Bài viết được viết bởi BS Hà Thị Liên, Trung tâm Công nghệ cao Vinmec Show Ty thể là nhà máy sản xuất năng lượng cho cơ thể. Khi ty thể không hoạt động và thực hiện chức năng bình thường thường được sẽ không cung cấp đủ năng lượng cho các hoạt động của cơ thể, chính vì vậy các bệnh lý ty thể là những hội chứng có thời gian “tích lũy” lâu dài và do di truyền. Tỷ lệ mắc bệnh ty thể khoảng 1/5000 người. Vấn đề chẩn đoán, điều trị cho bệnh ty thể hiện nay vẫn còn đang được tiếp tục nghiên cứu. Ty thể là nhà máy năng lượng cho cơ thể chúng ta. Mỗi một tế bào có khoảng vài nghìn ty thể. Nhiệm vụ của nhà máy này là thực hiện quá trình hô hấp tế bào để chuyển hóa các chất từ thức ăn đã hấp thụ thành nguồn năng lượng. Ty thể sản xuất 90% năng lượng mà cơ thể chúng ta cần cho các hoạt động. Điều đặc biệt là ty thể có hệ DNA riêng (mtDNA) khác biệt với hệ DNA nằm trong nhân tế bào (DNA cá thể). mtDNA ở người là DNA vòng, mạch đôi dài 16.6kb và mã hóa chho 13 loại protein (là các đơn vị tham gia vào chuỗi hô hấp), 2 loại RNA ribosome và 22 RNA vận chuyển. mtDNA không có intron và ngoại trừ vùng D loop liên quan tới sự tổng hợp và phiên mã DNA thì hầu hết gen ty thể là trình tự mã hóa.  Cấu trúc AND ty thể của con người Bệnh ty thể là những bệnh mãn tính kéo dài, xảy ra do di truyền, thường là những hội chứng di truyền xảy ra khi ty thể không sản sinh đủ năng lượng cho các hoạt động chức năng. Bệnh có thể bắt đầu xuất hiện ngay sau khi sinh hoặc cũng có thể xảy ra ở bất kỳ lứa tuổi nào. Bệnh ty thể ảnh hưởng chủ yếu ở một bộ phận nào đó của cơ thể nhưng là não, các tế bào thần kinh, cơ, thận, tim, gan, măt, tai và tụy. Chủ yếu những hệ cơ quan bị ảnh hưởng là những cơ quan tiêu thụ nhiều năng lượng. Khi ty thể trong tế bào bị mất chức năng dẫn tới cơ quan không đủ năng lượng cho hoạt động dẫn tới hậu quả suy giảm, mất chức năng. Rất nhiều bệnh lý khác có thể dẫn tới việc mất chức năng ty thể ở mức thứ phát và gây ảnh hưởng tới những bệnh khác như: Alzheimer, loạn dưỡng cơ, bệnh Lou Gehrig, tiểu đường và ung thư. Theo ước tính tỷ lệ bệnh ty thể khoảng 1/5000 người. Cứ mỗi năm có từ 1000 đến 4000 trẻ em ở Mỹ sinh ra mắc bệnh lý ty thể. Do triệu chứng và nhiều hệ cơ quan bị ảnh hưởng nên các bệnh lý ty thể thường bị chẩn đoán nhầm sang các bệnh lý khác thông thường hơn. Triệu chứng của bệnh ty thể phụ thuộc vào loại tế bào của cơ thể bị ảnh hưởng. Người bệnh có thể bị ảnh hưởng ở mức độ vừa cho tới cấp tính và có thể liên quan tới một hoặc nhiều cơ quan khác nhau, có thể xảy ra ở bất kỳ lứa tuổi nào. Ngay cả khi những người trong cùng gia đình cùng bị bệnh ty thể thì các triệu chứng cũng có thể khác nhau. Các triệu chứng có thể liên quan tới bệnh ty thể bao gồm:
Bệnh về tim mạch là một trong các triệu chứng có thể liên quan tới bệnh ty thể Ngay khi có các triệu chứng như trên, bạn nên đến ngay cơ sở y tế để được bác sĩ chuyên khoa khám và tư vấn điều trị. Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec là cơ sở y tế chất lượng cao tại Việt Nam với đội ngũ y bác sĩ có trình độ chuyên môn cao, được đào tạo bài bản, chuyên sâu trong nước và nước ngoài, giàu kinh nghiệm. Hệ thống thiết bị y tế hiện đại, tối tân, sở hữu nhiều máy móc tốt nhất trên thế giới giúp phát hiện ra nhiều căn bệnh khó, nguy hiểm trong thời gian ngắn, hỗ trợ việc chẩn đoán, điều trị của bác sĩ hiệu quả nhất. Không gian bệnh viện được thiết kế theo tiêu chuẩn khách sạn 5 sao, mang đến cho người bệnh sự thoải mái, thân thiện, yên tâm. Để được tư vấn trực tiếp, Quý Khách vui lòng bấm số 1900 232 389 (phím 0 để gọi Vinmec) hoặc đăng ký lịch khám tại viện TẠI ĐÂY. Nếu có nhu cầu tư vấn sức khỏe từ xa cùng bác sĩ Vinmec, quý khách đặt lịch tư vấn TẠI ĐÂY. Tải ứng dụng độc quyền MyVinmec để đặt lịch nhanh hơn, theo dõi lịch tiện lợi hơn XEM THÊM:
Ty thể (mitochondria) là bào quan có chức năng chuyển hóa năng lượng tích trong chất dinh dưỡng thành năng lượng trong ATP. Ty thể có trong tất cả tế bào nhân chuẩn
1. Cấu trúc hiển vi Ở trạng thái bình thường ty thể có hình trứng với đường kính 0.5-2, dài từ 7-10. Ty thể có nhiều trong các tế bào tích cực chuyển hóa năng lượng, ví dụ, tế bào gan, tế bào cơ,… Tế bào gan có khoảng 1500 ty thể ( chiếm 22% khối lượng tế bào), Trong tế bào, ty thể thường được phân bố đồng đều trong tế bào chất, hoặc tập trung ở vùng tế bào chất mà ở đó tế bào cần nhiều năng lượng để họat động sống. Ty thể có cấu trúc siêu vi và phân tử tương đối giống nhau ở tế bào thực vật cũng như ở động vật. Ty thể được cấu tạo từ màng kép gồm màng ngoài và màng trong và đều có bản chất là màng lipoprotein, bao lấy khối chất nền (matrix) ở phía trong. Màng ngoài và màng tron ty thể giới hạn xoang gian màng, cách biệt với chất nền bởi màng trong. Màng trong mọc lồi và chất nền tạo nên các mấu lồi hình răng lược gọi là màu (crista). Ty thể chứa protein ( 65-70%) và lipit (25-30%). Ngoài ra trong ti thể còn có DNA và RNA 2. Màng ngoài Màng ngoài ty thề là lipoprotein có độ dày 6 mm chứa nhiều protein xuyên màng ( 60%) và chứa lipit 40 %. Tỉ lệ giữa cholesterol/ photpholipit là 1/8. Màng ngoài chứa nhiều kênh ion, các protein mang để vận chuyển các ion và các chất với khối luoo75ng phân tử dưới 1000D Trong màng ngoài chứa nhiều enzim khác nhau: transferaza, kinase, cytocrom, photpholipaza.
1. Xoang gian màng Xoang gian màng rất hẹp phân bố vào cá mào răng lược, là nơi trung chuyển các chất giữa màng ngoài và màng trong. Ngoài ra, xoang gian màng chứa nhiều proton H+ được vận chuyển đến từ xoang chất nền do hoạt động của các phức hợp truyền electron. Trong xoang gian màng chứa nhiều protein tham gia vào quá trình tự chết theo chu trình của tế bào. 2. Màng trong Màng trong của ty thể cũng là màng lipoprotein khác với màng ngoài không chỉ ở chỗ chúng có chứa nhiều protein hơn màng ngoài ( 80%) và lipit (20%), mà còn ở chỗ chúng mọc sâu vào chất nền tạo nên các mào, do đó làm tăng bề mặt của màng trong lên ba lần so với màng ngoài. Số lượng mào của màng trong tỉ lệ với cường độ chuyển hóa năng lượng ATP của tế bào Màng trong ty thể chứa rất nhiều loại protein có chức năng rất khác nhau: _Protein vận chuyển chủ động các chất (ATP, ADP, ion photphat, proton H+) từ xoang gian màng vào trong chất nền _Protein màng và protein kênh có chức năng vận chuyển các ion (NA+, K+, Ca 2+, H+) _Các phức hợp của dãy truyền electron 3. Chất nền Chất nền ti thể còn được gọi là xoang trong chứa rất nhiều thành phần khác nhau có vai trò quan trọng đối với ti thể: _Các enzim có chức năng oxh acid piruvic sản sinh ra axetil-coenzim A _Các enzim của chu trình Crep _Các enzim tổng hợp các acid béo 4. Chức năng Ty thể là nhà máy sản sinh ATP. Ty thể tham gia các quá trình trao đổi chất Ty thề tham gia vào quá trinh tự chết của tế bào Trong chất nền ty thể có đủ các dạng RNA và ribosome
Ty thể là bào quan có mặt trong tất cả tế bào có nhân và đảm nhiệm vai trò quan trọng cung cấp hầu như mọi nguồn năng lượng cần thiết cho hoạt động chức năng và hô hấp của tế bào. Trong ty thể có chứa các phân tử ADN vòng, gọi là các ADN ty thể. Trong bài viết sau đây, chuyên gia của NOVAGEN sẽ cùng các bạn tìm hiểu ADN ty thể là gì? và những bệnh lý di truyền liên quan tới hệ gen của ty thể. ADN ty thể (tiếng Anh: mitochondrial DNA, mtDNA) là ADN nằm trong ty thể, loại bào quan trong các tế bào nhân chuẩn thực hiện việc chuyển đổi năng lượng hóa học từ chất dinh dưỡng thành một dạng tế bào có thể sử dụng là adenosine triphosphate (ATP). ADN ty thể chỉ là một phần nhỏ của lượng ADN trong tế bào nhân chuẩn. Hầu hết các ADN nằm trong nhân tế bào, và ở thực vật nằm trong lục lạp. Ở người, ADN ty thể được coi là loại nhiễm sắc thể nhỏ nhất và là một phần quan trọng đầu tiên của bộ gen người được giải mã. Hệ gen ty thể là gì?Trong ty thể có chứa các phân tử ADN riêng của nó, gọi là các ADN ty thể. Tập hợp tất cả các gen trên những ADN này trong ty thể tạo thành bộ gen ty thể (Mitochondrial genome). Các phân tử thuộc bộ gen ty thể đều là ADN vòng. Đó là phân tử ADN sợi kép dạng vòng, có kích thước 16,569 bp, gồm hai chuỗi.
Trong 37 gen này có 13 gen mã hóa cho 13 protein cần thiết cho hệ thống phosphoryl hóa oxy hóa. Số gen còn lại mã hóa cho 22 tARN, 2 rARN có vai trò trong sự dịch mã của ty thể. Các dạng mARN, tARN, rARN trong ty thể đều được phiên mã từ ADN ty thể và chúng là cơ sở để ty thể tự tổng hợp lấy một số protein chức năng đặc thù, phục vụ cho hô hấp ty thể - một quá trình sống còn của tế bào. Mỗi ty thể chứa khoảng 5 - 10 phân tử ADN vòng trong chất nền (matrix). ADN ty thể cũng có cấu trúc sợi xoắn kép theo mô hình Watson-Crick và giống ADN của vi khuẩn (ADN dạng trần không có histon). Gen ty thể không có vùng intron. D- Loop là vùng duy nhất trong hệ gen ty thể không tham gia mã hóa. Vùng D-Loop có kích thước 1,1 kb chứa các yếu tố quan trọng cho quá trình phiên mã và dịch mã như chứa promoter phiên mã của chuỗi nặng và chuỗi nhẹ, có vùng gắn với các yếu tố phiên mã ADN ty thể. Khi vùng D-Loop xảy ra đột biến sẽ ảnh hưởng tới tính toàn vẹn của các chuỗi polypeptide được mã hóa trong ty thể. Đặc điểm hệ gen ty thểHệ gen ty thể có những đặc trưng riêng, phân biệt với hệ gen nhân. 1/ Kích thước nhỏ và số lượng bản sao lớnADN ty thể có kích thước vô cùng nhỏ (~16 nghìn bp) so với gen nhân (3.3 tỉ bp), và có từ vài trăm đến vài nghìn bản copy trong một tế bào, thay vì chỉ có 2 bản sao như trong gen nhân. Các tế bào khác nhau có số lượng bản copy khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu năng lượng trong mô. 2/ Tỷ lệ đột biến caoCác đặc điểm của hệ gen ty thể như không có intron, không có histon bảo vệ, lại phân bố gần chuỗi phosphoryl hóa oxy hóa, nơi mà các gốc tự do được tạo ra trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, đã làm cho khả năng bị đột biến của ADN ty thể cao hơn ở nhân (khoảng 10 lần). Hơn nữa, khác với gen nhân, ty thể lại thiếu cơ chế sửa chữa hiệu quả. 3/ Độ không đồng nhất (heteroplasmy)Do ADN ty thể có nhiều bản sao nên phân tử bị đột biến có thể cùng tồn tại với dạng dại (wild type) không bị đột biến, tạo nên hiện tượng không đồng nhất (heteroplasmy). Trong nhiều trường hợp, đột biến dạng heteroplasmy không gây ra những biểu hiện lâm sàng hay cả những biểu hiện hóa sinh cho tới khi nó đạt tới ngưỡng đột biến. Vì vậy, xác định được mức độ không đồng nhất của đột biến ADN ty thể có ý nghĩa rất lớn trong chẩn đoán bệnh ty thể. 4/ Di truyền theo dòng mẹKhác với gen nhân, hệ gen ty thể có đặc tính di truyền theo dòng mẹ (female inheritance), và không tái tổ hợp. Vì vậy, di truyền ty thể là một công cụ hữu hiệu trong nghiên cứu mối quan hệ di truyền, tiến hóa của quần thể người, trong chẩn đoán bệnh ty thể, giám định gen và xác định huyết thống. Di truyền ADN ty thể là gì?Con sinh ra là sự kết hợp vật chất di truyền từ cha và mẹ, trong đó bộ nhiễm sắc thể ở nhân tế bào người con sẽ mang một nửa có nguồn gốc từ cha và nửa còn lại có nguồn gốc từ mẹ. Tuy nhiên đối với vật chất di truyền nằm trong bào quan như ty thể, các nghiên cứu từ trước đến nay cho rằng ADN ty thể chỉ có thể được truyền từ mẹ sang con (sự di truyền theo dòng mẹ hay hiệu ứng dòng mẹ). Trong sinh sản hữu tính, ty thể thường được thừa hưởng hoàn toàn từ mẹ; các ty thể trong tinh trùng của cha thường bị phá hủy bởi tế bào trứng sau khi thụ tinh. Ngoài ra, ty thể chỉ có ở đuôi tinh trùng, được sử dụng để thúc đẩy các tế bào sinh tinh và đôi khi đuôi bị mất trong quá trình thụ tinh. Trong thực tế, ADN ty thể được di truyền từ mẹ cho phép các nhà nghiên cứu phả hệ truy tìm dòng dõi mẹ từ xa xưa. (ADN nhiễm sắc thể Y, Y-DNA, được thừa kế từ cha, được sử dụng theo cách tương tự để xác định lịch sử dòng tộc.) Quá trình phân tích ADN tìm người thân họ hàng xa thường được thực hiện trên ADN ty thể người bằng cách so sánh trình tự các vùng siêu biến (HVR1 hoặc HVR2), và đôi khi là toàn bộ phân tử ADN vòng hoàn chỉnh của ty thể. Kỹ thuật này có tên gọi là xét nghiệm ADN phả hệ (Genealogical DNA test) Ty thể có khả năng tự sinh sản bằng cách tự phân đôi ty thể mẹ thành các ty thể con nhờ hệ di truyền độc lập là các ADN vòng. Các bất thường ADN ty thểTy thể chứa ADN trong nhiễm sắc thể đơn dạng vòng mã hóa cho 13 loại protein, các RNA khác nhau và một số enzyme điều chỉnh. Tuy nhiên, > 90% protein ty thể được mã hoá bởi các gen ở nhân tế bào. Vì thế, rối loạn ty thể có thể là do các bất thường ADN ty thể (Mitochondrial DNA Abnormalities) hoặc ADN nhân tế bào (ví dụ: xóa, nhân bản, đột biến). Các mô năng lượng cao (ví dụ: cơ, tim, não) đặc biệt có nguy cơ gặp vấn đề do dị dạng ty lạp thể. Các bất thường ADN ty thể dẫn đến các biểu hiện đặc trưng. Rối loạn ty thể cũng phổ biến ở nam giới và phụ nữ. Một số bệnh di truyền liên quan tới bất thường ADN ty thể, bao gồm: Lời kết: như vậy, qua bài viết này, chúng ta đã có đầy đủ thông tin để hiểu rõ về ADN ty thể là gì? hệ gen ty thể là gì? và một số thông tin cơ bản về di truyền theo dòng mẹ. Trong những bài viết tiếp theo, chuyên gia của NOVAGEN sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về những loại bệnh di truyền liên quan tới ADN ty thể. Tài liệu tham khảo
|
