Analýza poruch mitochondriálního energetického metabolismu pomocí radioizotopových metod

Abstract

Vmitochondriích na základě katabolických reakcí dochází ke konečnému zpracování metabolismu sacharidů, mastných kyselin, aminokyselin a dále průběhu metabolických drah jako: Krebsův cyklus a oxidativní fosforylace. Hlavním úkolem všech drah je správná funkce enzymů katalyzujícíreakce, a tím získání dostatečného množství energie ve formě ATP. Je-li nějakým způsobem určitá dráhav mitochondriinarušena, nejčastěji sníženou aktivitou, defektem daného enzymu katalyzujícího příslušnoumetabolickou dráhu, může se jednat o mitochondriální onemocnění. Cílem bakalářské práce bylo popsat současně dostupné diagnostické možnosti aplikace metody využívající radioizotopové substrátypro účely měření mitochondriálního metabolismu a následně analyzovat funkci dýchacího řetězce, Krebsova cyklu a komplexu pyruvátdehydrogenázy pomocí radioizotopových metod vsouboru vzorků kosterního svalu od pacientů spodezřením na mitochondriální onemocnění. Měření kapacity mitochondriálního energetického metabolismu (KMEM) pomocí oxidace radioaktivních substrátů vsouboru 10 vzorků svalů od pacientů sklinickým podezřením na primární mitochondriální onemocnění prokázalo sníženou funkci dýchacího řetězce u 5 pacientů a podezření pro poruchu ATP syntázy u 2 pacientů. Měření specifické aktivity pyruvátdehydrogenázy vizolovaných mitochondriích ukázalo poruchu u 2 z10 testovaných vzorků. Naměřené hodnoty byly normalizovány na aktivitu referenčního enzymu mitochondriální matrix citrátsyntázy(CS). Výsledky KMEM významně přispěly kvytipování kandidátních genů a u 6 pacientů byl biochemický předpokladpromitochondriální dysfunkci následně potvrzen na molekulárně-genetické úrovni.

Mitochondria perform a number of vital metabolic processes but their main function is to generate energy in the form of ATP by oxidative phosphorylation (OXPHOS), performed by the mitochondrial respiratory chain. Mitochondrial diseases affecting oxidative phosphorylation are a common group of inherited disorders with variable clinical manifestations. The aim of bachelor thesis was to compare the currently available diagnostic possibilities of methods using radiolabelled substrates for measurement of mitochondrial dysfunctions and to analyze the mitochondrial function using radioisotope methods in the sample set of skeletal muscle from patients with suspected mitochondrial disease. Measurement of capacity of mitochondrial energy metabolism (CMEM) by the oxidation of radioactive substrates in a group of 10 muscle samples from patients with clinical suspicion of a primary mitochondrial disease showed reduced function of the respiratory chain in 5 patients, defect of ATP synthase in 2 patients. Measurement of specific activity of pyruvate in isolated mitochondria showed defect in one of 10 samples tested. The values were normalized to a reference enzyme citrate synthase. Results of CMEM contributed significantly to the identification of candidate genes, the biochemical suspicious for mitochondrial dysfunction was subsequently confirmed on the molecula r-genetic level in six patients.