Badania morfologiczne

Biopsja mięśnia szkieletowego pozwala na przeprowadzenie szeregu badań patologicznych, biochemicznych i molekularnych. Fragmenty bioptatu są wykorzystywane do analiz histochemicznych, immunohistochemicznych i ultrastrukturalnych. Tkankę mięśniową wykorzystuje się również do analizy aktywności enzymów łańcucha oddechowego, a wyizolowany DNA do testów genetycznych.

Morfologiczna analiza mięśni szkieletowych

Obecność czerwonych poszarpanych włókien (ang. ragged-red fibers, RRF) jest wynikiem proliferacji mitochondriów w obrębie włókna mięśniowego i silnie wskazuje na zaburzenia łańcucha oddechowego. W celu uwidocznienia RRF wykonuje się barwienie trichromem Gomori. Mitochondria występują w postaci czerwonych depozytów w przestrzeni subsarkolemarnej na tle zróżnicowanego stadium atrofii włókien mięśniowych. Czerwone poszarpane włókna są rzadko spotykane u pacjentów pediatrycznych, co sugeruje, że akumulacja mitochondriów i niszczenie włókien mięśniowych są procesami długotrwałymi.

Stosując inne rodzaje barwień histochemicznych można analizować aktywność enzymatyczną dehydrogenazy NADH, dehydrogenazy bursztynianowej (ang. succinate dehydrogenase, SDH) i oksydazy cytochromu c (ang. cytochrome c oxidase, COX). Barwienie SDH obrazuje stan kompleksu II, który jest całkowicie kodowany przez genom jądrowy, może również ujawnić akumulację mitochondriów w okolicach sarkolemy. Barwienie COX uwidacznia kompleks IV, którego podjednostki są kodowane zarówno przez genom jądrowy jak i mitochondrialny. Kolejno przeprowadzone barwienia SDH i COX na jednym preparacie pozwalają na identyfikację włókien mięśniowych z niedoborem kompleksu II (niebieskie) pośród włókien niezmienionych (brązowe), które inaczej mogłyby nie zostać wykryte. Nierównomierna dystrybucja aktywności oksydazy cytochromu c jest charakterystyczna dla hetero plazmatycznych zmian w mitochondrialnym DNA.

Obecność czerwonych poszarpanych włókien mających silną subsarkolemarną aktywność dehydrogenazy bursztynianowej i niską aktywność
oksydazy cytochromu c jest typowa dla zespołów chorobowych związanych z delecjami mtDNA lub mutacjami mitochondrialnych tRNA, które upośledzają syntezę białek mitochondrialnych.

Analiza ultrastruktury tkanki mięśniowej z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej pozwala na obserwowanie takich zmian jak zwiększona liczba i rozmiar mitochondriów, zniekształcone lub nieobecne grzebienie mitochondrialne i parakrystaliczne inkluzje. Zmiany te są dobrze udokumentowane i powszechne
u pacjentów z chorobami mitochondrialnymi, ale są niespecyficzne i często występują u osób z  miopatiami i neuropatiami o innym podłożu. Z tego powodu niektórzy podważają wartość mikroskopii elektronowej jako narzędzia diagnostycznego.