Mitochondriopathie

Von , Ärztin
Mareike Müller

Mareike Müller ist freie Autorin in der NetDoktor-Medizinredaktion und Assistenzärztin für Neurochirurgie in Düsseldorf. Sie studierte Humanmedizin in Magdeburg und sammelte viel praktische medizinische Erfahrung während ihrer Auslandsaufenthalte auf vier verschiedenen Kontinenten.

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Der Begriff Mitochondriopathie bezeichnet eine Erkrankung bestimmter Zellstrukturen – der Mitochondrien. Diese befinden sich in jeder Körperzelle und versorgen sie mit Energie. Einige Betroffene haben nur milde Symptome, andere leiden an schweren Schädigungen der Muskeln und des Nervensystems. Lesen Sie hier mehr zu Symptomen und Prognose der Mitochondriopathie.

Mitochondrien, die Kraftwerke der Zelle

Kurzübersicht

  • Symptome: Abhängig davon, welche Proteine der Mitochondrien verändert sind und wie schwer: Muskelschwäche, Stoffwechselstörungen wie Diabetes, Krampfanfälle, Erblindung
  • Ursachen und Risikofaktoren: Veränderungen (Mutationen) an Genen für Proteine, die an den Stoffwechselvorgängen in den Zellkraftwerken beteiligt sind, entweder durch mütterliche Vererbung oder neue Mutation
  • Diagnose: Krankengeschichte, Vorerkrankungen in der Familie, körperliche Untersuchungen, Blutwerte, Muskelzellbiopsie, Erbgutanalyse
  • Behandlung: Nur Behandlung der Symptome möglich, Heilung ist nach gegenwärtigem Stand der Forschung nicht möglich; Medikamente, Diäten, Physio-, Ergotherapie oder Logopädie (je nach Symptomen)
  • Prognose: Je früher die Krankheit in Erscheinung tritt, desto stärker und schwerer ist der Verlauf in der Regel; Lebenserwartung und Lebensqualität lassen sich mit gezielter Therapie deutlich verbessern

Was ist Mitochondriopathie?

Unter einer Mitochondriopathie verstehen Mediziner eine Erkrankung bestimmter Strukturen der Körperzellen – der Mitochondrien.

Was sind Mitochondrien?

Diese winzigen "Zellorganellen" bezeichnet man auch als "Kraftwerke der Zelle". Sie kommen in fast allen menschlichen Zellen vor. In ihnen finden Stoffwechselvorgänge wie die sogenannte Atmungskette statt. Über diesen Prozess gewinnt der Körper aus zum Beispiel Zucker (Glucose) oder Fettsäuren etwa 90 Prozent der Körperenergie.

Bei einer Mitochondriopathie sind die Eiweisse (Proteine), die an der Atmungskette beteiligt sind, nicht funktionstüchtig. Daher wird nur relativ wenig Energie gewonnen. Grund dafür ist eine Veränderung im Erbgut (Mutation). Das beeinträchtigt vor allem Organe, die viel Energie benötigen. Dazu zählen unter anderem das Gehirn oder die Augenmuskeln.

Auftreten und Häufigkeit

Die ersten Symptome einer Mitochondriopathie treten im Kindes- und Jugendalter auf, manchmal auch erst im frühen Erwachsenenalter. Es wird geschätzt, dass von 100.000 Menschen etwa zwölf an einer Mitochondriopathie leiden.

Welche Symptome treten auf?

Es gibt unterschiedliche Formen der Mitochondriopathie, die sich in ihren Symptomen unterscheiden. Das liegt daran, dass es möglich ist, dass viele verschiedene Proteine der Mitochondrien von Mutationen betroffen sind und sich dann dementsprechend unterschiedliche Symptome zeigen.

Entsprechend der Symptome unterteilt man Mitochondriopathien in verschiedene Syndrome. Das Wort Syndrom bezeichnet Krankheitszeichen, die gleichzeitig auftreten und in einem Zusammenhang stehen.

Gemeinsame Symptome von Patienten mit verschiedenen Mitochondriopathien sind häufig:

  • Kleinwuchs
  • Belastungsabhängige Muskelschwäche
  • Augenmuskellähmungen
  • Diabetes mellitus
  • Krampfanfälle (Epilepsie)

Die im Folgenden genannten Syndrome stellen nur einen Teil möglicher Mitochondriopathien dar, andere Syndrome treten jedoch seltener auf.

MELAS-Syndrom

Die Abkürzung "MELAS" steht für "mitochondriale Enzephalopathie, Laktatazidose und schlaganfallähnliche Episoden". Beim MELAS-Syndrom leiden die Patienten an Krampfanfällen und Demenz. Eine Enzephalopathie beschreibt Erkrankungen des Gehirns. Eine Laktatazidose (eine "Milchsäureübersäuerung") entsteht, wenn der Körper viel Energie bereitstellen muss, ohne dass die Atmungskette der Mitochondrien mitarbeitet.

Die Milchsäure (Laktat) ist ein normales Stoffwechselprodukt, das bei den Betroffenen in den Mitochondrien nicht weiterverarbeitet wird. Die Milchsäure senkt dann den pH-Wert des Blutes und führt zu einer Übersäuerung. Sie ist damit auch die Ursache der schlaganfallähnlichen Episoden, die wie ein echter Schlaganfall mit Lähmungserscheinungen einhergehen. Grund sind eine verminderte Durchblutung und ein Sauerstoffmangel im Gehirn. Meist verschwinden diese Symptome, sobald die Laktatazidose behandelt ist.

MERRF-Syndrom

Die Abkürzung "MERRF" steht für "Myoklonus-Epilepsie mit Ragged-Red-Fibers“. Als Myoklonus bezeichnen Mediziner eine unwillkürlich zuckende Muskulatur. "Red-Ragged-Fibers" beschreiben Muskelzellen mit aufgequollenen Mitochondrien, die der Pathologe in einer Gewebsprobe unter dem Mikroskop bei einer Mitochondriopathie dieser Art findet. Die Patienten leiden häufig an Bewegungs- und Gleichgewichtsstörungen, meist steht eine schwere Epilepsie im Vordergrund der Beschwerden.

Kearns-Syre-Syndrom

Bei dieser Form einer Mitochondriopathie leiden die Patienten vor allem an Augenschäden wie Lähmungen der Augenmuskeln oder Netzhautveränderungen. Auch Herzmuskelschäden treten gehäuft auf. Für diese Patienten sind regelmässige Untersuchungen beim Kardiologen wichtig.

Bei vielen Betroffenen ist der Hormonhaushalt gestört, was sich in Form von Erkrankungen wie Diabetes mellitus oder einer Schilddrüsenunterfunktion äussert.

LHON

Die Abkürzung "LHON" steht für die "Leber’sche hereditäre Optikusneuropathie" –  eine Erkrankung des Sehnervs (Nervus opticus). Die nach dem Arzt Theodor Karl Gustav von Leber benannte Krankheit, die zu den Mitochondriopathien gehört, äussert sich durch Sehnervschädigungen und Netzhautveränderungen. Sie führt zu einem schmerzlosen Sehverlust.

Wie hoch ist die Lebenserwartung bei Mitochondriopathie?

Lebenserwartung und -qualität der Betroffenen lassen sich durch eine jeweils angepasste optimale Therapie verbessern. Ob und welche Therapie bei einer Mitochondriopathie hilft, ist dabei von Patient zu Patient sehr unterschiedlich und bedarf der ständigen Betreuung durch Spezialisten.

Da die Syndrome recht unterschiedlich sind und von leichten bis schweren Symptomen reichen, gibt es keine generelle Aussage zur Lebenserwartung der Betroffenen.

Ursachen und Risikofaktoren

Veränderungen im Mitochondrium als Ursache

In den "Zellkraftwerken", den Mitochondrien, findet eine Reihe von Stoffwechselvorgängen statt, die überwiegend dazu dienen, aus Zucker oder Fett Energie für die Zelle bereitzustellen.

In vielen verschiedenen einzelnen Schritten, die ineinandergreifen, werden dabei grosse komplexe Moleküle in einfachere abgebaut. Dabei entstehen Energie und Abfallprodukte wie Kohlendioxid. Beteiligt sind an diesen Vorgängen innerhalb der Mitchondrien viele verschiedene Proteine (Eiweisse oder auch Enzyme) und Proteinkomplexe.

Wie diese Proteine aufgebaut und geformt sein sollen, ist in den Genen, dem Erbgut der Zelle, hinterlegt sowie überwiegend in Teilen des Erbguts, die nur in den Mitochondrien vorhanden sind. Treten an den Genen für diese Proteine Schäden auf (Mutationen), werden die Proteine gar nicht hergestellt oder fehlerhaft gebaut. Dass hat dann entsprechende Auswirkungen auf deren Funktion.

Die komplexen Stoffwechselprozesse wie etwa die Atmungskette funktionieren dann nicht richtig und die Energiebereitstellung ist gestört. Dementsprechend treffen die Auswirkungen einer Mitochondriopathie vor allem Organe, die viel Energie benötigen. Dazu zählen zum Beispiel das Gehirn, die Augenmuskeln oder die Skelettmuskulatur.

Mittlerweile hat die Wissenschaft über 1700 Gene im Zellkern indentifiziert, die in den Mitochondrien eine Rolle spielen. Mehr als 300 davon stehen wohl im Zusammenhang mit verschiedenen Mitochondriopathien.

Wie Veränderungen entstehen

Eine Mitochondriopathie ist vererbbar, entsteht häufig aber auch ohne erbliche Vorbelastung (sporadisch).

Wird sie vererbt, geht die Mutation in der Regel von der Mutter aus. Da bei der Befruchtung der Eizelle die Mitochondrien aus dem väterlichen Spermium abgebaut werden, stammen später in der Regel alle Mitochondrien des Kindes aus der Eizelle.

Darüber hinaus befinden sich in einer Eizelle mehrere Mitochondrien mit verschiedenen Erbinformationen, die manchmal nur zum Teil mutieren (Heteroplasmie). In einer Eizelle sind mehrere hunderttausend Mitochondrien vorhanden. Im Laufe der Entwicklung des Embryos verteilen sich die Mitochondrien auf verschiedene Zellen und duplizieren sich dann erst.

Daher sind je nachdem, wie viele Mitochondrien der Eizelle verändert waren und in welchen Organen sie beim Kind vorkommen – und welche Proteine betroffen sind –, verschiedene Symptome und Organbeteiligungen möglich.

Da mehrere Gene für Proteine der Mitochondrien auch ausserhalb der Zellkraftwerke im Zellkern vorhanden sind, gibt es seltene Fälle, in denen nicht nur die Mutter die Krankheit vererbt. Für das LHON-Syndrom wurde eine solche Vererbung bereits gefunden.

Untersuchungen und Diagnose

Mitochondriopathie: Erste Schritte zur Diagnose

Um die Diagnose "Mitochondriopathie" zu stellen, befragt Ihr Arzt Sie zunächst ausführlich nach der Krankheitsgeschichte (Anamnese). Dabei stellt er Ihnen unter anderem folgende Fragen:

  • Wann sind die Beschwerden zum ersten Mal aufgetreten?
  • Sind die Beschwerden bei Belastung stärker?
  • Treten Muskelschmerzen auf?
  • Treten epileptische Anfälle auf?
  • Leidet ein Familienmitglied von Ihnen an ähnlichen Symptomen?
  • Gibt es in Ihrer Familie Erbkrankheiten?

Nur wenn die Beschwerden den Verdacht für eine Mitochondriopathie erhärten, nimmt der Arzt weitere Untersuchungen vor. Diese finden dann am ehesten in spezialisierten Zentren statt.

Mithilfe von Bluttests bestimmt der Arzt Stoffwechselprodukte wie zum Beispiel Milchzucker (Laktat). Besteht der Verdacht, dass bestimmte Organe durch die Mitochondriopathie in Mitleidenschaft gezogen sind, veranlasst der Arzt eventuell ein  Elektrokardiogramm (EKG) oder ein Herzechokardiogramm (Herzultraschall).

Ein Augenarzt macht einen Sehtest und beurteilt den Augenhintergrund. Mittels einer Magnetresonanztomografie (MRT) lassen sich Schäden im Gehirn feststellen.

Im weiteren Verlauf bestimmt man normalerweise regelmässig die Konzentrationen der Hormone im Körper, da bei Patienten mit Mitochondriopathie gehäuft hormonelle Erkrankungen wie Diabetes mellitus oder "Hyperparathyreoidismus" (Erkrankung der Nebenschilddrüsen) auftreten.

Neue Diagnostikmethoden

Eine Mitochondriopathie lässt sich sicher diagnostizieren, indem der Arzt eine Gewebeprobe aus einem Muskel (Muskelbiopsie) unter örtlicher Betäubung entnimmt. Anschliessend untersucht ein Pathologe die Probe unter dem Mikroskop und sieht dabei in vielen Fällen charakteristische Veränderungen der Mitochondrien.

Mit einer molekularbiologischen Analyse des Erbguts (DNA) aus der Probe der Muskelzellen sind Mutationen dann darüber hinaus darstellbar. Diese Methode hat mittlerweile an Bedeutung gewonnen.

Dabei haben neuere molekulargenetische Analysemethoden wie das "Next Generation Sequenzing NGS" oder das "Whole Exome Sequenzing WES" die Diagnostik deutlich erleichtert. Diese funktionieren oft bereits aus Blutproben.

Hilfe in einer humangenetischen Beratungsstelle

Für Familien von Betroffenen gibt es bei feststehender Diagnose Rat in einer humangenetischen Beratungsstelle. Dort bestimmt man die genaue Mutation und stellt einen Stammbaum der Familie auf. So lassen sich eventuell weitere betroffene Personen erkennen und ausserdem das Vererbungsrisiko an mögliche Nachkommen abschätzen.

Behandlung

Eine Mitochondriopathie ist nicht heilbar. Ziel der Behandlung ist es, die Symptome zu lindern und eventuelle Komplikationen zu verhindern (symptomatische Therapie). Je nachdem, an welchem Syndrom der Patient leidet und welche Beschwerden im Vordergrund stehen, passt der Arzt die Behandlung an.

Mit dem zunehmenden Verständnis der Wissenschaft für die Ursachen und Zusammenhänge der verschiedenen Mitochondriopathien gibt es aber zunehmend neue Ansätze der Behandlung. Mittlerweile ist ein Medikament eigens zur Behandlung des LHON-Syndroms auf dem Markt, namens Idebenon.

Medikamentöse Behandlungsmöglichkeiten

Einige Medikamente unterstützen die Arbeit von Stoffwechselprozessen wie der Atmungskette in den Mitochondrien – etwa sogenannte Co-Faktoren, Antioxidantien, Vitamin B1 oder Vitamin B2. Auch das Coenzym Q10 (Ubichinon) hilft in einigen Fällen.

Andere Medikamente (Antikonvulsiva) wirken gegen Krampfanfälle (etwa bei Epilepsie) und verhindern in vielen Fällen das erneute Auftreten eines Anfalls. Hilfreich sind zum Beispiel Carbamazepin oder Lamotrigin. Das Antiepileptikum Valproat ist wegen starker Nebenwirkungen zum Einsatz bei einer Mitochondriopathie nicht geeignet.

Treten Bewegungsstörungen auf, verschreibt der Arzt bei Muskelsteifigkeit häufig Dopamin oder bei gesteigerter Muskelaktivität Botulinumtoxin. Schlaganfallähnliche Episoden behandeln Mediziner meist mit Cortison.

Weitere Behandlungsmöglichkeiten

Vor allem Ausdauersportarten wie zum Beispiel Laufen oder Fahrradfahren sind hilfreich. Wichtig ist, dass die Patienten mit einer Mitochondriopathie beim Sport unter ihrer maximalen Belastungsgrenze bleiben.

Eine fettreiche und kohlenhydratarme Diät (= ketogen) hilft in vielen Fällen, eine auftretende Epilepsie zu stabilisieren. Dabei muss der Betroffene ausreichend viele Kalorien zu sich nehmen.

Der Patient lernt die ketogene Ernährungsweise zunächst im Krankenhaus, da dabei das Verhältnis von Fetten zu Kohlenhydraten wichtig ist. Später lässt sich die Diät zu Hause weiterführen.

Physio-, Ergotherapie sowie Logopädie kommen zur Verbesserung der Funktion der Muskulatur zum Einsatz.

Krankheitsverlauf und Prognose

Die ersten Beschwerden einer Mitochondriopathie zeigen sich je nach Syndrom meist im Jugend- oder frühen Erwachsenalter. Je nach Schwere und Art der Mutation(en) sind aber auch bereits Säuglinge betroffen.

Je früher die Kinder erkranken, desto schneller schreitet die Mitochondriopathie in der Regel fort. Ausserdem sind die Symptome dann häufig stärker als bei Patienten, die später erkranken. Bei ihnen verläuft die Krankheit meist langsamer und mit milderen Symptomen. Jedoch sind schnelle und heftige Verläufe auch bei jungen Erwachsenen möglich.

Eine Mitochondriopathie ist nach dem gegenwärtigen Stand der Forschung nicht zu heilen. Die Prognose hängt davon ab, wie früh die ersten Symptome auftreten, wie schnell die Erkrankung fortschreitet und wie stark die Krampfanfälle sind.

Mit entsprechender Therapie lassen sich die Lebensqualität und die Lebenserwartung der Betroffenen einer Mitochondriopathie meist deutlich verbessern.

Da mit neuen Methoden der Gensequenzierung die Ursachen der verschiedenen Mitochondriopathien immer besser verstanden werden, gibt es zunehmend spezifischere Therapien. Gegen LHON ist bereits ein spezifisches Medikament (Idebenon) zugelassen, das die Sehkraft der Betroffenen den bisherigen Studien zufolge zu erhalten vermag.

Autoren- & Quelleninformationen

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Wissenschaftliche Standards:

Dieser Text entspricht den Vorgaben der ärztlichen Fachliteratur, medizinischen Leitlinien sowie aktuellen Studien und wurde von Medizinern geprüft.

Autor:
Mareike Müller
Mareike Müller

Mareike Müller ist freie Autorin in der NetDoktor-Medizinredaktion und Assistenzärztin für Neurochirurgie in Düsseldorf. Sie studierte Humanmedizin in Magdeburg und sammelte viel praktische medizinische Erfahrung während ihrer Auslandsaufenthalte auf vier verschiedenen Kontinenten.

ICD-Codes:
E88G31
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