线粒体疾病的诊断

1. 临床评估 当症状累及多个系统而不能解释时，应考虑对病人线粒体进行评估，这些症状虽然严重，但为非特异性。纵向观察病人能明确线粒体病的诊断。由于有丝分裂和异种组织的不同，线粒体病患者在同一家族中有不同的临床表现，家族史在确定是否有母系遗传的可能性是重要的。

Leigh综合征由于PDH基因突变有X连锁显性传代形式，血缘提示遗传的隐性形式。正如denovo突变，母系异种组织程度低或隐性情况那样，某些mtDNA缺陷综合征有遗传的显性形式，而多数病人无阳性家族史。

根据临床表现需要与眼科学、心脏病学、遗传学结合，线粒体病可引起视网膜色素沉着或视神经萎缩，推荐超声心动和心电图以排除心脏病和传导缺陷，当怀疑心脏受累时，由常规染色体研究的遗传学评估能排除未证实的综合征。

2. 生物化学评 如果病人不是终末阶段，常规实验室检查不能提示任何特异性缺陷。Pearson综合征时各种血细胞减少是代表症状，乳酸升高但水平正常不能排除线粒体病。尿中有机酸提示乳酸尿、酮尿伴轻度重碳酸尿，存在Krebs循环中间产物（琥珀酸、延胡索酸、α-酮戊二酸）和乙酰丙二酸。某些病人有3-OH饱和过剩与非饱和长链脂肪酸，提示三种功能性蛋白受损及酮体过剩，其他病例发现有3-甲基戊酸、戊二酸和3-甲基戊二酸升高。

血浆氨基酸能显示高苯丙氨酸血症和乳酸酸中毒。在某些病例，精氨酸浓度低于正常，可能反映尿液循环功能损害，尿氨基酸分析证实总体氨基酸尿提示肾小管功能障碍。血浆肉碱水平在疾病早期一般正常，但随着疾病时间延长由于肾小管病变或与异常有机酸结合和继发性尿液排泄可降低。血浆酰基肉碱结合尿液有机酸分析能证实某些代谢性疾病引起线粒体病症状。从线粒体病患者成纤维细胞与体外肉碱和脂肪酸孵育能产生异常酰基肉碱形式。在多数线粒体病患者，酰基肉碱正常或表现非特异性改变，所有这些变化反映线粒体代谢功能紊乱，可能是由异常氧化磷酸化或由ROS引起线粒体蛋白质损害而造成的。

脑脊液蛋白可证实乳酸升高，当用气相色谱/光谱分析时，有时脑脊液肉碱升高但甘氨酸正常，脑脊液除显示乳酸升高外，丙酮酸和枸橼酸循环中间产物也升高，葡萄糖含量一般正常。蛋白质含量依具体线粒体病而增加，细胞数正常。脑脊液神经递质分析能排除芳香族氨基酸代谢性疾病。各种长链脂肪酸、溶酶体酶、高溶解结合染色体研究对特异疾病或端丽探针的Fish研究通常能排除线粒体病。

3. 神经放射 MRI脑影像经显示脑干、下丘脑核团、小脑和基底节损害。也发现有卒中、脑萎缩、室管膜下损害及白质改变。MR光谱能证实损伤后受影响部位乳酸升高，而不受影响的脑部位乳酸含量比例正常。对肌酸检查能排除肌酸代谢缺乏。在某些病人，脑损伤发生或随时间延长证据明显，尤其在儿童应进行重复研究。

4. DNA检测 能证实突变，为线粒体病提供证据。mtDNA突变与特异表现有关的实验室研究及mtDNA序列研究为线粒体病伴明显母系遗传病人提供基础，可在白细胞中进行。mtDNA的Southernblot分析需排除缺失或重组，Southernblot分析与mtDNA、nDNA定量分析能证实mtDNA耗竭。在欧洲，对DNA突变的临床检验是有用的，在美国，可应用于基础研究，nDNA分析能在血中进行而不需要肌肉活检。

5. 肌肉活检 在多数病例需要肌肉活检对线粒体病提供明确证据，同时，肌肉活检有助于排除其他神经肌肉疾病。破碎红纤维来自肉膜下线粒体增生伴肌纤维变性，这些纤维在果莫里三色染色能很好地观察到且在儿童病人中表现异常。多数线粒体病的儿童无破碎红纤维（随年龄增长而量增加），但有线粒体肉膜下积聚。另外，儿童COX阴性纤维数量增加，整体或伴有嵌合体类型。琥珀酸脱氢酶仅为nDNA编码的呼吸复合物，mtDNA突变影响蛋白合成（tRNA或rRNA缺失或突变），主要影响琥珀酸脱氢酶。线粒体结构异常反映蛋白质聚合与沉淀，电镜的额外常发现包括线粒体增长增大。在新鲜分离的线粒体中最易进行氧化磷酸化研究，枸橼酸合成酶是一种Krebs循环酶，用作线粒体数目的标志物，有时使个体复合物活性标准化，如果不能测定mtDNA或nDNA突变，但氧化磷酸化酶学提示异常或肌活检提示线粒体肌病，很可能是患者有不能确定的线粒体病。

6. 成纤维细胞培养 线粒体病儿童成纤维细胞部分显示长链脂肪酸氧化降低（接近正常50%），脂肪酸氧化疾病患者有较严重氧化受损，这可能反映由呼吸链缺乏引起NADH再循环损害，成纤维细胞培养也用于证实线粒体氧化磷酸化损害和选择细胞来证明PDH缺乏。

7. 总体评估 在有特征性临床表现的儿童中，MRI特点、生物化学发现、血液中已知突变足以证实突变。不幸的是，线粒体病的多数病人缺乏这些特征，对成人和儿童线粒体病诊断标准已经确立，但仍有需要改进的地方，分类方案按照具体的临床或实验室异常分为几点来研究。相反，建立标准是一重要的努力，对线粒体疾病的检查需要完善。

氧化磷酸化酶的检查由于不同的方法学及新鲜或冰冻标本的应用有本质的变异，对原发或继发的呼吸链损害的鉴别困难。因此，肌肉组织化学的特异发现或异常DNA发现结果对证实线粒体病的诊断是最终诊断，而对皮肤成纤维细胞、头发囊泡或尿沉淀研究能给予支持诊断结果，肌肉或其他受影响组织的研究较可能提供令人信服的诊断性资料。