Das Spektrum der mitochondrialen ultrastrukturellen Defekte bei mitochondrialer Myopathie

Mitochondriale Funktionen sind intrinsisch mit ihrer Morphologie und der ultrastrukturellen Organisation der Membran verbunden. Die Charakterisierung abnormaler mitochondrialer Strukturmerkmale kann somit Einblicke in die zugrunde liegende Pathogenese von erblichen und erworbenen mitochondrialen Erkrankungen geben. Nach einer systematischen Literaturübersicht über ultrastrukturelle Defekte bei mitochondrialer Myopathie haben wir Muskelbiopsien von sieben Probanden mit genetisch definierten mtDNA-Mutationen untersucht. Die mitochondriale Ultrastruktur und Morphologie wurden mit zwei komplementären Ansätzen charakterisiert: Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und serial block face scanning EM (SBF-SEM) mit 3D-Rekonstruktion. Sechs ultrastrukturelle Abweichungen wurden identifiziert, darunter i) parakristalline Einschlüsse, ii) Linearisierung der Cristae und abnormale Winkelmerkmale, iii) konzentrische Lagen von Crista-Membranen, iv) Matrixkompartimentierung, v) Nanotunneling und vi) donuts-förmige Mitochondrien. Im Lichte der jüngsten molekularen Fortschritte in der mitochondrialen Biologie offenbaren diese Ergebnisse neuartige Aspekte der mitochondrialen Ultrastruktur und Morphologie in menschlichen Geweben mit Auswirkungen auf das Verständnis der Mechanismen, die mitochondriale Dysfunktion mit Krankheiten verbinden.