Spektrum heteroplasmischer Mutationen in der Kontrollregion mitochondrialer DNA in Gehirn- und Muskelgewebe

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, die Häufigkeit und das Spektrum heteroplasmischer Mutationen im postmitotischen Gewebe, welche für evolutionsbiologische und forensische Studien von Bedeutung sind, zu bestimmen. In dieser Studie wurden insgesamt 464 Proben von Patienten, darunter 285 Muskel- und 179 Gehirnbiopsien, mittels DHPLC und Sequenzierung auf heteroplasmische Mutationen in der Kontrollregion der mtDNA untersucht. Von einigen Patienten waren weitere Proben aus Blut und / oder Urin verfügbar, welche ebenfalls analysiert wurden.<br /> Die Heteroplasmiehäufigkeit lag bei 31 % im Muskel- und 18 % im Gehirngewebe, was deutlich höher ist als in vorherigen Studien. Dieses Ergebniss ist am ehesten mit dem sensitiveren Screeningverfahren gegenüber früheren Arbeiten und mit populationsbedingten Unterschieden zu erklären. Die Unterschiede zwischen Muskel- und Gehirngewebe können gewebs- (das Gehirngewebe besteht aus einer komplxen Mischung verschiedener Zellpopulationen), altersbedingt und / oder auch dadurch bedingt sein, dass die Heteroplasmie häufiger unterhalb des Detektionslimts lag. In postmitotischem Gewebe trat Heteroplasmie häufiger auf als in vergleichbaren Studien an proliferierendem Gewebe.<br /> Einige Heteroplasmien wie die m.72T>C und m.189A>G wurden bevorzugt im Muskelgewebe nachgewiesen, in älteren häufiger als in jüngeren Individuen. Bei diesen beiden Mutationen handelt es sich wahrscheinlich um somatische Mutationen. Andere Heteroplasmien wie die m. 16264C>T, m.16291C>T, m.16297T>C und m.16311T>C wurde in mehreren verschiedenen Geweben detektiert. In zwei Fällen wie bei der Mutation m.16428A>G und der m.16182A>C, in denen ebenfalls Proben von Familienangehörigen vorlagen, konnten die Heteroplasmien ebenfalls in maternalen Verwandten nachgewiesen werden. Diese sind deshalb als vererbte Mutationen zu klassifizieren.<br /> Die meisten Proben zeigten Heteroplasmie nur an einer Position. Lediglich 9 % der Proben trugen Heteroplasmie an zwei oder drei Positionen. Einige Heteroplasmien wurde in meheren verschiedenen Geweben detektiert. Diese Verteilung spricht gegen einen fortlaufenden Prozess der Mutationsentstehung durch eine erhöhte Mutationsrate. Sie stützt die Hypothese von seltenen Mutationsereignissen, gefolgt von einer klonalen Expansion. Die klonalen Expansion einzelner Mutationen würde erklären, warum für einige spezifische Mutationen ein Einfluss des Alters auf den Heteroplasmiegrad nachzuweisen ist, während dieses Phänomen nicht beobachtet wird, wenn alle Mutationen zusammen betrachten werden.