Động kinh trong bệnh ty thể

Động kinh trong bệnh ty thể
P Landrieu
Neuropédiatrie CHU Paris Sud
Inserm U 783, CHU Necker
•
Động kinh
Là những cơn co giật tái diễn, do tổn thương hoặc rối
loạn chức năng noron của vỏ não
•
Bệnh não động kinh:
Bệnh não, các cơn co giật + các triệu chứng khác của
não bị tổn thương
-Cơ sở về ty thể
-
Những dấu hiệu nào gợi ý bệnh ty thể?
-
Những dấu hiệu nào gợi ý động kinh do ty thể?
Chiến lược chẩn đoán chung
-
Các bệnh động kinh có nguồn gốc ty thể chính
*liên quan tới ADN ty thể
*liên quan tới ADN nhân
-
Điều trị
QuickTime™ et un
décompresseur
sont requis pour visionner cette image.
-
Sản xuất ATP (chuỗi hô hấp)
-
Tổng hợp và chuyển hóa trung gian:

Chu trình Krebs, chu trình ure, quá trình beta oxy hóa acid béo,
steroids, heme, các monoamines,…
-
Sản xuất và thanh lọc ROS (gốc oxy phản ứng)
-
Tạo nhiệt
-
Thực hiện quá trình chết theo chương trình
-
Dự trữ calci
- …
Cộng sinh của một vi khuẩn ái khí
(50- 300 ty thể/ tế bào)
Chức năng:
Ty thể gồm có
Gen của ty thể
(ADN ty thể = 18kb, 37 genes
3 - 4 mol ADN/ ty thể)
Hệ thống sao mã
Hệ thống dịch mã (ribosomes)
# 2000 protein ty thể,
>99% do ADN nhân mã hóa, sau đó được nhập vào ty thể
< 1% do ADN ty thể mã hóa
được dịch mã tại các ribosom ty thể
Chỉ tế bào trứng truyền ty thể
của nó
Các bệnh liên quan tới ADN ty thể =
di truyền theo mẹ
Các bệnh liên quan tới ADN nhân =
di truyền theo Mendel

NDUFS2
NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 2, 49kDa (NADH-
coenzyme Q reductase)
1q23.3
NDUFS3
NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 3, 30kDa (NADH-
coenzyme Q reductase)
11p11.11
NDUFS4
NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 4, 18kDa (NADH-
coenzyme Q reductase)
5q11.1
NDUFS5
NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 5, 15kDa (NADH-
coenzyme Q reductase)
1p34.2-p33
NDUFS6
NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 6, 13kDa (NADH-
coenzyme Q reductase)
5p15.33
NDUFS7
NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 7, 20kDa (NADH-
coenzyme Q reductase)
19p13
NDUFS8
NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 8, 23kDa (NADH-
coenzyme Q reductase)
11q13.2
NDUFV1

NADH dehydrogenase (ubiquinone) flavoprotein 1, 51kDa
11q13
NDUFV2
NADH dehydrogenase (ubiquinone) flavoprotein 2, 24kDa
18p11.22
NDUFV3
NADH dehydrogenase (ubiquinone) flavoprotein 3, 10kDa
21q22.3

Symbol
Name
Gene locus
MT-ND1
mitochondrially encoded NADH dehydrogenase 1
mitochond
MT-ND2
mitochondrially encoded NADH dehydrogenase 2
mitochond
MT-ND3
mitochondrially encoded NADH dehydrogenase 3
mitochond
MT-ND4
mitochondrially encoded NADH dehydrogenase 4
mitochond
MT-ND4L
mitochondrially encoded NADH dehydrogenase 4L
mitochond
MT-ND5
mitochondrially encoded NADH dehydrogenase 5
mitochond

MT-ND6
mitochondrially encoded NADH dehydrogenase 6
mitochond
NDUFA1
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 1, 7.5kDa
Xq24
NDUFA2
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 2, 8kDa
5q31.2
NDUFA3
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 3, 9kDa
19q13.42
NDUFA4
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 4, 9kDa
7p21.3
NDUFA5
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 5
7q31.33
NDUFA6
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 6, 14kDa
22q13.2
NDUFA7
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 7, 14.5kDa
19p13.2
NDUFA8
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 8, 19kDa
9q33.2
NDUFA9
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 9, 39kDa
12p13.3

NDUFA10
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 10, 42kDa
2q37.3
NDUFA11
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 11,
14.7kDa
19p13.3
NDUFA12
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 12
12q22
NDUFA13
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 13
19p13.11
NDUFAB1
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1, /B subcomplex, 1, 8kDa
16p12.3
NDUFB1
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 1, 7kDa
14q31.3
NDUFB2
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 2, 8kDa
7q34
NDUFB3
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 3, 12kDa
2q33.1
NDUFB4
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 4, 15kDa
3q13.33
NDUFB5
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 5, 16kDa

3q27.1
NDUFB6
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 6, 17kDa
9p13.2
NDUFB7
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 7, 18kDa
19p13.12
NDUFB8
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 8, 19kDa
10q24.31
NDUFB9
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 9, 22kDa
8q24.13
NDUFB10
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 10, 22kDa
16p13.3
NDUFB11
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex, 11,
17.3kDa
Xp11.3
NDUFC1
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1, subcomplex , 1, 6kDa
4q31.1
NDUFC2
NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1, subcomplex , 2, 14.5kDa
11q14.1
NDUFS1
NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 1, 75kDa (NADH-
coenzyme Q reductase)
2q33-q34

Phức hợp I = 47 tiểu đơn vị
Chỉ 6 tiểu đơn vị do ADN ty
thể mã hóa
>25 tiểu đơn vị gây bệnh ở
người (2013)
# 2000 protein ty thể
>99% do ADN nhân mã hóa,được nhập vào ty thể
< 1% do ADN tỷ thể mã hóa
được dịch mã tại các ribosom ty thể
Chỉ tế bào trứng truyền ty thể
của nó
Các bệnh liên quan tới ADN ty thể =
di truyền theo mẹ
Các bệnh liên quan tới ADN nhân =
di truyền theo Mendel
I
II
III
II 2 II 4
III 1
III 2
III 2 Hội chứng Leigh
III 1 Bệnh não tiến triển, tử vong lúc 18 tháng
II 2, II 4: thất điều, bệnh võng mạc
Chẩn đoán cuối cùng: đột biến 8993 G>C tại ADN ty thể
Những dấu hiệu nào hướng tới bệnh ty thể?
Những dấu hiệu nào hướng tới bệnh ty thể có nguồn gốc ADN
ty thể?
Những dấu hiệu nào hướng tới bệnh động kinh có nguồn gốc ty
thể?

Những dấu hiệu hướng tới bệnh ty thể
•
Dấu hiệu lâm sàng:
•
Hình ảnh
MRI não:++
•
Các xét nghiệm chuyển hóa
•
Toan do lactat (máu, dịch não tủy), xeton nghịch lý
•
Các xét nghiệm chuyển hóa chung (định lượng a.amin, a.hữu cơ ):
âm tính
•
Các dấu hiệu di truyền
- di truyền theo mẹ trong gia đình có nhiều thế hệ
•
Mô bệnh học
- sinh thiết (gan, cơ, tủy xương)
Mỗi dấu hiệu mang tính chất tình cờ
Các dấu hiệu hướng tới bệnh ty thể
bệnh ở nhiều cơ quan ( “hội chứng”):
ví dụ: “não + cơ”, “tim + cơ” “máu + tụy” “đái tháo đường + điếc”
mỗi cơ quan: có tổn thương đặc trưng
ví dụ Bệnh cơ: « Sợi cơ đỏ nham nhở»
Bệnh máu: thiếu máu nguyên bào hồng cầu
Bệnh gan: các thay đổi giống ung thư
Mỗi hội chứng: quá trình bệnh đặc trưng.
ví dụ Hội chứng MELAS: khởi phát 2-10 tuổi, các giai đoạn
bệnh nặng dần

Không đồng nhất về kiểu hình ++
có nhiều các phối hợp bất thường
hoặc tổn thương trên một cơ quan kéo dài
Nghi ngờ bệnh ty thể
các xét nghiệm cơ sở
Toan do lactat ?
Máu, dịch não tủy
đói/no: lactat sau ăn ?
Pyruvate:bình thường
Lactate/ pyruvate tăng ( có ngoại lệ)
Thể Xeton
đói/no (“ hiện tượng Xeton nghịch lý”)
Sắc ký acid amin trong máu và nước tiểu
bình thường(có ngoại lệ)
Sắc ký acid hữu cơ/các chất trung gian kết hợp
bình thường (có ngoại lệ)
Các dấu hiệu hướng tới bệnh ty thể do ADN ty thể
-
Các hình thái có thể nhận biết (lâm sàng +/- MRI)
Ví dụ:
MELAS
MERRF «liệt
vận nhãn tiến triển + »… Bệnh
thần kinh thị giác di truyền Leber Hội
chứng Pearson (thiếu máu + suy tụy) ….
-
Bằng chứng di truyền theo mẹ ( gia đình có nhiều ca bệnh)
Những dấu hiệu hướng tới động kinh do ty
thể?
Về động kinh

tuổi khởi phát
đã được loại bỏ các nguyên nhân thông thường
Động kinh tiến triển nặng dần, kháng thuốc, giật cơ
,trạng thái động kinh tái diễn
MRI: những tổn thương gợi ý
đỉnh lactat cao (trên phổ cộng hưởng từ)
Các cơ quan khác bị tổn thương ( không thường xuyên)
gan,cơ,tim,võng mạc
Các xét nghiệm chuyển hóa cơ sở
Có khả năng bệnh ty thể:
>Sinh thiết để làm xét nghiệm đặc
hiệu?
Nghiên cứu enzym của chuỗi hô hấp
BN-PAGE các phức hợp chuỗi hô hấp
Định lượng ADN ty thể
Chỉ định: bệnh ty thể giả thuyết do nguồn gốc nhân tế bào
- có di truyền
- không có bằng chứng lâm sàng về nguồn gốc của ADN ty thể
- không tìm thấy bất thường khi nghiên cứu ADN ty thể
Bệnh ty thể và chuỗi hô hấp
« quá trình phosphoryl oxy hóa »
-
Vận chuyển các điện tử,từ các đương lượn khử (NADH,
FADH2) tới phân tử oxy
- Bơm ion H+ vào khoang gian màng > chênh lệch hóa
học thẩm thấu > ATP synthase
QuickTime™ et un
décompresseur
sont requis pour visionner cette image.
Nghiên cứu về enzym

định lượng từng phức hợp (I,II,III,IV,V)
định lượng các nhóm phức hợp (I+III, II+III…)
QuickTime™ et un
décompresseur
sont requis pour visionner cette image.
Bệnh ty thể và chuỗi hô hấp
1) Thiếu hụt đặc hiệu của chuỗi hô hấp
thiếu một phức hợp (I,II,III,IV,V)
đơn vị xúc tác
yếu tố kết hợp
thiếu 2 phức hợp có chung cofactor
ví dụ: thiếu sót trong tổng hợp quinone
thiếu sót tổng hợp trung tâm Fe/S
2) Thiếu một vài phức hợp,không đặc hiệu
Tái bản,ổn định ADN ti thể
Phiên mã ADN ti thể
Tổng hợp ARN tỉ thể
Dịch mã (ribosom ti thể)
Giáng hóa, tái sinh ARN
3) Không có thiếu hụt chuỗi hô hấp
thiếu hụt không thể hiện trên cơ quan lâm sàng có thể tiếp cận ?
Bệnh ty thể nhưng không có tổn thương ở chuỗi hô hấp ?
BN-PAGE
Là kỹ thuật điện di trên gel Acrylamide không
biến tính cho phép hướng tới chẩn đoán phân
tử
- cho phép phân tách các phức hợp đa protein mà không phá
hủy chúng( các phức hợp chuỗi hô hấp)
- Mỗi phức hợp được đánh dấu bằng những kháng thể đặc trưng
> Định tính, định lượng các bất thường

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
GRIM19
CV
CIII
CIV
CII
1. Control 8.5
2. Patient B.N
3. Patient B.O: ACAD9 mut
4. Control C.8.5
5. Patient D.P .C
6. Patient D.I
7. Patient M.N
8. Patient M.C.E
9. Patient N.J: MERRF mut
10 R.
CI
CV
CIII
CIV
CII
CII
Courtesy of Zarah Assouline
Định lượng ADN ty thể khi sinh thiết
(các kiểu hình nhiều thiếu hụt chuỗi hô hấp không
đặc hiệu)
Kỹ thuật: định lượng PCR(quantiative PCR)
tỉ lệ ADN ty thể/ADN nhân< 20%

Các bệnh ty thể có « suy yếu ADN ty thể »

các bệnh:
tái bản ADN ty thể
sửa chữa ADN ty thể
tổng hợp các tiền chất(dNTP desoxyribonucléotides)
…
Khả năng là bệnh ty thể
Bằng chứng nguồn gốc
ADN ty thể
Tìm các đột biến thông
thường của ADN ty thể
Không có bằng chứng nguồn
gốc ADN ty thể,có bằng chứng
di truyền lặn
+
ĐB 3243
ĐB 8993
etc…
Sàng lọc
ADN ty thể
(theo dõi)
Sinh thiết : cơ,gan,nuôi cấy
nguyên bào sợi
> enzym của chuỗi hô hấp +
BNPAGE
Thiếu đặc hiệu(CI, II,
III,IV, V)hoặc nhóm các
phức hợp ví dụ: I+II,
I+III/II+III
Thiếu hụt nhiều ADN ty
thể phụ thuộc C

Suy giảm ADN ty thể
Không suy giảm
-
Giải trình tự gen
nghi ngờ
?
Các bệnh động kinh do ty thể
1) do các đột biến ADN ty thể
Đột biến ở trên một base
ĐB 3243 A>G( gen mã hóa ARN vận chuyển leucine)Hc MELAS
ĐB 8993 T>G (gen mã hóa ATP6): Hc Leigh
ĐB 8344 A>G (gen mã hóa ARN vận chuyển lysine) Hc MERRF
Mất đoạn,đơn độc hoặc nhiều(+/- nhân đôi): hội chứng
Pearson, Kearns-Sayre, liệt vận nhãn tiến triển
Hiếm gặp động kinh
3243 A>G= đột biến ADN ty thể hay gặp nhất
> các hội chứng khác nhau,phụ thuộc
- mô biểu hiện nặng nhất
- tỉ lệ dị mô ( ADN ty thể đột biến/không đột biến)
MELAS: não biểu hiện nặng nhất,động kinh ++,
tỉ lệ dị mô >90%
MIDD Bệnh điếc và đái tháo đường di truyền theo mẹ
PEO Liệt vận nhãn ngoài tiến triển (bệnh cơ)
Bệnh cơ tim + bệnh cơ
Bệnh thận