Анализ биохимических маркеров в неинвазивной оценке митохондриальной дисфункции и митохондриального здоровья (обзор литературы)

Драпкина О. М.; Тимофеев Ю. С.

Статья

Анализ биохимических маркеров в неинвазивной оценке митохондриальной дисфункции и митохондриального здоровья (обзор литературы)

Тимофеев Ю. С.

2026

https://doi.org/10.15829/1728-8800-2026-4856

Митохондриальная дисфункция — комплекс субклеточных и молекулярных нарушений структуры и функций митохондрий, играющих ключевую роль в патогенезе широкого спектра заболеваний от наследственных митохондриальных синдромов до возраст-ассоциированных хронических неинфекционных заболеваний. Изучение циркулирующих биомаркеров в рамках неинвазивной оценки "митохондриального здоровья" является перспективным направлением медицинской биохимии, профилактической медицины и кардиологии. Целью настоящего обзора является систематизация результатов актуальных исследований, посвященных циркулирующим неинвазивным биомаркерам митохондриальной дисфункции и оценки потенциала их клинического применения. В обзоре охарактеризованы специфические белки, связанные со структурой и функцией митохондрий, а также ферменты и метаболиты, вовлеченные в катаболические пути, анализ которых проводится методами иммунохимии, ферментативной кинетики и более сложными лабораторными технологиями, включая хромато-масс-спектрометрию. Анализ сывороточных биомаркеров, связанных с дисфункцией митохондрий и ассоциированных с ними метаболических путей, например, FGF-21 (фактор роста фибробластов-21, GDF-15 (фактор дифференцировка роста 15), PGC1α (1-α коактиватор γ-рецептора, активируемого пролифераторами пероксисом), неоптерина, лактата, пирувата, аммиака могут служить в качестве потенциальных диагностических или прогностических инструментов при ожирении и ассоциированных с ним заболеваниях, сердечной недостаточности, атеросклерозе, артериальной гипертонии, хронической дыхательной недостаточности, нейродегенеративных заболеваниях.

Драпкина О. М., Тимофеев Ю. С. Анализ биохимических маркеров в неинвазивной оценке митохондриальной дисфункции и митохондриального здоровья (обзор литературы). Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2026;25(6):4856. https://doi.org/10.15829/1728-8800-2026-4856

Цитирование

Список литературы

1. Harrington JS, Ryter SW, Plataki M, et al. Mitochondria in health, disease, and aging. Physiol Rev. 2023;103(4):2349-422. doi:10.1152/physrev.00058.2021.

2. Chen W, Zhao H, Li Y. Mitochondrial dynamics in health and disease: mechanisms and potential targets. Signal Transduct Target Ther. 2023;8(1):333. doi:10.1038/s41392-023-01547-9.

3. Xu X, Pang Y, Fan X. Mitochondria in oxidative stress, inflammation and aging: from mechanisms to therapeutic advances. Signal Transduct Target Ther. 2025;10(1):190. doi:10.1038/s41392-025-02253-4.

4. Zong Y, Li H, Liao P, et al. Mitochondrial dysfunction: mechanisms and advances in therapy. Signal Transduct Target Ther. 2024; 9(1):124. doi:10.1038/s41392-024-01839-8.

5. Путилина М. В. Митохондриальная дисфункция. Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. 2022;122(9):48-53. doi:10.17116/jnevro202212209148.

6. Schlieben LD, Prokisch H. Genetics of mitochondrial diseases: Current approaches for the molecular diagnosis. Handb Clin Neurol. 2023;194:141-65. doi:10.1016/B978-0-12-821751-1.00011-7.

7. Zhong G, Venkatesan JK, Madry H, Cucchiarini M. Advances in Human Mitochondria-Based Therapies. Int J Mol Sci. 2022; 24(1):608. doi:10.3390/ijms24010608.

8. Vázquez-Vega S, Martínez-Ezquerro JD, Sánchez-García S, et al. Mitochondria-based medicine. Medicina basada en mitocondrias. Bol Med Hosp Infant Mex. 2025;82(1):7-14. doi:10.24875/BMHIM.24000058.

9. Tokuyama T, Yanagi S. Role of Mitochondrial Dynamics in Heart Diseases. Genes (Basel). 2023;14(10):1876. doi:10.3390/genes14101876.

10. Hubens WHG, Vallbona-Garcia A, de Coo IFM, et al. Blood biomarkers for assessment of mitochondrial dysfunction: An expert review. Mitochondrion. 2022;62:187-204. doi:10.1016/j.mito.2021.10.008.

11. Метельская В. А., Тимофеев Ю. С., Нешкова Е. А. и др. Воспалительное старение. Часть 2. Есть ли доступные диагностические биомаркеры. Профилактическая медицина. 2025; 28(1):89-95. doi:10.17116/profmed20252801189. EDN: YMZZPT.

12. Giordano L, Ware SA, Lagranha CJ, Kaufman BA. Mitochondrial DNA signals driving immune responses: Why, How, Where? Cell Commun Signal. 2025;23(1):192. doi:10.1186/s12964-025-02042-0.

13. Weiß E, Kretschmer D. Formyl-Peptide Receptors in Infection, Inflammation, and Cancer. Trends Immunol. 2018;39(10):815-29. doi:10.1016/j.it.2018.08.005.

14. Tannahill GM, Curtis AM, Adamik J, et al. Succinate is an inflammatory signal that induces IL-1β through HIF-1α. Nature. 2013; 496(7444):238-42. doi:10.1038/nature11986.

15. Pizzuto M, Pelegrin P. Cardiolipin in Immune Signaling and Cell Death. Trends Cell Biol. 2020;30(11):892-903. doi:10.1016/j.tcb.2020.09.004.

16. Chaung WW, Wu R, Ji Y, et al. Mitochondrial transcription factor A is a proinflammatory mediator in hemorrhagic shock. Int J Mol Med. 2012;30(1):199-203. doi:10.3892/ijmm.2012.959.

17. Kale J, Osterlund EJ, Andrews DW. BCL-2 family proteins: changing partners in the dance towards death. Cell Death Differ. 2018;25(1):65-80. doi:10.1038/cdd.2017.186.

18. Mishra SR, Mahapatra KK, Behera BP, et al. Mitochondrial dysfunction as a driver of NLRP3 inflammasome activation and its modulation through mitophagy for potential therapeutics. Int J Biochem Cell Biol. 2021;136:106013. doi:10.1016/j.biocel.2021.106013.

19. Zhang Q, Raoof M, Chen Y, et al. Circulating mitochondrial DAMPs cause inflammatory responses to injury. Nature. 2010; 464(7285):104-7. doi:10.1038/nature08780.

20. Нешкова Е. А., Метельская В. А., Тимофеев Ю. С. и др. Нейтрофильная эластаза как перспективный биомаркер воспаления низкой степени при хронических неинфекционных заболеваниях. Профилактическая медицина. 2025;28(4):142-8. doi:10.17116/profmed202528041142. EDN: DIZNGS.

21. Hafner AV, Dai J, Gomes AP, et al. Regulation of the mPTP by SIRT3-mediated deacetylation of CypD at lysine 166 suppresses age-related cardiac hypertrophy. Aging (Albany NY). 2010; 2(12):914-23. doi:10.18632/aging.100252.

22. Guaragnella N, Di Noia MA, Primavera A. Mitochondrial dysfunction: a double edge sword in cell stress response. Front. Cell. Death. 2024:3:1467272. doi:10.3389/fceld.2024.1467272.

23. Liyanagamage DSNK, Martinus RD. Role of Mitochondrial Stress Protein HSP60 in Diabetes-Induced Neuroinflammation. Mediators Inflamm. 2020;2020:8073516. doi:10.1155/2020/8073516.

24. Oba K, Ishikawa J, Tamura Y, et al. Serum Growth Differentiation Factor 15 Levels Predict the Incidence of Frailty among Patients with Cardiometabolic Diseases. Gerontology. 2024;70(5):517-25. doi:10.1159/000536150.

25. Гизатулина Т. П., Мартьянова Л. У., Петелина Т. И. и др. Ростовой фактор дифференцировки 15 как интегральный маркер клинико-функционального статуса пациента с неклапанной фибрилляцией предсердий. Вестник аритмологии. 2020;27(3):25-33. doi:10.35336/VA-2020-3-25-33. EDN: CNJLGK.

26. Conte M, Ostan R, Fabbri C, et al. Human Aging and Longevity Are Characterized by High Levels of Mitokines. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2019;74(5):600-7. doi:10.1093/gerona/gly153.

27. Xu J, Zhang R, Millischer V, et al. Elevated plasma GDF15 combined with FGF21 suggests mitochondrial dysfunction in a subgroup of anorexia nervosa patients. Transl Psychiatry. 2025; 15(1):215. doi:10.1038/s41398-025-03425-0.

28. Wang Y, Chen C, Chen J, et al. Overexpression of NAG-1/GDF15 prevents hepatic steatosis through inhibiting oxidative stress-mediated dsDNA release and AIM2 inflammasome activation. Redox Biol. 2022;52:102322. doi:10.1016/j.redox.2022.102322.

29. Scholle LM, Lehmann D, Deschauer M, et al. FGF-21 as a Potential Biomarker for Mitochondrial Diseases. Curr Med Chem. 2018; 25(18):2070-81. doi:10.2174/0929867325666180111094336.

30. Komorita Y, Shiroozu A, Nakamura H. Fibroblast growth factor 21 as a candidate of a novel serum biomarker for mitochondrial diabetes. J Diabetes Investig. 2023;14(8):1009-10. doi:10.1111/jdi.14030.

31. Chavez AO, Molina-Carrion M, Abdul-Ghani MA, et al. Circulating fibroblast growth factor-21 is elevated in impaired glucose tolerance and type 2 diabetes and correlates with muscle and hepatic insulin resistance. Diabetes Care. 2009;32(8):1542-6. doi:10.2337/dc09-0684.

32. Жлоба А. А., Субботина Т.Ф., Алексеевская Е. С. и др. Уровень циркулирующего PGC1α при сердечно-сосудистых заболеваниях. Биомедицинская химия. 2016;62(2):198-205. doi:10.18097/PBMC20166202198.

33. Zhang Q, Lei YH, Zhou JP, et al. Role of PGC-1α in Mitochondrial Quality Control in Neurodegenerative Diseases. Neurochem Res. 2019;44(9):2031-43. doi:10.1007/s11064-019-02858-6.

34. Marenzi G, Cosentino N, Boeddinghaus J, et al. Diagnostic and Prognostic Utility of Circulating Cytochrome c in Acute Myocardial Infarction. Circ Res. 2016;119(12):1339-46. doi:10.1161/CIRCRESAHA.116.309792.

35. Wu H, Zhao X, Hochrein SM, et al. Mitochondrial dysfunction promotes the transition of precursor to terminally exhausted T cells through HIF-1α-mediated glycolytic reprogramming. Nat Commun. 2023;14(1):6858. doi:10.1038/s41467-023-42634-3.

36. Li B, Feng Q, Yu C, Yang J et al. Predictive value of serum HIF- 1α and VEGF for arrhythmia in acute coronary syndrome patients. Exp Biol Med. 2023248(8):685-90. doi:10.1177/15353702231171902.

37. Тимофеев Ю. С., Фокина Ю. А., Метельская В. А. и др. Ассоциации белка промежуточного слоя хряща 1 типа и индуцируемого гипоксией фактора-1-альфа с результатами трансторакальной эхокардиографии у больных с сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса. Российский кардиологический журнал. 2024;29(6):5908. doi:10.15829/1560-4071-2024-5908. EDN: LOESZM.

38. Kilinc YB, Kilinc E, Danis A, et al. Mitochondrial metabolism related markers GDF-15, FGF-21, and HIF-1α are elevated in pediatric migraine attacks. Headache. 2023;63(8):1076-86. doi:10.1111/head.14618.

39. Судаков Н. П., Клименков И. В., Катышев А. И. и др. Митохондриальная дисфункция при атеросклерозе и инфаркте миокарда: молекулярные и цитохимические маркеры. Acta Biomedica Scientifica. 2016;1(3-2): 131-134. doi:10.12737/article_590823a517c941.46556762.

40. Wang J, Kong X, Han P, et al. Combination of mitochondrial myopathy and biventricular hypertrabeculation/noncompaction. Neuromuscul Disord. 2016;26(2):165-9. doi:10.1016/j.nmd.2015.11.006.

41. Chang JS, Ahn JH, Kim MY, Park KS. Elevated serum growth differentiation factor 15 and decorin predict the fibrotic progression of metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease. Sci Rep. 2024;14(1):27527. doi:10.1038/s41598-024-77719-6.

42. Yamada K, Toribe Y, Yanagihara K, et al. Diagnostic accuracy of blood and CSF lactate in identifying children with mitochondrial diseases affecting the central nervous system. Brain Dev. 2012;34(2):92-7. doi:10.1016/j.braindev.2011.08.004.

43. Ойноткинова О. Ш., Мацкеплишвили С. Т., Масленникова О. М. и др. Комплексные подходы к коррекции сердечно-сосудистых показателей и митохондриальной дисфункции при метаболическом синдроме методом гипо-гипероксических тренировок. Эффективная фармакотерапия. 2024;20(26):14-23. doI:10.33978/2307-3586-2024-20-26-14-23. EDN: YQZFWN.

44. Molero-Luis M, Casas-Alba D, Orellana G, et al. Cerebrospinal fluid neopterin as a biomarker of neuroinflammatory diseases. Sci Rep. 2020;10(1):18291. doi:10.1038/s41598-020-75500-z.

45. Meng LL, Cao L. Serum neopterin levels and their role in the prognosis of patients with ischemic stroke: A systematic review and meta-analysis. J Clin Neurosci. 2021;92:55-60. doi:10.1016/j.jocn.2021.07.033.

46. Sasaki T, Takeishi Y, Suzuki S, et al. High serum level of neopterin is a risk factor of patients with heart failure. Int J Cardiol. 2010;145(2):318. doi:10.1016/j.ijcard.2009.11.042.

47. Parikh S, Goldstein A, Koenig MK, et al. Diagnosis and management of mitochondrial disease: a consensus statement from the Mitochondrial Medicine Society. Genet Med. 2015;17(9):689-701. doi:10.1038/gim.2014.177.

48. Семенова П. А., Невзорова В. А., Плехова Н. Г. и др. Состояние мембранного потенциала митохондрий лейкоцитов крови при остром коронарном синдроме. Евразийский кардиологический журнал. 2023;(3):68-74. doi:10.38109/2225-1685-2023-3-68-74. EDN: YZXEHI.

49. Wang W, Zhuang Q, Ji K, et al. Identification of miRNA, lncRNA and mRNA-associated ceRNA networks and potential biomarker for MELAS with mitochondrial DNA A3243G mutation. Sci Rep. 2017;7:41639. doi:10.1038/srep41639.

50. Киреева В. В., Усольцев Ю. К., Лифшиц Г. И. и др. Трансляционное исследование: методы диагностики митохондриальной дисфункции у пациентов с сердечно-сосудистой патологией. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(4):35-43. doi:10.20333/2500136-2017-4-35-43. EDN: ZVRMDB.

51. Leung DTH, Chu S. Measurement of Oxidative Stress: Mitochondrial Function Using the Seahorse System. Methods Mol Biol. 2018;1710:285-93. doi:10.1007/978-1-4939-7498-6_22.

Документы

Источник

Информация

Автор

Драпкина О. М. ФГБУ "Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины" Минздрава России
Тимофеев Ю. С. ФГБУ "Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины" Минздрава России

Название журнала

Кардиоваскулярная терапия и профилактика

Ключевые слова

Статья