Nova abordagem do diagnóstico molecular das citopatias mitocondriais

Abstract

As citopatias mitocondriais constituem um grupo de doenças clinicamente e geneticamente heterogéneas, que resultam de uma diminuição do metabolismo energético devido a um défice da fosforilação oxidativa de origem genética. A mitocôndria é um organelo citoplasmático presente em todas as células eucariotas, à excepção dos eritrócitos, que tem a particularidade de possuir o seu próprio genoma transmitido pela linha materna. O DNA mitocondrial codifica treze das cerca de 80 subunidades estruturais dos complexos da fosforilação oxidativa, as restantes são codificadas pelo DNA nuclear assim como todas as outras proteínas (~1500) necessárias para a manutenção do mtDNA e função mitocondrial; uma mutação num destes genes poderá causar uma citopatia mitocondrial mesmo que secundária. As citopatias mitocondriais são assim doenças que podem atingir qualquer órgão/tecido, geralmente multissistémicas, associadas a uma grande variedade de sinais e sintomas, em todas as idades, e associadas a qualquer tipo de hereditariedade. As mutações patogénicas no DNA mitocondrial são mais frequentes nos adultos, estimando-se que apenas sejam responsáveis por 10 à 25 % dos casos pediátricos, em que a alteração genética é maioritariamente de origem nuclear. O diagnóstico das citopatias mitocondriais torna-se então um desafio. Deverá idealmente envolver uma abordagem multidisciplinar incluindo avaliações de âmbito clínico, metabólico, bioquímico, histológico e molecular. O diagnóstico molecular é muitas vezes fundamental para a confirmação de citopatia mitocondrial. Neste trabalho elaborou-se um algoritmo com guias de orientação para o estudo genético dos genes mitocondriais e nucleares, em sangue e/ou músculo esquelético, de crianças e adultos. A abordagem molecular do genoma mitocondrial evidenciada no algoritmo foi avaliada através do estudo retrospectivo e prospectivo de doentes com suspeita de citopatia mitocondrial. Os resultados obtidos permitiram o diagnóstico molecular em alguns doentes bem como realçar a eficácia de algumas das vias indicadas. Este algoritmo poderá auxiliar os técnicos de sáude no planeamento e racionalização do diagnóstico molecular, tornando-o mais eficaz e rentável, possibilitando a caracterização genética de um maior número de casos, e assim permitir o aconselhamento genético e eventualmente o diagnóstico pré-natal.

Mitochondrial disorders are a heterogeneous group of diseases characterized by impaired energy metabolism due to presumed genetically-based oxidative phosphorylation dysfunction. Mitochondria are unique in mammalian cells, being the only subcellular organelles other than the nucleus that contain functional DNA. Mitochondrial DNA encodes 13 protein subunits required for oxidative phosphorylation plus 22 transfer RNAs and two ribosomal RNAs. Another ~80 oxidative phosphorylation subunits plus all other proteins and RNAs needed for mtDNA expression and mitochondrial function are encoded by the nucleus and require import into the mitochondria; mutations in most of these genes can cause human disease. Mitochondrial disorders present as single- or multi-system diseases, with a wide variety of signs and symptoms, at any age, and with all patterns of inheritance. Mutations in mitochondrial DNA are more frequently found in adults, representing 10 to 15% of the genetic cause in children which is mostly of nuclear origin. This complexity presents a challenge for the diagnosis of patients with suspected mitochondrial disease. A multidisciplinary approach should be address including clinical, metabolic, histological, biochemical and molecular studies. Molecular genetics is important, when possible, to confirm the diagnosis. In this work an algorithm was elaborated for the orientation of the molecular study of mitochondrial or nuclear genome, in blood or muscle, of children and adults. The genetic approach of mitochondrial genome was tested through the retrospective and prospective studies of patients with suspected mitochondrial disorders. The results led to the molecular diagnostic in some patients and emphasize the efficacy of some guidelines. This algorithm should provide guidance on the management of these disorders for all the technicians involved, as well as an increasing number of molecular diagnosis allowing a better prognosis and accurate recurrence risk counseling.