До клініки потрапила дитина 1 року з ознаками ураження м’язів. Після обстеження виявлений дефіцит карнітину у м’язах. Порушення якого процесу є біохімічною основою цієї патології?

Чому це правильна відповідь

Дефіцит карнітину в м’язах безпосередньо вражає процес окиснення довголанцюгових жирних кислот, який є ключовим джерелом енергії для поперечно-смугастої мускулатури, особливо під час тривалого навантаження або в стані голоду. Довголанцюгові жирні кислоти не можуть самостійно проникати через внутрішню мембрану мітохондрій — вона є непроникною для ацил-КоА. Єдиним шляхом їх транспорту є карнітиновий шатл, який складається з трьох послідовних реакцій за участю карнітинпальмітоїлтрансфераз I та II і транслокази карнітин-ацилкарнітину. У нормі в цитозолі жирні кислоти активуються до ацил-КоА за рахунок АТФ. Потім карнітинпальмітоїлтрансфераза I, локалізована на зовнішній поверхні внутрішньої мембрани мітохондрій, переносить жирнокислотний залишок на карнітин, утворюючи ацилкарнітин. Цей комплекс переноситься транслоказою через внутрішню мембрану, після чого карнітинпальмітоїлтрансфераза II в матриксі повертає ацил-групу назад на КоА, утворюючи ацил-КоА, який уже може вступати в β-окиснення. При дефіциті карнітину ацил-КоА не можуть потрапити до матриксу мітохондрій, отже β-окиснення блокується на транспортному етапі. Це призводить до різкого енергетичного дефіциту у м’язах, оскільки жирні кислоти є головним субстратом для отримання АТФ у стані спокою та при тривалій роботі м’язів. Брак енергії викликає міопатії, слабкість, м’язовий біль, інколи рабдоміоліз. Накопичення ацил-КоА у цитозолі також порушує баланс метаболічних шляхів, витісняє глюкозу як субстрат і спричиняє вторинні порушення, включно з можливими гіпоглікемічними станами при навантаженні. Ключовим у цій задачі є саме роль карнітину як переносника жирних кислот до місця їхнього катаболізму. Без карнітину сам механізм β-окиснення залишається інтактним, але недоступним через відсутність субстрату в мітохондріальному матриксі. Тому саме порушення транспорту жирних кислот у мітохондрії є біохімічною основою патології.