线粒体遗传病

第5章　线粒体遗传病

线粒体（mitochondria）是存在于真核细胞中的一种重要细胞器。Altman于1894年首次在动物细胞中看到这种结构，1897年Benda把它正式命名为线粒体。线粒体是除成熟红细胞以外的所有真核细胞都拥有的一个重要而独立的细胞器，其主要功能是通过氧化磷酸化为细胞提供能量及其他储能化合物。线粒体作为真核细胞的能量代谢中心早已为人们所熟悉，但直到1963年，Nass在对鸡卵母细胞进行研究时才发现它还拥有自己特异的遗传物质——线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）。同年，Schatz在纯化的酵母线粒体中分离到完整的mtDNA，进一步证实了mtDNA的存在。1981年，Anderson等测出了人线粒体DNA的全长核苷酸序列——剑桥序列。1988年，Wallace等研究了线粒体DNA突变与Leber遗传性视神经病之间的关系后，明确提出线粒体DNA突变可引起人类的疾病，为人类遗传病理学开辟了新的篇章。1989年，King等首次建立了人类无mtDNA细胞系（ρ0细胞），可用来研究在不同核背景下，缺陷型线粒体的表现。在随后的十几年中，这一领域的研究迅速发展，目前已经发现了其中200多种与人类疾病相关的基因突变，这些突变累及大脑、心脏、骨骼肌、肾脏和内分泌腺等多种器官和组织。

从广义上讲，线粒体病是指以线粒体功能异常为病因学核心的一大类疾病，包括线粒体基因组、核基因组的遗传缺陷以及两者之间的通信缺陷；从狭义上讲，线粒体病仅指线粒体DNA突变（自发或遗传）所致的线粒体功能异常。线粒体基因组和相关的核基因组的许多变异与多种人体重要疾病的发生直接相关。线粒体疾病和线粒体医学已发展成为生物医学中新的生长点。20世纪后半叶，先后有五位科学家因在这一基础研究领域有重大发现而获得诺贝尔奖。1999年3月，《Science》上刊登一系列论文，强调线粒体研究仍是当前生命科学和分子医学关注的热点之一。目前，国内外对线粒体病的诊断缺乏统一的标准，在不同的研究中，其发生率具有较大的差异。据可靠数据显示，按保守的估计，线粒体相关疾病的发生率约为11.76／10万（几乎每8500人中有1例）。本章主要讨论由线粒体DNA突变而引起的疾病，即线粒体遗传病。