corelate cu originea etnică şi geografică a populaţiei investigate. Polimorfismele ADNmt sunt intens exploatate în prezent în domeniile paleoantropologiei, criminalisticii şi medicinii legale. Existenţa mutaţiilor avantajoase este susţinută de argumente circumstanţiale. Se consideră că variantele care, realizând o cuplare strânsă a respiraţiei cu fosforilarea oxidativă, reduc producţia de căldură şi o cresc pe cea de ATP, sunt favorabile vieţii la tropice. Invers, mutaţiile care relaxează cuplarea, intensificând astfel termogeneza, ar fi avantajoase în regiunile arctice. Este foarte probabil ca selecţia naturală să fi operat reţinând, atunci când populaţiile au migrat între ecuator şi pol, mutaţiile optime pentru anumite condiţii climaterice şi eliminându-le pe cele inadecvate. Variantele prezumate a conferi avantaj selectiv nu au fost încă identificate. Mutaţiile detrimentale conduc la apariţia unor manifestări clinice a căror severitate diferă în funcţie de gradul heteroplasmiei, tipul celulelor care le poartă şi gena afectată. În cazul mutaţiilor heteroplasmice, relaţia dintre proporţia moleculelor ADN mutante şi declinul producţiei de energie este una directă. Totuşi, efectele fenotipice ale mutaţiilor se fac resimţite numai atunci când eficienţa globală a fosforilării oxidative scade sub un anumit nivel, denumit prag energetic, a cărui valoare variază de la un ţesut la altul. Cel mai sensibil la deficitul energetic este sistemul nervos; urmează, în ordine, muşchii scheletici, inima şi rinichiul, glandele endocrine şi ficatul. Mai puţin evident este însă modul în care alterările diferitelor gene mitocondriale se corelează cu severitatea şi – mai mult decât atât – chiar cu trăsăturile fenotipului patologic pe care îl imprimă. Este un fapt bine stabilit că există mai multe mutaţii care se fac răspunzătoare de apariţia unui acelaşi fenotip şi că o aceeaşi mutaţie poate imprima fenotipuri semnificativ diferite. Această disociere între genotip şi fenotip se explică prin înaltul polimorfism al ADNmt, precum şi prin intervenţia unor factori modificatori epigenetici. O menţiune specială i se cuvine depleţiei mitocondriale. Depleţia este termenul utilizat pentru a desemna reducerea drastică (uneori cu 98%) a cantităţii de ADNmt. Depleţia se produce, de regulă, într-un singur organ (specificitate de ţesut), căruia îi deteriorează profund şi ireversibil capacitatea funcţională. Literatura conţine exemple de depleţii ale ADNmt din muşchi, rinichi, ficat şi creier. Marea lor majoritate determină tulburări clinice de o gravitate extremă, instalate în primele săptămâni de la naştere şi compatibile cu o supravieţuire de numai câteva luni. Cauzele  depleţiei par a fi mutaţiile unor gene autosomale, un exemplu constituindu-l gena factorului de transcriere NRF1. Acest factor reglează transcrierea genelor nucleare care codifică proteinele mitocondriale. Prezenţa depleţiei ADNmt la mai mulţi membri ai unei fratrii, indiferent de sexul lor, precum şi absenţa semnelor la părinţi, indică natura recesivă a mutaţiei cauzatoare.  4.TRANSMITEREA LA DESCENDENŢI A MUTAŢIILOR ADNmt.  Mutaţiile produse în genele mitocondriale se transmit exclusiv pe linie maternă. Exceptând câteva specii de Drosophila şi de rozătoare, spermatozoizii nu contribuie cu citoplasma lor (în care se află un număr de numai 25-30 de mitocondrii) la formarea zigotului. Potrivit unor observaţii recente, celor câteva mitocondrii ale spermatozoizilor pătrunse ocazional în ovul în momentul fertilizării, li se ataşează molecule de ubiquitină care le marchează în vederea distrucţiei. Rezultă că toate cele aproximativ 200.000 de mitocondrii prezente în citoplasma zigotului aparţin ovulului şi, ca atare, celulele viitorului organism vor fi echipate numai cu mitocondrii materne. Consecinţa poate fi exprimată astfel: mamele îşi transmit genotipul mitocondrial copiilor de ambele sexe, dar numai fiicele lor vor fi acelea care îl vor transmite generaţiei următoare . În cazul în care femeia purtătoare a unei mutaţii mitocondriale are numai descendenţi de sex masculin, mutaţia se va elimina din populaţie deoarece bărbaţii nu pot asigura propagarea ei în succesiunea generaţiilor.  

PRINCIPALELE TIPURI DE BOLI MITOCONDRIALE 

MANIFESTĂRILE CLINICE ALE AFECŢIUNILOR MITOCONDRIALE  Principalele elemente care sugerează implicarea alterării funcţiilor mitocondriilor în etiopatogenia unei boli sunt:

caracterul necoerent al asocierii semnelor şi simptomelor clinice; debutul cel mai adesea precoce şi evoluţia rapid progresivă; afectarea concomitentă a cel puţin trei organe care nu au în comun nici originea

embriologică şi nici funcţiile biologice; modificările recurente survenite în tabloul clinic cu ocazia unor infecţii

(ameliorări, agravări); prezenţa în tabloul clinic al bolilor comune a unor combinaţii de trăsături atipice,

inexplicabile.

Perturbările procesului fosforilării oxidative antrenează – virtual – disfuncţii ale oricărui organ sau ţesut. Ele pot afecta ţesuturile individual sau în diferite combinaţii. În plus, mutaţii diferite ale ADNmt pot produce manifestări clinice similare, iar o aceeaşi mutaţie poate imprima fenotipuri morbide variate. Studii efectuate pe familii în care s-au decelat mutaţii heteroplasmice ale ADNmt demonstrează că, pe măsura creşterii proporţiei de ADNmt mutant, are loc o reducere a producţiei de energie, iar când este atins un anumit prag, variabil în funcţie de ţesut, criza energetică determină declanşarea  manifestărilor patologice. Valoarea pragului  depinde de mai mulţi factori: declinul producţiei de energie; creşterea producţiei speciilor reactive de oxigen; iniţierea apoptozei care, depletând ţesuturile, compromite funcţionalitatea acestora. Diferenţa între celulele normale şi cele defective în ce priveşte funcţia mitocondrială este minimă, instalarea bolii  producându-se atunci când proporţia de ADNmt mutant atinge 85%. Semnele de debut  pot apărea în orice moment al ontogeniei – din perioada antenatală, până la vârsta adultă – iar spectrul simptomelor de debut ale bolilor mitocondriale este foarte larg (tabelul 1).

Tabelul 1. Diversitatea simptomelor bolilor mitocondriale şi relaţia cu vârsta de debut.ORGAN PERIOADA

NEONATALĂ (0- 1 LUNĂ)

COPILĂRIE (O LUNĂ-2 ANI)

ADOLESCENŢĂ,VÂRSTA ADULTĂ 

SNC HipotonieAcidoză lacticăComă acidocetozcă

Retard psihomotorAtaxie cerebeloasăMiocloniePseudoaccidente vasculare cerebraleEncefalomiopatie necrozantă    subacută

MioclonieAtaxie cerebeloasăSpasticitateRetard psihomotorLeucodistrofieAtrofie corticalăNeuropatie periferică

Musculatura striată

MiopatieAtrofie musculară

MiopatieAtrofie muscularăSlăbiciune muscularăHipotonieMialgieIntoleranţă la efortMioglobinurii

Miopatie progresivăSlăbiciune muscularăMialgieIntoleranţă la efortMioglobinurii recurente

recurenteFicat Insuficienţă hepatică Hepatomegalie

Disfuncţie hepatocelulară

 

Inimă Cardiomiopatie hipertrofică

Cardiomiopatie hipertrofică

Cardiomiopatie concentrică hipertrofică sau dilatativăBloc cardiac

Rinichi Tubulopatie proximală (sindromToni-Debre-Fanconi)

Tubulopatie proximală (sindromT DF)

 

Aparat digestiv

  Vomă, diareeAtrofie a vilozităţilor intestinaleInsuficienţă pancreatică exocrină

 

Sistem    endocrin

  HipostaturăHipoglicemie

DiabetHipoparartiroidieHiperaldosteronism

Sistem  hematopoietic

  Anemie sideroblasticăNeutropenie, trombopenie

 

Analizatorul    auditiv

  Surditate neurosenzorială

Surditate neurosenzorială

Analizatorul     vizual

  Atrofie opticăOftalmoplegie externă    progresivăRetinită pigmentarăPtoză palpebralăCataractă

Oftalmoplegie externă    progresivăPtoză palpebralăAtrofie optică LeberRetinită pigmentarăCataractă

Piele   Pigmentaţie anormală a regiunilor expuse la soare.Păr uscat şi friabilTricotiodistrofie

 

 

După un interval relativ scurt de timp, semnelor iniţiale li se adaugă – invariabil – cele ale afectării neuromusculare. În general, semnele prezente la debut persistă şi se agravează gradual. Uneori însă, ele pot regresa, chiar până la dispariţie, o dată cu  dezvoltarea unei simptomatologii care exprimă suferinţa altor organe. Astfel, diareea, pancitopenia sau insuficienţa hepatică se pot remite atunci când în prim-planul manifestărilor clinice se plasează semnele deficitului neuromuscular. De notat că, urmare a acumulării de ADNmt mutant şi a segregării replicative, în fenotipul unui bolnav se pot înregistra variaţii importante, mergând de la înrăutăţirea dramatică a manifestărilor clinice până la completa conversie a afecţiunii  Un exemplu îl constituie sindromul Pearson (produs de deleţii ale ADNmt din celulele sanguine), caracterizat prin anemie sideroblastică şi insuficienţă pancreatică exocrină. Bolnavii care supravieţuiesc până în a doua decadă a vieţii dezvoltă adesea sindromul Kearns-

Sayre (produs de acumularea de deleţii ale ADNmt în muşchi şi alte ţesuturi), în ale cărui simptome nu se includ anemia şi deficitul enzimelor pancreatice.Principalele tipuri de boli mitocondriale, mutaţiile ADNmt care le determină şi codul OMIM la care pot fi obţinute informaţii comlete şi actualizate sunt prezentate în tabelul 2.  Tabelul 2 Boli cauzate de defecte ale funcţiei mitocondriale şi de mutaţii ale ADNmt.Boala MutaţiiOftalmoplegia externă cronică progresivă (CPEO)     Sindromul Kearns-Sayre (KSS)Miopatii oculareCardiomiopatii ereditare

DeleţiiDeleţiiRearanjări

Miopatie, encefalomiopatie, acidoză lactică, accidente cerebrale vasculare (myopathy, encephalomipathy, lactic acidosis, stroke – MELAS)

ARNt leuA→G 3243

Epilepsia mioclonică cu fibre musculare roşii în lambouri (Myoclonic epilepsy and ragged red fibers – MERFF)

ARNt lysA→G 8344

Boala Leigh şi slăbiciunea musculară neurogenică, ataxia şi retinita pigmentară  (neurogenic muscle weakness, ataxia and retinitis pigmentosa - NARP)

T→G 8993; T→C 8993

Neuropatia optică ereditară Leber (Leber hereditary optic neuropthy – LHON)

Multiple

Ototoxicitatea aminoglicozidică (aminoglycoside ototoxicity)

A→G 1555

Encefalomiopatia progresivăBoala Alzheimer cu debut tardiv, boala Parkinson ARNt gluA→G 4336

 

Se acceptă că există cinci categorii majore de afecţiuni, definite molecular,    determinate de mutaţii ale ADNmt (citopatii mitocondriale). Oftalmoplegia  externă cronică progresivă (cpeo) şi sindromul Kearns-Sayre (KSS). - CPEO se caracterizează prin ptoză palpebrală, oftalmoplegie, tulburări miopatice la nivelul musculaturii membrelor. La examenul histologic al fragmentelor de muşchi scheletici recoltate prin biopsie se observă aspectul care defineşte cele mai multe dintre encefalomiopatiile mitocondriale: fibre musculare roşii în lambouri. Acest aspect este creat prin proliferarea anormală a mitocondriilor, consecutivă defectelor biochimice severe ale fosforilării oxidative.

Sindromul Kearns-Sayre (KSS) se caracterizează prin hipostatură, întârzierea dezvoltării pubertare, oftalmoplegie externă, ptoză palpebrală, semne de hiperparatiroidie, surditate, ataxie cerebeloasă, blocuri cardiace şi retinopatie pigmentară atipică. Afecţiunea debutează înaintea vârstei de 20 de ani. Ambele sindroame sunt consecinţa unei deleţii unice mari (8 kb) a ADNmt. Sindromul MELAS (Mitochondrial myopathy, Encephalopathy, Lactic acidosis, Stroke-like episodes) este o boală multisistemică în care, pe lângă semnele cardinale desemnate prin acronimul MELAS există o amplă varietate de anomalii clinice, dintre care cele mai frecvente sunt: hipostatura, surditatea, convulsiile generalizate, episoadele de vomă. Consecutiv ictusurilor cerebrale se instalează hemiplegii, hemianopsii, amauroză centrală. La peste 80% dintre pacienţi se detectează mutaţii punctiforme în gena ARNtLeu(UUR) în poziţiile nucletidice 3243 şi 3271. Epilepsia mioclonică cu fibre musculare roşii în lambouri (myoclonic epilepsy with ragged-red fibers – MERFF) se defineşte prin mioclonie intensă, ataxie progresivă, slăbiciune musculară, crize de convulsii generalizate, surditate, demenţă, acidoză lactică,

ictusuri cerebrale recurente. Mutaţia care determină MERFF este o tranziţie AG la situsurile 8344 sau 8356 din gena pentru ARNtLYS. Neuropatie, ataxie, retinită pigmentară (NARP)/boala Leigh cu transmitere maternă. Sindromul NARP include: întârziere a creşterii postnatale, detresă respiratorie cu crize de apnee, slăbiciune la nivelul muşchilor proximali ai membrelor, neuropatii senzoriale cu amauroză şi surditate, ataxie, convulsii, retinită pigmentară. La bolnavii cu NARP se detectează o mutaţie punctiformă în poziţia 8993 a genei care codifică subunitatea 6 a ATP sintetazei. Când proporţia celulelor mutante este foarte înaltă, se constituie fenotipul encefalopatiei necrozante subacute, cunoscută sub numele de boala Leigh Neuropatia optică ereditară Leber (LHON). Boala debutează dramatic prin semne de nevrită retrobulbară acută sau subacută nedureroasă. Pierderea vederii se instalează brusc şi este, în 50% din cazuri, unilaterală; afectarea celuilalt ochi este însă obligatorie şi se produce în interval de aproximativ o lună. 70% dintre bolnavi sunt bărbaţi, ceea ce a condus la ipoteza, neconfirmată însă, a intervenţiei adiţionale a unei gene de pe cromozomul X. Vârsta medie de debut este de 23 de ani. Aspectul de papilită este prezent de la începutul bolii; atrofia optică nu reprezintă, totuşi, niciodată un semn precoce; dezvoltarea ei este progresivă şi devine completă doar la două treimi dintre bolnavi. În unele cazuri, tabloul clinic include, pe lângă manifestările oftalmologice, diferite alte tulburări: neuropatii periferice, distonie, mielopatie demielinizantă, defecte de conducere cardiacă. Mutaţiile 3460 şi 11778 (de la nivelul genelor ND1 şi ND4 imprimă un caracter de gravitate, în timp ce forma indusă de mutaţia 14484 este mai blândă, compatibilă chiar cu redobândirea parţială a vederii. Tabelul 3 prezintă sinoptic trăsăturile clinice ale celor mai frecvente sindroame clinice produse de mutaţiile ADNmt iar în tabelul 4 simptomele prezente în diferite citopatii mitocondriale sunt grupate pe organe şi sisteme. 

Tabelul 3. Boli mitocondriale mai frecvent întâlnite.Boala Trăsături clinice Trăsături adiţionaleOftalmoplegia externă cronică progresivă

Oftalmoplegie externăPtoză bilaterală

Miopatie proximală moderată

Sindromul Kearns Sayre Debut prin oftalmoplegie externă progresivă înaintea vârstei de 20 de aniRetinită pigmentarăAtaxie cerebeloasă, blocuri cardiace

Surditate bilateralăMiopatieDisfagieDiabet zaharat,HipoparatiroidismDemenţă

MELAS Ictusuri cerebrale înaintea vârstei de 40 de aniConvulsii şi/sau demenţăFibre musculare roşii în lambouri şi/sau acidoză lactică

Diabet zaharatCardiomiopatie (iniţial    hipertrofică, ulterior dilatativă)Surditate bilateralăRetinopatie pigmentarăAtaxie cerebeloasă

Epilepsie mioclonică cu fibre musculare roşii în lambouri (MERF)

MiocloniiConvulsiiAtaxie cerebeloasăMiopatie

DemenţăAtrofie optică, surditate bilateralăNeuropatie periferică, spasticitateLipoame multiple

Neuropatia optică ereditarăLeber (LHON)

Pierderea bilaterală a vederii,    nevrită retrobulbară nedureroasăRaportul bărbaţi : femei – 4:1

DistonieSindroame de preexcitare cardiacă

Vârsta medie de debut – 23 de ani

Neuropatie, ataxie şi retinită pigmentară (NARP)

Neuropatie perifercă cu debut în adolescenţă sau la adultAtaxieRetinopatie pigmentară

Calcificări ale ganglionilor bazaliElectroretinogramă anormalăNeuropatie sesorimotorie

Sindromul Leigh Encefalopatie subacutăSemne ale afectării cerebelului şi ale trunchiului cerebral

Calcificări în ganglionii bazaliIstoric matern de afecţiuni    neurologice sau de sindrom Leigh

Miopatia infantilă şi acidoza lactică (forme letale şi neletale)

Hipotonie în primul an de viaţăDificultăţi în alimentaţie şi respiraţie

Forma fatală poate fi asociată cu cardiomiopatie şi/sau cu sindrom Toni-Debre-Fanconi

Sindromul Pearson Anemie sideroblastică PancitopenieInsuficienţă pancreatică exocrină

Defecte tubulare renale

 

Tabelul 4. Tulburări asociate cu citopatiile mitocondriale.Organ/sistem Simptome asociateCreier Întârzieri ale dezvoltării, retard mental,  tulburări neuropsihice,

demenţă, crize comiţiale, mioclonii, tulburări ale motilităţii (distonie, diskinezie, coree), paralizie cerebrală atipică, migrene, ictusuri cerebrale.

Nervi Slăbiciune, durere neuropatică, absenţa reflexelor, probleme gastrointestinale (reflux gastroesofagian, golire gastrică întârziată, constipaţie, pseudo-obstrucţie), lipotimii, transpiraţie absentă sau excesivă cu afectare a   termoreglării.

Muşchi scheletici,Muşchi oculari extrinseci

Slăbiciune, hipotonie, crampe, dureri muscularePtoză, strabism dobândit, oftalmoplegie

Rinichi Tubulopatie proximală cu pierderi de proteine, magneziu, fosfor, calciu etc

Inimă Defecte de conducere (blocuri), cardiomiopatiiFicat Hipoglicemie, insuficienţă hepaticăAnalizator vizual Reducerea sau pierderea vederii (retinită pigmentară, atrofie optică)Analizato auditiv Deficit al auzului, surditate Pancreas Diabet şi insuficienţa secreţiei exocrineSistemice Falimentul creşterii, hipostatură, oboseală, probleme respiratorii 

Unele dintre trăsăturile fenotipice imprimate de diferitele mutaţii ale ADNmt sunt comune mai multor entităţi nosologice incluse în categoria citopatiilor mitocondriale. Suprapunerea semnelor clinice este redată în tabelul 5, iar în tabelul 6 sunt prezentate manifestările sistemice ale citopatiilor mitocondriale. 

Tabelul 5. Trăsături clinice asociate cu citopatiile mitocondriale.Trăsătura clinică CPEO/

KSSMELAS MERRF NARP LHON

Oftalmoplegie + ± − − −Degenerarea retiniană + − − − −Retinita pigmentară − − − + −Atrofia optică − − − − +Blocuri cardiace + − − − −Mioclonii − − + + −Ataxia + − + + −Slăbiciune + + + + −Crize comiţiale − + + + −Demenţă + + + + −Hipostatură + + + − −Episoade de vomă − + − − −Cecitate corticală − + − − −Hemipareză, hemianopsie − + − − −Surditate sensorineurală + + − + −Neuropatie ± ± ± + −Acidoză lactică + + + ± −Fibre musculare roşii în lambouri

+ + + − −

Istoric familial pozitiv − + + + + 

Tabelul 6. Manifestări sistemice ale bolilor mitocondriale.Metabolice Acidoza lactică, coma cetoacidozicăHepatice Hepatopatie, insuficienţă funcţionalăCardiace Cardiomiopatie, defecte de conducereRenale Tubulopatii proximale şi distale, glomerulopatiiIntestinale Diaree, atrofie viloasă, sindrom pseudoobstructivPancreatice Disfuncţie a acinilorEndocrine Hipertiroidie, diabet zaharat, hipostaturăOftalmologice Cataractă, retinopatie pigmentară 

Cel mai adesea, manifestările clinice iniţiale ale citopatiilor mitocondriale exprimă suferinţa unui singur organ. Nici una dintre manifestările de debut nu este de natură să orienteze asupra implicării în patogenia bolii a unui defect mitocondrial. Asocierea ulterioară a semnelor afectării altor aparate şi sisteme impune efectuarea unor examene paraclinice ale căror rezultate pot documenta posibila disfuncţie mitocondrială (tabelul 7). Testul decisiv de diagnostic îl constituie însă analiza moleculară a ADNmt. Tabelul 7. Rezultate posibile ale explorărilor paraclinice în citopatiile mitocondriale.Histologie Fibre musculare roşii în lambouriHistochimie Proliferarea excesivă a mitocondriilor şi deficienţele citocrom c

oxidazei Microscopie Anomalii morfologice ale mitocondriilor

electronicăElectromiografie Potenţiale miopaticeAudiogramă Surditate senzorialăElectrocardiogramă Defecte de conducereBiochimie Raport molar lactat/piruvat crescut (>20) în ser şi în LCR;

hiperlactatemie < 3 mm/l sau < 1,5 mm/l în LCR ; acidoză metabolică (bicarbonaţi plasmatici crescuţi). Polarografia permite stabilirea consumului de oxigen. Hiperglicemia indică prezenţa unui diabet asociat.

Neuroimagistică (TC,RMN)

Calcificări în ganglionii bazali, atrofie difuză şi/sau focală a cortexului şi cerebelului

Analiza ADNn şi ADNmt

Mutaţii, deleţii, duplicaţii în celulele sanguine sau din fibrele muşchilor scheletici. Pot fi evidenţiate mutaţii în genomul nuclear sau în cel mitocondrial

 

2. TRATAMENTUL BOLILOR MITOCONDRIALE          Tratamentele convenţionale conduc uneori la ameliorarea temporară a simptomatologiei clinice a bolilor mitocondriale şi la restaurarea, cel puţin parţială, a parametrilor biochimici alteraţi. Aceste tratamente comportă administrarea agenţilor antioxidanţi (ascorbat, alfa-tocoferol, menadionă, glutation, acid lipoic, seleniu), a unor cofactori ai enzimelor lanţului respirator (riboflavina), a vitaminelor complexului B (tiamină, niacină, B6, B12, biotină, acid pantotenic), a L-carnitinei (o substanţă alimentară necesară transportului acizilor graşi prin membranele mitocondriale) şi a coenzimei Q10, aceasta din urmă participând la generarea de energie şi acţionând ca antioxidant cu rol de protecţie a celulelor împotriva  injuriei produse de speciile reactive de oxigen. Trebuie specificat că tratamentele convenţionale nu reuşesc să stabilizeze boala şi, cu atât mai puţin, să o vindece. La unii pacienţi severitatea simptomelor poate să decline iar progresia bolii poate fi întârziată. Se impune însă ca tratamentul să fie condus de un specialist în boli metabolice deoarece administrarea fără prescripţie a medicaţiei se poate solda cu întârzierea sau eşecul stabilirii unui diagnostic corect.       Elaborarea unor strategii alternative reprezintă o cerinţă obligatorie; aceste strategii nu pot fi altele decât cele ale terapiei genice.        Până în prezent au fost imaginate trei abordări diferite care vizează suplinirea sau corectarea prin metodele geneticii moleculare a defectelor structurale ale ADNmt:

înlocuirea genelor mitocondriale mutante cu gene normale inserate în genomul nuclear. Procedura presupune convertirea prin mutageneză dirijată a codonilor eretici în cuvinte ale codului universal. Gena este apoi amplasată într-un vector şi transfectată prin intermediul acestuia în genomul nuclear. Produsul proteic sintetizat în citoplasă este cuplat cu o secvenţă de sortare care îl introduce în mitocondrii unde va funcţiona compensând deficitul creat de mutaţia patologică;

introducerea în mitocondrii a unei proteine cuplate cu secvenţa de ADNmt care codifică lanţuri polipeptidice sau molecule de ARNt şi ARNr. Importul în mitocondrii este asigurat prin ataşarea semnalului de sortare. Prin această tehnică s-a reuşit transferul în mitocondrii al unor segmente de ADN cu lungimi cuprinse între 0,3 şi 3 Kb;

eliminarea moleculelor ADNmt mutante prin blocarea specifică a replicării: se utilizează oligonucleotide antisens care, fixându-se pe secvenţa alterată, fac imposibilă replicarea moleculei în care se află mutaţia, fără a afecta replicarea moleculelor normale.

        În laboratoarele de cercetare aceste strategii şi-au dovedit eficienţa. Introducerea lor în practică este însă condiţionată de rezolvarea multiplelor probleme de ordin tehnic cu care se confruntă, în general, terapia genică.  C. MUTAŢIILE ADNmt ŞI SENESCENŢA       Capacitatea generării ATP prin procesele fosforilării oxidative declină în paralel cu înaintarea în vârstă. Deficitul de ATP este evident în toate ţesuturile senescente alcătuite din celule diferenţiate terminal (postmitotice). Declinul producţiei de ATP se corelează atât cu instalarea şi progresiunea semnelor senescenţei,  cât şi cu acumularea de alterări mutaţionale ale ADNmt.          În celulele sistemului nervos central ale indivizilor vârstnici a fost decelată o deleţie de 5 Kb. Cea mai înaltă proporţie de molecule ADNmt deletate se înregistreaază în substanţa neagră, nucleul caudat şi putamen. La vârsta de 85 de ani această mutaţie este detectată în peste 10% din neuronii nucleilor bazali; ea afectează şi alte zone ale encefalului, dar lipseşte din neuronii cerebelului. În fibrele muşchilor scheletici, pe lângă deleţia de 5 Kb, la persoanele vârstnice se decelează şi o deleţie de 3 Kb. După vârsta de 35 de ani, în fibrele miocardice încep să se acumuleze mutaţii reprezentate cu precădere de deleţia unui segment cu o lungime de 3,6 Kb.        Incriminate în producerea mutaţiilor ADNmt sunt speciile reactive de oxigen. Nivelul crescut al 8-hidroxiguanozinei în ADNmt este consecinţa stresului oxidativ la care este expus permanent genomul mitocondriilor. Proporţia de 100-300 ori mai înaltă a moleculelor cu deleţii în ganglionii bazali ai bătrânilor se explică prin faptul că aceste formaţiuni sunt foarte bogate în fibre dopaminergice; dezaminarea oxidativă a dopaminei de către monoaminooxidază produce o mare cantitate de radicali liberi. În boala coronariană, alternanţa ischemie-reperfuzie stimulează producerea speciilor reactive de oxigen.     Prin intermediul mutaţiilor pe care le determină, radicalii liberi se constituie în cauza majoră a deteriorării progresive a mecanismelor mitocondriale implicate în metabolismul energetic. Acumularea în exces a mutaţiilor mitocondriale şi dezechilibrul subsecvent între necesarul de energie al celulelor şi posibilitatea asigurării acestuia se află la originea bolilor degenerative ale vârstei a treia. 

D. MUTAŢIILE ADNmt ÎN BOLILE DEGENERATIVE      În neuronii dopaminergici din regiunea nigrostriat şi din muşchii scheletici  ai pacienţilor cu boala Parkinson au fost identificate deficienţe ale complexului I şi leziuni oxidative, prezente şi în cibrizii realizaţi din celulele patologice. Cibrizii sunt celule himerice, formate prin fuzionare. Nucleii acestor celule provin de la indivizi aparent sănătoşi, iar citoplasma – de la bolnavi cu afecţiuni mitocondriale. Raportul ADNmt mutant/ADNmt normal este, în medie, de 10 ori mai înalt la bolnavi comparativ cu martorii sănătoşi. Răspunzătoare de perturbarea metabolismului energetic este considerată a fi deleţia de 5 Kb a ADNmt, evidenţiabilă mai ales în neuronii nucleilor bazali.       Scleroza laterală amiotrofică este consecinţa degenerării motoneuronilor somatici din trunchiul cerebral şi măduva spinării. Aproximativ 10%  dintre bolnavi sunt purtători ai unor mutaţii autosomal dominante cu penetranţă înaltă, exprimate după vârsta de 60 de ani. Mutaţiile interesează gena nucleară codificatoare a uneia dintre formele superoxid dismutazei. În lipsa SOD, anionul superoxid rămâne activ perioade mai lungi de timp şi îşi exercită efectul toxic asupra ADNmt, provocându-i leziuni ce se vor traduce prin deficit energetic.    În boala Alzheimer mutaţiile ADNmt sunt detectabile în neuronii cortexului cerebral în care se înregistrează şi reduceri importante ale activităţii piruvat dehidrogenazei şi a

complexului I. Aceste observaţii certifică participarea la patogenia bolii a perturbării mecanismelor mitocondriale ale generării de energie.    Un alt ţesut ale cărui funcţii sunt frecvent alterate ca urmare a acumulării defectelor mitocondriale este miocardul. În fibrele musculare cardiace ale bolnavilor cu cardiomiopatie dilatativă analizele moleculare relevă prezenţa moleculelor ADNmt cu deleţii de dimensiuni variate. Majoritatea cazurilor de cardiomiopatie dilatativă sunt familiale. S-a sugerat că de producerea deleţiilor multiple ale ADNmt se face răspunzătoare mutaţia unei gene nucleare cu rol în menţinerea integrităţii genomului mitocondrial.     Diabetul zaharat insulino-independent (DZII) se dezvoltă la vârste avansate şi manifestă trăsăturile unei boli degenerative. La unii dintre bolnavii cu DZII au fost detectate mutaţii ale ADNmt în celulele insulelor Langerhans şi în fibrele musculare scheletice. S-a demonstrat că agenţii diabetogeni – interleukina , interferonul , factorul de necroză tumorală tip alfa, aloxanul, streptozotocina – acţionează asupra mitocondriilor din celulele insulare, stimulând producerea speciilor reactive de oxigen sau determinând alchilarea ADN. Rupturile induse prin aceste mecanisme în moleculele ADNmt antrenează moartea celulelor beta,  urmată de instalarea insuficienţei de insulină.      La bolnavii cu sindrom Kearns-Sayre şi la cei cu oftalmoplegie externă cronică progresivă incidenţa diabetului zaharat este de câteva ori mai înaltă decât în populaţia generală, iar sindromul MELAS se asociază uneori cu DZII. Rezultă, aşadar, că celulele insulare, mari consumatoare de energie, se situează printre elementele cele mai afectate de prezenţa mutaţiilor constitutive sau dobândite ale ADNmt. 

E. MUTAŢIILE MITOCONDRIALE ŞI TUMORIGENEZA    Există un consens în a se considera că ADNmt este implicat în tumorigeneză datorită atât vulnerabilităţii sale la stresul oxidativ, cât şi mutabilităţii înalte pe care o manifestă. Speciilor reactive de oxigen li se atribuie roluri în iniţierea şi în promovarea cancerului, precum şi în reducerea producţiei de ATP mitocondrial. Aberaţii mitocondriale au fost notate în majoritatea tumorilor maligne (cancere de vezică urinară, sân, colon, rinichi, ficat, plămân, stomac, ale capului şi gâtului, limfoame şi leucemii). Mutaţiile ADNmt detectate în cancere sunt similare celor răspunzătoare de producerea bolilor mitocondriale, Recent s-a raportat prezenţa a 12 mutaţii somatice homoplasmice în şapte din zece linii celulare stabilite din tumori colorectale. De altfel, în cele mai multe cancere mutaţiile sunt homoplasmice, ceea ce sugerează că fixarea anumitor alterări ale ADNmt poate dota celulele maligne cu avantaj selectiv. Creşterea cantităţii de transcripte ale ADNmt, precum şi creşterea expresiei subunităţilor codificate de ADNmt din alcătuirea complexelor LR sunt interpretate ca reflectând răspunsul mitocondrilor la cerinţele înalte de energie ale celulelor canceroase. Este cunoscut că celulele maligne au, de regulă, o capacitate considerabil mai mare decât cea a corespondentelor lor normale de a realiza glicoliza aerobă, fapt ce justifică aserţiunea că o importanţă crucială în procesul tumorigenezei ar avea-o existenţa unei forme de interacţiune mitocondrie-celulă, încă neprecizată.