Mitochondriale Myopathien

Mitochondriale Myopathien sind Erkrankungen, die aus einer Dysfunktion der Mitochondrien (der energiesynthetisierenden Zellorganellen) resultieren und durch ausgeprägte muskuläre Symptome gekennzeichnet sind. Die Krankheitsbilder können von verschiedenen Symptomen begleitet werden, wobei sich diese in der Regel hauptsächlich auf Organe mit einem verhältnismäßig hohen Energiebedarf, wie z. B. Skelettmuskulatur Skelettmuskulatur Muskelphysiologie der Skelettmuskulatur, Gehirn und Herz, beziehen. Mitochondriale Myopathien werden durch Mutationen der nuklearen DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA (nDNA) oder der mitochondrialen DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA (mtDNA) verursacht, welche typischerweise zu einer verringerten Energieproduktion der Zellen führen. Die klinische Präsentation kann eine isolierte Myopathie, aber beispielsweise auch eine Enzephalomyopathie, Ophthalmoplegie oder eine Multisystemerkrankung sein. Die Diagnostik umfasst eine eingehende medizinische und familiäre Anamnese sowie Labordiagnostik und genetische Untersuchungen. Bei der Muskelbiopsie fällt in der Regel eine subsarkolemmale und intermyofibrilläre Proliferation von Mitochondrien auf, welche als „ausgefranste rote Fasern“ (englisches Akronym: RRF) sichtbar werden. Dieser Befund weist auf eine kompensatorische Reaktion der Zelle auf einen vorherrschenden Energiemangel hin. Für die Behandlung mitochondrialer Myopathien steht aktuell keine kurative Therapie zur Verfügung, sodass die Behandlung hauptsächlich aus der symptomatischen Therapie der vorherrschenden Symptome besteht.

Aktualisiert: 05.07.2023

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

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Überblick

Definition

Mitochondriale Myopathien sind Erkrankungen, die aus einer Fehlfunktion der Mitochondrien (der energieerzeugenden Zellbestandteile) resultieren. Diese Erkrankungen sind durch ausgeprägte neurologische und muskuläre Symptome (z. B. Muskelschwäche) gekennzeichnet und werden von verschiedenen Begleitsymptomen ergänzt. Die Symptome beziehen sich hauptsächlich auf Organe mit hohem Energiebedarf. In den meisten Fällen handelt es sich um Multisystemerkrankungen.

Ätiologie

Epidemiologie

  • Weltweit ist es schwierig, die genaue Prävalenz zu bestimmen. Gründe dafür sind:
    • Daten sind in bestimmten Regionen nicht verfügbar
    • Weniger schwere Symptome bleiben unbemerkt und werden daher nicht gemeldet.
  • Eine Studie aus England ermittelte von 1994 bis 2014 folgende Daten für mitochondriale Erkrankungen:
    • Gesamtprävalenz: ca. 1:4300 (betrifft Mutationen des mitochondrialen und nukleären Genoms)
    • Prävalenz mitochondrialer Erkrankungen des Erwachsenenalters basierend auf einer mtDNA-Mutation: 20:100.000
    • Prävalenz symptomatischer Mutationen von mitochondrialen nukleären Genen: 2,9:100.000 im Erwachsenenalter

Pathophysiologie

Mitochondrien

Mitochondrium der eukaryontischen Zelle

Aufbau eines Mitochondriums

Bild: „Mitochondrion of the eukaryotic cell“ von Mariana Ruiz Villarreal. Lizenz: Public Domain

Mitochondriale Erkrankung

  • Sowohl nukleäre als auch mitochondriale Gene produzieren Proteine Proteine Proteine und Peptide, die für die Mitochondrien notwendig sind, um ihre verschiedenen Funktionen auszuführen.
  • Mutationen in der nDNA oder mtDNA beeinträchtigen mitochondriale Funktionen, was letztendlich zu einer verringerten Energieproduktion und einem erhöhten Risiko radikaler Sauerstoffschädigung führt.
  • nDNA:
    • Mutationen können autosomal-rezessiv, autosomal-dominant oder X-chromosomal sein.
    • Auch De-novoMutationen kommen vor.
  • mtDNA:
    • Eine befruchtete Eizelle trägt überwiegend maternale Mitochondrien; somit wird der mitochondriale Genotyp maternal vererbt.
    • Sporadische Mutationen können auftreten, was darauf hindeutet, dass die Nachkommen eine andere mtDNA haben können als die Mutter.
    • Jede Zelle hat mehrere Mitochondrien und jedes Mitochondrium hat mehrere DNA-Moleküle.
      • Homoplasmie: mtDNAs sind alle identisch.
      • Heteroplasmie: In einigen mtDNA-Kopien ist eine Mutation vorhanden.
    • Die klinische Expression der Mutation(en) ist aufgrund der Heteroplasmie variabel.
  • Gehirn, Herz und Muskeln benötigen im Allgemeinen viel Energie, sodass Defekte in der mitochondrialen Funktion diese Organe am ehesten beeinträchtigen.
    • Muskelerkrankungen (Myopathien) können die vorherrschende Manifestation sein.
    • Andere Erkrankungen haben eine Vielzahl von Erscheinungsformen, abhängig von den betroffenen Organen.

Klinik

Allgemeine Erkenntnisse

Anzeichen und Symptome sind abhängig von betroffenen Organen oder Geweben:

Spezifische Pathologien

  • Isolierte Myopathie (ausschließlich Muskelsymptome):
    • Schwäche, Fatigue, verminderte Belastbarkeit
    • Betrifft in der Regel proximale Gliedmaßen
    • Muskuläre Belastungsintoleranz
    • Rhabdomyolysen
  • Chronisch-progressive externe Ophthalmoplegie (CPEO) :
    • Progressive Ophthalmoparese mit Ptosis (meist bilateral und asymmetrisch)
    • Symptomatische Überschneidung mit anderen mitochondrialen Myopathien.
    • Muskuläre Belastungsintoleranz
    • > 50 % sporadisch (singuläre mtDNA-Deletionen oder – Duplikationen)
  • Kearns-Sayre-Syndrom (KSS):
  • Hereditäre Leber-Optikus-Neuropathie (englisches Akronym: LHON):
    • Präsentiert sich in der Regel mit einer zunächst unilateralen, im Verlauf beidseitigen Optikusneuropathie (permanenter Sehverlust vorwiegend bei jungen Männern*)
    • Krankheitsbeginn in der Regel zwischen dem 10. und 50. Lebensjahr
    • Maternal vererbt (assoziiert mit mtDNA-Punktmutation)
    • Weitere, seltene Symptome können sein:
    • In der bildgebenden Diagnostik können zerebral sogenannte „white matter lesions“ auffallen und in der Liquordiagnostik liegen teilweise oligoklonale Banden vor.
  • Schwere Enzephalomyopathie im Säuglings- oder Kindesalter:
  • Multisystemerkrankung (variable Kombination von Manifestationen, wobei das Leigh-Syndrom und die mitochondriale Enzephalomyopathie, Laktatazidose und schlaganfallähnliche Episoden (MELAS) am häufigsten vorkommen):
  • Coenzym Q10 (CoQ10)-Defizienz:
    • Coenzym Q10 ist ein wichtiger Elektronenträger, Antioxidans und ein wichtiger Faktor bei der DNA-Reparatur und der Zellmembranregulation.
    • Mitochondriale Störungen führen zu reduzierten CoQ10-Spiegeln.
    • Erkrankungsalter variabel (frühe Kindheit bis zur 7. Lebensdekade)
    • Kann nur mit proximaler Muskelschwäche auftreten (isolierte Myopathie)
    • Kann auch Ataxie Ataxie Ataxie-Teleangiektasien, Enzephalomyopathie und nephrotisches Syndrom Nephrotisches Syndrom Nephrotisches Syndrom beinhalten
    • > 15 involvierte Gene bekannt

Diagnostik

  • Anamnese und körperliche Untersuchung:
  • Besonderheiten der mtDNA-Diagnostik:
    • Homoplasmie oder Heteroplasmie
    • Heteroplasmiegrad gibt den Anteil mutierter mtDNA an und kann sich im Verlauf ändern.
    • Ab einem gewissen Schwellenwert des Heteroplasmiegrades (überwiegend Vorhandensein der mutierten mtDNA) kommt es zu einem Abfall der Energiesynthese, was in Funktionsstörungen und somit in Symptomen resultieren kann.
  • Labordiagnostik:
    • Differenzialblutbild
    • Metabolische Diagnostik
    • CK
    • CK-MB
    • Laktat (in Ruhe und unter Belastung)
    • Harnsäure
    • HbA1c
    • Aminosäuren
    • Liquordiagnostik (umfasst Laktat, Pyruvat Pyruvat Glykolyse, Aminosäuren und 5-Methyltetrahydrofolat)
    • Quantitative und qualitative organische Säuren im Urin
  • Molekulargenetische Diagnostik: Bei klassischer Präsentation (z. B. LHON) können zunächst genetische Untersuchungen durchgeführt werden (Einzelfallentscheidung).
  • Muskelbiopsie:
    • Mitochondriale Akkumulation in der subsarkolemmalen und intermyofibrillären Region der Muskelfasern
    • Mitochondrien vermehren sich, um die fehlende Energieproduktion auszugleichen.
    • In Gomori-Trichom-Färbung: Mitochondrien sind als rote Fasern vor blauem Hintergrund (zackige rote Fasern) zu sehen.
    • In der Succinatdehydrogenase (SDH)- Färbung wird die mitochondriale Proliferation als blaue Fasern sichtbar.
  • Zusätzliche Untersuchungen je nach Begleitsymptomatik:

Therapie

  • Keine kurative Therapiemöglichkeit
  • Hauptsächlich symptomatisch
  • Wenn möglich regelmäßige Bewegung (aerogenes Konditionstraining)
  • Ernährungsberatung (kalorisch ausgewogen, mehrere kleine Mahlzeiten täglich)
  • Meiden kataboler Zustände
  • Physiotherapie und Ergotherapie
  • Humangenetische Beratung
  • Ausstellung eines Notfallpasses für Muskelkranke
  • Abhängig von der individuellen Symptomatik:
    • Ggf. Atemunterstützung:
      • Für Patient*innen mit assoziierten Atembeschwerden
      • Nichtinvasive Maßnahmen (z. B. kontinuierlicher positiver Luftdruck (CPAP))
      • In einigen Fällen ist eine Tracheotomie Tracheotomie Grundlegende Verfahren erforderlich.
    • Augenärztliche und audiologische Untersuchung und ggf. Therapie
    • Kardiologische Untersuchung
    • Behandlung eines eventuell vorliegenden Diabetes Diabetes Diabetes Mellitus
    • Logopädie bei Dysphagie Dysphagie Dysphagie
    • Konventionelle Therapie bei epileptischen Anfällen (Vermeidung von Valproat aufgrund sekundärer L-Carnithin-Defizienz)
    • Schnelle Fiebersenkung und adäquate Flüssigkeitssubstitution bei fieberhaften Infekten
  • Pharmakologische Therapie:
    • Idebenon (einziges zugelassenes Arzneimittel): indiziert bei LHON ab dem 12. Lebensjahr
  • Gentherapie ist Forschungsgegenstand in Bezug auf die Therapie in Zukunft

Differentialdiagnosen

  • Krampfanfälle Krampfanfälle Krampfanfälle im Kindesalter bei Kindern: treten auf, wenn eine unkontrollierte übermäßige synchrone neuronale Aktivität im Gehirn auftritt, die plötzliche vorübergehende Veränderungen der motorischen Funktionen, Empfindungen, des Verhaltens oder des mentalen Status verursacht. Die Diagnose hängt von einer gründlichen Anamnese, körperlichen Untersuchung und EEG-Befunden ab. Die meisten Kinder, die einen Anfall erleiden, erholen sich ohne Folgeerscheinungen. Es werden verschiedene Typen beobachtet, darunter tonisch, myoklonisch und atonisch. Die Prognose hängt von der ursprünglichen Ursache und dem Vorliegen einer zugrunde liegenden neurologischen Pathologie ab.
  • Friedreich-Ataxie Friedreich-Ataxie Friedreich-Ataxie: autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung, welche durch progressive spinozerebelläre Degeneration gekennzeichnet ist. Die Friedreich-Ataxie Friedreich-Ataxie Friedreich-Ataxie zeigt sich in der Regel im 1.–2. Lebensjahrzehnt mit progressiver Gangataxie, Schwäche, Tremor, Dysarthrie, Dysphagie Dysphagie Dysphagie, hypertropher Kardiomyopathie Kardiomyopathie Kardiomyopathien: Übersicht & Vergleich und/oder Diabetes Diabetes Diabetes Mellitus. Patient*innen werden letzten Endes bettlägerig. Die Diagnose wird durch Gentests bestätigt, die eine Trinukleotid-Repeat-Expansion im FXN -Gen zeigen. Die Behandlung ist unterstützend, und die meisten Patient*innen sterben im 4. oder 5. Lebensjahrzehnt an einer Herzerkrankung.
  • Myotone Syndrome: Gruppe heterogener Erbkrankheiten, die hauptsächlich die Muskulatur betreffen. Myotone Dystrophie, eine Trinukleotid/Tetranukleotid-Repeat-Expansionsstörung, ist die relevanteste Störung in dieser Gruppe. Verschiedene Typen können sich anhand Muskelschwächen, Myotonien und Myalgien präsentieren. Betroffene Patient*innen können sich auch mit Katarakten, kardialen Reizleitungsstörungen und Insulinresistenz vorstellen. Eine Muskelbiopsie und genetische Untersuchungen sind wegweisend bei der Diagnostik.

Quellen

  1. Ahuja A. S. (2018). Understanding mitochondrial myopathies: a review. Peer J 6:e4790. https://doi.org/10.7717/peerj.4790
  2. O’Ferrall, E. (2021). Mitochondrial structure, function and genetics. UpToDate.  https://www.uptodate.com/contents/mitochondrial-structure-function-and-genetics (Zugriff am 14.06.2021)
  3. O’Ferrall, E (2021). Mitochondrial myopathies: clinical features and diagnosis. In J. F. Dashe (Ed.), UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/mitochondrial-myopathies-clinical-features-and-diagnosis (Zugriff am 25.03.2021)
  4. O’Ferrall, E. (2021). Mitochondrial myopathies: treatment. UpToDate. https://www.uptodate.com/contents/mitochondrial-myopathies-treatment (Zugriff am 14.06.2021)
  5. C. Kornblum et al. AWMF Leitlinie „Mitochondriale Erkrankungen“ In. Leitlinien für Diagnostik und Therapie in der Neurologie. AWMF-Registernummer: 030/049. https://www.awmf.org/uploads/tx_szleitlinien/030-049l_S1_Mitochondriale-Erkrankungen_2021-02_01.pdf (Zugriff am 02.10.2022)

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Simon Veiser

Simon Veiser beschäftigt sich seit 2010 nicht nur theoretisch mit IT Service Management und ITIL, sondern auch als leidenschaftlicher Berater und Trainer. In unterschiedlichsten Projekten definierte, implementierte und optimierte er erfolgreiche IT Service Management Systeme. Dabei unterstützte er das organisatorische Change Management als zentralen Erfolgsfaktor in IT-Projekten. Simon Veiser ist ausgebildeter Trainer (CompTIA CTT+) und absolvierte die Zertifizierungen zum ITIL v3 Expert und ITIL 4 Managing Professional.

Dr. Frank Stummer

Dr. Frank Stummer ist Gründer und CEO der Digital Forensics GmbH und seit vielen Jahren insbesondere im Bereich der forensischen Netzwerkverkehrsanalyse tätig. Er ist Mitgründer mehrerer Unternehmen im Hochtechnologiebereich, u.a. der ipoque GmbH und der Adyton Systems AG, die beide von einem Konzern akquiriert wurden, sowie der Rhebo GmbH, einem Unternehmen für IT-Sicherheit und Netzwerküberwachung im Bereich Industrie 4.0 und IoT. Zuvor arbeitete er als Unternehmensberater für internationale Großkonzerne. Frank Stummer studierte Betriebswirtschaft an der TU Bergakademie Freiberg und promovierte am Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe.

Sobair Barak

Sobair Barak hat einen Masterabschluss in Wirtschaftsingenieurwesen absolviert und hat sich anschließend an der Harvard Business School weitergebildet. Heute ist er in einer Management-Position tätig und hat bereits diverse berufliche Auszeichnungen erhalten. Es ist seine persönliche Mission, in seinen Kursen besonders praxisrelevantes Wissen zu vermitteln, welches im täglichen Arbeits- und Geschäftsalltag von Nutzen ist.

Wolfgang A. Erharter

Wolfgang A. Erharter ist Managementtrainer, Organisationsberater, Musiker und Buchautor. Er begleitet seit über 15 Jahren Unternehmen, Führungskräfte und Start-ups. Daneben hält er Vorträge auf Kongressen und Vorlesungen in MBA-Programmen. 2012 ist sein Buch „Kreativität gibt es nicht“ erschienen, in dem er mit gängigen Mythen aufräumt und seine „Logik des Schaffens“ darlegt. Seine Vorträge gestaltet er musikalisch mit seiner Geige.

Holger Wöltje

Holger Wöltje ist Diplom-Ingenieur (BA) für Informationstechnik und mehrfacher Bestseller-Autor. Seit 1996 hat er über 15.800 Anwendern in Seminaren und Work-shops geholfen, die moderne Technik produktiver einzusetzen. Seit 2001 ist Holger Wöltje selbstständiger Berater und Vortragsredner. Er unterstützt die Mitarbeiter von mittelständischen Firmen und Fortune-Global-500- sowie DAX-30-Unternehmen dabei, ihren Arbeitsstil zu optimieren und zeigt Outlook-, OneNote- und SharePoint-Nutzern, wie sie ihre Termine, Aufgaben und E-Mails in den Griff bekommen, alle wichtigen Infos immer elektronisch parat haben, im Team effektiv zusammenarbeiten, mit moderner Technik produktiver arbeiten und mehr Zeit für das Wesentliche gewinnen.

Frank Eilers

Frank Eilers ist Keynote Speaker zu den Zukunftsthemen Digitale Transformation, Künstliche Intelligenz und die Zukunft der Arbeit. Er betreibt seit mehreren Jahren den Podcast „Arbeitsphilosophen“ und übersetzt komplexe Zukunftsthemen für ein breites Publikum. Als ehemaliger Stand-up Comedian bringt Eilers eine ordentliche Portion Humor und Lockerheit mit. 2017 wurde er für seine Arbeit mit dem Coaching Award ausgezeichnet.

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Yasmin Kardi ist zertifizierter Scrum Master, Product Owner und Agile Coach und berät neben ihrer Rolle als Product Owner Teams und das höhere Management zu den Themen agile Methoden, Design Thinking, OKR, Scrum, hybrides Projektmanagement und Change Management.. Zu ihrer Kernkompetenz gehört es u.a. internationale Projekte auszusteuern, die sich vor allem auf Produkt-, Business Model Innovation und dem Aufbau von Sales-Strategien fokussieren.

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Leon Chaudhari ist ein gefragter Marketingexperte, Inhaber mehrerer Unternehmen im Kreativ- und E-Learning-Bereich und Trainer für Marketingagenturen, KMUs und Personal Brands. Er unterstützt seine Kunden vor allem in den Bereichen digitales Marketing, Unternehmensgründung, Kundenakquise, Automatisierung und Chat Bot Programmierung. Seit nun bereits sechs Jahren unterrichtet er online und gründete im Jahr 2017 die „MyTeachingHero“ Akademie.

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Als akkreditierter Trainer für PRINCE2® und weitere international anerkannte Methoden im Projekt- und Portfoliomanagement gibt Andreas Ellenberger seit Jahren sein Methodenwissen mit viel Bezug zur praktischen Umsetzung weiter. In seinen Präsenztrainings geht er konkret auf die Situation der Teilnehmer ein und erarbeitet gemeinsam Lösungsansätze für die eigene Praxis auf Basis der Theorie, um Nachhaltigkeit zu erreichen. Da ihm dies am Herzen liegt, steht er für Telefoncoachings und Prüfungen einzelner Unterlagen bzgl. der Anwendung gern zur Verfügung.

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Alexander Plath ist seit über 30 Jahren im Verkauf und Vertrieb aktiv und hat in dieser Zeit alle Stationen vom Verkäufer bis zum Direktor Vertrieb Ausland und Mediensprecher eines multinationalen Unternehmens durchlaufen. Seit mehr als 20 Jahren coacht er Führungskräfte und Verkäufer*innen und ist ein gefragter Trainer und Referent im In- und Ausland, der vor allem mit hoher Praxisnähe, Humor und Begeisterung überzeugt.

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