氧化磷酸化缺乏并不都引起疾病，但经常会引起乳酸酸中毒，特别会影响中枢神经系统、视网膜和肌肉。
也可参考可疑遗传性代谢病的诊断程序。
细胞呼吸作用（氧化磷酸化）发生在线粒体，一系列酶催化电子传递给分子氧，合成贮存能量的三磷酸腺苷（ATP）。缺陷包括这一过程所用的酶类会使细胞呼吸作用减弱，降低ATP：ADP（腺苷二磷酸）比例。线粒体有自己的DNA（线粒体DNA [mtDNA]），它是母体来源的。但是，mtDNA与细胞核DNA共同承担线粒体功能。因此，线粒体和核突变均可引起线粒体疾病。
需氧量高的组织如脑、神经、视网膜、骨骼肌和心肌特别容易受氧化磷酸化缺陷的影响。
最常见的临床表现是
癫痫
张力过低
眼肌麻痹
中风发作
肌无力
严重便秘
心肌病
在生化学上，由于NADH:NAD比率增加，乳酸脱氢酶反应的平衡向乳酸转移，因此可能发生严重的乳酸酸中毒。乳酸∶丙酮酸比率的增加将氧化磷酸化缺陷与乳酸酸中毒的其他遗传原因区分开来，如丙酮酸羧化酶或丙酮酸脱氢酶缺乏，其中乳酸∶丙烯酸比率保持正常。成纤维细胞生长因子 21 (FGF-21) 和生长分化因子 15 (GDF-15) 是可能提示线粒体功能障碍的其他生物标志物。很多氧化磷酸化缺陷已被阐述，故这里只叙述其中最常见的一部分和它们的独特特征。
优点与缺陷
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线粒体突变和变异体被认为和许多相关的老年病有关，如帕金森氏病、阿耳茨海默氏病、糖尿病、耳聋、肿瘤。
以下病症是具有已知表型/基因型相关性的病症。线粒体功能存在其他不太明确的缺陷。此外，存在许多条件，其中遗传缺陷引起继发性线粒体功能障碍。
Leber遗传性视神经病变（LHON）
LHON的特点是视网膜变性导致的急性或亚急性双侧中央视力丧失。
起病常在20～30岁，但从儿童到成人都可以发病。男性患此病更为常见，一项研究报告称，男性与女性的比例为 3:1（1）。已确定了许多线粒体 DNA 变异，但 3 种常见的变异，即 m.11778 G>A、m.3460 G>A 和 m.14484 T>C，占 90% 的病例。LHON谱系常表现为线粒体疾病典型的母系遗传特征，包括mtDNA突变。
玻璃体内基因治疗在早期临床试验中显示出非常有希望的结果 (2)。
参考文献
1.Poincenot L, Pearson AL, Karanjia R.Demographics of a Large International Population of Patients Affected by Leber's Hereditary Optic Neuropathy. Ophthalmology.2020;127(5):679-688.doi:10.1016/j.ophtha.2019.11.014
2.Newman NJ, Yu-Wai-Man P, Carelli V, et al.Efficacy and Safety of Intravitreal Gene Therapy for Leber Hereditary Optic Neuropathy Treated within 6 Months of Disease Onset. Ophthalmology.2021;128(5):649-660.doi:10.1016/j.ophtha.2020.12.012
Leigh综合征
Leigh病是一种严重的神经系统疾病，通常在出生后第一年出现。
它是由 100 多个不同的核基因或 mtDNA 基因中的一个基因突变引起的，这些基因涉及线粒体中能量的产生。
Leigh 综合征的特征是进行性吞咽困难，体重增加不良，肌张力减退，无力，共济失调，眼肌麻痹，眼球震颤，视神经萎缩伴有乳酸性酸中毒。大约一半的患者通常会在 2 至 3 年内死亡，通常是因为呼吸衰竭，但有些患者可以存活到青少年期和成年早期。
影像学检查显示基底节，小脑和脑干的退行性病变。
目前尚无已知的Leigh综合征治疗方法。然而，少数被诊断患有 Leigh 综合征的儿童实际上 生物素硫胺素–反应性基底神经节疾病 (BTRBG)，其症状类似于 Leigh 综合征，并受益于高剂量的硫胺素 (维生素 B1) 和生物素补充剂（1， 2）。
利氏综合症参考文献
1.Tabarki B, Al-Hashem A, Alfadhel M: Biotin-Thiamine-Responsive Basal Ganglia Disease.In: Adam MP, Feldman J, Mirzaa GM, et al., eds. GeneReviews®.Seattle (WA): University of Washington, Seattle; November 21, 2013.
2.Wesół-Kucharska D, Greczan M, Kaczor M, et al.Early treatment of biotin-thiamine-responsive basal ganglia disease improves the prognosis. Mol Genet Metab Rep.2021;29:100801.2021 年 9 月 29 日发布。doi:10.1016/j.ymgmr.2021.100801
线粒体脑肌病、乳酸酸中毒和卒中样发作（MELAS）
线粒体tRNAleu 基因突变引起这种以反复发作的“化学(代谢性)中风”、肌病和乳酸酸中毒为特征的进行性神经变性疾病。在许多病例中，细胞包含着野生型和突变型的线粒体DNA（异质性），因此表现也是多样性的。
线粒体神经胃肠脑肌病（MNGIE）
MNGIE 是一种非常罕见的疾病，其特征是胃肠道 (GI) 道肌肉退化，导致胃肠道运动不良并引起许多胃肠道症状。此外，由于周围神经的退化，还会出现眼部肌肉无力以及感觉丧失和四肢无力。发病年龄不定，但通常在20岁之前。
MNGIE 是由基因突变引起的 TYMP 基因，它编码胸苷磷酸化酶，并在 mtDNA 中发生二次变化。继承是 常染色体隐性遗传;男性和女性同样受到影响。
治疗的重点是症状管理。长期预后较差，平均死亡年龄在 30 多岁 (1)。
MNGIE 参考
1.Garone C, Tadesse S, Hirano M.Clinical and genetic spectrum of mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy. Brain.2011;134(Pt 11):3326-3332.doi:10.1093/brain/awr245
伴粗糙红纤维的肌阵挛型癫痫（MERRF）
MERRF 是一种进行性疾病，其特征是无法控制的肌肉收缩（肌阵挛性癫痫）、痴呆、共济失调和肌病。
肌病活检时呈现粗糙的红色纤维（表明线粒体增生），并带有特殊染色。突变发生在线粒体tRNAlys基因。异质性很常见，因此表达差异也很大。
神经病变、共济失调和色素性视网膜炎（NARP）
NARP是一种进行性疾病，其特征是感觉神经病（四肢麻木，刺痛或疼痛），肌无力，共济失调，视网膜退化引起视力下降（色素性视网膜炎），认知能力下降，癫痫发作，听力下降和心脏传导缺陷。这种疾病可以发生在童年或成年早期。
NARP源于mtDNA中包含的 ATP6 基因突变。ATP6 突变会改变三磷酸腺苷（ATP）合酶的结构或功能，从而降低线粒体产生ATP的能力。
单个大规模线粒体 DNA 缺失综合征 (SLSMDS)
SLSMDS 包括 Pearson 综合征、Kearns-Sayre 综合征和慢性进行性眼外肌麻痹。它们的特征是多器官症状重叠，并且可能因发病年龄而异。
Pearson综合征 在生命的最初两年内表现出来。症状包括输血依赖性铁粒幼细胞贫血、乳酸性酸中毒和胰腺外分泌功能障碍。这在婴儿期可能是致命的。
Kearns-Sayre 综合征 通常在20岁之前显现。它与眼肌麻痹、眼睑下垂、非典型视网膜色素变性、破碎红纤维肌病、共济失调、耳聋和心肌病有关。
慢性进行性眼外肌麻痹 (CPEO) 通常在青春期晚期或成年期确诊。患者出现眼肌麻痹，眼睑下垂，运动不耐受和肌肉无力。CPEO可由多种不同核基因中的一种突变产生，这种突变对mtDNA的产生和维持至关重要，并可导致肌肉细胞中mtDNA的大部分片段缺失。不太常见的原因包括mtDNA基因中的点突变，这些突变为产生转移RNA提供指令。
更多信息
以下英语资源可能会有用。请注意，本手册对这些资源的内容不承担任何责任。
Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM) database: Complete gene, molecular, and chromosomal location information
