Mitochondriale Vererbung

Mitochondriale DNA und Vererbungsmuster

Mitochondriale DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA (mtDNA)

• Zirkuläre und doppelsträngige DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA
• 37 Gene, die für 13 Proteine Proteine Proteine und Peptide kodieren
• Alle Proteine Proteine Proteine und Peptide sind Teil des Systems der oxidativen Phosphorylierung (Mitochondrien = Kraftwerke der Zelle)
• Befindet sich in den Mitochondrien und ist daher vom Kerngenom einer Zelle getrennt
• Die Replikation ist nicht vom Zellzyklus Zellzyklus Zellzyklus abhängig
• Jedes Mitochondrium enthält mehrere Kopien seines Genoms:
  • Homoplasmie: alle Kopien der mtDNA in einer eukaryotischen Zelle sind identisch
  • Heteroplasmie: Kopien der mtDNA in eukaryontischen Zellen unterscheiden sich voneinander → die meisten Fälle mutierter mtDNA sind heteroplasmatisch (nur einige mtDNA-Kopien tragen die Mutation)

Vererbungsmuster

• Die mitochondriale Vererbung ist eine Form der extranukleären und damit nicht-mendelschen Vererbung.
• mtDNA wird mütterlicherseits vererbt:
  • Die meisten väterlichen Mitochondrien befinden sich an der Basis des Spermienschwanzes, der zum Antrieb der Spermien dient.
  • Bei der sexuellen Fortpflanzung werden die Mitochondrien in den Spermien von Säugetieren nach der Befruchtung von der Eizelle (Oozyte) zerstört.
• Die Rolle der Heteroplasmie:
  • Die Schwere der Krankheit hängt vom Anteil der vererbten mutierten und nicht-mutierten Allele ab.
  • Aufgrund der Heteroplasmie haben mitochondriale Erkrankungen ein unterschiedliches Erscheinungsbild innerhalb einer Familie.

Mitochondrial vererbte Erkrankungen

Mitochondriale Erkrankungen sind äußerst variabel und können aufgrund der Heteroplasmie innerhalb einer Familie von einem leichten bis zu einem schweren klinischen Bild reichen.

• Lebersche hereditäre Optikusneuropathie (LHON):
  • Degeneration von retinalen Ganglienzellen und Sehnerven
  • Typisches Alter bei Ausbruch: junges Erwachsenenalter
  • Akuter oder subakuter beidseitiger Sehverlust
  • Verursacht dauerhaften Sehverlust, vor allem bei jungen Männern*
• Mitochondriale Myopathie, Enzephalopathie, Laktatazidose und schlaganfallartige Episoden (Englisches Akronym: MELAS):
  • Typisches Alter bei Beginn der Erkrankung: 2-10 Jahre
  • Die Laktatazidose führt zu Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter, Unterleibsschmerzen, Müdigkeit und Muskelschwäche
  • Weniger häufige Symptome: Schlaganfall-ähnliche Episoden, Erblindung und Krampfanfälle Krampfanfälle Krampfanfälle im Kindesalter
• Myoklonische Epilepsie Epilepsie Epilepsie mit ragged red fibers (MERRF):
  • Manifestiert sich in der Kindheit nach einer zuvor normalen Entwicklung
  • Symptome: Myoklonus Myoklonus Neurologische Untersuchung, Krampfanfälle Krampfanfälle Krampfanfälle im Kindesalter, Ataxie Ataxie Ataxie-Teleangiektasien und Myopathie
  • In einer Muskelbiopsie zeigen sich unscharf begrenzte (ausgefranste, engl. ragged) Muskelfasern.
• Leigh-Syndrom:
  • Subakute nekrotisierende Enzephalopathie
  • Führt zu fokalen Läsionen im Hirnstamm Hirnstamm Hirnstamm, in den Basalganglien Basalganglien Basalganglien (Stammganglien) und im Kleinhirn Kleinhirn Kleinhirn (Cerebellum)
  • Kann durch Mutationen in der mtDNA oder Kern-DNA verursacht werden
  • ↓ Gehalt an Thiamintriphosphat
  • Die Symptome:
    • Sie beginnen in der Regel im Säuglingsalter, können aber in jedem Alter auftreten
    • Durchfall Durchfall Durchfall (Diarrhö), Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter, Dysphagie Dysphagie Dysphagie, Krampfanfälle Krampfanfälle Krampfanfälle im Kindesalter
  • In der Regel tödlich innerhalb weniger Jahre nach Auftreten der Symptome