Mitokondriotaudit

Mitokondriotaudit ovat tauteja, joissa ilmenee jokin mitokondrion toimintahäiriö. Nämä taudit jaetaan primäärisiin ja sekundäärisiin. Primääriset mitokondriotaudit, kuten Leberin atrofia, johtuvat vanhemmilta perityistä geenivirheistä mitokondrioiden DNA:n (mtDNA) tai tuman DNA:n (nDNA) geeneissä, joista tuotetut proteiinit osallistuvat suoraan oksidatiivisen fosforylaation elektroninsiirtoketjuun. Sekundääriset mitokondriotaudit johtuvat perityistä virheistä niissä mtDNA:n tai nDNA:n geeneissä, jotka eivät suoraan osallistu oksidatiiviseen fosforylaatioon, tai sitten ulkoisista tekijöistä, jotka ovat aiheuttaneet mitokondrioiden toimintähäiriön. Esimerkki nDNA-peräiselle sekundääriselle mitokondriotaudille altistavasta sairaudesta on Wilsonin tauti. Puolestaan esimerkkejä edellä mainituista ulkoisista tekijöistä ovat ikääntyminen, tulehdusreaktiot tai mitokondrioille myrkylliset aineet.
Oireet.
Mitokondriotautien oireet johtuvat usein mitokondrioissa tapahtuvan oksidatiivisen fosforylaation vähentymisen takia vähentyneeseen ATP:n tuottoon. Solut käyttävät ATP:tä energiana. Siksi mitokondriotautien oireet ilmenevät usein selkeiten paljon energiaa kuluttavissa kehon osissa, kuten luurankolihaksissa, keskushermostossa ja sydämessä. Oireet näissä kudoksissa voivat aiheuttaa vastaavasti vaikkapa lihasheikkoutta, ataksiaa ja sydämen vajaatoimintaa. Oireet kuitenkin riippuvat mitokondriotaudista, ja oireet voivat kohdistua muihinkin kuin edellä mainittuihin kehon osiin.
Primääriset mitokondriotaudit.
Esimerkkejä ihmisten mitokondrioiden DNA:n (mtDNA) geenivirheistä johtuvista primäärisistä mitokondriosairauksista ovat Leberin atrofia (LHON), NARP-oireyhtymä, MELAS-oireyhtymä, MERFF-oireyhtymä, Kearns–Sayren oireyhtymä (KSS), krooninen etenevä ulkoinen silmälihasheikkous (CPEO). Leighin oireyhtymä voi johtua tuman DNA:n (nDNA) tai mtDNA:n geenivirheestä. mtDNA:n kohdalla Leighin oireyhtymää kutsutaan joskus nimellä MILS, joka on lyhenne englanninkielen sanoista "maternally inherited Leigh syndrome" eli ”äidiltä periytyvä Leighin oireyhtymä”. Muita esimerkkejä nDNA:n geenivirheistä johtuvista primäärisistä mitokondriotaudeista ovat Alpers–Huttenlocherin oireyhtymä ja mitokondriaalinen neurogastrointestinaalinen enkefalomyopatia- eli MNGIE-oireyhtymä.
Esimerkiksi mtDNA-peräisessä Leighin oireyhtymässä virhe on usein geenissä "MT-ND1" ja nDNA-peräisessä muodossa geenissä "NDUFS1". Molemmat näistä geeneistä koodaavat elektroninkuljetuskompleksi I:teen vaadittua proteiinia, joka osallistuu suoraan mitokondrion elektroninsiirtoketjuun.
Sekundääriset mitokondriotaudit.
Esimerkkejä ihmisten sekundäärisille mitokondriotaudeille altistavista taudeista, jotka johtuvat yksittäisen geenin virheestä, ovat spinaalinen lihasatrofia, Friedreichin ataksia, Charcot–Marie–Toothin taudin tyyppi 2, perinnöllinen spastinen paraplegia 7 ja Wilsonin tauti. Sekundäärisille mitokondriotaudeille altistavia sairauksia tai ulkoisia tekijöitä on kuitenkin hyvin paljon, sillä niihin voidaan lukea mitä tahansa asioita, jotka heikentävät mitokondrioiden toimintaa muulla tavoin primääriset mitokondriotaudit. Esimerkkejä tällaisista sairauksista ovat Alzheimerin tauti ja Parkinsonin tauti. Esimerkkejä ulkoisista tekijöistä ovat muun muassa tietyt aineet, kuten varhaisiin HIV-lääkkeisiin lukeutuva tsalsitabiini. Myös statiinien käytössä joskus ilmenevien lihasoireiden, kuten lihaskivun tai äärimmillään rabdomyolyysin, epäillään liittyvän osittain mitokondrioiden toimintahäiriöön.
Perinnöllisyys.
Mitokondriosairauksia aiheuttavat geenivirheet voivat periytyä vanhemmilta tai tapahtua satunnaisesti. Ihmisissä mtDNA-virheistä johtuvat mitokondriotaudit voivat periytyä vain äidiltä lapselle, sillä mtDNA on peräisin munasolulta. Soluissa on tuhansia mitokondrioita. Lisäksi mtDNA mutatoituu helposti mitokondrioiden happiradikaaleja tuottavan oksidatiivisen fosforylaation takia. Kunkin solun mitokondrioiden mtDNA:t poikkeavat siksi keskenään, eli solut ovat ”heteroplasmisia”, eikä niistä kaikissa yleensä ole myöskään virhegeeniä. Munasolujen muodostumisessa eli oogeneesissä näitä mitokondrioita päätyy munasoluihin vain vähän eli tapahtuu ”mitokondrioiden pullonkaulailmiö”. Virhegeeniä sisältäviä mitokondrioita voi siksi päätyä yhteen munasoluun enemmän kuin toiseen. Siksi mtDNA:n virhegeeniä kantavan äidin lapsista vain osa saattaa sairastua mitokondriotautiin. Oireet voivat olla lieviä tai vakavia riippuen siitä, kuinka paljon nämä lapset muodostaneeseen munasoluun on päätynyt virhegeenin kantavia mitokondrioita. Äiti puolestaan saattaa ruveta pullonkaulailmiön takia potemaan mitokondriotautia vasta myöhemmin kuin jotkin lapsensa. Vaihtoehtoisesti äiti pysyy oireettomana, jos hänellä on liian vähän virhegeeniä kantavia mitokondrioita oireilevan taudin ilmenemiseen.