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ミトコンドリア病

Alexey Krivenko、医療編集者
最後に見直したもの： 23.04.2024

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ミトコンドリア病は、構造的障害、ミトコンドリア機能および組織呼吸によって引き起こされる遺伝病および病理学的状態の大きな異種群である。外国人研究者によると、新生児におけるこれらの疾患の発生率は1：5000である。

ICD-10コード

代謝障害、クラスIV、E70-E90。

これらの病理学的状態の性質の研究は、1962年に開始されました。研究者のグループが非甲状腺代謝亢進、筋肉衰弱および高レベルの基礎代謝を有する30年の患者を記述した。これらの変化は、筋肉組織のミトコンドリアにおける酸化的リン酸化の過程における妨害に関連することが示唆された。1988年に、他の科学者らは、ミオパチーおよび光学的ニューロパシーを有する患者のミトコンドリアDNA（mtDNA）における突然変異の検出を初めて報告した。10年後、幼児の呼吸鎖複合体をコードする核遺伝子の突然変異が見出された。したがって、小児期疾患の構造、すなわちミトコンドリア病理、ミトコンドリアミオパチー、ミトコンドリア脳筋肉腫の新しい方向が形成されている。

ミトコンドリアは、すべての細胞（赤血球を除く）に数百コピーの形態で存在し、ATPを産生する細胞内小器官である。ミトコンドリアの長さは1.5μm、幅は0.5μmである。それらの再生は、細胞周期を通して連続して起こる。オルガネラは2つの膜を有している - 外部および内部。内側の膜から内向きの折り目、クリスタ（cristae）と呼ばれる。内部空間は、細胞の主な均質または細粒物質であるマトリックスを満たす。これは、環状DNA分子、特異的RNA、カルシウムおよびマグネシウム塩の顆粒を含む。内膜上では、酸化的リン酸化（シトクロムb、c、aおよびa3複合体）および電子伝達に関与する酵素が固定される。ATP、ホスホクレアチン、及び他の形で蓄積されたエネルギーを化学エネルギー基質酸化を変換し、このエネルギー変換膜、輸送および脂肪酸酸化に関与濃縮外膜酵素。ミトコンドリアは自己複製が可能です。

ミトコンドリアの主な機能は、好気的な生物学的酸化（酸素細胞を用いた組織呼吸）である。これは、有機物のエネルギーを細胞内で段階的に放出するシステムである。組織呼吸のプロセスにおいて、水素イオン（陽子）および電子は、種々の化合物（受容体および供与体）を介して酸素に順次移される。

次いで、クレブスサイクルに入るアミノ酸、炭水化物、脂肪、グリセロールフォーム二酸化炭素、水、アセチル-CoA、ピルビン酸、オキサロ酢酸、ケトグルタル酸の異化の方法で。形成された水素イオンは、アデニンヌクレオチド - アデニン（NAD ⁺）およびフラビン（FAD ⁺）ヌクレオチドによって受け入れられる。回復した補酵素NADHおよびFADHは、呼吸鎖において酸化され、5つの呼吸複合体によって表される。

電子の移動中、エネルギーはATP、クレアチンリン酸および他のマクロ作動性化合物の形態で貯蔵される。

呼吸鎖は5つのタンパク質複合体によって表され、生物学的酸化の複雑なプロセス全体を実行します（表10-1）。

第1の複合体はNADH-ユビキノンレダクターゼである（この複合体は25のポリペプチドからなり、その6つの合成はmtDNAによってコードされる）。
第2の複合体 - コハク酸 - ユビキノン - 酸化還元酵素（コハク酸デヒドロゲナーゼを含む5-6ポリペプチドからなり、mtDNAによってのみコードされる）;
3番目の複合シトクロムC酸化還元酵素（補酵素Qから複合体4に電子を移動させ、9-10のタンパク質から構成され、そのうちの1つの合成はmtDNAによってコードされる）。
第4の複合シトクロムオキシダーゼ[mtDNAによってコードされる2つのシトクロム（aおよびa3）からなる];
第5の複合体は、ミトコンドリアH ⁺ -ATPase（12-14サブユニットからなり、ATPの合成を行う）である。

さらに、ベータ酸化を受けている4つの脂肪酸の電子は、電子運搬タンパク質を移動させる。

ミトコンドリアにおけるもう1つの重要なプロセスは、脂肪酸のベータ酸化であり、その結果、アセチル-CoAおよびカルニチンエステルが形成される。脂肪酸の酸化の各サイクルにおいて、4つの酵素反応が起こる。

第1段階は、アシル-CoA脱水素酵素（短鎖、中鎖および長鎖）および2電子キャリアによって提供される。

1963年、ミトコンドリアは母系から継承された独自のゲノムを持つことが確立されました。三つ、複合3 - - それは、RNA 22と13個のサブユニット酵素複合体の電子輸送鎖（それらの7つ1の複合体を指し、一方を転送する、わずか環状染色体長16569 BP、符号2リボソームRNAで表される複合体に4、2 - 複合体5）。ほとんどのミトコンドリアタンパク質は、核DNAによってコードされる酸化的リン酸化プロセス（70）に関与し、そしてわずか2％（13ポリペプチド）は、構造遺伝子の制御下でミトコンドリアマトリックスで合成されます。

MtDNAの構造と機能は核ゲノムとは異なる。第1に、イントロンは含まれていない。イントロンは、核DNAと比較して高密度の遺伝子を提供する。第2に、ほとんどのmRNAは5'-3 '非翻訳配列を含まない。第三に、mtDNAはその調節領域であるDループを有する。レプリケーションは2段階のプロセスです。核とmtDNAの遺伝暗号の相違も明らかになった。特に、最初のコピーが多数存在することに注意してください。各ミトコンドリアには2〜10コピー以上が含まれています。細胞がその組成において数百および数千のミトコンドリアを有することができるという事実を考慮すると、mtDNAの最大10,000コピーが可能である。点変異タンパク質はミトコンドリアDNAの遺伝子をコード化：それは変異に非常に敏感であり、現在の変化の3種類に識別されている（mit-のmtDNA tRNA遺伝子の変異（SY / 7-突然変異）とのmtDNAの主要な変更（点p変異）突然変異）。

通常、ミトコンドリアゲノムの全細胞型は同一である（ホモプラスミン）が、突然変異が起こると、ゲノムの一部は同一のままであり、他は変化する。この現象は異体血症と呼ばれます。変異遺伝子の発現は、突然変異の数がある臨界レベル（閾値）に達した後に起こり、その後、細胞生物学的過程のプロセスに違反する。これは、最小限の違反で、最もエネルギー依存性の器官や組織（神経系、脳、目、筋肉）が最初に苦しむという事実を説明しています。