Mitochondriale Myopathien
Ursachen für mitochondriale Myopathien
Beschäftigt man sich intensiver mit einer Erkrankung und setzt sich mit den auftretenden Symptomen und möglichen Therapieformen auseinander, taucht unweigerlich auch die Frage nach den Ursachen eines solchen Leidens auf. Speziell in Rahmen der Muskelkrankheiten ist diese Frage natürlich von übergeordnetem Interesse. Zum einen für den Arzt, da dieser eine entsprechende Behandlung einleiten muss. Und zum anderen für den Patienten, da die Ursache gleichzeitig einen Ausblick in die Zukunft geben kann und offenbart, in welcher Form eine Erkrankung das weitere Leben bzw. folgende Generationen beeinflusst. Letzteres ist besonders dann von großem Interesse, wenn die Diagnose des Arztes einen Gendefekt zum Gegenstand hat. Neben diesen beiden Beteiligten ist die Ursache der mitochondrialen Krankheiten aber auch noch für einen dritten Personenkreis interessant: den Molekularbiologen und Gentechnikern.
Diese sind im Allgemeinen damit beschäftigt, im Rahmen der Grundlagen- und Ursachenforschung zwischen den genetischen Fehlinformationen, welchen die Symptome zugrunde liegen, und den molekularen sowie biochemischen Vorgängen, die innerhalb der Zellen ablaufen, einen Zusammenhang herzustellen. Eine kausale Verbindung zwischen beiden kann durchaus dabei von Nutzen sein, wenn es um die erfolgreiche Entwicklung einer geeigneten Behandlungsform geht. Schließlich können heute Erbkrankheiten, selbst wenn sie sich nur auf das Erbgut der Mitochondrien beziehen, immer noch nicht endgültig und zur Zufriedenheit aller Beteiligten behandelt werden.
Aus diesem Grund genießt die Erforschung der Ursachen für mitochondriale Myopathien ein hohes Interesse. Zwar ist für viele Formen der Sitz einer Mutation auf der mtDNA bekannt, allerdings liegt ein Teil des Wissens, inwiefern diese Fehlinformationen die molekularen Prozesse beeinflussen, immer noch im Dunkeln.
Molekulare Ebene
Für fast alle der unterschiedlichen Erkrankungen, an denen die Mitochondrien beteiligt sind, liegt die hauptsächliche Verantwortung bei den Genen bzw. den fehlerhaften Informationen, welche im Erbgut der Mitochondrien oder des Kerns verschlüsselt sind. Allerdings sollte man an dieser Stelle bei einer Betrachtung des Krankheitsbildes der mitochondrialen Myopathie eines nicht vergessen – die molekulare Ebene, auf der sich am Ende die einzelnen Defekte wirklich abspielen. Schließlich handelt es sich bei allen Formen dieser Krankheit zwar genau genommen um echte Gendefekte, allerdings könnten diese ohne die Stoffwechselvorgänge, welche sich auf der Ebene eines Moleküls manifestieren, niemals eine Wirkung erzielen, die am Ende zu solch schwerwiegenden Symptomen wie den Herzkreislaufstörungen führt.
Der Austausch einzelner Basen in der DNA bzw. die Verlängerung verschiedener Basenpaare führt dazu, dass wichtige Enzyme des Stoffwechsels nur noch unzureichend synthetisiert werden können. Diese Störungen einzelner Schritte innerhalb der Produktion wichtiger Stoffwechsel-Enzyme haben auf den weiteren Verlauf der Energiegewinnung in der Zelle große Auswirkungen, wie man deutlich am Beispiel des Fettstoffwechsels sieht. Fehlt nur eines der Trägermoleküle, kommt es bereits zu nachhaltigen Beeinträchtigungen der Zelle. Gleiches gilt für mitochondriale Myopathien, die sich in der Hauptsache auf die Zellatmung beschränken. Das Fehlen eines einzigen Moleküls hat für den Patienten schwerwiegende Folgen. Aus diesem Grund spielen die Zusammenhänge auf molekularer Ebene eine ebenso große Rolle, wie die Kenntnis der genetischen Ursachen.
Genetischer Ansatz
Viele Erkrankungen der menschlichen Muskulatur gehen auf sogenannte Gendefekte zurück. Darunter werden Veränderungen im Erbgut der Betroffenen verstanden, die so an jede der nachfolgenden Generation weitergegeben werden und hier mehr oder weniger stark in Erscheinung treten können. Ähnliches gilt für die Krankheitsbilder, welche durch Fehler in den Mitochondrien entstehen. Allerdings ist hier auf genetischer Ebene nicht das Genmaterial des Zellkerns ausschließlich für die Entstehung der Erkrankung verantwortlich, sondern eine Veränderung der mitochondrialen DNA. Diese befindet sich im Inneren der Mitochondrien und macht einen Teil des menschlichen Erbgutes aus. Allerdings unterliegt ein Teil der mitochondrialen Myopathien den normalen Erbgesetzen, da sich ein Teil der Erbinformationen außerhalb der Mitochondrien befindet. Um die genetischen Ursachen und die Weitergabe der fehlerhaften Informationen zu verstehen, müssen also beide Möglichkeiten betrachtet und untersucht werden.
Die Klärung dieser Frage ist besonders im Rahmen einer einwandfreien Diagnostik von besonderer Bedeutung, da sich die einzelnen Mutationen und deren Auswirkungen durchaus voneinander unterscheiden. Werden Gentests durchgeführt, ist die Identifizierung eines mutierten Kerngenoms relativ einfach. Die Fehler innerhalb der mtDNA lassen sich dagegen wesentlich schwerer bestimmten. Ursache dieser Schwierigkeiten ist das Vorliegen von Mitochondrien mit gesunden und mutierten Informationen. Diese Koexistenz taucht unter dem Begriff der Heteroplasmie immer wieder in der Literatur auf. Handelt es sich bei der festgestellten Form der Erkrankung um einen rein mitochondrialen Defekt, ist für die Weitergabe der Mutation an die nachfolgende Generation in der Regel die Mutter verantwortlich, da in den Spermien nur ein sehr geringer Anteil an Mitochondrien vorhanden ist bzw. diese mit dem Schwanz vor dem Eindringen in die Eizelle abgestoßen werden.