Yleistä metabolisten sairauksien analytiikasta Leila Risteli, LKT, FM, dosentti, ylilääkäri Suomen Kliinisen Kemian Yhdistyksen kokous Oulussa 23.4.2015
Mitä nämä sairaudet ovat? - geneettisesti määräytyviä virheitä yksittäisten entsyymien, kuljetusproteiinien tai soluorganellien toiminnoissa - periytymismekanismit: - autosomaalinen resessiivinen - X-kromosomissa periytyvä - mitokondrioiden DNA:han liittyvä - yksittäiset tilat voivat olla erittäin harvinaisia, mutta yhteensä niitä esiintyy 1:1500-1:2500 syntynyttä - taudinkuvien laaja vaihtelu: vakava, välittömästi hengenvaarallinen <-> epämääräinen, hitaasti ilmenevä - osa kuuluu ns. suomalaiseen tautiperintöön
Mikä aiheuttaa sairauden kliinisen kuvan? 1. entsyymireaktion tuotetta ei muodostu 2. substraattia kertyy 3. epätavallisia välituotteita kertyy 4. energiantuotto häiriintyy -> sekundaariset muutokset energiaa vaativilla reiteillä 5. kofaktoreita kertyy välituotteisiin -> eivät ole muiden reaktioiden käytettävissä
Esimerkkejä näistä sairauksista 1. pienimolekyylisten aineiden metaboliareittien entsyymipuutokset hiilihydraatit glykogeenin muodostuminen ja hajoaminen PDH ja sitruunahappokierto pyruvaattikarboksylaasi lipidit rasvahappojen betaoksidaatio ketogeneesi aminohapot typen poisto (ureakierto) hiilirungon hajotus (orgaaniset asiduriat)
Esimerkkejä näistä sairauksista 2. kuljetusmekanismien häiriöt aminohapot siaalihappo 3. mitokondrioiden toimintahäiriöt hengitysketju 4. peroksisomien toimintahäiriöt 5. lysosomien toimintahäiriöt: kertymäsairaudet
Milloin on syytä epäillä aineenvaihduntasairautta? vaikeasti sairas vastasyntynyt lapsen kunto romahtaa huonon ruokailun, infektion tms. myötä -> metabolinen kriisi kunnon romahtaminen myöhemminkin esim. viinan käytön yhteydessä lapsen kehitys hidastuu/taantuu erikoiset oirekuvat, oireita/löydöksiä useista elimistä iästä riippumatta käytännössä diagnostinen lähestyminen vaiheittain, alkaa tavanomaisilla tutkimuksilla
Tyypillisiä tilanteita metabolinen hätätilanne, löydöksinä voi olla esim. hypoglykemia hyperammonemia metabolinen asidoosi ja ketoosi laktaatti floppy infant kouristuksia ja enkefalopatia intellektuaalisen kehityksen hidastuma/taantuma heikentynyt rasituksensieto dysmorfiset piirteet kardiomyopatia maksasairaus, Reyn oireyhtymä
Kun epäily aineenvaihduntasairaudesta on herännyt (metabolinen kriisi) glukoosi ammoniumioni happo-emästasapaino laktaatti (+ pyruvaatti) virtsan ketoaineet akuutissa tilanteessa otetaan myös tarkempaan selvittelyyn tarvittavat näytteet -> tilauspaketti
Perustutkimukset metabolisessa kriisissä glukoosi ammoniumioni happo-emästasapaino laktaatti (+ pyruvaatti) virtsan ketoaineet
Sairausepäilyn tutkimuksen eteneminen perusbiokemia erikoismenetelmät kysymyksenasettelusta riippuen kun biokemiallinen fenotyyppi on (lähes) tiedossa -> geneettiset tutkimukset Vihiä voi antaa odottamaton löydös rutiinitutkimuksessa, esim. verenkuva, maksaentsyymit, hyytymistutkimukset, CK, uraatti
Metabolisen kriisin erikoistutkimukset aminohapot plasmasta (ja virtsasta) orgaaniset hapot virtsasta orotaatti virtsasta karnitiini verestä: kokonais- ja vapaa asyylikarnitiiniprofiili fytaanihappo, VLCFA verestä glykosylaation tutkimukset verestä jne. 13
Kehityksen viivästymän / taantuman tutkimukset aminohapot plasmasta (ja virtsasta) orgaaniset hapot virtsasta oligosakkaridit virtsasta glykosaminoglykaanit virtsasta vapaa sialihappo virtsasta metyylimalonaatti verestä homokystiini verestä lysosomaalisten hydrolyyttisten entsyymien aktiivisuudet soluista fytaanihappo, VLCFA verestä glykosylaation tutkimukset verestä 14
Esimerkkejä aminohapposairauksista 1 Nonketoottinen hyperglysinemia (suomalainen) Suomessa 1:60 000 huonovointinen vastasyntynyt, säpsähtely kouristukset, hengitysvaikeudet, kooma tyypillinen EEG-löydös ei tehokasta hoitoa häiriö glysiinin hajoamisreitissä: mitokondrioissa entsyymikompleksi, 4 proteiinia laboratoriolöydökset: plasmassa korkea glysiinin pitoisuus likvorissa korkea glysiinin pitoisuus 15
Nonketoottinen hyperglysinemia plasman aminohapot, glysiini reilusti yli viitevälin likvorin aminohapot, glysiini
Esimerkkejä aminohapposairauksista 2 Fenyyliketonuria (PKU) fenyylialaniinihydroksylaasin tai sen kofaktorin tetrahydropteridiinin puute Suomessa harvinaisempi kuin muualla, mm. naapurimaissa tuottaa hoitamattomana vaikean kehitysvammaisuuden seulonta -> fenyylialaniinin välttäminen korjaa ennusteen 17
Esimerkkejä aminohapposairauksista 3 Tyrosinemia 1 (suomalainen) Suomessa 1:60 000 munuaistubulusvaurio ja vakava maksan toimintahäiriö entsyymivika tyrosiinin hajoamisreitillä 1-muodossa puuttuu viimeisen vaiheen entsyymi aminohappoanalyysi ja orgaanisten happojen analyysi 18
Esimerkki lipidiaineenvaidunnan sairauksista MCAD (keskipituisten rasvahappojen CoAdehydrogenaasin puutos) ilmenee yleensä lapsena paaston tai infektion yhdessä tunnistamattomana voi jopa 25 %:ssa tapauksista ensimmäinen sairausepisodi olla fataali, muuten tuloksena ainakin neurologinen vaurio -> kehitysvammaisuus virtsan orgaaniset hapot: betaoksidaation välituotteet -> mikrosomaalisella ω- oksidaatiolla muodostuneita dikarboksyylihappoja C6- C10 suberyyli ja heksanoyyliglysiiniä (C8, C6) plasman asyylikarnitiinit: C8 ja C10 kun tunnistetaan, on ennuste hyvä 19
Orgaanisten happojen analyysi virtsasta kaasukromatografia -> yhdisteiden tunnistus massaspektrometrialla endogeeniset ja eksogeeniset (lääkitys, ravinto, bakteerit) mitä happoja havaitaan: rasvahappojen betaoksidaatio -> välituotteet -> dikarboksyylihapot glysiinin johdoksia (rasvahappo + glysiini = asyyliglysiini; bentsoehappo + glysiini = hippurihappo) aminohappojen metaboliasta tulevia välituotteita sitruunahappokierron aineosia ketoaineita, maitohappoa 20
Mitokondriosairauksille tyypillistä epäillään, kun oireita useista elimistä: lihas + kaksi muuta keskushermosto + kaksi muuta kolme eri elintä taustalla mutaatiot mitokondrioiden tai tuman DNA:ssa tyyppilöydöksiä: veren laktaatti, laktaatti:pyruvaatti-suhde, likvorin laktaatti plasman aminohapoissa alaniini voi virtsan orgaanisissa hapoissa defektin luonteesta riippuen veren asyylikarnitiiniprofiili defektin luonteesta riippuen erikoistutkimuksia: entsyymimittaukset lihasbiopsiasta geneettiset tutkimukset 21
Mitokondriosairauksista vielä mitokondriot tulevat äidiltä -> mitokondrio-dna:sta johtuvan sairauden vaikeusaste riippuu heteroplasmian asteesta eri kudoksissa 22
Peroksisomisairauksille tyypillistä peroksisomeissa joukko rasva-aineenvaihdunnan ja detoksifikaation reaktioita sekä hapettumisreaktioita PEX-geenit tarvitaan peroksisomien biogeneesiin ja membraanitransporttiin ~ 25 eri sairautta, joissa normaalit peroksisomit puuttuvat neurologiset oireet, luustoepämuodostumat, dysmorfiset piirteet, maksan ja suolen ongelmat erikoistutkimuksia: VLCFA fytaanihappo pipekoolihappo 23
Peroksisomisairauksien testejä fytaanihappo (S Fytah): haaraketjuinen rasvahappo peräisin ravinnosta (klorofyllin hajoamistuote) hyvin pitkäketjuiset rasvahapot (fs-vlcfa): 24- ja 26-hiilisiä tyydyttyneitä rasvahappoja sekä ravinnosta että endogeenisinä pipekoolihappo: lysiinin hajoamistuote 24
Lysosomisairauksille tyypillistä soluorganelli, jonka tehtävänä hajottaa erilaisia makromolekyylejä hydrolyyttisissä reaktiossa happamessa ph:ssa entsyymin tai kuljetusproteiinin puuttuessa kertyy epätäydellisesti hajonnutta substraattia -> tila kehittyy/pahenee tyypillisesti progressiivisesti sairausryhmiä: mukopolysakkaridoosit oligosakkaridoosit: AGU sfingolipidoosit: Fabry, Gaucher, MLD neuronaaliset lipofuskinoosit lysosomin kuljetushäiriöt: Salla muut: Pompe 25
Lysosomisairauksien tutkimukset osoitetaan hajoamatonta substraattia virtsasta oligosakkaridit glykosaminoglykaanit sulfatidit osoitetaan jonkin hydrolyyttisen entsyymin alentunut aktiivisuus leukosyytit, fibroblastit, lymfosyytit spektrofoto- tai fluorometrinen detektio tai LC/MS-MS geenitutkimukset 26
Aineenvaihduntasairauden hoito akuutin hätätilanteen korjaus entsyymikorvaushoito: osa lysosomaalisista sairauksista pitkäaikaishoito muuten: haitallisten aineiden välttäminen esim. fenyylialaniini ja siksi metaboloituvat yhdisteet välttämättömien ravintoaineiden saannin turvaaminen (erityisvalmisteet) vitamiinit ja kofaktorit (karnitiini) ammoniakkia sitovat aineet (ureakierron häiriöissä) katabolisten tilanteiden välttäminen herkästi sairaalahoitoon verensokeri ei saa laskea 27
Hoidon laboratorioseuranta biokemiallisen defektin vaikutukset esim. orgaaniset hapot hydroksimetyyliglutaryyli-coa-lyaasin puutoksessa glutamiini ym. ureakierron häiriöissä välttämättömien ravintoaineiden saannin varmistus essentiellit aminohapot 28
Orgaaniset hapot: ei löydöksiä 30
HMG-CoA-lyaasin puutos 31
HMG-CoA-lyaasin puute (hoidossa) 32
Mitä otettava huomioon tutkimusta pyydettäessä kunnollinen lähete on tärkeä, kyseessä on konsultaatio! näyte kriisin aikana ja vertailuksi ei-kriisin aikana ensimmäinen aamuvirtsa tarkemmat näytteenotto-ohjeet pitäisi olla ohjekirjassa yhteys laboratorioon ohjeen mukaan (tutkimus voi edellyttää laboratorion valmistautumista) 33
Mitä tietoja laboratoriolääkäri tarvitsee tuloksen tulkintaa varten 1/2 (NordLab) ravitsemus: perusruokavalio parenteraalinen ravitsemus paasto / pitkittynyt oksentelu erityisruokavalio (mikä?) poikkeamat muissa laboratoriokokeissa: hyperammonemia hypoglykemia asidoosi laktaatti koholla verenkuvamuutoksia vakuolisoituneita lymfosyyttejä lääkkeet ja ravintolisät (myös 72 h aikana tilapäisesti käytetyt) 34
Mitä tietoja laboratoriolääkäri tarvitsee tuloksen tulkintaa varten 2/2 (NordLab) kliininen kuva metabolinen kriisi kehitysviivästymä / taantuminen neurologiset oireet poikkeavat kasvonpiirteet silmälöydökset muut oireet sairaat / kuolleet sisarukset kysymyksenasettelu 35
Vinkkejä käytäntöön eri laboratorioissa voi tutkimuksen nimessä olla useita etuliitteitä / näytemuotoja käytössä, vaikka käytännössä näytteenotossa ja testin suorituksessa ei eroa olisikaan virtsan orgaaniset hapot (kvalitatiivinen - semikvantitatiivinen) virtsan oligosakkaridit (kvalitatiivinen semikvantitatiivinen) virtsanäytteet mahdollisimman konsentroituneina tutkimuksen uusinta tarvittaessa uudella näytteellä toistetut analyysit mieluummin samassa kuin eri laboratoriossa lähetys oman sairaalan laboratorion kautta 36
U-Orgah-O - sama potilas - aamunäyte - puolenpäivän näyte
Jos tutkimuksen valinnassa tai tulkinnassa on ongelmia kannattaa kliinikon olla yhteydessä laboratoriolääkäriin -> neuvottelu jos laboratorio pyytää kontrolliksi uutta näytettä, siihen on yleensä perusteltu syy vastasyntyneellä joskus hyvinkin erikoinen tulos voi normalisoitua 38
Oudon tuloksen normalisoituminen (vastasyntynyt)