Наследственные нарушения обмена триптофана

Как известно, триптофан является незаменимой аминокислотой.

Образующийся при расщеплении белков триптофан через кишечную стенку всасывается в кровь и используется организмом для синтеза белков. Остальная часть идет на синтез биологически активных веществ: никотинамида, серотонина, мелатонина и др. Таким образом, процессы метаболизма триптофана идут по трем основным направлениям: серотониновому, индольному и кинурениновому.

К наследственно обусловленным нарушениям обмена триптофана относится ряд клинических синдромов и заболеваний:

1. Болезнь Гартнепа.

2. Индиканурия.

3. Синдром Тада.

4. Синдром Прайса.

Болезнь Гартнепа

Впервые описана Baron с соавт. в 1956 году. Аутосомно- рецессивный тип наследования. При данном заболевании наблюдается генетическое изменение транспортной функции клеток слизистой оболочки кишечника и проксимальных отделов почечных канальцев. Это ведет к изолированному дефекту транспорта моноаминокарбоновых кислот. Нарушение кишечной абсорбции триптофана приводит к его бактериальному расщеплению в кишечнике до индола и индоксила. Генерализованная аминоацидурия обусловлена нарушением канальцевой реабсорбции.

Для болезни Гартнепа характерны кожная фоточуствительность, пеллагроподобный дерматит, мозжечковая атаксия с вовлечением в процесс пирамидных путей, нарушение функции желудочно-кишечного тракта. У некоторых детей выявляется умственная отсталость.

Индиканурия

Впервые описана в 1965 году Bickel.

В основе заболевания лежит нарушение всасывания триптофана в кишечнике с образованием избыточного количества индола, который всасывается, окисляется, сульфатируется и выделяется в виде индикана. Последний окисляется под влиянием воздуха до голубого индикана, окрашивающего пеленки в синий цвет (болезнь "голубых пеленок").

При индиканурии наблюдается гиперкальциемия, нефрокальциноз, периодическая гипертермия.

Синдром Тада

Данный синдром впервые описан в 1963 году Tada с соавт. под названием "триптофанурия с нанизмом". Аутосомно- рецессивный тип наследования. При синдроме Тада наблюдается недостаток фермента триптофанпирролазы, катализирующего превращение триптофана в кинуренин. Нарушения связаны с эндогенным дефицитом никотиновой кислоты и избытком индольных соединений. При синдроме Тада отмечается глубокая умственная отсталость, нанизм, мозжечковая атаксия.

Синдром Прайса

Впервые описан в 1967 г. Price с соавторами. Генетический дефект кинуренингидроксилазы. Наблюдается избыточное выделение с мочой кинуренина за счет блока фермента. Основное проявление синдрома Прайса - склеродермия.

Диагностика наследственных нарушений обмена аминокислот и ацилкарнитинов на биохимическом уровне

В настоящее время в мировой практической медицине одним из основных лабораторных методов диагностики детей и скрининга новорожденных на наличие наследственных нарушений метаболизма аминокислот, органических и жирных кислот (ацилкарнитинов) является метод жидкостной тандемной хромато-масс-спектрометрии с ионизацией в электроспрее. Данный метод приобрел широкое распространение в США, Германии и Японии. Так в Японии существует государственная программа определения 10 заболеваний методом тандемной хромато-масс-спектрометрии. В США и Германии новорожденные тестируются данным методом на наличие более 20 нарушений.

Жидкостный тандемный хромато-масс-спектрометр является наиболее чувствительным и специфичным инструментом для выполнения целевого анализа аминокислот и ацилкарнитинов на следовом уровне. Он также оптимально подходит для целей первичного скрининга, так как позволяет уменьшить время анализа до двух-трёх минут. Соответственно, существует возможность анализа более трехсот образцов в сутки, определяя концентрации более 30 веществ-маркеров.

В настоящее время выделяют следующие основные классы наследственных метаболических расстройств, которые можно определить методом жидкостной тандемной хромато-масс-спектрометрии:

Нарушения обмена отдельных аминокислот Нарушения обмена органических кислот Нарушения обмена жирных кислот (ацилкарнитинов)

Методика и процесс проведения анализа

В клинических условиях для нужд неонатального скрининга наиболее удобной методикой проведения анализа на жидкостном тандемном хромато-масс-спектрометре является методика исследования сухих пятен крови. Собственно исследование состоит из следующих этапов.

1.Отбор пробы. Образец крови из пятки новорожденного или пальца больного более старшего возраста отбирается на специальную бумагу Watman 903, высушивается на воздухе и отправляется в лабораторию. Хранится проба при комнатной температуре.

В таблице приведены примеры заболеваний, которые могут быть диагностированы на биохимическом этапе методом жидкостной тандемной хромато-масс-спектрометрии, а также вещества, повышение или понижение концентрации которых в биологических жидкостях служит маркером данной нозологической формы. Нормальные значения концентраций приведены согласно литературным данным.

Примеры наследственных болезней

обмена веществ, определяемых методом

жидкостной тандемной хромато-масс -

спектрометрии, и показатели концентрации

маркерных метаболитов

Заболевание

Краткие сведения

Показатели маркерных метаболитов

1.Аргининосук -

цидиновая

ацидурия

(ASA)

Блокирование конверсии

аргининосукцидиновой

кислоты в аргинин

1.Маркерный метаболит: цитруллин

1) Норма < 75 мкмоль/л

2) Патология > =75 мкмоль/л

3) Критический уровень >= 100 мкмоль/л

2.Цитруллинемия

Нарушение функции фермента аргининосукцинат синтетазы, являющгося одним из шести ферментов цикла мочевины

1.Маркерные метаболиты

1) Цитруллин – сильно повышен

2) Аргинин – низкий уровень или не определяется

Показатели цитруллина

1) Норма < 75 мкмоль/л

2) Патология > =75 мкмоль/л

3) Критический уровень >= 100 мкмоль/л

3. Гомоцистинурия

Аутосомно-рецессивное заболевание, связанное с нарушениями катаболизма серусодержащих аминокислот (дефект фермента цистатионин ?-

синтазы). Из-за

повышения уровня гомоцистеина, метионина и метаболитов гомоцистеина происходит их накопление в крови и моче у пациентов

1.Маркерный метаболит – метионин.

Нормальный диапазон – 0-61 мкмоль/л

2.Показатели метионина

1)Норма < 70 мкмоль/л

2)Патология > =70 мкмоль/л

3)Критический уровень > =140 мкмоль/л

4. Болезнь “кленового сиропа”

(лейцинурия)

Аутосомно-рецессивное заболевание, связанное с нарушением декарбоксилирования кетокислот с разветвлённой цепью.

1.Маркер метаболизма - соотношение уровня лейцина к изолейцину

2.Показатели

1) Норма – Лей/Иле < 310 мкмоль/л

2) Патология - Лей/Иле >= 310 мкмоль/л

3)Критический уровень – Лей/Иле > =460

мкмоль/л

5. Фенилкетонурия

Классическая ФКУ связана с отсутствием или дефицитом фермента фенилаланингидрокси-лазы, в результате происходит накопление фенилаланина и его побочных метаболитов в крови и тканях

1.Маркерный метаболит – фенилаланин

Нормальный диапазон – 0-124 мкмоль/л

2.Показатели фенилаланина

1) Норма < 140 мкмоль/л

2) Патология >= 140 мкмоль/л

3) Критический уровень > 280 мкмоль/л