Врожденные нарушения обмена веществ. Генетическая информация о митохондриях, митохондриальных заболеваниях.

Inborn errors of metabolism form a large class of genetic diseases involving congenital disorders of metabolism.[1] The majority are due to defects of single genes that code for enzymes that facilitate conversion of various substances (substrates) into others (products). In most of the disorders, problems arise due to accumulation of substances which are toxic or interfere with normal function, or to the effects of reduced ability to synthesize essential compounds. Inborn errors of metabolism are now often referred to as congenital metabolic diseases or inherited metabolic diseases.The term inborn error of metabolism was coined by a British physician, Archibald Garrod (1857–1936), in 1908. He is known for work that prefigured the "one gene-one enzyme" hypothesis, based on his studies on the nature and inheritance of alkaptonuria. His seminal text, Inborn Errors of Metabolism was published in 1923. Because of the enormous number of these diseases and wide range of systems affected, nearly every "presenting complaint" to a doctor may have a congenital metabolic disease as a possible cause, especially in childhood. The following are examples of potential manifestations affecting each of the major organ systems. Because of the enormous number of these diseases and wide range of systems affected, nearly every "presenting complaint" to a doctor may have a congenital metabolic disease as a possible cause, especially in childhood. The following are examples of potential manifestations affecting each of the major organ systems.

Growth failure, failure to thrive, weight loss

Ambiguous genitalia, delayed puberty, precocious puberty

Developmental delay, seizures, dementia, encephalopathy, stroke

Deafness, blindness, pain agnosia

Skin rash, abnormal pigmentation, lack of pigmentation, excessive hair growth, lumps and bumps

Dental abnormalities

Immunodeficiency, low platelet count, low red blood cell count, enlarged spleen, enlarged lymph nodes

Many forms of cancer

Recurrent vomiting, diarrhea, abdominal pain

Excessive urination, kidney failure, dehydration, edema

Low blood pressure, heart failure, enlarged heart, hypertension, myocardial infarction

Liver enlargement, jaundice, liver failure

Unusual facial features, congenital malformations

Excessive breathing (hyperventilation), respiratory failure

Abnormal behavior, depression, psychosis

Joint pain, muscle weakness, cramps

Human mitochondrial genetics is the study of the genetics of human mitochondrial DNA (the DNA contained in human mitochondria). The human mitochondrial genome is the entirety of hereditary information contained in human mitochondria. Mitochondria are small structures in cells that generate energy for the cell to use, and are hence referred to as the "powerhouses" of the cell.

Mitochondrial DNA (mtDNA) is not transmitted through nuclear DNA (nDNA). In humans, as in most multicellular organisms, mitochondrial DNA is inherited only from the mother's ovum. There are theories, however, that paternal mtDNA transmission in humans can occur under certain circumstances.Mitochondrial inheritance is therefore non-Mendelian, as Mendelian inheritance presumes that half the genetic material of a fertilized egg (zygote) derives from each parent.Eighty percent of mitochondrial DNA codes for mitochondrial RNA, and therefore most mitochondrial DNA mutations lead to functional problems, which may be manifested as muscle disorders (myopathies). Because they provide 30 molecules of ATP per glucose molecule in contrast to the 2 ATP molecules produced by glycolysis, mitochondria are essential to all higher organisms for sustaining life. The mitochondrial diseases are genetic disorders carried in mitochondrial DNA, or nuclear DNA coding for mitochondrial components. Slight problems with any one of the numerous enzymes used by the mitochondria can be devastating to the cell, and in turn, to the organism. Mitochondrial disease is a group of disorders caused by dysfunctional mitochondria, the organelles that generate energy for the cell. Mitochondria are found in every cell of the human body except red blood cells, and convert the energy of food molecules into the ATP that powers most cell functions. Mitochondrial diseases are sometimes (about 15% of the time)[1] caused by mutations in the mitochondrial DNA that affect mitochondrial function. Other causes of mitochondrial disease are mutations in genes of the nuclear DNA, whose gene products are imported into the mitochondria (mitochondrial proteins) as well as acquired mitochondrial conditions. Mitochondrial diseases take on unique characteristics both because of the way the diseases are often inherited and because mitochondria are so critical to cell function. The subclass of these diseases that have neuromuscular disease symptoms are often called a mitochondrial myopathy. Symptoms include poor growth, loss of muscle coordination, muscle weakness, visual problems, hearing problems, learning disabilities, heart disease, liver disease, kidney disease, gastrointestinal disorders, respiratory disorders, neurological problems, autonomic dysfunction and dementia. The body, and each mutation, is modulated by other genome variants; the mutation that in one individual may cause liver disease might in another person cause a brain disorder. As a rule, mitochondrial diseases are worse when the defective mitochondria are present in the muscles, cerebrum, or nerves,[2] because these cells use more energy than most other cells in the body. Although mitochondrial diseases vary greatly in presentation from person to person, several major clinical categories of these conditions have been defined, based on the most common phenotypic features, symptoms, and signs associated with the particular mutations that tend to cause them.

Перевод

Врожденные нарушения обмена веществ образуют большой класс генетических заболеваний, связанных с врожденными нарушениями обмена веществ [1]. Большинство из них связано с дефектами одиночных генов, которые кодируют ферменты, которые облегчают превращение различных веществ (субстратов) в другие (продукты). В большинстве расстройств проблемы возникают из-за накопления веществ, которые токсичны или мешают нормальной функции, или к эффектам пониженной способности синтезировать существенные соединения. Врожденные нарушения обмена веществ в настоящее время часто называют врожденными нарушениями обмена веществ или наследственными заболеваниями обмена веществ. Термин врожденная ошибка метаболизма был введен британским врачом Арчибальдом Гарродом (1857-1936) в 1908 году. Он известен работой, которая предвосхитила Гипотеза «один ген-один фермент», основанная на его исследованиях о природе и наследовании алкаптонурии. Его основополагающий текст «Врожденные ошибки метаболизма» был опубликован в 1923 году. Из-за огромного количества этих заболеваний и широкого спектра систем, затронутых, почти каждая «подача жалобы» к врачу может иметь врожденное нарушение обмена веществ как возможную причину, особенно в детском возрасте. Ниже приведены примеры возможных проявлений, затрагивающих каждую из основных систем органов. Неудача роста, неспособность процветать, потеря веса

Неоднозначные гениталии, отсроченное половое созревание, преждевременное половое созревание

Задержка развития, судороги, слабоумие, энцефалопатия, инсульт

Глухота, слепота, боли агнозия

Кожная сыпь, аномальная пигментация, отсутствие пигментации, чрезмерный рост волос, глыбы и шишки

Зубные аномалии

Иммунодефицит, низкий уровень тромбоцитов, низкий эритроцит, увеличенная селезенка, увеличенные лимфатические узлы

Многие формы рака

Периодическая рвота, диарея, боль в животе

Чрезмерное мочеиспускание, почечная недостаточность, обезвоживание, отеки

Низкое кровяное давление, сердечная недостаточность, увеличенное сердце, гипертония, инфаркт миокарда

Увеличение печени, желтуха, печеночная недостаточность

Необычные черты лица, врожденные пороки развития

Чрезмерное дыхание (гипервентиляция), нарушение дыхания

Аномальное поведение, депрессия, психоз

Боль в суставах, мышечная слабость, судороги

Митохондриальная генетика человека - это исследование генетики митохондриальной ДНК человека (ДНК, содержащейся в митохондриях человека). Митохондриальный геном человека представляет собой совокупность наследственной информации, содержащейся в человеческих митохондриях. Митохондрии представляют собой небольшие структуры в клетках, которые генерируют энергию для использования клеткой и, следовательно, называются «электростанциями» клетки. Митохондриальная ДНК (мтДНК) не передается через ядерную ДНК (nDNA). У людей, как и у большинства многоклеточных организмов, митохондриальная ДНК наследуется только от материнской яйцеклетки. Существуют теории, однако, что передача мтДНК у людей может происходить при определенных обстоятельствах. Таким образом, наследование митохондрий не является менделевским, так как наследование Менделейса предполагает, что половина генетического материала оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) происходит от каждого родителя. Восемьдесят процентов кодов митохондриальной ДНК для митохондриальной РНК и, следовательно, большинство митохондриальных мутаций ДНК приводят к функциональным проблемам, которые могут проявляться в виде мышечных нарушений (миопатий).Поскольку они обеспечивают 30 молекул АТФ на молекулу глюкозы, в отличие от 2 молекул АТФ, полученных гликолизом, митохондрии необходимы для всех высших организмов для поддержания жизни. Митохондриальные заболевания - это генетические нарушения, происходящие в митохондриальной ДНК, или ядерная ДНК, кодирующая митохондриальные компоненты. Небольшие проблемы с любым из многочисленных ферментов, используемых митохондриями, могут быть разрушительными для клетки и, в свою очередь, для организма.

Митохондриальная болезнь - это группа расстройств, вызванных дисфункциональными митохондриями, органеллами, которые вырабатывают энергию для клетки. Митохондрии находятся в каждой клетке человеческого организма, за исключением красных кровяных клеток, и преобразуют энергию молекул пищи в АТФ, который питает большинство клеточных функций. Митохондриальные болезни иногда (около 15% времени) [1] вызваны мутациями в митохондриальной ДНК, которые влияют на митохондриальную функцию. Другими причинами митохондриального заболевания являются мутации в генах ядерной ДНК, продукты генов которых импортируются в митохондрии (митохондриальные белки), а также в приобретенные митохондриальные состояния. Митохондриальные болезни приобретают уникальные характеристики как из-за того, что болезни часто наследуются, так и потому, что митохондрии настолько критичны к функции клеток. Подкласс этих заболеваний, которые имеют симптомы нейромышечной болезни, часто называют митохондриальной миопатией.К симптомам относятся плохой рост, потеря координации мышц, мышечная слабость, проблемы со зрением, проблемы со слухом, нарушения познавательной способности, болезни сердца, заболевания печени, заболевания почек, желудочно-кишечные расстройства, респираторные заболевания, неврологические проблемы, вегетативная дисфункция и деменция. Тело и каждая мутация модулируются другими вариантами генома; Мутация, которая у одного человека может вызвать заболевание печени, может у другого человека вызвать расстройство мозга. Как правило, митохондриальные заболевания хуже, когда дефектные митохондрии присутствуют в мышцах, головном мозге или нервах [2], потому что эти клетки потребляют больше энергии, чем большинство других клеток в организме. Несмотря на то, что митохондриальные заболевания сильно различаются в представлении от человека к человеку, было определено несколько основных клинических категорий этих состояний, основанных на наиболее общих фенотипических признаках, симптомах и признаках, связанных с конкретными мутациями, которые, как правило, вызывают их.

Прямая диагностика наследственных заболеваний путем анализа нуклеиновых кислот. Непрямая диагностика наследственных заболеваний путем анализа нуклеиновых кислот. Учитывая семейную историю ниже для наследования аномалий кожи у человека, каков правильный механизм наследования этой аномалии?