Leber’s hereditary optic neuropathy (LHON) adalah salah satu kelainan mitokondria yang paling umum. Pertama kali dilaporkan oleh Von Graefe pada tahun 1858, dan pada tahun 1871 Teodor Leber mengumpulkan 55 kasus dari 16 keluarga dan mengkonfirmasikannya sebagai penyakit keturunan yang independen. Patogenesis penyakit ini masih belum jelas, tetapi pada tahun 1988 Wallance et al. mengidentifikasi mutasi DNA mitokondria yang berkaitan erat dengan penyakit ini, yang membuka babak baru dalam studi patogenesis LHON. Namun demikian, masih banyak pertanyaan mengenai hubungan genetik, epistasis dan patogenesis penyakit yang perlu diselidiki lebih lanjut. Dalam makalah ini, kami ingin meninjau patogenesis dan studi klinis LHON.
1. Studi klinis.
1.1 Epidemiologi.
LHON adalah penyakit yang diturunkan secara maternal dengan prevalensi laki-laki, dengan rasio laki-laki dan perempuan 3:1 atau 9:1 di Barat dan sekitar 6:4 di Tiongkok, menunjukkan peningkatan insiden pada wanita kuning. Penyakit ini cenderung terjadi pada masa remaja (18-23 tahun) dan bisa berusia 1 tahun dan 70 tahun. Tidak ada insiden penyakit yang jelas telah dilaporkan di negara ini. Ada tiga lokus mutasi primer yang diakui untuk LHON, yaitu 11778, 14484 dan 3460, yang menyumbang sekitar 90% dari semua pasien LHON dan sekitar 66% pasien nasional dengan mutasi pada 11778. Mutasi 11778 menyumbang sekitar 69% pasien LHON Kaukasia, sementara T14484C dan G3460A masing-masing menyumbang 14% dan 13%. Di Eropa, mutasi G11778A menyumbang sekitar 50%, sedangkan mutasi G3460A dan T14484C masing-masing menyumbang 35% dan 20%. Di Jepang, lokus LHON11778 bermutasi hingga 91,7% atau 87%, sedangkan dua lokus mutasi lainnya lebih jarang terjadi. Temuan ini menunjukkan bahwa ada perbedaan etnis dalam kejadian penyakit dan lokus mutasi.
1.2 Presentasi klinis.
1.2.1 Gejala klinis.
Pasien dengan LHON biasanya tidak memiliki penyebab yang jelas untuk timbulnya penyakit, beberapa mengalami peningkatan suhu tubuh atau kelelahan, manifestasi klinis utama adalah kehilangan lapang pandang sentral akut atau subakut pada kedua mata secara bersamaan atau berurutan, dan hilangnya penglihatan warna biasanya mendahului hilangnya penglihatan, pasien biasanya tidak memiliki ketidaknyamanan yang jelas pada saat timbulnya penyakit, beberapa mungkin mengalami sakit mata atau nyeri tarikan saat memutar mata. kelainan seperti ketulian dan kelainan bentuk tulang, serta sindrom yang mirip dengan multiple sclerosis. Sebagian pasien juga mengalami disfungsi jantung, dan sebagian peneliti meyakini bahwa pengobatan jantung pada pasien ini juga bermanfaat bagi pemulihan lesi okular. Zuo Wei dkk. mengamati bahwa 53,3% dari 30 pasien LHON memiliki kelainan elektrokardiografi. Tampaknya, LHON melibatkan banyak sistem organ selain gejala okular.
1.2.2 Pementasan klinis.
Pada tahun 1996, Oftalmologi oleh Nikoskelainen membagi penyakit ini menjadi tiga tahap umum.
(1) Praklinis: Diskus optik tersumbat dan oedematosa, dengan dilatasi yang ditandai dan kelengkungan mikrovaskulatur pada dan berdekatan dengan diskus optik dan oedema serta pengaburan lapisan serabut saraf peripapiler; FFA menunjukkan pengisian vena yang cepat dan shunting arteriovenosa, tetapi tidak ada kebocoran.
(2) Fase akut: tanda-tanda di atas lebih jelas dan perdarahan peri-disc kadang-kadang terlihat; FFA menunjukkan waktu pengisian yang lebih cepat, dengan cabang-cabang shunting arteriovenous yang melimpah terutama di bagian temporal superior-inferior dari diskus optik dan stagnasi fluoresensi di bagian temporal dinding pembuluh darah, sementara tempat tidur vaskular bundel diskus berkurang dan pengisian tertunda.
(3) Tahap atrofi: arteri kecil di sisi temporal cakram optik menjadi lebih tipis, kapiler berkurang, pita atau irisan serabut saraf secara bertahap melebar dan sisi temporal cakram optik menjadi putih pucat; seiring dengan perkembangan penyakit, perubahan di atas menjadi lebih luas dan melibatkan seluruh cakram optik dan lapisan serabut saraf perifer. Tidak ada stadium klinis yang jelas mengenai penyakit ini di Tiongkok. Diagnosis dini penyakit ini sulit, tetapi penting untuk pengobatan dan prognosis.
1.2.3 Pemeriksaan fisik.
Visual evoked potentials (VEP) awal tidak secara signifikan berubah pada pasien dengan LHON dan kemudian mungkin ada penurunan amplitudo atau penundaan latensi. Angiografi retina tanpa kebocoran fluoresensi pada fase akut telah menjadi salah satu indikator untuk membantu diagnosis klinis. smith percaya bahwa perubahan mikroarteriovaskular kapiler yang melebar di sekitar papilla optik, pembengkakan lapisan serabut saraf di sekitar papilla optik, dan tidak ada kebocoran dari papilla optik pada tahap awal penyakit ini adalah tiga serangkai pasien LHON. Sejak saat itu, konsep ini telah dikonfirmasi oleh para sarjana dari berbagai negara dan telah digunakan sebagai konsep klasik LHON. Dengan menggunakan OCT, Giacomo menemukan bahwa ketebalan lapisan serat optik lebih tipis pada semua pasien tanpa LHON daripada kontrol, bahwa kuadran temporal adalah yang pertama terpengaruh pada pasien dengan LHON, dan bahwa kerusakan difus pada serat saraf optik lebih jelas pada pria daripada wanita. Tidak ada laporan yang sesuai mengenai pemeriksaan ini di Tiongkok.
1.3 Kriteria diagnostik.
Tidak ada kriteria diagnostik yang jelas untuk LHON, dan penelitian telah menyimpulkan bahwa diagnosis penyakit dengan gen darah perifer adalah yang paling sederhana, tetapi karena tingkat mutasi gen mitokondria darah perifer dan saraf optik berbeda dan rentan terhadap hasil negatif palsu, diagnosis penyakit ini harus dikombinasikan dengan manifestasi klinis pada saat yang sama, dan riwayat genetik keluarga, usia onset dan manifestasi triad fundus sangat penting. Bahkan jika tidak ada tiga lokus utama LHON yang teridentifikasi, atau jika tidak ada riwayat keluarga yang jelas, penyakit ini harus sangat dicurigai dengan adanya manifestasi klinis ini. Penggunaan pemindaian seluruh gen memiliki beberapa nilai klinis, dan kami telah melihat lokus mutan baru berulang kali di klinik kami.
2. Patogenesis.
2.1 Latar belakang genetik.
Interstitium mitokondria, membran dalam dan luar, dan ruang antara membran dalam dan luar menyimpan berbagai enzim atau kelompok enzim. Matriks ini mengandung DNA mitokondria (mtDNA), protein yang diperlukan untuk replikasi dan transkripsi mtDNA, ribosom mitokondria untuk sintesis protein dan enzim untuk fungsi-fungsi lainnya (yaitu, siklus asam sitrat dan beta-oksidasi asam lemak). DNA mitokondria manusia adalah molekul sirkuler, untai ganda, loop tertutup yang mengandung 16.569 pasangan basa. mtDNA mampu mereplikasi dirinya sendiri dan merupakan sistem genetik yang independen dari kromosom. mtDNA mengkodekan dua jenis rRNA, 22 tRNA dan mRNA yang mengandung 13 rantai polipeptida (sitokrom B, sitokrom C, subunit I, II dan III oksidase, dua komponen subunit ATPase 6 dan 8 dan tujuh subunit rantai pernafasan NADH dehidrogenase: ND1, ND2, ND3 dan ND4. (ND2, ND3, ND4, NDL4, ND5, ND6). Hanya kompleks II (succinate dehydrogenase) yang dikodekan secara eksklusif oleh DNA nuklir. Genom mitokondria dengan demikian memainkan peran kunci dalam regulasi fosforilasi oksidatif. Mayoritas protein mitokondria dikodekan oleh genom nuklir dan diterjemahkan di dalam sitosol dan dimasukkan ke dalam mitokondria. Oleh karena itu, gen-gen nuklir juga memainkan peran penting dalam fungsi mitokondria.
Karakteristik genetik mitokondria.
(1) Pewarisan maternal: karena mitokondria terletak di sitoplasma, hanya gen nuklir dari ayah yang masuk ke dalam sel telur untuk membentuk gamet, dan sebagian besar mitokondria di dalam sel telur yang telah dibuahi berasal dari ibu, sehingga sebagian besar penyakit mitokondria diwariskan secara maternal.
(2) Heterogenitas: gen mtDNA tersusun secara kompak dan beberapa gen dapat saling tumpang tindih, dengan pengecualian wilayah 87bp di antara superlong, yang dikenal sebagai tab D, yang digunakan untuk hampir setiap komponen gen. Tidak seperti gen nuklir, ada 1-10 mtDNA dalam mitokondria dan ratusan atau ribuan salinan mtDNA dalam setiap sel, semua molekul mtDNA dalam setiap sel adalah identik, yang disebut homogenitas, sedangkan ketika mtDNA dimutasi, hal itu mengakibatkan koeksistensi mtDNA tipe liar dan mutan di dalam sel, yang disebut heterogenitas.
(3) Ekspresi fenotipik mutasi mtDNA: Ekspresi fenotipik mutasi mtDNA berbeda dari ekspresi gen nuklir dan terutama ditentukan oleh proporsi relatif mtDNA mutan dan tipe liar dalam jaringan tertentu dan ketergantungan jaringan itu pada produksi ATP mitokondria. Ketika jumlah mtDNA mutan mencapai tingkat yang cukup untuk menyebabkan kelainan fungsional pada organ atau jaringan, ini dikenal sebagai efek ambang batas. Ini berarti bahwa apakah mtDNA mutan menghasilkan efek fenotipik dalam suatu jaringan tergantung pada rasio relatif mtDNA mutan terhadap mtDNA normal dan tingkat ketergantungan jaringan pada produksi ATP mitokondria. Ekspresi diferensial mtDNA mutan dalam jaringan yang berbeda terkait erat dengan tingkat ketergantungan energi mitokondria dari jaringan-jaringan ini, dengan ketergantungan energi yang lebih tinggi dalam sistem saraf pusat, retina, jantung, otot rangka dan hati, di mana cacat dalam fungsi fosforilasi oksidatif sering terlihat jelas.
(4) Frekuensi mutasi mtDNA yang tinggi: Frekuensi mutasi mtDNA lebih dari 16 kali lebih tinggi daripada gen nuklir. Karena kurangnya sistem perbaikan yang utuh, mutasi mtDNA terakumulasi dalam sel somatik seiring dengan bertambahnya usia, dan fungsi fosforilasi oksidatif terus menurun, bahkan sampai pada titik di mana produksi energi jatuh di bawah ambang batas kebutuhan energi jaringan, yaitu gejala klinis muncul.
(5) Jenis mutasi: Mutasi mitokondria diklasifikasikan sebagai, mutasi missense, mutasi biosintetik, mutasi delesi dan mutasi nomor salinan. Semua mutasi LHON hingga saat ini merupakan mutasi missense pada subunit fosforilasi oksidatif kompleks I, III dan IV.
(6) Tren genetik: Laju replikasi mtDNA sebanding dengan panjangnya per unit waktu. mtDNA yang terpapar sitoplasma rentan terhadap kerusakan oksidatif yang mengakibatkan berbagai mutasi dan tidak memiliki perlindungan enzimatik, sehingga mtDNA yang bermutasi memiliki keunggulan proliferatif dibandingkan mtDNA berukuran normal, yang berarti bahwa dengan perpanjangan waktu, mtDNA yang abnormal memiliki kecenderungan untuk terakumulasi dalam sel somatik. Kecenderungan
Karakteristik genetik gen mitokondria terkait erat dengan perkembangan penyakit LHON, dan faktor-faktor berikut telah disarankan untuk terlibat dalam patogenesis LHON.
2.2 Patogenesis LHON.
Pada tahun 1988 Wallance menemukan mutasi pada situs asam deoksiribonukleat mitokondria 11778 pada pasien LHON, di mana guanosin (G) digantikan oleh adenin (A). Mutasi ini mengubah asam amino pada posisi 340 pada rantai pernafasan yang dikodekan oleh gen subunit 4 (ND4) deoksigenase coI (NADH) yang tereduksi dari arginin menjadi histidin, posisi yang telah berevolusi dari flagelata menjadi Pada tahun 1991, Huoponen dkk. mengidentifikasi mutasi mtDNA baru: posisi 3460 dari gen ND1 menyebabkan perubahan dari alanin menjadi treonin dan dikonfirmasi pasti terkait dengan LHON. Selain mutasi pada lokus ini, mutasi pada lokus 13708 juga ditemukan pada 14 keluarga ini. Yen dkk. mengklasifikasikan mutasi mitokondria pada penyakit ini ke dalam empat kelompok: 3460, 11778 dan 14484 untuk kelompok mutasi utama; 14459 dan 14495 untuk dua lokus yang jarang terjadi; dan 14459 dan 14495 untuk mutasi hipotetis yang mungkin terjadi. lokus mutan adalah 11 dan lokus mutan pendamping adalah 9, sehingga total 25. Gen-gen yang bermutasi ini terutama terletak pada NADH dehidrogenase di dalam mtDNA. Dengan pengecualian 11778, 14484 dan 3460, lokus mutan lainnya mungkin juga primer, tetapi mekanismenya kurang dipahami. Meskipun beberapa peneliti telah menyarankan bahwa banyaknya mutasi LHON diperlukan untuk kehilangan penglihatan, namun hal ini belum terbukti. Memang, beberapa penyelidik telah menemukan pasien yang membawa dua gen mutasi utama yang belum mengembangkan penyakit ini. Ada kemungkinan juga bahwa kehadiran beberapa haplogroup mtDNA yang mendasari dalam sel LHON, meskipun bukan faktor utama dalam ekspresi fenotipik, mempengaruhi keberadaan, fenotip atau ekspresi situs mutasi mtDNA.
Satu studi menemukan bahwa semua pasien di tiga situs mutan utama ini mengalami gangguan interaksi substrat koenzim Q10 dengan enzim kompleks I. Oleh karena itu, disarankan bahwa mutasi pada LHON dapat mempengaruhi situs pengikatan koenzim Q dan intermediet ubiquinone yang mengakibatkan berkurangnya stabilitas. Faktor lain, rantai pernapasan mitokondria adalah sumber sel aerobik, 95% ion superoksida. Penghambatan rantai pernapasan seluler dapat menyebabkan peningkatan metabolisme radikal bebas, dan kerusakan oksidatif pada gilirannya dapat menghambat rantai pernapasan. Kecenderungan siklik yang berkembang sendiri dari kerusakan oksidatif dan disfungsi rantai pernafasan ini dapat menyebabkan kerusakan mitokondria, terutama pada jaringan saraf pusat, yang sangat sensitif terhadap kerusakan mitokondria. Juga telah disarankan bahwa aktivitas pernafasan mitokondria lebih tinggi di bagian saraf optik yang tidak bermielin di depan pelat saringan. Bagian dari sistem visual ini mungkin lebih sensitif terhadap disfungsi mitokondria, khususnya kelainan koenzim I.
Penyebab utama apakah pembawa mengembangkan penyakit ini tidak jelas; faktor pengkodean nuklir, produk mitokondria atau metabolisme mitokondria semuanya dapat mempengaruhi ekspresi fenotipik LHON. Namun, karakteristik fisiologis mitokondria mungkin terkait dengan hal-hal berikut ini.
(1) distribusi mitokondria yang berbeda di berbagai jaringan dan fenomena bottleneck: pada tahap awal oosit, jumlah molekul mtDNA tumbuh dari pengurangan menjadi beberapa ratus hingga sekitar 100.000 pada oosit dewasa, sehingga oosit dapat memiliki tingkat mutasi yang berbeda. Oleh karena itu, sulit untuk memprediksi tingkat mutasi atau timbulnya penyakit pada keturunan dari ibu.
(2) Pengaruh usia: frekuensi mutasi mtDNA yang tinggi, akumulasi mutasi mtDNA secara bertahap dalam sel somatik dengan bertambahnya usia, penurunan fosforilasi oksidatif, dan kebutuhan energi yang lebih tinggi dari saraf optik dibandingkan dengan jaringan normal, mungkin menjadi salah satu alasan mengapa saraf optik adalah jaringan utama yang terlibat. Penggunaan dan penyimpanan energi jaringan pada individu juga menentukan waktu dan tingkat kehilangan penglihatan. Karena produk energi mitokondria menurun seiring dengan bertambahnya usia, waktu timbulnya kehilangan penglihatan pada pasien LHON dapat mencerminkan nilai domain dari tingkat kritis kerusakan fungsi mitokondria.
(3) Heterogenitas genetik: Howell dkk. mempelajari garis keluarga LHON di Inggris yang mencakup enam generasi. Pada baris ini, dua cabang memiliki 11778 lokus mutan yang menunjukkan pola segregasi ras yang kompleks, yang lain adalah tipe liar homozigot, dan empat heterozigot. Lebih lanjut, terdapat segregasi asosiasi-rasial alelik 11778, dan polimorfisme dalam keluarga pada lokus nukleosida 5471 pasien 18 dan 19 G:A non-episomal. Segregasi joint-race ini dalam molekul mtDNA yang sama menunjukkan bahwa kedua substitusi terjadi secara bersamaan atau hampir bersamaan. Namun, tingginya tingkat alel mitokondria yang berbeda dalam satu keluarga menunjukkan sejarah asal-usul yang kompleks dan divergensi dalam dua substitusi. Singkatnya, dalam satu cabang keluarga, vektor kemudian mensegregasi genotipe mutan ke tingkat tinggi, dan di cabang lain, ada dua kali lipat dari tipe liar atau fenotipe mutan yang pada dasarnya menjadi homozigot. Tingkat heterogenitas mutasi LHON primer pada beberapa keluarga onset dan non-onset mungkin terkait dengan risiko kehilangan penglihatan, namun pada sebagian besar pasien yang secara molekuler diidentifikasi sebagai LHON, heterogenitas terdeteksi dalam darah hanya sebagian kecil pasien onset.
(4) Faktor lingkungan intrinsik dan ekstrinsik: penyakit sistemik, defisiensi nutrisi, efek obat, atau toksin yang secara langsung atau tidak langsung menghambat metabolisme mitokondria dan dengan demikian memicu atau meningkatkan ekspresi fenotip penyakit. Toksisitas kronis dan faktor lingkungan telah dipelajari lebih sering, dan semua mutasi LHON sampai saat ini telah menjadi mutasi missense pada subunit fosforilasi oksidatif kompleks I, III dan IV. Pasien dengan LHON mungkin memiliki fosforilasi oksidatif yang abnormal dan aktivitas enzim oksidatif dan tiosianat yang terganggu di mitokondria, dan ketika merokok kronis, asupan zat yang mengandung sianida, pencemaran lingkungan, dll., Menyebabkan sianida terakumulasi dalam tubuh pasien, yang dapat menghambat sitokrom C oksidase dalam sel dari waktu ke waktu, yang semakin memperburuk fenotipe mitokondria. Akumulasi sianida dalam tubuh dapat menghambat sitokrom C oksidase dan semakin memperburuk gangguan fosfat oksidatif setelah mutasi mitokondria, sehingga meningkatkan risiko morbiditas. Namun demikian, pengobatan dengan antidotum sianida, seperti karboksikobalamin dan natrium tiosulfat, belum ditemukan untuk mencegah perkembangan penyakit atau gangguan fungsi penglihatan. Oleh karena itu, studi ini masih dalam proses. Secara khusus, Kuba, negara dengan defisiensi nutrisi yang signifikan, tidak menunjukkan peningkatan insiden LHON pada pasien dengan lokus mutasi 11778. Meskipun tidak ada uji coba kelompok terkontrol yang menunjukkan bahwa tembakau dan alkohol yang berlebihan dapat berkontribusi terhadap kehilangan penglihatan, sampel besar penelitian terkontrol gagal membuktikan kesimpulan ini. Faktor-faktor lain yang berbahaya bagi LHON, seperti etambutol, dan terapi antivirus mungkin juga berbahaya bagi pasien dengan mutasi LHON, telah disarankan oleh Alfredoa, yang menemukan bahwa merokok merupakan faktor risiko LHON, tetapi kejadian hipertensi dan hiperkolesterolaemia lebih rendah daripada kontrol. Tidak ada studi yang dilaporkan di Cina dan hasil ini perlu dipelajari secara mendalam. Gangguan endokrin seperti melahirkan dan diabetes yang tergantung insulin dapat memicu LHON, dan jika dikoreksi tepat waktu, gangguan endokrin ini dapat menyebabkan tingkat pemulihan penglihatan pada beberapa pasien.
(5) Sklerosis multipel: Evaluasi LHON biasanya dibatasi oleh tes tambahan selain analisis genetik. Pemeriksaan CT dan MRI pada pasien dengan LHON adalah normal kecuali untuk mereka yang menunjukkan sklerosis multipel dan mereka yang mengalami distonia dan kerusakan ganglia basal. 1992 merupakan penemuan pertama oleh Harding dkk. bahwa mutasi DNA mitokondria yang menyebabkan LHON juga terlihat pada pasien MS, diikuti oleh banyak penelitian tentang hubungan antara mutasi DNA mitokondria dan MS oleh para peneliti di Eropa dan Amerika Serikat, Hasil penelitian menunjukkan bahwa tiga lokus mutasi DNA mitokondria primer 11778, 3460 dan 14484, yang menyebabkan LHON, dapat ditemukan pada pasien MS, dengan 11778 yang paling umum. Seorang anak laki-laki dengan gangguan penglihatan tetapi tidak ada tanda atau gejala yang menunjukkan penyakit demielinasi ditemukan memiliki perubahan materi putih ventrikel sinyal tinggi T2 yang luas. Dua pasien dengan LHON ditemukan memiliki selubung saraf optik yang melebar pada CT, MRI dan ultrasonografi orbital. MRI biasanya normal selama fase kehilangan penglihatan akut pada pasien LHON, sementara segmen intraorbital saraf optik menunjukkan sinyal tinggi T2 pada MRI beberapa bulan kemudian. Sebaliknya, tidak hanya ada beberapa laporan dari Asia (hanya dari Jepang), tetapi hasilnya sangat berbeda, dan mutasi mtDNA tidak dianggap terkait dengan perkembangan MS. Jueqian Zhou meneliti 18 pasien MS dengan mutasi DNA mitokondria 11778 dalam darah perifer. Tidak ada mutasi DNA mitokondria yang terdeteksi pada pasien MS. Para penulis berspekulasi bahwa hal ini mungkin terkait dengan insiden MS yang secara signifikan lebih rendah di Asia dibandingkan dengan Eropa.
2.3 LHON dan apoptosis.
Korelasi antara mtDNA dan apoptosis telah semakin banyak dipelajari dalam beberapa tahun terakhir ini. pitkeane et al. menemukan bahwa sel dapat menghasilkan superoksida dalam jumlah besar selama kultur sel jika kompleks NADH dehidrogenase dalam rantai pernapasan rusak. Pengobatan garis sel penyebab LHON dan garis sel mutan mtDNA yang terkait dengan cacat kompleks dengan anti-Fas lebih mungkin untuk menginduksi apoptosis.Danielson dkk. menemukan bahwa pasien LHON dengan lokus mutasi pada 3460 dan 11778 rentan terhadap apoptosis yang dipicu oleh Fas, menyimpulkan bahwa apoptosis memainkan peran penting dalam proses cedera neurologis LHON dan bahwa ini Untuk mengklarifikasi apakah stres oksidatif dan apoptosis dapat menyebabkan perubahan klinis pada pasien dengan penyakit ini, Mashima menemukan bahwa pasien dengan penyakit ini yang membawa His113 murni pada gen EPHX1 dan Arg 72 murni pada gen TP53 memiliki onset lebih awal daripada mereka yang tidak memiliki genotipe ini, sehingga menunjukkan bahwa polimorfisme yang diatur oleh gen nuklir terkait dengan stres oksidatif dan apoptosis. Floreani dkk. menemukan bahwa meskipun ada penurunan superoksida dismutase dalam sitoplasma semua pasien LHON dan penurunan aktivitas GPx dan GR dalam sel darah pasien LHON dengan mutasi 3460 dan 11778 yang parah, ada penurunan aktivitas GR dan MnSOD dalam sitoplasma semua pasien LHON. Hasil ini menyiratkan bahwa ada penurunan fungsi antioksidan dalam sel dengan lokus yang bermutasi di LHON, terutama dalam sel dengan mutasi fenotipik klinis yang signifikan, dan bahwa gangguan ini lebih jelas di lingkungan yang terpapar stres oksidatif seperti galaktosa.Battisti dkk, menggunakan mikroskop elektron, reologi darah, elektroforesis gel agar dan tes potensial membran mitokondria untuk memeriksa 6 pasien LHON dan 6 individu normal, dan hasilnya adalah bahwa LHON pasien memiliki tingkat apoptosis yang lebih tinggi daripada kontrol, dengan mitokondria yang terlibat dalam proses apoptosis. Dengan demikian, diusulkan bahwa ada hubungan linier antara kerusakan oksidatif yang berbeda dan peran penting keseimbangan dinamis redoks dalam ekspresi mutasi pada individu yang berbeda.
OzawaT menunjukkan bahwa kerusakan oksidatif pada mtDNA dan mutasi yang ditimbulkannya menyebabkan kerusakan pada gen fosforilasi oksidatif, yang pada gilirannya menyebabkan kelainan pada enzim yang terkait dengan rantai pernapasan, mengakibatkan disfungsi fosforilasi oksidatif mitokondria, meningkatkan produksi spesies oksigen reaktif (ROS) dan ketidakseimbangan lebih lanjut dalam fungsi rantai pernapasan. Siklus ini pada akhirnya menyebabkan kematian sel. Radikal bebas menyerang basa mtDNA terutama dengan modifikasi oksidatif langsung dari basa, dan basa yang dimodifikasi secara oksidatif rentan terhadap ketidakcocokan selama replikasi, yang menyebabkan mutasi. Wang Jianyong dkk. menguji serum nitric oxide (NO) dan nitric oxide synthase (NOS) pada keluarga LHON dengan mutasi titik 11778 dan menemukan bahwa pasien memiliki NOS yang lebih tinggi daripada pembawa. Dalam mempelajari perubahan radikal bebas dan antioksidan dalam keluarga LHON, ditemukan bahwa kadar serum superoksida dismutase (SOD) secara signifikan lebih tinggi pada pasien dan pembawa normal dibandingkan dengan kelompok normal, dan bahwa glutathione (GSH) secara signifikan lebih tinggi pada pasien daripada kelompok normal, sementara serum glutathione-transferase (GST) dan kadar GSH lebih rendah pada pembawa normal LHON daripada kontrol normal. penelitian belum diamati lebih lanjut.
3. Studi laboratorium.
Sampai saat ini, tidak ada patologi saraf optik awal yang dilaporkan pada LHON, sehingga lokalisasi dan kerusakan asli tidak dipahami dengan baik. Kerrison dkk. menemukan serabut saraf optik, lapisan sel ganglion optik, dan atrofi saraf optik pada pasien Australia wanita berusia 81 tahun dengan LHON saat otopsi. Mikroskopi elektron mengungkapkan kalsium terbatas pada bilayer dalam inklusi sel ganglion, menunjukkan adanya kalsifikasi mitokondria. Analisis histopatologi dan morfologi dari tiga pasien dengan kehilangan penglihatan akut selama bertahun-tahun menghasilkan kehilangan serat saraf optik yang parah dan ekstensif. Hanya bundel serabut saraf perifer dan primer berdiameter lebih besar yang tersisa. Serat-seratnya mengalami luka kistik, dengan debu degenerasi yang tersebar dan manifestasi inflamasi minor. Peneliti ini mengusulkan hilangnya sel ganglion selektif (sel-P – sel primordial, sel abadi, sel persisten).
Tidak ada model hewan yang cocok untuk mempelajari penyakit mutasi mitokondria. Model sel transmitokondria, di sisi lain, adalah alat modern utama untuk mempelajari penyakit mutasi mitokondria. Pada tahun 1996, Jun menggunakan model sel trans-mitokondria untuk mempelajari ekspresi fungsional dan patogenesis biologis mtDNA target eksogen pada pasien dengan mutasi lokus 14459 LHON. Aktivitas enzim kompleks mitokondria I ditemukan berkurang sebesar 39%.
4. Pengobatan dan prognosis.
Masih banyak pertanyaan mengenai ekspresi fenotip LHON, dengan lokus mutan yang berbeda menunjukkan manifestasi klinis yang serupa dan pemulihan visual spontan pada ketiga lokus utama fenotip mutan. Namun, tingkat pemulihannya bervariasi, dengan hanya 4% dari 136 pasien dengan mutasi lokus 11778 yang mengalami pemulihan spontan; 14484 memiliki 37-65%. Selain itu, pasien dengan 14484 memiliki ketajaman visual yang secara signifikan lebih baik daripada mereka yang memiliki lokus mutasi 11778 dan 3460. Oostra [34] mempelajari prognosis visual pasien dengan tiga LHON mutan primer, 11778, 3460 dan 14484, dengan prognosis visual terbaik pada lokus 4484, diikuti oleh lokus 3460, dan prognosis visual terburuk pada pasien dengan mutasi pada lokus 11778. Di Australia, Belanda dan Amerika Serikat, pasien dengan kehilangan penglihatan ditindaklanjuti selama 2 tahun dan menemukan tingkat pemulihan penglihatan yang tinggi pada pasien dengan mutasi lokus 14484. Tong Est dkk. menemukan bahwa ada atau tidak adanya mutasi Wallace pada penyakit Leber tidak signifikan dalam memprediksi pemulihan penglihatan, dan mereka yang mengalami komplikasi neurologis yang parah sering kali tanpa mutasi lokus 11778. Kesimpulannya, setiap laporan efikasi yang tidak terkendali tentang pemulihan penglihatan secara spontan pada beberapa pasien dengan LHON harus dilakukan dengan hati-hati. Mekanisme pemulihan spontan ini tidak jelas, dan pengamatan tindak lanjut jangka panjang untuk mengklarifikasi apakah ada pemulihan spontan yang sebenarnya sangat penting.
Tidak ada pengobatan khusus untuk LHON. Penggunaan kraniektomi untuk melepaskan adhesi arachnoid yang bersilangan pada pasien LHON, yang dianjurkan di Jepang pada akhir 1960-an, telah meningkatkan penglihatan pada lebih dari 120 kasus pada sekitar 80% pasien, tetapi sulit untuk percaya bahwa efisiensi tersebut dapat dicapai dengan pembedahan mengubah status vaskular saraf optik. Adalah umum untuk menyadari bahwa penyakit ini mungkin terkait dengan LHON setelah terapi kejut hormonal gagal. Beberapa penelitian telah menyarankan bahwa kofaktor yang terjadi secara alami dalam metabolisme mitokondria dengan sifat antioksidan, seperti koenzim Q10, suksinat, vitamin K1, K3, C, B1 dan B2, dapat berperan dalam pemulihan penglihatan. Menurut Yoles pada tahun 1999, 14 dari 28 kasus pasien LHON diobati dengan Idebenone (hidrokuinon) yang dikombinasi dengan vitamin B2 dan C. Tidak ada perbedaan jumlah mata dalam hal pemulihan penglihatan. Zuo Wei dkk. menggunakan kombinasi pengobatan Tiongkok dan Barat untuk mengobati 28 kasus pasien LHON dan memperoleh tingkat efektifitas total 46,5%. Faktor-faktor yang dianggap memiliki efek apoptosis neuroprotektif atau anti-nodal digunakan untuk kehilangan penglihatan akut pada LHON, pencegahan onset mata kedua, atau pengobatan profilaksis untuk anggota keluarga asimptomatik berisiko tinggi, tetapi kemanjurannya tergantung pada studi observasional lebih lanjut.
Terapi gen ekspresi heterozigot untuk LHON dan penyakit mitokondria lainnya mungkin merupakan salah satu pendekatan terapi yang lebih menjanjikan di masa depan. Pengobatan ini melibatkan penggunaan translokasi pengkodean nuklir untuk mensintesis (ND4 berisi situs nukleotida 11778) mtDNA yang dikodekan oleh gen normal, dimasukkan ke dalam vektor virus terkait adeno yang tidak aktif yang mengkodekan protein dalam sitoplasma, yang kemudian diimpor ke mitokondria. Protein ini meningkatkan tingkat kelangsungan hidup heterozigot sitoplasma yang membawa lokus 11778 dengan faktor 3 dan menyimpan produk sintesis ATP ke tingkat yang mengandung sitoplasma mtDNA normal, sebuah terapi yang juga perlu diselidiki lebih lanjut.
5. Outlook.
Karakteristik genetik gen mitokondria dapat menjelaskan sebagian dari patogenesis LHON. Pertama, semua keluarga LHON sampai saat ini telah diwariskan dalam garis ibu; timbulnya penyakit ini sebagian besar di masa dewasa muda, yang mungkin terkait dengan kecenderungan genetik mtDNA untuk mengakumulasi mtDNA abnormal dalam tubuh dari waktu ke waktu karena adanya heterogenitas intraseluler dalam mitokondria, mencapai ” efek ambang batas” yang menyebabkan timbulnya penyakit. Pada saat yang sama, saraf optik adalah “target” penyakit ini karena kebutuhan oksigennya yang tinggi. Walaupun sudah banyak penelitian modern mengenai LHON, masih banyak pertanyaan yang belum terjawab. Beberapa masalah ini sangat menonjol, seperti fakta bahwa semua anggota keluarga pasien LHON yang memiliki hubungan ibu membawa mutasi mtDNA, namun beberapa tidak pernah memiliki gejala klinis. Dengan demikian, meskipun kehadiran mutasi mtDNA penting untuk ekspresi fenotipik, mungkin tidak cukup untuk menyebabkan patogenesis; mengapa mutasi mtDNA multilokus pada gen yang berbeda yang mengkodekan protein yang berbeda menyebabkan penyakit ini mengekspresikan fenotip klinis yang sama, sementara penyakit ini terbatas pada saraf optik; dan mengapa, dengan kesimpulan dari karakteristik genetik mitokondria, peningkatan progresif gen bermutasi seiring bertambahnya usia harus mengakibatkan memburuknya penyakit secara progresif pada pasien. Epifenomenon yang tidak lengkap dan kecenderungan onset pria menunjukkan bahwa faktor lain, seperti gen nuklir, mitokondria atau faktor lingkungan, berperan dalam patogenesis penyakit ini; selama patogenesis LHON, sudah ada kehilangan penglihatan yang signifikan, papila saraf optik pucat dan biasanya terapi kejut hormonal tidak efektif. Mekanisme patologis atau sifat LHON perlu diselidiki lebih lanjut dari aspek genetik, biokimia, fisiologis, patologis, dan klinis pengobatan Tiongkok. Terapi.