L’encefalopatia mitocondriale, l’acidosi lattica e la sindrome da ictus (MELAS), si verificano quando l’acido desossiribonucleico mitocondriale (DNA) subisce una mutazione, causando un’insufficiente produzione di energia nelle cellule. I pazienti possono acquisire la sindrome, ma il disturbo spesso passa dalla madre. L’età di esordio varia, con i pazienti che manifestano sintomi già a tre mesi di età, mentre altri non hanno problemi fino a oltre i 60 anni. Tuttavia, la maggior parte delle persone che hanno la sindrome manifestano sintomi prima dei 20 anni. Poiché tutte le cellule del corpo contengono mitocondri, i sintomi secondari alla sindrome possono verificarsi in qualsiasi parte del corpo, ma sono generalmente problemi multisistemici.
Le cellule in genere contengono da centinaia a migliaia di organelli noti come mitocondri. Le strutture producono energia attraverso una catena di trasporto degli elettroni, che sintetizza le proteine in adenosina trifosfato (ATP). Le mutazioni del DNA che si verificano nei mitocondri interrompono diversi componenti di questa catena, inibendo la formazione di ATP. I pazienti con diagnosi di encefalopatia mitocondriale hanno comunemente mitocondri contenenti DNA normale e altri con DNA mutato. Nel tentativo di compensare la produzione di energia insufficiente, i mitocondri anormali si replicano in più mitocondri, che contengono anche la mutazione genetica.
La citopatia mitocondriale innesca anche la compensazione per la produzione di energia insufficiente utilizzando altri processi metabolici. Il corpo generalmente sintetizza il glucosio in piruvato e acido lattico durante l’esercizio, ma nell’encefalopatia mitocondriale questi processi si verificano a riposo, causando acidosi lattica. La mancanza di energia cellulare sufficiente combinata con i sottoprodotti dei processi metabolici produce un accumulo di tossine, che porta al danno cellulare e alla distruzione. I ricercatori hanno anche scoperto che i pazienti mostrano una quantità anormale di calcio intracellulare, causando un aumento dell’eccitabilità della membrana cellulare.
Gli organi e gli apparati più colpiti dalla sindrome sono quelli che richiedono la maggiore quantità di energia. I pazienti generalmente manifestano sintomi che colpiscono il sistema nervoso centrale, i muscoli cardiaci e scheletrici. Anche il pancreas, il fegato e i reni possono essere colpiti.
I sintomi del sistema nervoso centrale associati all’encefalopatia mitocondriale comprendono demenza, convulsioni e anomalie simil-ictus che si verificano a seguito di lesioni che si formano nel cervello. La sindrome può interessare anche i nervi sensoriali, causando cecità o sordità. Il danno o la distruzione dei tessuti neurali e muscolari, comunemente produce perdita di tono muscolare, spasticità e movimenti anormali del corpo. Le cellule del cuore colpite possono causare interruzioni della conduzione, portando a una frequenza cardiaca irregolare. Il coinvolgimento del pancreas spesso porta al diabete.
La sindrome di Leigh, una varietà di miopatia mitocondriale nota anche come encefalomielopatia necrotizzante subacuta, colpisce i bambini di età compresa tra 3 e 12 mesi e spesso si materializza dopo un’infezione virale. Oltre a colpire il sistema nervoso centrale e il tessuto muscolare, il disturbo coinvolge comunemente i sistemi cardiaco e respiratorio. I bambini piccoli che hanno la malattia spesso muoiono all’età di tre anni per insufficienza cardiaca o respiratoria.
Gli specialisti diagnosticano l’encefalopatia mitocondriale utilizzando studi di imaging, esami del sangue e del fluido spinale e studi cellulari. La risonanza magnetica (MRI) di solito rivela lesioni di tipo infartuale, o tessuto morto, non associati a strutture vascolari. Le lesioni di solito si sviluppano più frequentemente nella parte posteriore del cervello. Le anomalie nel sangue e nel liquido spinale generalmente includono livelli aumentati dell’aminoacido alanina e dell’acido lattico. Le cellule prelevate dai muscoli rivelano fibre rosse e dall’aspetto irregolare.
I campioni cellulari ottenuti dall’interno della bocca e della pelle generalmente contengono mitocondri con DNA difettoso. I medici in genere trattano i pazienti su base individuale perché i sintomi variano da paziente a paziente e colpiscono diversi sistemi corporei. I medici spesso prescrivono un regime di antiossidanti, aminoacidi e vitamine.