Το ενδιαφέρον που εμπερικλείει μέσα του το μιτοχονδριακό DNA είναι αναμφίβολα μεγάλο. Και τούτο γιατί στη δομή αυτού του μορίου βρίσκονται οι εξηγήσεις πολλών βιολογικών φαινομένων, τα οποία δεν προσεγγίζονταν με την τρέχουσα γνώση. Στην προηγούμενη επικοινωνία μας είπαμε αρκετά για τη φύση, τη δομή και μερικές ιδιότητές του. Από αυτόν τον γενικό τόνο, που είχαμε δώσει, θα εστιάσουμε την προσοχή μας σε ένα πιο ειδικό επίπεδο, σε κάποιες ασθένειες που προκαλούνται από τη γενετική διαταραχή, τις μεταλλάξεις του μιτοχονδριακού DNA.
Οι μεταλλάξεις αυτές μπορεί να είναι μικρές, σημειακές ή με λάθος νόημα, όπως τις λέμε, και αφορούν την υποκατάσταση μιας βάσης, η οποία αντανακλά μιαν αντικατάσταση ενός αμινοξέος στην πρωτεΐνη που κωδικοποιεί το μεταλλαγμένο γονίδιο. Μια περίπτωση με ιδιαίτερο ενδιαφέρον αφορά η μελέτη μιας οικογένειας στην οποία υπήρχαν διαθέσιμες για έρευνα τέσσερις γενιές. Μια μετάλλαξη, μια υποκατάσταση μιας βάσης στη θέση 8993, που οδηγεί στην αλλαγή ενός αμινοξέος σε μιαν υπομονάδα αλυσίδα του μορίου φορέα της ενέργειας του κυττάρου, της γνωστής τριφωσφορικής αδεσονίνης (ΑΤΡ), προκάλεσε σε κάποια άτομα της εν λόγω οικογένειας ήπιο εκφυλισμό της ρετινοειδούς χιτώνα, σε άλλο άτομο βαριά εκδήλωση της προηγούμενης ανωμαλίας μαζί με εκφυλισμό του κεντρικού νευρικού συστήματος και σε δύο αγόρια την προδιάθεση να αρρωστήσουν θανατηφόρα κατά την παιδική τους ηλικία.
Οι διαφορές αυτές στη συμπτωματολογία οφείλονται σε αυτό που είχαμε αναφέρει στην προηγούμενη επικοινωνία μας ως ετεροπλασμία. Δηλαδή, τα άτομα, τα οποία αναφέραμε, είχαν διαφορετικά ποσοστά μεταλλαγμένων μορίων μιτοχονδριακού DNA στους άρρωστους ιστούς τους. Και οι ιστοί με μεγαλύτερο ποσοστό είχαν μικρότερη παραγωγή ΑΤΡ και σοβαρότερα συμπτώματα.
Υπάρχουν και περιπτώσεις που για να εκδηλωθούν προβλήματα πρέπει να δημιουργηθεί ομοπλασμία, δηλαδή να είναι όλα τα μόρια μεταλλαγμένα. Μια τέτοια περίπτωση είναι η κληρονομική οπτική νευροπάθεια, γνωστή και ως LHON (Leber’s Hereditary Optic Neuropathy), στην οποία συμβάλλουν τρεις μεταλλάξεις. Οταν υπάρχουν μόνο δύο μεταλλάξεις (οποιεσδήποτε από τις τρεις) παρατηρείται μόνιμη απώλεια της όρασης, ενώ όταν συνυπάρχουν και οι τρεις, σε μερικές περιπτώσεις υπάρχει κάποιο ποσοστό όρασης.
Είναι γνωστό επίσης ότι ένας αριθμός μεταλλάξεων του μιτοχονδριακού DNA προκαλεί ανωμαλίες στα μεταφορικά μόρια RNA, τα οποία είναι μέρος του μηχανισμού σύνθεσης πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια και έτσι μπορεί να διαταραχθεί η φυσιολογική σύνθεση διάφορων μιτοχονδριακών πρωτεϊνών ταυτόχρονα, προκαλώντας και μείωση της σύνθεσης του ΑΤΡ. Ατομα – φορείς τέτοιων μεταλλάξεων υποφέρουν από σοβαρές ασθένειες που αφορούν το κεντρικό νευρικό σύστημα και τις μυϊκές ανωμαλίες.
Γνωρίζοντας τώρα αυτήν την κατάσταση, μπορούμε να θυμηθούμε τον νέο που πέθανε στα 28 του, τον οποίο αναφέραμε στην προηγουμένη επικοινωνία μας, για να συμπληρώσουμε ότι όλη του η κακοτυχία οφειλόταν σε μια σημειακή μετάλλαξη στο μεταφορικό RNA. Το συγκεκριμένο είδος RNA που έχει τη μετάλλαξη μεταφέρει, στη φυσιολογική του μορφή, το αμινοξύ λευκίνη για τη σύνθεση πρωτεΐνης στο μιτοχόνδριο. Είναι σαφές ότι το μεταλλαγμένο RNA δεν μπορεί να μεταφέρει τη λευκίνη και η πρωτεΐνη δεν θα έχει αυτό το αμινοξύ, με αποτέλεσμα να μην είναι λειτουργική.
Αξίζει να τονιστεί ότι αυτή η μετάλλαξη δεν υπήρχε στη μητέρα του παιδιού και θα πρέπει να δημιουργήθηκε για πρώτη φορά στα γεννητικά της κύτταρα. Μεταλλάξεις, στο ίδιο γονίδιο, για το αναφερόμενο RNA, προκαλούν ποικίλες ασθένειες, όπως μιτοχονδριακή μυοπάθεια, υπερτροφική καρδιοπάθεια, μιτοχονδριακή εγκεφαλομυοπάθεια κ.ά.
Αλλη περίπτωση αφορά μια κληρονομηθείσα μετάλλαξη γονιδίου που κωδικοποιεί ένα μόριο μεταφορικού RNA, το οποίο μεταφέρει το αμινοξύ γλουταμίνη. Η μετάλλαξη αυτή βρέθηκε στο 5% των πασχόντων Ευρωπαίων από Alzheimer.
Το γεγονός βέβαια ότι η μετάλλαξη αυτή δεν προκαλεί άμεσο αποτέλεσμα, αφού η νόσος δεν εκδηλώνεται αμέσως, αλλά σε μεγάλη ηλικία, σημαίνει ότι από μόνη της δεν μπορεί να προκαλέσει ασθένεια. Χρειάζονται κι άλλες μεταλλάξεις, οι οποίες είναι «επίκτητες», όπως φαίνεται από γενετική εξέταση του εγκεφάλου πασχόντων από Alzheimer, στους οποίους βρέθηκαν ασυνήθιστα υψηλά ποσοστά μεταλλάξεων μιτοχονδριακού DNA.
Σκέψεις ενοχοποίησης του μεταλλαγμένου μιτοχονδριακού DNA υπάρχουν και για τον σακχαρώδη διαβήτη τύπου ΙΙ, καθώς παρουσιάζει οικογενειακό ιστορικό και η μητέρα, διαμέσου της οποίας γίνεται η μιτοχονδριακή κληρονομικότητα, είναι συνήθως ο άρρωστος γονιός. Η ασθένεια αυτή μπορεί να προκληθεί από αναδιατάξεις του DNA ή από σημειακές μεταλλάξεις.
Η χορεία του Huntington είναι γνωστό ότι είναι το αποτέλεσμα πυρηνικής μετάλλαξης. Ωστόσο, στον εγκέφαλο πασχόντων από αυτήν την ασθένεια υπάρχουν υψηλά ποσοστά μεταλλάξεων του μιτοχονδριακού DNA, σε σύγκριση με υγιή άτομα της ίδιας ηλικίας, γεγονός που υποστηρίζει την άποψη ότι οι πυρηνικές και οι σωματικές μιτοχονδριακές μεταλλάξεις συνδυάζονται για τη μείωση της παραγωγής ενέργειας στα εγκεφαλικά κύτταρα, προκειμένου να εκδηλωθεί η ασθένεια.
Το μάθημα έφθανε στο τέλος του, χωρίς καμία διακοπή αυτή τη φορά. Ο μονόλογος του καθηγητή κυλούσε με ιδιαίτερη απήχηση· ωστόσο η πνευματική διαλογική επικοινωνία με τους φοιτητές του ήταν έντονη και προδιέθεσε το ακροατήριό του για το επόμενο μάθημα. Είχε καταφέρει να τους κεντρίσει το ενδιαφέρον· κι αυτοί με τη σειρά τους του πρόσφεραν την προσοχή τους. Δεν χρειαζόταν μεγαλύτερη ικανοποίηση.
Ο κ. Σταμάτης Ν. Αλαχιώτης είναι καθηγητής της Γενετικής και πρύτανης του Πανεπιστημίου Πατρών.
