Зміст сторінки
Мітохондрії — це невеликі структури, які знаходяться всередині наших клітин (у цитоплазмі). Вони активно беруть участь у життєдіяльності клітини, а їх основна функція полягає у виробленні енергії. Саме тому мітохондрії називають електростанціями клітин. На відміну від інших клітинних структур, мітохондрії мають власну ДНК (мтДНК). Іноді у людини мтДНК називають 25-ю хромосомою (22 аутосоми, статеві Х- і Y-хромосоми та мтДНК).
За допомогою електронної мікроскопії вчені з’ясували, як виглядає мітохондрія та які функції вона виконує. Органела вкрита гладкою оболонкою, під якою розташована внутрішня мембрана, що формує численні складки (кристи). Саме тут знаходяться ферменти, які беруть участь у дихальному ланцюзі та утворенні енергетичних молекул АТФ. У матриксі мітохондрії міститься кільцеподібна ДНК, РНК та комплекс для синтезу білків.
Функції мітохондрій в ооцитах
Зріла яйцеклітина (МІІ) людини належить до типу клітин із високим вмістом як мітохондрій, так і мітохондріальної ДНК.
Варто зазначити, що мітохондріальна ДНК має цитоплазматичний тип успадкування, тобто весь генетичний матеріал мітохондрій передається виключно по материнській лінії з цитоплазми яйцеклітини. Під час запліднення зигота отримує як материнську, так і батьківську мтДНК. Однак копії батьківської мтДНК, які потрапили в яйцеклітину разом із сперматозоїдом, надалі блокуються на молекулярному рівні в розвитку ембріона.
Кількість мітохондрій, присутніх у цитоплазмі зрілого ооцита (МІІ), складає лише невелику частину материнського пулу мітохондріальної ДНК. Це обумовлено генетичним бар’єром, що виникає під час оогенезу (дозрівання яйцеклітин). Таким чином, різноманіття мітохондріальної ДНК обмежується у кожному ооциті.
З віком здатність до синтезу АТФ знижується через накопичення мутацій у мітохондріальному геномі. Теоретично, чим довше ооцит залишається в яєчнику до запліднення, тим вища ймовірність виникнення мутацій мтДНК. Деякі дослідження показали, що незапліднені ооцити мають знижену експресію мітохондріальних генів.
Також важливо зазначити, що кількість мітохондрій в ооцитах із віком зменшується; відповідно, знижується потенціал до запліднення та подальшого розвитку ембріона.
Як мітохондрії впливають на репродуктивну функцію
Передімплантаційний розвиток — це динамічний та енерговитратний процес. У перші дні розвитку зародку необхідний достатній рівень енергії для багаторазового ділення клітин і формування бластоцисти. Якщо мітохондрій недостатньо або вони неефективні, репродуктологи спостерігають слабкі ембріони під час ЕКЗ.
Оскільки вміст мтДНК залишається стабільним у перші дні ембріонального розвитку, його загальна кількість розподіляється між клітинами під час ділення. На стадії бластоцисти (5–6 доба розвитку) ембріон диференціюється на внутрішню клітинну масу (майбутню дитину) і трофектодерму (майбутню плаценту). На цьому етапі трофектодерма починає накопичувати мітохондріальну ДНК для забезпечення достатньої кількості АТФ перед процесом імплантації. Водночас внутрішня клітинна маса, навпаки, зменшує кількість копій мітохондріальної ДНК.
Діагностика мітохондріальних порушень
У репродуктології використовують такі методи оцінки функцій та структури мітохондрій:
- генетичний аналіз мтДНК для виявлення первинної причини порушень;
- вимірювання рівня АТФ, ферментів окисного фосфорилювання та інших маркерів мітохондріальної цитопатії;
- біохімічний аналіз для визначення концентрації лактату, пірувату, органічних кислот;
- біопсія м’язів для оцінки кількості та структури мітохондрій.
За наявності клінічних ознак мітохондріальної дисфункції застосовують інструментальні методи діагностики. МРТ головного мозку дозволяє виявити осередки ураження нервової тканини. Електронейроміографія оцінює роботу м’язів та стан нервово-м’язової передачі.
Способи корекції мітохондріальних цитопатій при лікуванні безпліддя
Ембріологи чудово розуміють, що таке мітохондрії та як вони впливають на зачаття, тому застосовують ефективні методи терапії. У випадках, коли існує ймовірність збільшення кількості копій мтДНК, особливо у пацієнток старшого репродуктивного віку або при повторних невдачах програм ЕКЗ, застосовують:
- преімплантаційне генетичне тестування (PGT-A);
- донорські яйцеклітини (щоб уникнути передачі мутацій мтДНК);
- перенесення цитоплазми клітин (нормальні мітохондрії донора переносяться в ооцит реципієнта, розбавляючи дефекти мтДНК);
- перенесення пронуклеусів зигот (чоловічі та жіночі пронуклеуси переносяться в донорську цитоплазму для створення здорової зиготи);
- перенесення полярних тіл (з донорської яйцеклітини видаляють генетичний матеріал і переносять у цитоплазму донорських ооцитів).
Команда клініки репродуктології Reprolife допоможе вам стати щасливими батьками!
Часто задаваемые вопросы про митохондрий в развитии эмбриона:
Які функції виконує мітохондрія?
Органела виробляє енергію, впливає на обмін кальцію та заліза, регулює апоптоз — запрограмовану смерть клітин.
Які процеси відбуваються в мітохондрії?
Всередині органели утворюється основна енергетична молекула АТФ, відбувається окислення глюкози та синтез жирних кислот.
Що відновлює мітохондрії?
У репродуктології немає універсальних способів для покращення функцій мітохондрій. У жінок із порушеннями мтДНК застосовують різні терапевтичні підходи:
- прийом вітамінів та дієтичних добавок;
- усунення стресових факторів;
- замісну мітохондріальну терапію;
- симптоматичне медикаментозне лікування;
- уникнення мітохондріальних токсинів.
Репродуктологи клініки Reprolife складають персоналізовані програми лікування з урахуванням клінічної картини та результатів обстеження.
Література:
- Mitochondrial disease in adults: recent advances and future promise / Y. S. Ng et al. // The Lancet Neurology. – 2021. – Т. 20. – №. 7. – С. 573-584.
- New diagnostic pathways for mitochondrial disease / E. Watson, R. Davis, C. M. Sue //Journal of Translational Genetics and Genomics. – 2020. – Т. 4. – №. 3. – С. 188-202.