线粒体基因组
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2023年3月16日发(作者：煤炭价格走势)线粒体各种结构所含的酶类
线粒体复合物的组成
线粒体遗传病
百科名片
线粒体病是指因遗传缺损引起线粒体代谢酶的缺陷，导致ATP合成障碍、能量来源不足而
出现的一组多系统疾病，也被称为线粒体细胞病。线粒体病主要由mtDNA的突变造成，
包括点突变、缺失、重复及丢失等。与线粒体疾病相关的核DNA损害包括：编码线粒体蛋
白质的基因突变；蛋白质进入线粒体的障碍；基因组间的通讯障碍。
目录
简介
病因和发病机制
临床表现
人类线粒体病分类
临床表现
诊断和防治
遗传咨询
编辑本段简介
线粒体病(mitochondriopathy)是指因遗传缺损引起线粒体代谢酶的缺陷，导致
ATP合成障碍、能量来源不足而出现的一组多系统疾病，也被称为线粒体细胞病
(mitochondrialcytopathy)［1，2］。
编辑本段病因和发病机制
线粒体病主要由mtDNA(mitochondrialDNA)的突变造成，包括点突变、缺失、
重复及丢失等。迄今为止，共发现50余种病理性mtDNA点突变及数百种重排方式，
同一种mtDNA突变对于不同患者可造成不同的临床表现［3］。与线粒体疾病相关的
核DNA损害包括：编码线粒体蛋白质的基因突变；蛋白质进入线粒体的障碍；基因
组间的通讯障碍。
编辑本段临床表现
从遗传学角度看，由于线粒体基因组只控制线粒体中一部分蛋白质的合成，而大
多数蛋白质的合成由核DNA调控，因此线粒体疾病的遗传方式有2种，即母系遗传和
孟德尔遗传。另外，尚有许多病例为散发性。线粒体病的病变如以侵犯骨骼肌为主，
称为线粒体肌病；如病变除侵犯骨骼肌外，尚侵犯中枢神经系统，则称为线粒体脑肌
病；如病变以侵犯中枢神经系统为主，则称为线粒体脑病。另外，尚有大量中间类型。
目前还发现帕金森病、2型糖尿病、心肌病及衰老等也与线粒体功能障碍有关。随着
检查技术的进展，将会发现更多的线粒体病。1962年，Lufe等发现一位年
轻的瑞典妇女伴有异常增高的基础代谢率，同时伴有线粒体结构的异常和氧化磷酸
化功能的异常。这是人类首次认识线粒体与人类疾病的发生有关。1981年，完成
了人类线粒体基因组(mitochondrialgenome)的序列测定。直到1988年，Wallen
等报道了首例由线粒体DNA(mtDNA)突变引起的人类疾病，明确了mtDNA突变可
引起人类疾病。其后的10年中，这一研究领域进展迅速，现已发现50多种
mtDNA点突变和100多种mtDNA重排与人类疾病相关联。有关人类线粒体病分
类及主要mtDNA突变类型见下表。国内已有不少线粒体病的报道。有关线粒体病的
发病率国内外尚缺乏统计资料。
编辑本段人类线粒体病分类
及主要mtDNA突变类型mtDNA突变类型主要基因突变疾病
名称mtDNA重排(缺失和重复)慢性进行性外侧眼肌麻痹(CPEO)
Keams-Sayre综合征(KSS)糖尿病(DM)伴耳聋mtDNA点突变
编码蛋白质基因G11778A,T14484C,G3460ALeber's遗传性视神经病
(LHON)G14459A,T14569ALeber's遗传性视神经病/肌张力障碍
T8993G/C神经性肌无力，共济失调，视网膜色素变性T8993G/C
Leigh's综合征tRNA基因A3243G,T3271C,A3252G线粒体脑肌病
伴乳酸酸中毒和中风样发作(MELAS)A8344G,T8356C肌阵挛性癫
痫伴碎红纤维病(MERRF)A3243G,T4274C慢性进行性外侧眼肌麻痹
(CPEO)T14709C,A12320G肌病A3243G,A4269G心肌病
A3243G,C12258A糖尿病伴耳聋G1606A,T10010C脑肌病
G1664TLeigh's综合征rRNA基因A7445G非综合征感觉性
神经性耳聋A1555G氨基糖甙类诱导的非综合征性耳聋线粒体是
细胞能量储存和供给的场所，mtDNA分子编码两类rRNA(12S和16SrRNA)，
22种tRNA及13种与细胞氧化磷酸化(OXPHOS)有关的多肽链亚单位。迄今为
止，mtDNA突变的致病机理尚不完全清楚，一些基因单个突变即可引起疾病，如
3243nt突变致MELAS和糖尿病，11778nt和3460nt突变致LHON；另一些
则需两个以上基因相互协同作用才能致病，这一现象在LHON的发病中已得到证
实。另外，mtDNA生殖细胞突变和mtDNA体细胞突变也具有协同作用，携带生
殖细胞mtDNA突变的个体在生命早期可不发病，随着年龄增长，体细胞中mtDNA
突变不断积累，OXPHOS功能降低至某一域值，即可引发迟发性退行性疾病。与
年龄相关的mtDNA突变、复合物酶活性及mtDNA损伤与修复等研究均证实了体
细胞mtDNA突变在衰老过程中的作用。有学者认为，生殖细胞突变限定了临床表
型的性质和严重程度，而体细胞突变可能决定线粒体病的发病年龄和进展。目前认
为OXPHOS功能紊乱是线粒体病发生的重要环节。核DNA突变、mtDNA突变
及环境毒素的影响均可导致OXPHOS功能紊乱，使得自由基产生增加，进一步促
进体细胞mtDNA的突变和OXPHOS功能的损害。
编辑本段临床表现
线粒体遗传病的临床表现呈多样性，下表，以神经系统症状较为典型。线
粒体病的常见临床表现脑血管意外样症状癫痫发作眼肌麻痹
肌阵挛眼神经病肌病感觉性神经耳聋共济失调健忘
外周性神经病血管性头痛脊髓病心肌病心脏传导系统缺陷
糖尿病个体矮小视网膜色素变性乳酸中毒范可尼近端神经元
机能障碍肾小球病肝病小肠假性梗阻全血减少抑制性精
神病
编辑本段诊断和防治
线粒体病的临床表现极为广泛，几乎涉及到所有的组织和器官，许多病人并不出
现典型的症状，且因遗传方式的变异性，这给诊断带来了困难。当一个病人的症状累
及多种器官，尤其是中枢神经系统和肌肉组织时，例如表现为癫痫、痴呆、肌病、心
肌病和糖尿病等，应高度怀疑线粒体病。家系分析是诊断线粒体病的重要手段，尽
管核DNA和mtDNA的突变均可导致OXPHOS功能异常，呈现各种不同的遗传
方式，但母系亲属发病倾向高度提示线粒体病的可能性。目前关于mtDNA突变的产
前诊断的临床应用尚相当困难。由于许多线粒体遗传病是严重致残致死性疾病，随着
对线粒体病的进一步了解和mtDNA基因检测经验的积累，产前诊断将逐渐广泛应用
于临床。有关线粒体病的防治原则如下：1）病史回顾性调查，指导采取
相应的临床措施；2）临床跟踪，预防可能发生的并发症；3）介入治疗，
例如矫正眼睑下垂，摘除白内障，安装心脏起博器等；4）给予标准剂量的维
生素C，K，B1，B2及辅酶Q10，这对缓解症状或延缓并发症发生有一
定疗效。
编辑本段遗传咨询
线粒体病的遗传咨询分以下两种情况：第一.母系遗传方式的mtDNA突
变：母方亲属的所有成员均有携带突变mtDNA的风险。对于异质性突变，由
于复制分离的结果，突变mtDNA的比例在不同的家系成员中的分布可为0～
95％以上。血液检查无mtDNA突变的个体，应进一步做肌肉活检证实。患病风险
分析时不能依据患者单个组织的基因型对其表现型进行可靠的预测，应定期随访，
并检查多个常见的受累组织或器官，以早期诊断和防治。第二.自发的
mtDNA突变：自发mtDNA突变以缺失突变常见，也可为点突变。通常突变
仅限于体细胞，不发生生殖细胞的遗传。由于血细胞分裂更新速度快，突变mtDNA
易发生漂变，因此血液检测阴性结果不能完全排除其它组织中是否存在突变型
mtDNA。肌肉是有丝分裂组织，基因型相对稳定，又是常见的受累器官，常作为自
发mtDNA突变的检测材料。