pädiatrie
Störungen der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung
Introduction
Eine Störung der oxidativen Phosphorylierung verursacht oft, aber nicht immer eine Laktatazidose , die vor allem das Zentralnervensystem, die Retina und die Muskeln betrifft. Siehe auch Vorgehen bei einem Patienten mit Verdacht auf eine angeborene Stoffwechselstörung . Die Zellatmung (oxidative Phosphorylierung) läuft in den Mitochondrien ab. Dort katalysiert eine Reihe von Enzymen den Transfer von Elektronen zum molekularen Sauerstoff und die Erzeugung des Energiespeichers Adenosintriphosphat. Defekte von Enzymen, die an diesem Prozess beteiligt sind, stören die Zellatmung und vermindern das Verhältnis von ATP (Adenosindiphosphat) zu ADP. Mitochondrien haben eine eigene DNA (mitochondriale DNA [mtDNA]), die maternal abgeleitet ist. MtDNA teilt jedoch die Verantwortung mit der Kern-DNA für die Mitochondrienfunktion. Somit können sowohl mitochondriale als auch nukleare Mutationen mitochondriale Störungen verursachen. Gewebe mit hohem Energiebedarf (z. B. Gehirn, Nerven, Netzhaut, Skelett und Herzmuskel) sind besonders anfällig für Defekte in der oxidativen Phosphorylierung. Diehäufigsten klinischen Erscheinungsformensind: Krampfanfälle Hypotonie Ophthalmoplegie Schlaganfallartige Episoden Muskelschwäche Schwere Konstipation Kardiomyopathie Biochemisch kann eine ausgeprägte Laktatazidose bestehen, da das Verhältnis NADH zu NAD größer wird und sich dadurch das Gleichgewicht der Laktatdehydrogenasereaktion in Richtung Laktat verschiebt. Die Erhöhung des Laktat-/Pyruvat-Verhältnisses unterscheidet Defekte in der oxidativen Phosphorylierung von anderen genetischen Defekten, die eine Laktatazidose verursachen können, etwa der Pyruvatstoffwechselerkrankungen , bei dem das Verhältnis Lactat: Pyruvat normal bleibt. Der Fibroblasten-Wachstumsfaktor-21 (FGF-21) und der Wachstumsdifferenzierungsfaktor-15 (GDF-15) sind weitere Biomarker, die auf eine mitochondriale Dysfunktion hinweisen können. Eine große Anzahl von Defekten der oxidativen Phosphorylierung ist beschrieben worden, hier sollen aber nur die häufigsten mit ihren spezifischen Zeichen erwähnt werden. Eine Erhöhung des Laktat-Pyruvat-Verhältnisses unterscheidet Defekte der oxidativen Phosphorylierung von anderen genetischen Ursachen der Laktatazidose. Mitochondriale Mutationen und ihre Varianten werden auch für Alterungsprozesse verantwortlich gemacht (z. B. Morbus Parkinson, Morbus Alzheimer, Diabetes, Taubheit und Krebserkrankung). Die folgenden Erkrankungen sind Zustände mit einer bekannten Phänotyp/Genotyp-Korrelation. Andere, weniger gut definierte Defekte in der mitochondrialen Funktion, existieren. Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Bedingungen, unter denen ein genetischer Defekt eine sekundäre mitochondriale Dysfunktion verursacht. 