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Enfermedades Mitocondriales en la infancia Dra. M.Teresa García Silva Unidad Pediátrica de Enfermedades Raras Enfermedades Mitocondriales – Enfermedades Metabólicas Hereditarias Dpto. de Pediatría. Hospital Universitario 12 de Octubre. Madrid
H120.MTGS-10-2010
Enfermedades mitocondriales Enfermedades secundarias a un defecto en la fosforilación oxidativa mitocondrial (enfermedades OXPHOS), en éstas existe un fallo en la síntesis de ATP.
ATP
H120.MTGS 2010
Enfermedades mitocondriales típicas
envejecimiento
Enfermedades comunes
Factores externos
Journal of Internal Medicine Vol. 265, 2 Pages: 170-173 Copyright © 2009 Blackwell Publishing Ltd
H120.MTGS 2010
Enfermedades mitocondriales • Pueden afectar a cualquier órgano • Cada órgano puede tener distintas manifestaciones clínicas • Se pueden presentar a cualquier edad
• Distintos mecanismos de herencia
H120.MTGS 2010 2009 H120.MTGS
FADH2 NADH
FAD
H+
NAD
H+ ETF reducido
Matriz mitocondrial
CII ND1 ND2 ND3 ND4 ND5 ND6 ND4L
Membrana interna mitocondrial
e-
O2
ADP+Pi
H2 O CV
ETF-QO
e-
CoQ
Cit b
e-
Cit c
e-
COX I COX II Cox III
A8 A6
ANT
CIII
CI
C IV
DHO-QO
Dihidro orótico
Espacio intermembrana
Subunidades
e-
ATP
H+
H+
ETF oxidado
orótico
ATP ADP
Complejo I
Complejo II
0
Complejo III
Complejo IV
Complejo V
1
3
2
ADNmt
7
ADNn
>43
4
>10
10
14
Isoformas tejido especificas
si
si
si
si
si
H120.MTGS 2010
Bases genéticas de los defectos OXPHOS: 1500- 2000 genes Tóxicos Estrés oxidativo Envejecimiento
Motilidad, fusión, fisión proteína CR ADNmt proteína CR ADNn
Núcleo
mitocondria
ADNn
ProARN
Transcripción mt Tradución mt
CR
ADNmt ARNs
ARN Proteína CR + péptido lider
Modificación Postradución
Receptores Importación
Ensamblaje
CoQ10 lípidos otros
comunicación intergenómica, mantenimiento del ADNmt, pool nucleótidos
H120.MTGS 2010
Características del ADN mitocondrial ARN12s
HERENCIA MATERNA:
V
P
toda su descendencia
Sordera SNS A1555g
L
SEGREGACIÓN MITÓTICA DESIGUAL
HETEROPLASMIA
LHON T14484C
ND1 Q
L
A N C
W
H
LHON G11778A
w
EFECTO UMBRAL
Fenotípicamente, dependiendo de las necesidades
ND5
LHON G3460A
I W
por enzima de un % de mutación se expresan
E ND6
MELAS A3243G
cada célula distinto % de ADN normal/mutado ND2
energéticas de las células
Citocromo b
D-loop
ARN16s
las madres lo trasmiten de forma desigual a
repartición desigual del ADNmt
T
F
ND4
MILS/NARP T8993G Y
MERRF A8344G
R
S
W
S
C
ND4L ND3
COIII COI D
COII
K
ATPasa6 ATPasa8
H120.MTGS 2006 H120.MTGS 2010
Célula progenitora núcleo
Cuello de botella
100%
% DNAmt mutado
Hijo enfermo
ADNmt normal
90%
70%
50%
30%
Umbral de expresión fenotípica • Depende del tipo de célula • Relación con necesidades energéticas ADNmt mutado
Mitocondria normal
10% Hijo sano
Mitocondria con función anormal H120.MTGS 2010
Clasificación genética de los defectos OXPHOS Defectos en el ADN Mitocondrial • • •
Genes que codifican proteínas de las subunidades OXPHOS Genes que sintetizan las proteínas OXPHOS (ARNt y ARNr) Deleciones del ADNmt
Mutaciones en genes codificados por el ADN nuclear • • • • • •
Proteínas de las subunidades OXPHOS Factores de ensamblaje OXPHOS Factores que afectan el mantenimiento del ADN mitocondrial Síntesis de proteínas mitocondriales (proteínas ribosomales, factores de iniciación, elongación o liberación) Genes que modifican los ARN de transferencia post-transcriptionalmente Enzimas que intervienen en la biosíntesis, en lípidos o cofactores mitocondriales
H120.MTGS 2010
Enfermedades mitocondriales incidencia
Mutaciones del ADNmt: 1/200 individuos, pero muchas no producen enfermedad
EM en la infancia 5/100.000 RN vivos
Algunos síndromes mitocondriales, en determinadas poblaciones tienen una frecuencia mayor Enfermedades mitocondriales infantiles : Mutaciones ADNmt < 25% casos
H120.MTGS H120.MTGS2010 2009
Enfermedad mitocondriales sintomatología clínica Edad de inicio
Mutaciones en genes nucleares % ADNmt mutado Formas graves: multiorgánicas: relación con edad,
y mutaciones Formas de evolución más benigna
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Alteraciones en el ADNmt y correlaciones genotipo/fenotipo
Mutaciones en genes mitocondriales codificantes de proteínas OXPHOS Genes ND G3460A, G11778A, 14484C A11696G, G14459A, T14596A
LHON LHON-distonía
MTATP6
MILS/NARP
T8993G, T8993C
Mutaciones que afectan la síntesis de proteínas ARN de transferencia (ARNt) A3243G A8344G
MELAS, MCP, miopatía, DM, SL, SNS MERRF, SL
Reorganizaciones (deleciones/duplicaciones)
Pearson, KSS, PEO, miopatía
Mutación ARN ribosomal 12S A1555G
AID (SNS no sindrómica)
H120.MTGS 2010 H120.MTGS 2006
H120.MTGS 2010
Agrupaciones sindrómicas especiales, correlaciones fenotipo/genotipo y herencia Cuadro clínico
Gen
Herencia
Encefalopatías Síndrome de Leigh
ADNmt (NDs o ARNt) ADNn (NDUs, SURF1, LRPPRC, COX10,
COX 15, ETHE1, BCS1L)
Materna AR ¿?
Síndrome de Alpers
POLG1
AR
MELAS
A3243G y otras mutaciones en ARNt leu (ADNmt)
Materna
MERRF
A8344G y otras mutaciones en ARNt lys (ADNmt)
Materna
Microcefalia Amish
SLC25A19
AR
Encefalopatía, microcefalia, epilepsia, dismorfia y aciduria 3 metilglutacónica
ATP12
AR
Encefalopatía , dismorfia, hepatopatía y acidosis láctica
MPRS16
AR
Encefalopatía, nefropatía y afectación multisistémica
COQ2
AR
Defectos de síntesis Q10: gen ¿?
H120.MTGS 2010 2006
Síndrome de Leigh: síntomas clínicos Edad de inicio: más frecuente 1er año de vida (85% en