Investigação molecular em 20 doentes com citopatia mitocondrial

Abstract

Nos últimos 30 anos, um largo espectro de doenças multissistémicas associadas a disfunções da mitocôndria, designando-se globalmente de citopatias mitocondriais, têm sido referenciadas, com sintomatologia desde o período neonatal até à idade adulta. Estas disfunções podem afectar qualquer órgão ou tecido do organismo, embora os músculos esquelético e cardíaco, e o SNC sejam os mais afectados, devido à sua elevada dependência do metabolismo energético. Assim se compreende que as formas de apresentação mais frequentes incluam: o quadro miopático, a encefalo(mio)patia e a oftalmoplegia externa progressiva (PEO). Um recente estudo epidemiológico demonstrou que aproximadamente 1 em 10000 indivíduos na população adulta e infantil possuem doenças mitocondriais ou correm o risco de as virem a desenvolver. Estes resultados reflectem que estas doenças são uma causa comum de morbilidade crónica, não estando disponível, até ao momento, nenhuma terapia eficaz. Há mais de uma década que a investigação molecular em patologias humanas relacionadas com disfunções da mitocôndria, tem sido centralizada no DNA mitocondrial (mtDNA). Nos últimos anos, o foco da atenção voltou-se para a pesquisa de mutações no DNA nuclear (nDNA), em genes que codificam subunidades estruturais da cadeia respiratória mitocondrial/ fosforilação oxidativa (CRM / OXPHOS), genes necessários à montagem das mesmas, ou envolvidos na comunicação intergenómica. A grande maioria das proteínas mitocondriais é codificada pelo nDNA necessitando de ser importada para a mitocôndria por mecanismos complexos, que também estão sob o controlo do genoma nuclear. O nDNA codifica também inúmeros factores que controlam a replicação, transcrição e tradução do mtDNA. O principal objectivo deste estudo foi investigar ao nível molecular (mtDNA e nDNA), 20 doentes portugueses, clínica, histologica e/ou bioquimicamente reconhecidos como tendo uma patologia mitocondrial, sendo 12 do sexo masculino e oito do sexo feminino, com idades compreendidas entre os dois e os 66 anos. Dez dos 20 doentes investigados apresentaram mutações pontuais patogénicas já descritas na literatura (tanto nos genes dos tRNAs, como nos genes codificantes de proteínas), e delecções ao nível do mtDNA. Em quatro pacientes foram encontradas cinco novas mutações nos genes dos tRNAs, com relevância patogénica ainda a esclarecer. Três pacientes apresentaram um possível défice da ubiquinona (dois deles confirmados após prova terapêutica). Em dois pacientes com síndrome de Leigh, foram encontrados duas novas mutações no gene de montagem da COX (SURF1), e por último no paciente com défice do CIII da CRM, estão a ser efectuados estudos de ligação familiar ao nível do cromossoma X, com o objectivo de se encontrar o gene envolvido na patologia.

The ubiquitous nature of mitochondria, the dual genetic control of the respiratory chain, and the peculiar rules of mitochondrial genetics are all factors that contribute to the extraordinary spectrum of clinical disorders associated with defects of oxidative phosphorylation. Dysfunction of the mitochondrial respiratory chain has been recognized as a cause of a large, and diverse group of multisystemic disorders for over 30 years. Respiratory chain disease may develop at any time from the neonatal period to late adult life. Although tissues with a high demand for oxidative phosphorilation such as brain and skeletal muscle are frequently affected, virtually any tissue can be involved. Because of that, multisystemic mitochondrial diseases are often referred to as mitochondrial encephalomyopathies, or in a larger concept, as mitochondrial cytopathies. For more than a decade, the search for pathogenic mutations in human diseases due to respiratory chain dysfunction has been focused on the mitochondrial genome. Over 100 mutations affecting both tRNA genes and genes that code for subunits of respiratory chain complexes have now been found. Whereas tRNA mutations cause defects of protein synthesis as a whole, point mutations in structural mtDNA genes cause specific abnormalities of the corresponding complex. In the past few years, the focus of attention has shifted to the search for mutations within the nDNA, including genes that encode structural subunits of respiratory chain, genes that are needed for the assembly of these subunits, and genes that are involved in intergenomic signaling. A recent epidemiological study demonstrated that, overall, 1 per 10000 individuals in the adult and child population either had mtDNA disease or were at risk of developing a mtDNA disease. These results reflect that pathogenic mtDNA mutations are a common cause of chronic morbidity, and no effective therapy is yet available for mitochondrial disorders. The scope of this project was to study at a molecular level, 20 patients (12 men and 8 women, age range 2 – 66 yrs), who had clinical presentations or laboratory features suggestive of mitochondrial cytopathies. Ten of these 20 patients revealed pathogenic mtDNA point mutations (in tRNA and structural genes), large-scale and multiple mtDNA delections, already described in the literature. Other four showed five new mutations in the tRNA genes, whose pathogenesis is still unknown. Ubiquinone deficiency was present in three of these 20 patients, confirmed by therapeutical tests in two of them. In two patients with Leigh syndrome two new mutations were detected in the COX assembly gene (SURF1). Linkage analysis around the X chromosome was performed in a patient’s family who presented a deficiency of complex III of the respiratory chain, aiming to identify the pathological involved gene.