Функції мітохондрії у репродуктології

Мітохондрії — це органели (структури) всередині клітини, які виконують важливу функцію виробництва енергії. Їх часто називають «енергетичними станціями» клітини, оскільки вони насичують клітину аденозинтрифосфатом (АТФ), який є основним джерелом енергії для біохімічних процесів.

Мітохондрії мають дві мембрани: зовнішню і внутрішню.

• Зовнішня мембрана оточує органелу і відокремлює її від цитоплазми.
• Внутрішня мембрана складається в складки, які називаються кристи, і містить ферменти, що беруть участь у виробництві АТФ.

Усередині є матрикс — рідка частина, що містить ферменти, рибосоми та мітохондріальну ДНК.

Мітохондрії та репродуктивна функція 

Мітохондрії відіграють ключову роль у репродуктології, оскільки вони є головними постачальниками енергії у формі АТФ (аденозинтрифосфату), що необхідна для різних клітинних процесів, охоплюючи ті, що пов’язані з репродукцією.

Основні функції мітохондрій:

1. Вироблення енергії (АТФ)
• Мітохондрії фвиробляють АТФ через процес, який називається окиснювальне фосфорилювання. Цей процес відбувається в мітохондріальній мембрані, де з молекул поживних речовин, як-от глюкоза і жирні кислоти, виробляється енергія.
2. Контроль над клітинним метаболізмом
• Мітохондрії відіграють ключову роль у метаболізмі клітини, допомагаючи регулювати використання і зберігання енергії. Вони також беруть участь у розщепленні вуглеводів, жирів та амінокислот для отримання енергії.
3. Апоптоз (клітинна смерть)
• Мітохондрії відіграють важливу роль у програмованій клітинній смерті, або апоптозі, яка є природним процесом у розвитку і підтримці здоров'я організму.
4. Зберігання кальцію
• Мітохондрії зберігають і регулюють рівень кальцію в клітині, що важливо для підтримки сигналів між клітинами, скорочення м'язів і багатьох інших процесів.
5. Синтез стероїдних гормонів
• У певних клітинах мітохондрії беруть участь у виробництві стероїдних гормонів, як-от естроген, тестостерон та інші гормони.
6. Мітохондріальна ДНК (мтДНК)
• Мітохондрії мають власну ДНК, яка відрізняється від ядерної ДНК і передається лише від матері (материнська лінія). Це дає їм змогу самостійно розмножуватися і виробляти певні білки, необхідні для їх функціонування.

Вплив порушень мітохондрій на репродуктивне здоров'я

Порушення фертильності у жінок

• Зниження якості яйцеклітин: Мітохондрії яйцеклітин живлять їх енергією для дозрівання та поділу після запліднення. При порушенні функції мітохондрій знижується рівень вироблення АТФ, що може призвести до дефектів розвитку яйцеклітин і зниження їх здатності до запліднення.
• Зниження репродуктивної функції з віком: Яйцеклітини жінки містять велику кількість мітохондрій, і з віком ефективність їх функціонування знижується. Це призводить до накопичення мітохондріальних мутацій і зменшення енергетичних ресурсів яйцеклітин, що знижує шанси на успішне запліднення і розвиток ембріона.
• Синдром полікістозних яєчників (СПКЯ): Деякі дослідження вказують на зв'язок між порушеннями мітохондріальної функції та розвитком СПКЯ, який є однією з найпоширеніших причин безпліддя у жінок.

Порушення фертильності у чоловіків

• Зниження рухливості сперматозоїдів: Мітохондрії сперматозоїдів відповідають за живлення енергією для їхньої рухливості. Якщо мітохондрії працюють неправильно, сперматозоїди можуть бути менш рухливими, що ускладнює їх здатність дістатися до яйцеклітини та запліднити її.
• Зменшення кількості сперматозоїдів: Дисфункція мітохондрій також може призводити до зменшення вироблення сперматозоїдів або до появи сперматозоїдів з аномаліями, що впливає на їхню здатність до запліднення.

Вплив на розвиток ембріона

• Мітохондрії передаються від матері: Після запліднення ембріон отримує мітохондрії виключно від яйцеклітини матері. Якщо мітохондрії яйцеклітини пошкоджені або мають мутації, це може впливати на енергетичний метаболізм клітин ембріона, що може призвести до порушень у його розвитку або навіть викидня.
• Мітохондріальні захворювання: Порушення у функції мітохондрій можуть передаватися нащадкам і бути причиною мітохондріальних захворювань, які можуть проявлятися на ранніх стадіях життя дитини. Ці захворювання зазвичай пов'язані з порушенням енергетичного метаболізму в клітинах і можуть мати серйозні наслідки для розвитку дитини.

Сучасні методи діагностики та лікування мітохондріальних порушень є важливим напрямом медицини, особливо в контексті їхнього впливу на енергетичний метаболізм клітин і розвиток різноманітних захворювань, зокрема репродуктивні проблеми. Мітохондріальні захворювання виникають через дефекти мітохондріальної ДНК (мтДНК) або ядерної ДНК, що кодує білки мітохондрій, і можуть передаватися від матері до дитини.

Методи діагностики мітохондріальних порушень

Репродуктолог може призначити такі аналізи: 

Генетичне тестування

• Одним з найбільш точних методів діагностики є аналіз ДНК мітохондрій. Для цього проводять секвенування мтДНК або ядерних генів, які кодують мітохондріальні білки. Це дає змогу виявити мутації, що призводять до порушення функцій мітохондрій.
• Аналіз родоводу: Оскільки мітохондріальні захворювання передаються через материнську лінію, генетичний аналіз родоводу може бути корисним для визначення ризиків успадкування.

Біохімічні тести

• Для оцінки функції мітохондрій використовуються аналізи, що вимірюють рівень АТФ, активність ферментів окисного фосфорилювання, а також рівень лактату та пірувату в крові та сечі. Високий рівень лактату може свідчити про дефекти мітохондріального дихання.
• Оцінка дихальної функції мітохондрій: Це специфічні тести, які проводять на зразках тканин або клітин, що дають змогу оцінити, наскільки ефективно мітохондрії виробляють енергію.

Біопсія м'язової тканини

• Біопсія м’язів може бути використана для вивчення активності мітохондрій у тканинах. У хворих на мітохондріальні захворювання часто спостерігаються патологічні зміни в м'язових клітинах, які можна побачити під мікроскопом.

Магнітно-резонансна томографія (МРТ) та комп'ютерна томографія (КТ)

• Ці методи можуть бути використані для виявлення структурних змін у мозку або інших органах, пов'язаних із мітохондріальними порушеннями, зокрема при ураженнях центральної нервової системи, що часто супроводжують такі захворювання.

Методи лікування мітохондріальних порушень

На сьогодні не існує універсального лікування мітохондріальних порушень, однак сучасна медицина пропонує різні підходи для полегшення симптомів і поліпшення якості життя пацієнтів:

Мітохондріальна замісна терапія (МЗТ)

• Це експериментальний підхід, що використовується для лікування жінок із дефектами мтДНК, які хочуть мати здорову дитину. МЗТ передбачає перенесення мітохондрій від донора до яйцеклітини пацієнтки, щоб гарантувати здорові мітохондрії для майбутнього ембріона. Це може запобігти передачі мітохондріальних захворювань нащадкам.

Екстракорпоральне запліднення (ЕКЗ)

• Для жінок з порушеннями мітохондрій ЕКЗ може бути ефективнішим, оскільки дає змогу контролювати процес запліднення і забезпечує кращі умови для розвитку ембріона.

Дієтичні добавки та вітаміни:

• Використання коферменту Q10, який відіграє важливу роль в енергетичному обміні, може покращити функцію мітохондрій.
• Вітаміни групи В, зокрема В1, В2 та В3, а також карнітин, що бере участь у транспорті жирних кислот до мітохондрій, також можуть використовуватися для підтримки енергетичного метаболізму клітин.
• Антиоксиданти: Оскільки мітохондрії чутливі до окислювального стресу, застосування антиоксидантів, як-от вітамін Е, може допомогти захистити мітохондрії від пошкоджень.

Терапія молекулами, що впливають на мітохондрії

• Досліджуються різні молекули, які можуть підвищувати функціональність мітохондрій або компенсувати енергетичні дефіцити. Одним з таких прикладів є еламіпретид, препарат, що стабілізує функцію мітохондріальних мембран і покращує енергетичний обмін у клітинах.

Генна терапія

• Хоча цей підхід ще перебуває на стадії досліджень, генна терапія може бути перспективним методом лікування мітохондріальних захворювань. Вона спрямована на виправлення дефектів ДНК мітохондрій або ядерних генів, що кодують білки мітохондрій.

Симптоматична терапія

• Лікування симптомів може включати препарати для контролю судом, терапію для поліпшення функції серця та м'язів, а також інші підходи, спрямовані на покращення якості життя пацієнта.

Здоровий спосіб життя

• Регулярна фізична активність, збалансоване харчування, уникнення стресу та шкідливих звичок (особливо куріння) можуть сприяти покращенню функцій мітохондрій і зменшити прояви мітохондріальних порушень.

Мітохондріальні порушення є складними захворюваннями, що вимагають індивідуального підходу до діагностики та лікування. Хоча повне вилікування ще не можливе, медичні центри «Мати та дитина» використовують сучасні методи діагностики, щоб виявляти захворювання на ранніх стадіях, та новітні терапевтичні підходи у лікуванні безпліддя, щоб значно полегшити симптоми та покращити якість життя пацієнтів.

Автор: Трощенко Ганна Віталіївна — акушер-гінеколог, репродуктолог, лікар пренатальної діагностики.