Kompleks IV (Cytochrome c oxidase), spektrofotometri

Mistanke om mitokondriesykdom.

Pasientforberedelse

Ingen.

Prøvetaking

Prøve tas kun på inneliggende pasienter ved OUS og etter egen avtale med Seksjon for medfødte metabolske sykdommer.

Muskelbiopsi.

5 – 29 1/min/mg prot

Avdeling for medisinsk biokjemi, Seksjon for medfødte metabolske sykdommer, Rikshospitalet.

1 mnd

Den største delen av cellenes energiproduksjon i form av ATP dannes i mitokondriene ved hjelp av respirasjonskjeden. Respirasjonskjeden befinner seg i den indre mitokondriemembranen og består av 5 store proteinkomplekser. 

• Kompleks I       NADH dehydrogenase-ubiquinone oxidoreductase
• Kompleks II      Succinate dehydrogenase-ubiquinone oxidoreductase
• Kompleks III     Ubiquinone-cytochrome c oxidoreductase
• Kompleks IV     Cytochrome c oxidase (COX)   
• Kompleks V      ATP synthase

I respirasjonskjeden inngår også to elektronbærere Ubiquinone (coenzym Q10) og Cytochrome c.

Til sammen inngår et stort antall subenheter (~90) i kompleksene, hvilket betyr at mutasjoner i en lang rekke gener kan lede til svekket respirasjonskjede og mitokondriesykdom. Med unntak av kompleks II har alle kompleksene minst én subenhet som er kodet av mitokondrielt DNA. Det betyr at en respirasjonskjedesvikt kan følge all mulig arvegang inkludert den mitokondrielle arvegangen. Sykdomsgivende mutasjoner i mitokondrielt DNA kan føre til mosaikker av sykt og friskt vev i et stokastisk mønster hos pasientene.

De kliniske symptomene ved mitokondriesykdom er svært varierte, men det er særlig energikrevende vev som blir rammet som nerve- og muskelvev. Nevrologiske symptomer er derfor blant de vanligste for denne gruppen. Samtidige symptomer fra helt ulike organsystemer er også typisk. Svekket respirasjonskjede fører til økt anaerob energiproduksjon og typisk til laktatopphopning i plasma og/eller spinalvæske.

Test av respirasjonskjeden i biopsi er den mest direkte måten å påvise eventuell svekkelse på. Ved spektrofotometri testes hvert kompleks for seg. Enzymaktiviteten beregnes både som absoluttverdi og som ratio i forhold til sitronsyre syntases aktivitet. Sitronsyre syntase er et mitokondrielt enzym som ikke inngår i respirasjonskjeden. Aktivitetsmålingen fungerer således som en kontroll av prøvens kvalitet. En lav aktivitet kan bety at prøveopparbeidelsen ikke har vært optimal, men kan også bety at mitokondriene som organelle er svekket, slik man kan se ved mitokondriell deplesjon. 

I samme utredning testes også respirasjonskjeden ved en annen metode (oksygrafi). Ved oksygrafi testes hele elektrontransporten, det vil si både aktiviteten i enkeltkompleksene og samspillet mellom dem ved så nær fysiologiske forhold som mulig. Ved spektrofotometri testes kompleksenes maksimale enzymkapasitet. Eventuelle forandringer i enzymkompleksene kan slå ulikt ut ved de to metodene.

Lave verdier kan tyde på kompleks IV defekt. Svaret vurderes i forhold til den øvrige utredningen av respirasjonskjeden og sitronsyre syntase.

Manuell metode.

Mitokondrier isoleres fra muskelbiopsi og en reaksjonsmiks lages. I reaksjonen som katalyseres av kompleks IV oksyderes cytochrom c og molekylært oksygen reduseres. Reaksjonen registreres spektrofotometrisk, absorbansen ved 550 nm synker når cytochrome c oksyderes.