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Cerebral Manifestations of Mitochondrial Disorders

Published online by Cambridge University Press:  29 August 2017

Josef Finsterer*
Affiliation:
Krankenanstalt Rudolfstiftung, Vienna, Austria
Elmano Henrique Torres de Carvalho
Affiliation:
SARAH Network of Rehabilitation Hospitals, Belo Horizonte, Brazil
*
Correspondence to: Josef Finsterer, Postfach 20, 1180 Vienna, Austria, Europe Email: fifigs1@yahoo.de
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

This review aims at summarizing and discussing previous and recent findings concerning the cerebral manifestations of mitochondrial disorders (MIDs). MIDs frequently present as mitochondrial multiorgan disorder syndrome (MIMODS) either already at onset or later in the course. After the muscle, the brain is the organ second most frequently affected in MIMODS. Cerebral manifestations of MIDs are variable and may present with or without a lesion on imaging or functional studies, but there can be imaging/functional lesions without clinical manifestations. The most well-known cerebral manifestations of MIDs include stroke-like episodes, epilepsy, headache, ataxia, movement disorders, hypopituitarism, muscle weakness, psychiatric abnormalities, nystagmus, white and gray matter lesions, atrophy, basal ganglia calcification, and hypometabolism on 2-deoxy-2-[fluorine-18]fluoro-D-glucose positron-emission tomography. For most MIDs, only symptomatic therapy is currently available. Symptomatic treatment should be supplemented by vitamins, cofactors, and antioxidants. In conclusion, cerebral manifestations of MIDs need to be recognized and appropriately managed because they strongly determine the outcome of MID patients.

Résumé

Manifestations cliniques cérébrales relatives aux troubles mitochondriaux. Cet article vise à résumer et à aborder les conclusions, à la fois antérieures et récentes, relatives aux manifestations cliniques cérébrales des troubles mitochondriaux. De façon générale, ces manifestations sont fréquemment l’expression du syndrome de défaillance multi-viscérale d’origine mitochondriale, que ce soit à ses débuts ou lors de son évolution. Après les muscles, le cerveau est l’organe le plus fréquemment affecté lorsqu’on diagnostique un syndrome de défaillance multi-viscérale. De telles manifestations cliniques cérébrales demeurent variables ; elles peuvent (ou ne pas être) associées à des lésions à la suite d’examens d’imagerie cérébrale ou d’études fonctionnelles. Cela étant, il est possible que de telles lésions n’entraînent aucune manifestation clinique. Parmi les manifestations cliniques cérébrales des troubles mitochondriaux les plus répandues, on peut inclure des pseudo-AVC (stroke-like episodes), l’épilepsie, des maux de tête, l’ataxie, des troubles du mouvement, l’hypopituitarisme, de la faiblesse musculaire, des problèmes psychiatriques, le nystagmus, des lésions de la substance blanche ou de la substance grise, l’atrophie, la calcification des noyaux gris centraux et l’hypo-métabolisme de la molécule 2-désoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose détecté lors d’un examen de tomographie par émission de positrons. Pour la plupart de ces manifestations, seul un traitement symptomatique est offert à l’heure actuelle. Un tel traitement devrait être complété par la prise de vitamines, de cofacteurs et d’antioxydants. En conclusion, les manifestations cliniques cérébrales des troubles mitochondriaux doivent être détectées et soignées de façon appropriée car elles ont une grande incidence sur l’évolution de l’état de santé des patients.

Information

Type
Review Articles
Copyright
Copyright © The Canadian Journal of Neurological Sciences Inc. 2017 
Figure 0

Table 1 Classification of CNS abnormalities in MIDs according to the predominant presentation either on clinical examination or on imaging/functional studies

Figure 1

Table 2 Specific and nonspecific MIDs with CNS involvement and location of the predominant genetic defect

Figure 2

Table 3 Respiratory chain defects in MIDs with CNS involvement

Figure 3

Figure 1 (A) T2-weighted image obtained at day 3 after onset of an SLE shows mild swelling (arrows) of right temporo-occipital lobe. (B) T2-weighted image obtained at day 11 after onset shows progression of edema in the right temporo-occipital lobe and newly appearing thalamic lesion (arrowhead). (C) Hyperintensity of affected areas (arrowhead) on DWI. (D) Hypointensity of the white matter and hyper-/isointensity of the cortex and thalamus on ADC (arrowhead). (E) T1-weighted image shows hyperintense rim (arrows) along cortex of swollen right temporo-occipital lobe, suggesting cortical laminar necrosis. (Reproduced from Kim et al. Korean J Radiol. 2011;12:15-24, with permission.)