的临床症状,且大多以综合征出现
 
 

线粒体病病理生理机制

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婴幼儿时期的线粒体病多为nDNA突变所致

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成人的线粒体病多为mtDNA突变所致

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心脏受累往往伴随其他系统疾病

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病理

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总结

• 遗传性线粒体疾病主要由nDNA与mtDNA突变所致
• 线粒体病具有母系遗传为主的多种遗传方式、同质/异质效应(纯合子/杂合子)、阈值效应、往往为多种系统受累(综合征表现)的特点
• 心肌受累表现为:心肌肥厚、扩张伴收缩功能减低、致密化不全、电的异常(WPW、AVB )
• 注意有心脏外多系统受累的表现

 

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田庄教授

中国医学科学院北京协和医院

 

医学博士,主任医师,副教授,硕士研究生导师。1999 年 7 月毕业于中国协和医科大学,获博士学位;之后进入北京协和医院工作。曾于美国加州大学旧金山分校附属医院、约翰霍普金斯医院学习。目前主要从事心内科常见疾病的诊治。任中华医学会心血管病分会心衰学组委员兼秘书;北京医学会临床药学分会常委等;《中国实用内科杂志》青年编委;《中华心力衰竭和心肌病杂志(中英文)》编委。

 

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