就目前所知，线粒体基因病是由于线粒体DNA发生了重複、缺失或点突变，呈母系遗传，父源性线粒体传递只是散发性的偶然事件。据对眼肌麻痹、视网膜变性及心肌综合症这些线粒体基因病家系的调查显示，其中51个母亲（94%）传递了此症，但传递此症的父亲只有3个（6%）。此外，线粒体DNA基因突变的传递有一定数量上的特点。每个细胞中细胞质内所含有的线粒体分子甚多，如果细胞内所有这些线粒体DNA分子上的某一基因座都是同一基因，即同为正常基因或同为突变基因，则该细胞为纯质的；如果一个细胞的所有线粒体DNA在同一基因座上同时存在正常基因和突变基因，则该细胞为异质的。

线粒体基因病的特点：

1、母系遗传(matrilinear inheritance)

卵子与精子细胞核的结合是对等的，但细胞质的结合是远远不对等的。在绝大多数情况下，突变的线粒

体DNA通过母亲卵子细胞质的线粒体传给子代，通过父亲传递的极为罕见。

2、数量概念

一个细胞的细胞质中可有几千个线粒体DNA（mtDNA)分子。如果在某个特定位点上所有这几个mtDNA分子都为同一基因，此细胞可称之为纯质(homoplasmy)。

线粒体基因病系谱图

但如一个细胞的数千个mtDNA分子在这个位点上同时存在正常基因和突变基因，这就成为杂质(heteroplasmy) 。

（1）一般说，突变的mtDNA的数量超过一定限度时，会出现临床症状。（阈值）

（2）突变mtDNA所占比例似与临床症状的表现程度相关。

3、传递突变的母亲可为患者，也可是表现正常的杂质携带者。

线粒体基因病病例：

1、Leber 遗传性视神经病(Leber hereditary optic neuropathy，LHON)是这类疾病的典型例子之一。这种疾病是由于线粒体呼吸链複合物遗传性异常而引起的。病初发时为急性或亚急性眼球的神经炎，引发严重双侧视神经萎缩和大片中心暗点，使视力突然丧失并伴有色觉障碍。在急性发作之后，视觉进一步衰退，但常可维持0.02~0.5的视力。此症发病高峰年龄是20~25岁，但任何年龄段都可能发病。

临床症状：通常在成年期发病（20-25岁）

（1）急性或亚急性眼球后神经炎

（2）急性发作后，视觉逐步衰退

（3）色觉障碍

（4）其他神经异常，如智力障碍

基因突变：遗传异质性

涉及呼吸链複合物I NADH-普醌氧化还原酶第1亚单位肽链的基因：

MTND1*LHON4160T→C，约占50-75%（亮→脯）

MTND1*LHON3460G→A，约占15-25%（丙→丝）

MTND1*LHON3394T→C，约占15-25%（酪→组）

2、线粒体脑肌病、乳酸酸中毒及卒中样发作综合徵(mitochondrial encephalomyopathy， lacticacidosis，and stroke-like episodes，MELAS)

临床症状：

（1）粗糙红纤维

（2）虚弱（3）乳酸酸中毒

线粒体基因异质性传递系谱图

（4）感觉神经性听觉丧失

（5）痴呆

（6）反覆发生卒中样发作，头痛、呕吐

基因突变：遗传异质性

线粒体tRNALeu基因突变：

MTTL1*MELAS 3243 T →C或A →G

呼吸链複合物I NADH-普醌氧化还原酶第4亚单位肽链的基因突变：

MTND4*MELAS 11084A →G

3、 人类神经性肌肉衰弱症也是线粒体基因控制的遗传病。