ミトコンドリア病の分類

ミトコンドリア疾患には、核ゲノム変異が病因および病態形成にどのように寄与しているかが不明確であるため、統一された分類は存在しません。既存の分類は、変異タンパク質が酸化リン酸化反応に関与しているかどうか、および変異タンパク質がミトコンドリアDNAと核DNAのどちらにコードされているかという2つの原則に基づいています。

組織呼吸プロセスのミトコンドリアタンパク質のコーディングと酸化リン酸化（核および純粋なミトコンドリア）の二重性に基づいて、病因原理に従って 3 つの遺伝性疾患グループが区別されます。

• 核DNAの遺伝子変異によって引き起こされるミトコンドリア疾患：
  • 輸送基質の欠陥
  • 利用基板の欠陥;
  • クレブス回路酵素の欠陥;
  • 酸化リン酸化障害;
  • 呼吸鎖の障害、タンパク質輸入の欠陥。
• ミトコンドリアDNAの変異に基づくミトコンドリア疾患：
  • 散発的な突然変異;
  • 構造遺伝子の点突然変異;
  • 合成遺伝子の点突然変異。
• ゲノム間シグナル伝達効果の破壊に関連するミトコンドリア疾患：
  • ミトコンドリアDNAの多重欠失だが、常染色体優性遺伝する。
  • ミトコンドリア DNA の欠失（量の減少）で、常染色体劣性遺伝します。

毒素、薬物、加齢などへの曝露と関連して、後天的に発症するミトコンドリア疾患もあります。

ミトコンドリア疾患の病因は、現在までにかなり詳細に研究されています。図解で段階的に説明すると、基質の輸送、その酸化、クレブス回路、呼吸鎖の機能、組織呼吸と酸化リン酸化の連関が挙げられます。基質輸送は、ジカルボン酸、ATP、ADP、カルシウムイオン、グルタミン酸などを輸送する特殊な輸送タンパク質、トランスロカーゼによって行われます。ミトコンドリアの主な基質はピルビン酸と脂肪酸であり、これらの輸送はカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼとカルニチンによって行われます。

基質の酸化は、ピルビン酸脱水素酵素複合体の酵素の関与によって起こります。この複合体は、ピルビン酸脱水素酵素、リポ酸アセチルトランスフェラーゼ、リポアミド脱水素酵素の3つの酵素から成り、アセチルCoAを形成します。これはクレブス回路に含まれます。脂肪酸の利用は、ベータ酸化の過程で段階的に起こります。これらの反応中、生成された電子はミトコンドリアの呼吸鎖に渡されます。ピルビン酸はクレブス回路で完全に分解され、NAD分子とFAD分子が形成され、それらが電子を呼吸鎖に渡します。後者は5つの多酵素複合体によって形成され、そのうち4つは電子を輸送し、5番目はATPの合成を触媒します。呼吸鎖複合体は、核ゲノムとミトコンドリアゲノムの二重制御下にあります。

病因の観点から、ミトコンドリア疾患は主に 3 つのグループに分けられます。

• 酸化リン酸化過程の疾患。
• 脂肪酸のベータ酸化による疾患。
• ピルビン酸代謝およびクレブス回路の欠陥。

主な生化学的欠陥の観点から、ミトコンドリア疾患は以下のグループに分類されます。

• 基板搬送の欠陥。
  • モノカルボキシトランスロカーゼ欠損症。
  • カルニチン-アシルカルニチン輸送障害（原発性筋肉カルニチン欠乏症、全身性カルニチン欠乏症、混合型カルニチン欠乏症、二次性カルニチン欠乏症、カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ 1 および 2 欠乏症、カルニチンおよびカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼの複合欠乏症）。
• 基質利用における欠陥。
  • ピルビン酸酸化障害：
    • ピルビン酸脱炭酸酵素欠損症;
    • ジヒドロリポイルトランスアセチラーゼ欠損症;
    • ジヒドロリポイルデヒドロゲナーゼ欠損症;
    • ピルビン酸脱水素酵素欠損症;
    • ピルビン酸カルボキシラーゼ欠損症;
    • カルニチンアセチルトランスフェラーゼ欠損症。
• 遊離脂肪酸代謝の欠陥：脂肪酸ベータ酸化の欠陥。
• 呼吸鎖の欠陥。
  • NADH:KoQ 還元酵素複合体の欠陥（カルニチンレベルが正常の場合とカルニチン欠乏の場合）。
  • KoQ シトクロム b、cl 還元酵素複合体の欠陥 (KoQ-10 欠乏、Fe-S タンパク質欠乏、シトクロム b 欠乏、シトクロム b と cl の複合欠乏)。
  • シトクロムA、A3欠乏症。
  • シトクロム a、a3、b 欠乏症。
• エネルギーの貯蔵および伝送における欠陥。
  • 代謝亢進を伴う酸化リン酸化障害（Luft 病）。
  • 代謝亢進を伴わない酸化リン酸化障害。
  • ミトコンドリアATPase欠損症。
  • アデニンヌクレオチド転座酵素欠損症。

現在採用されている分類は病因論的原理に基づいており、各グループには複数の疾患のサブグループが特定されています。これは最も正当な分類です。

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