OBJECTIVE: To investigate the corre

OBJECTIVE:

To investigate the correlation between biochemical and clinical phenotype in 6 patients from 3 unrelated families with different mutation loads (heteroplasmy) of the T8993G mitochondrial DNA mutation associated with neuropathy, ataxia, and retinitis pigmentosa-Leigh syndrome.

METHODS:

We studied adenosine triphosphate (ATP) synthase activity (synthesis and hydrolysis) in platelet-derived submitochondrial particles and assessed mutant loads both in platelets used for biochemical analysis and in other available tissues. Biochemical and molecular results were correlated with clinical features.

RESULTS:

The rate of ATP hydrolysis was normal, but ATP synthesis was severely impaired (30% to 4% of residual activity) in patients harboring 34% to 90% mutant mitochondrial DNA, without any evidence of a threshold for the expression of this defect. There was little variation in heteroplasmy among tissues from each patient, but wider variability was detected in 2 mothers. Correlation of heteroplasmy and clinical and biochemical features suggested that ATP synthesis is defective at mutant loads as low as 34% and is extremely reduced at mutant loads above 80% when the phenotype is neuropathy, ataxia, and retinitis pigmentosa-Leigh syndrome.

CONCLUSIONS:

This study indicates a close relationship between tissue heteroplasmy, expression of the biochemical defect in platelets, and clinical involvement. The biochemical defect was greater than previously reported, and we found no evidence of a biochemical threshold. The uniform distribution of high mutant loads among our patients' tissues suggests a differential tissue-specific reliance on mitochondrial ATP synthesis.


SINCE THE INITIAL description of the T8993G mitochondrial DNA (mtDNA) point mutation in the adenosine triphosphate (ATP) synthase 6 gene in a family with neuropathy, ataxia, and retinitis pigmentosa (NARP) syndrome,1 variable clinical expression within families has been reported.2 Two main phenotypes were identified: the typical NARP syndrome and maternally inherited Leigh syndrome, distinguished by different degrees of heteroplasmy (coexistence of normal and mutant mtDNA) of the T8993G mutation.1- 6 Symptoms usually appear when mutant mtDNA exceeds 60%; full-blown NARP syndrome characteristically occurs between 75% and 90% heteroplasmy, whereas the more severe phenotype of maternally inherited Leigh syndrome usually occurs at mutant mtDNA levels above 90%.3- 6 However, retinal dystrophy–related visual loss seems to be the prevalent symptom in the 60% to 75% range of mutant mtDNA, and in a few cases retinal dysfunction occurred at mutant loads even lower than 60% and manifested in an age-related fashion.4



Pedigree analysis indicated that mutant loads tend to increase from mother to child, most frequently with a very rapid segregation "leap" toward mutant homoplasmy.3 However, ascertainment bias could partly account for this feature,3,6 and cases of slow segregation or even regression of the mutant mtDNA load have also been reported.1,2,5,7- 9 Moreover, the distribution of mutant load among tissues seemed to be generally uniform in these patients, lacking the skewed segregation seen for other mtDNA mutations.7,10- 13 This good genotype-phenotype correlation makes it possible to assess recurrence risk and provide reliable prenatal diagnosis and genetic counseling.3,7,8,10



The T8993G mutation changes leucine 156 to arginine in the ATP synthase 6 subunit.1,2 Defective catalytic properties of the enzyme complex may result either from an impairment of proton transport or from impaired coupling of proton translocation with ATP synthesis.14- 17 Biochemical studies aimed at clarifying the pathophysiologic mechanism of this mutation have shown a clear-cut reduction in the rate of ATP synthesis in patient-derived tissues and in cells containing very high load of mutant mtDNA.2,14- 16,18- 23 However, the degree of ATP reduction differed among studies, and no attempt was made to correlate mutant load and ATP synthesis.



In the present study, we have expanded on a previous investigation of the biochemical phenotype of the T8993G mutation15 by assaying ATP synthesis and hydrolysis in patient-derived platelets. We studied a total of 6 individuals from 3 unrelated Italian families harboring different amounts of mutant mtDNA. Biochemical results and degrees of heteroplasmy were correlated in the same platelet preparations. In 2 families, we also assessed mutant loads in multiple tissues. Finally, we correlated our results with the clinical phenotypes of the patients.

Результаты (русский) 1:

ЦЕЛЬ: Чтобы исследовать взаимосвязь между биохимических и клинический фенотип у 6 больных от 3 несвязанные семей с нагрузками различных мутаций (Гетероплазмия) T8993G митохондриальной ДНК мутации, связанные с нейропатии, атаксия и пигментный ретинит ли синдром.МЕТОДЫ: Мы изучили аденозинтрифосфатом (АТФ) синтазы активность (синтез и гидролиз) в тромбоцитарный submitochondrial частиц и оценены мутант нагрузок как в тромбоцитах, используемых для биохимического анализа, так и в других доступных тканях. Результаты биохимических и молекулярных коррелировали с клинические особенности.РЕЗУЛЬТАТЫ: Скорость гидролиза АТФ была нормальной, но синтез АТФ был сильно ослабленным (30% до 4% остаточной активности) в укрывательстве мутант 34% до 90% больных митохондриальной ДНК, без каких-либо доказательств порог для выражения этого дефекта. Там было мало вариаций в Гетероплазмия среди тканей от каждого пациента, но более широкой изменчивости был обнаружен в 2 матерей. Корреляции Гетероплазмия и клинических и биохимических особенностей предложил синтез АТФ неисправен в мутанта нагрузок как низко как 34% и чрезвычайно уменьшается на мутантов нагрузок выше 80%, когда фенотипа является нейропатии, атаксия и пигментный ретинит ли синдром.ВЫВОДЫ: Это исследование указывает на тесную взаимосвязь между ткани Гетероплазмия, выражение биохимических дефектов в тромбоцитах и клинических участия. Биохимические дефект был больше, чем сообщалось ранее, и мы нашли никаких доказательств биохимических порога. Равномерное распределение высоких нагрузок мутантов среди наших пациентов тканей предлагает дифференциальные ткани конкретных зависимость митохондриальной синтез АТФ.С момента первоначального описания T8993G митохондриальной ДНК (мтДНК) Точечная мутация в гене синтазы 6 аденозинтрифосфатом (ATP) в семье с нейропатии, атаксия и пигментный ретинит (НАРП) синдром, 1 клиническое выражение переменной в семьях был reported.2, были определены два основных фенотипов: типичный НАРП синдром и матерински унаследованные Leigh синдром, характеризуется разной степенью Гетероплазмия (сосуществование нормальных и мутантов мтДНК) T8993G, mutation.1-6 симптомы обычно появляются, когда мутантный мтДНК превышает 60%; полномасштабный НАРП синдром характерно возникает между 75% и 90% Гетероплазмия, тогда как более тяжелых фенотип матерински унаследованные Leigh синдрома обычно происходит на мутантов митохондриальной ДНК уровнях выше 90%.3-6 Однако сетчатки дистрофия – связанные потери зрения, как представляется, быть распространенным симптомом в диапазоне 60-75% мутант митохондриальной ДНК, и в некоторых случаях сетчатки дисфункции произошло в мутанта нагрузок, даже ниже, чем на 60% и проявляется в возрастных fashion.4 Родословная анализ показал, что мутантный нагрузок, как правило, увеличение от матери к ребенку, чаще всего с очень быстрым сегрегации «скачок» сторону мутанта homoplasmy.3 Однако, выяснение предвзятость может частично счета для этой функции, 3, 6 и случаев медленно сегрегации или даже регрессии мутант мтДНК нагрузки были также reported.1,2,5,7-9. Кроме того, распределения мутант нагрузки среди тканей, по-видимому, как правило единообразного у этих больных , не хватает перекос сегрегации, видели на других митохондриальных mutations.7,10-13 этой корреляции хорошая генотип фенотип делает возможным оценить риск повторения и обеспечить надежные пренатальной диагностики и генетические counseling.3,7,8,10 T8993G мутации изменения лейцина 156 к аргинина в СПС синтазы 6 subunit.1,2 дефектных каталитические свойства ферментного комплекса может привести либо от обесценения протонного транспорта или от нарушения муфты транслокации Протон с СПС synthesis.14-17 биохимические исследования, направленные на уточнение патофизиологические механизм этой мутации показали четких снижение темпов синтеза АТФ в тканях пациента производные и в клетках, содержащих очень высокой нагрузкой мутантов mtDNA.2 , 14 - 16,18-23 однако, степень сокращения АТФ отличаются среди исследований, и не попытка соотнести мутант нагрузки и синтез АТФ. В настоящем исследовании мы расширили на предыдущие расследования биохимических фенотипа T8993G mutation15 свидетельствующим синтез АТФ и гидролиза в тромбоцитах, пациент производные. Мы рассмотрели в общей сложности 6 человек от 3 несвязанных итальянских семей, укрывательство различное количество мутант мтДНК. Биохимические результаты и степеней Гетероплазмия коррелировали в подготовке же тромбоцитов. В 2 семьи мы также оценены мутант нагрузок в нескольких тканей. Наконец мы связаны наши результаты с клинической фенотипу пациентов.

Результаты (русский) 2:

ЦЕЛЬ: Изучить взаимосвязь между биохимического и клинического фенотипа у 6 пациентов из 3 -х неродственных семей с различными нагрузками мутации (гетероплазмию) мутации T8993G митохондриальной ДНК , связанной с невропатии, атаксии и ретинит синдром пигментный-Лей. МЕТОДЫ: Мы изучали аденозинтрифосфата (АТФ) синтазы (синтез и гидролиз) в тромбоцитарных СМЧ и начисленных мутантных нагрузок как в тромбоцитах , используемых для биохимического анализа , так и в других доступных тканей. Биохимические и молекулярные результаты коррелируют с клиническими признаками. РЕЗУЛЬТАТЫ: Скорость гидролиза АТФ была нормальной, но синтез АТФ был серьезно ослаблена ( от 30% до 4% от остаточной активности) у пациентов укрывательство 34% до 90% мутантной митохондриальной ДНК, без какой - либо свидетельство порогового значения для выражения этого дефекта. Был небольшой разброс в гетероплазмии среди тканей от каждого пациента, но шире изменчивость была обнаружена у 2 -х матерей. Соотношение гетероплазмии и клинико-биохимических особенностей предположить , что синтез АТФ является дефектным при мутантных нагрузках , как низко как 34% и сильно снижается при мутантных нагрузках выше 80% , когда фенотип нейропатия, атаксия и ретинит синдром пигментный-Лей. ВЫВОДЫ: Это исследование указывает на тесную взаимосвязь между гетероплазмии ткани, экспрессии биохимического дефекта тромбоцитов и клинического участия. Биохимический дефект был больше , чем сообщалось ранее, и мы не обнаружили никаких признаков биохимического порога. Равномерное распределение высоких мутантных нагрузок среди тканей наших пациентов предполагает дифференцированный тканеспецифичную зависимость от митохондриального синтеза АТФ. Так как начальное описание митохондриальной ДНК T8993G (мтДНК) точечная мутация в аденозинтрифосфата (АТФ) синтазы 6 гена в семья с невропатия, атаксия, пигментный ретинит и синдром (НАРП), 1 переменная клиническое выражение в семьях было reported.2 были определены два основных фенотипа: типичный синдром НАРП и наследуется по материнской линии синдром Ли, отличаются разной степенью гетероплазмии (сосуществование нормальной и мутантной мтДНК) из T8993G mutation.1- 6 Симптомы обычно появляются , когда мутант мтДНК превышает 60%; Синдром полномасштабная НАРП характерно происходит между 75% и 90% гетероплазмии, в то время как более тяжелая фенотип наследуется по материнской линии синдром Leigh обычно происходит на мутантных уровнях мтДНК выше 90% .3- 6 Однако дистрофии сетчатки потери зрения в связи , как представляется, распространенным симптомом в 60% до 75% диапазона мутантной мтДНК, а в некоторых случаях дисфункция сетчатки произошла в мутантных нагрузках даже ниже , чем 60% , и проявляющихся в fashion.4 возрастной анализ родословной показали , что мутантные нагрузки имеют тенденцию к увеличению с от матери к ребенку, чаще всего с очень быстрой сегрегации «скачка» к мутантным homoplasmy.3 Однако смещение выяснение может частично объяснить эту особенность, также сообщалось и 3,6 случая медленной сегрегации или даже регрессии мутантной мтДНК нагрузки .1,2,5,7- 9 Кроме того, распределение нагрузки между мутантным тканей , казалось, как правило , равномерным у этих пациентов, испытывая недостаток в перекошенное сегрегации видели в других мтДНК mutations.7,10- 13 Это хороший генотип-фенотип корреляции делает возможность оценить риск рецидива и обеспечить надежную пренатальной диагностики и генетической counseling.3,7,8,10 мутация T8993G изменяет лейцин 156 аргинином в АТФ - синтазы 6 subunit.1,2 Дефектные каталитические свойства ферментного комплекса может привести либо от ухудшения переноса протона или с нарушенной связью протонов транслокации с АТФ synthesis.14- 17 биохимические исследования , направленные на выяснение механизма патофизиологического этой мутации показали снижение четкой в скорости синтеза АТФ в тканях пациента , полученных и в клетках , содержащих очень высокую нагрузку мутантного mtDNA.2,14- 16,18- 23 Тем не менее, был сделан степень снижения АТФ отличался среди исследований, и не попытка соотнести мутантный нагрузку и синтез АТФ. в настоящем исследовании, мы имеем расширен на предыдущем исследовании биохимического фенотипа mutation15 T8993G путем опробования синтез АТФ и гидролиз в тромбоцитах пациентов происхождения. Мы изучили в общей сложности 6 особей из 3 -х неродственных итальянских семей , несущих различные количества мутантной мтДНК. Биохимические результаты и степени гетероплазмии коррелировали в одних и тех же препаратов тромбоцитов. В 2 -х семей, мы также оценивали мутантные нагрузки в разных тканях. И, наконец, мы коррелировала наши результаты с клиническими фенотипами пациентов.