2 seminar: Pärilikud ainevahetushaigused Katrin Õunap TÜ Lastekliinik, pediaatria õppetool SA TÜ Kliinikumi geneetikakeskus Klassifikatsioon: 2. Energia defitsiidi tüüpi haigused Kaasasündinud laktaatatsideemiad (PDH-püruvaat dehüdrogenaas kompleks, PC-püruvaat karboksülaas, Krebsi tsükkel) Mitokondriaalsed hingamisahela defektid Rasvhapete oksüdatsiooni defektid Glükoneogenees, glükolüüsi defektid Tserebraalsed kreatiini defektid Pentoos fosfaadi a/v rada 2 grupp - "Energia defitsiidi" tüüpi haigused Energia tootmise või kasutamise protsesside puudulikkus. Kõige enam kahjustuvad: aju maks müokard lihased tekivad: energia defitsiidist toksiliste vaheainete kuhjumisest Saudubray and Charpentier. Clinical Phenotypes: Diagnosis/Algorithms. 1995 VALK SÜSIVESIKUD RASVAD Glükogeen glükoneogenees glükogenolüüs Aminohapped Glükoos Rasvhapped NH 3 Püruvaat Laktaat mitokonder Püruvaat Atsetüül-CoA KREBSI TSÜKKEL HINGAMISAHEL ß-oksüdatsioon Kliinilised probleemid: hüpoglükeemia hüperlaktaatatsideemia müopaatia kardiomüopaatia ja c/v puudulikkus kasvu peetus vaskulaarne kollaps äkksurm mikroanomaaliad Saudubray and Charpentier. Clinical Phenotypes: Diagnosis/Algorithms. 1995 1
VALK SÜSIVESIKUD RASVAD Glükogeen glükoneogenees glükogenolüüs Aminohapped Glükoos Rasvhapped NH 3 Püruvaat Laktaat BLOKK Püruvaat Atsetüül-CoA ß-oksüdatsioon KREBSI TSÜKKEL mitokonder HINGAMISAHEL 20 aastane Stella Ajaline, madal sünnikaal 2260g ja pikkus 43 cm Üks vanem õde suri ebaselgel põhjusel 2.5 kuu vanuselt 5 aastaselt Kasvu peetus Motoorse arengu mahajäämus Lihasnõrkus, kehatüve ataksia Kerge laktaatatsideemia 2,58 mmol/l Aju CT: basaalganglionide tiheduse langus 7 aastane Kliiniline diagnoos: Leigh sündroom Stella perekonna sugupuu I:1 I:2 II:2 II:1 II:3 II:4 II:5 II:6 II:7? III:1 III:4 III:5 III:2 III:6 III:3 III:7 III:8 IV:1 IV:2 IV:3 IV:4 IV:5 IV:6 IV:7 IV:11 IV:12 IV:8 IV:9 IV:10 V:1 V:2 Leigh sündroom: Püruvaadi a/v häired Hingamisahela I kompleksi puudulikkus Hingamisahela IV kompleksi puudulikkus Ensüümuuringud 1996.a. Helsinki Ülikoolis Hingamisahela I kompleksi puudulikkus 7 aastane Aju MRT tehtud vanuses 17 aastat 2
Ravi Vitamiin B2 (riboflavin) ja karnitiin kui kofaktorid Hingamisahela I kompleksi puudulikkus: Mitokondriaalse DNA mutatsioonid Erinevad cdna-s olevate geenide mutatsioonid 14 aastane Hingamisahela I kompleksi puudulikkus: T10191C mutatsioon mitokondriaalses ND3 geenis (05.2007) Vastsündinud poisslaps Marcus Normaalne rasedus, ajaline sünnitus keiserlõike teel loote südame probleemide ja hüpoksia tõttu sünnikaal 3038g (-1 SD) sünnipikkus 47 cm (-1.3 SD) 20 aastane Sugupuu Mild MR Mild MR Marcus 4 nädalane Ta hospitaliseeriti kasvu peetuse ja kollasuse tõttu Düsmorfne nägu Letargia Lihashüpotoonia ja nõrkus Hepatomegaalia UH-s hüpertroofiline kardiomüopaatia 3
Vereseerumi laktaat oli tõusnud 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 Lactate oli ka liikvoris tõusnud 3,8 mmol/l Uriini orgaaniliste hapete GC/MS: kergelt tõusnud püruvaadi, fumaraadi, malaadi ja tsitraadi eritus Alustati ravi koensüüm Q 10 ja vitamiinidega Marcus 7 nädalane Progresseeruvad hingamisraskused toetatud ventilatsioon Imemisraskused sonditoit Kehatüve hüpotoonia koos jäsemete hüpertooniaga ja elavad k/p refleksid Aju MRT uuring 2 kuu vanuselt: Sümmetriline T2 hüperintensiivsus basaalganglionites (putamen) Kliiniline diagnoos: Leigh sündroom Marcust raviti Koensüüm Q 10 Karnitiin Vitamiin B 1 + kardiaalne kompensatsioon Siiski tema seisund järsult halvenes Ta suri 3 kuu vanuselt COX aktiivsus (100x DIC with microscope Olympus BX51) Patient ( 2 months old), complete lack of COX activity Control patient ( 8 days old), Positive COX reaction Ensüümanalüüs: Frozen muscle biopsy Activity Complex I 42 Complexes II+III 54 Complex IV 115 Citrate synthase 250 Fibroblast cell culture Control range 84-273 37-285 520-2080 45-187 Activity Control range Complex I 158 100-310 Complexes II+III 322 110-470 Complex IV 477 680-1190 Citrate synthase 243 144-257 Units mu/ucs mu/ucs mu/ucs mu/mg Units mu/ucs mu/ucs mu/ucs mu/mg 4
SCO2 geeni DNA analüüs: Heterosügootne mutatsioon c.418g>a (E418K) ühes alleelis 19 aluspaari heterosügootne insertsioon positsioonis 17 (põhjustab valgu sünteesi katkemise) teises alleelis Kaasasündinud laktaatatsideemiad Enneaegne, 36 ras. nädalal, Apgar 7/7 Üsasisene kasvupeetus, sünnikaal 2219 g, pikkus 44 cm, pea ümbermõõt 32 cm Sünnijärgselt lühiaegne hüpoglükeemia 1,8 mmol/l 2 nädalaselt aju UH ja MRT uuringul: Periventrikulaarsed tsüstid C. Callosumi hüpo- või aplaasia Müelinisatsiooni hilinemine Kaasasündinud laktaatatsideemiad Kaasasündinud laktaatatsideemiad Kaasasündinud laktaatatsideemiad A/v uuringud: Aminohapete analüüsis leitud kõrge alaniini tase 1672 µmol/l (norm 150-600) laktaadi tõus Täiendavalt tehtud: Laktaat vereseerumis 6.6-4.5 mmol/l Tandem MS normaalne acyl-karnitiinide profiil Orgaaniliste hapete gaaskromatograafia laktaadi ja püruvaadi erituse Kaasasündinud laktaatatsideemiad Diagnoos: Infantiilne püruvaat dehüdrogenaas kompleksi (PDH) puudulikkus 5
Laboratoorne diagnostika Metaboolsed uuringud: Glükoos, laktaat (k.a. glükoosi koormuskatsu ajal), püruvaat ja L/P omavaheline suhe seerumis liikvoris NB! Lastel laktaadi tõus ca 71% haigetest Ketokehad: 3-OH butüraat, atseetoatsetaat Aminohapped veres: Alaniin, Seriin Alaniini/lüsiini suhe > 3 Uriini orgaaniliste hapete gaaskromatograafia/ms Laboratoorne diagnostika Acyl-karnitiinide profiil: tandem MS skriiningul kuivatatud vereplekist Ensüümanalüüs: NB! Materjali valik: vajalik reeglina teha lihase biopsiast tehakse Hollandis Mitokondriaalsete DNA mutatsioonide uurimine vajalik teha lihaskoest või maksakoest Diagnostika Kliinilised uuringud: Piltdiagnostika (MRT, CT) EMG, EEG, südame UH uuring Täiendavad uuringud DNA analüüs Keskmise ahelaga rasvhapete oksüdatsiooni defekt (MCAD) Pika ahelaga rasvhapete oksüdatsiooni defekt (LCHAD) Diagnostika ja ravi Ravi sümptomaatiline: energia puudujääkide korvamine B 1, B 2, B 6, C, koensüüm Q10, karnitiin, biotiin 6
Haigete kokkuvõte 1990-2007 Mitokondriaalsed defektid - 12 patsienti: Leigh sündroom (2 patsienti) hingamisahela I kompleksi puudulikkus Hingamisahela I ja IV kompleksi puudulikkus (SCO2 geeni d.) Mitokondriaalne müopaatia lapsel ja emal hingamisahela I ja IV kompleksi puudulikkus* Püruvaat dehüdrogenaasi puudulikkus (2 patsienti) MELAS sündroom ** Kearns-Sayre sündroom** (2 patsienti) Leberi hereditaarne optiline neuropaatia** Ebaselge etioloogiaga laktaatatsideemia * kinnitatud ainult ensüümanallüüsi abil; ** kinnitatud ainult DNA testi abil Haigete kokkuvõte 1990-2007 Rasvhapete oksüdatsiooni defektid: LCHAD Ühe perekonna 2 lapsel retrospektiivselt DNA analüüsi abil genotüüp 1528G>C/IVS16-2A>G/A (Olsen et al.) Ühe perekonna 2 lapsel retrospektiivselt tandem MS analüüsi ja DNA analüüsi abil genotüüp 1528G>C/ 1528G>C Eesti populatsioonis: Esialgne LCHAD puudulikkust põhjustava 1528G>C mutatsiooni esinemissagedus on 1:200 vastsündinu kohta, mis on sarnane Soome populatsioonile Haigete kokkuvõte 1990-2007 Rasvhapete oksüdatsiooni defektid: MCAD (keskmise ahelaga acyl-coa dehüdrogenaasi puudulikkus) Esinemissagedus Inglismaal 1:6400-le Me ei ole leidnud ühtegi MCAD puudulikkusega last! Eesti populatsioonis: MCAD puudulikkust põhjustava 985A>G mutatsiooni esinemissagedus on 1:220 vastsündinu kohta Seega teoreetiline homosügootide esinemissagedus oleks 1:193 000 Klassifikatsioon: 3. Komplekssete molekulide haigused ehk ladestushaigused Lüsosomaalsed haigused (mukopolüsahharidoosid) Peroksüsomaalsed haigused Kaasasündinud glükosüülimise defektid (CDG), endoplasmaatiline retiikulum, Golgi kompleks Kolesterooli biosünteesi defektid 3 grupp - Ladestushaigused Nende korral on häiritud suurte kompleksete molekulide süntees või lagunemine. on püsivad ja aeglaselt progresseeruvad. Kliinilises pildis on iseloomulik: Nähtavate talletussümptoomide olemasolu Kaasasündinud väärarengute ja anomaaliate esinemine Suurte kompleksete ainemolekulide lagunemise häire, mis progresseeruvalt ladestuvad lüsosoomidesse (on nähtavad valgus- ja elektronmikroskoobis). Haaratud on just need organid, kus seda ladestuvat ainet normaalselt kõige rohkem lagundatakse (lümfotsüüdid, fibroblastid, maks, põrn, luuüdi). Kliinilises pildis esinevad väliselt nähtavad talletussümptoomid. Saudubray and Charpentier. Clinical Phenotypes: Diagnosis/Algorithms. 1995 7
1990 aastast alates on 35 patsiendil (28%) diagnoositud lüsosomaalset ladestushaigust: 14 patsiendil mukopolüsahharidoos (MPS) Teised lüsosomaalsed haigused 21 juhtu 6 aastane poisslaps MPS II tüüp e. Hunteri sündroom: jämedad näojooned hepatomegaalia splenomegaalia kasvu peetus liigeste jäigastumine nabasong vaimse arengu mahajäämus MPS II tüüp: väljendunud näojoonte jämenemine makrotsefaalia MPS II tüüp: väljendunud näojoonte jämenemine makrotsefaalia 13 aastane poisslaps 13 aastane poisslaps 5 aastane tütarlaps MPS IIIA tüüp e. Sanfilippo sündroom: kerge näojoonte jämenemine karedad juuksed vaimse arengu mahajäämus käitumishäired unetus luude struktuuri muutus dysostosis multiplex 11 aastane tütarlaps MPS IIIA tüüp e. Sanfilippo sündroom: kerge näojoonte jämenemine karedad juuksed sügav vaimse arengu mahajäämus kõik oskused puuduvad 8
4 kuu vanune tütarlaps Sündinud I normaalsest rasedusest vaakumekstraktsiooni teel, Apgari hinne 7/8 palli Neonatoloogia osakonnas taastusravil spastilisuse tõttu Uriini a/v skriiningtestid: positiivne test MPS suhtes! MPS VI tüüp e. Maroteaux-Lamy sdr.: kasvu peetus esilevõlvuvad liigesed ja roideotsad luude struktuuri muutus dysostosis multiplex 11 aastane poisslaps MPS VI tüüp e. Maroteaux-Lamy sdr.: kasvu peetus esilevõlvuvad liigesed ja roideotsad luude struktuuri muutus dysostosis multiplex Mukopolüsahharidoosid (MPS): MPS II e. Hunteri sündroom 8 MPS IIIA e. Sanfilippo sündroom 4 MPS VI e. Maroteaux-Lamy sündroom 2 Kokku 14 11 aastane poisslaps MPS-de üldine esinemissagedus Eestis on ligikaudu 1:24 000 Teised lüsosomaalsed ladestushaigused: 5 4 3 2 1 0 1985 1986 1987 1988 1989 1990 No of cases of MPS 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 No of livebirths 2000 2001 2002 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Fabry tõbi 5 (2 perekonda) GM1 gangliosidosis 3 (2 perekonda) Gaucher tõbi 2 CLN tüüp 2 2 CLN tüüp 1 1 CLN tüüp 3 2 (1 perekond) Tay-Sachsi haigus 1 Metakromaatiline leukodüstroofia 1 Niemann-Picki tõbi 1 9
Lüsosomaalne haigus: Fabry tõbi α-galaktosidaasi puudulikkus Fabry tõbi (α-galaktosidaasi puudulikkus) angiokeratomatoosne lööve 14 aastane poisslaps Glükosfingolipiidide lagunemise häire ja nende kuhjumine veresoonte endoteeli ja silelihaskihi rakkudesse, hiljem teistesse koeliikidesse X-liiteline retsessiivne (geen asub Xq22) Esinemissagedus 1:40 000 kohta Kliinik: jäsemete valuhood ja paresteesiad angiokeratomatoosne lööve kornea ja läätse hägusused hüpohidroos, ebaselged t o tõusud proteinuuria, lümfödeem Fabry tõbi (α-galaktosidaasi puudulikkus) spetsiifiline tunnus: katarrakt (propellerikujulised hägusused läätses) Lüsosomaalne haigus: Fabry tõbi α-galaktosidaasi puudulikkus Tüsistused: - neerude puudulikkus - vererõhu tõus - südame isheemia, infarkt - tserebrovaskulaarsed komplikatsioonid Ravi: sümptomaatiline - karbamasepiin, difenüülhüdantoiin - neerude siirdamine - ensüüm asendusravi 1. Lüsosomaalsed haiguste diagnostika Kliiniline pilt talletussümptoomide olemasolu Kliinilise sümptoomide täpne tekkeaeg 1. Lüsosomaalsed haiguste diagnostika Kliiniline pilt talletussümptoomide olemasolu Kliinilise sümptoomide täpne tekkeaeg Rö-uuring dysostosis multiplex Selgoo nimmepiirkonnast külgprojektsioonis Labakäed, kolju 10
1. Lüsosomaalsed haiguste diagnostika Luude düsostoos e. dysostosis multplex ovaalse kujuga lülikehad eesmine keel 1. Lüsosomaalsed haiguste diagnostika Kliiniline pilt talletussümptoomide olemasolu Kliinilise sümptoomide täpne tekkeaeg Rö-uuring dysostosis multiplex Selgoo nimmepiirkonnast külgprojektsioonis Labakäed, kolju Uriini skriiningtestid mukopolüsahhariidide (MPS) erituse suhtes 1. Lüsosomaalsed haiguste diagnostika Uriini kvantitatiivne analüüs: Oligosahhariidid Mukopolüsahhariidid Siaalhape Lüsosomaalsete ensüümide aktiivsuse määramine 2. Peroksüsomaalsed haigused Nende korral kahjustuvad mitmed anaboolsed funktsioonid nagu kolesterooli, sapphapete ja plasmalogeeni biosüntees Kliinilises pildis on kõige iseloomulikum: Neuronaalsed migratsiooni häired Mikroanomaaliad Väljendunud neuroloogiline düsfunktsioon Lihashüpotoonia Silmas pigmentretiniit, katarrakt Kurtus Maksa funktsionaalne kahjustus Perifeerne neuropaatia 2. Peroksüsomaalsed haigused Refsumi tõbi - Downi sündroomi meenutav nägu Zellwegeri sündroom - Laialt avatud suur lõge, Epikantus, Lai ninajuur Zellwegeri sündroom, neonataalne adrenoleukodüstroofia - väljendunud lihashüpotoonia Rhizomelic chondrodysplasia punctata - ebaproportsionaalne kasvu peetus 2. Peroksüsomaalsete haiguste diagnostika Rö-põlveliigestest kaltsifikaadid (nähtavad ainult alla 2 eluaasta!) Aju MRT uuring migratsiooni häired Silmapõhja uuring pigmentretiniit Kuulmise kontroll kuuulmise langus Pika ahelaga rasvhapete, futaanhappe, pipekoolhappe analüüs 11
Smith-Lemli-Opitz (SLO) sündroom Esmakordselt kirjeldatud 1964.a., sagedus 1:40 000-1:60 000 SLO sündroom ehk kolesterooli biosünteesi defekt 7-dehydrocholesterol- 7 -reductase puudulikkus Acetate näo düsmorfism mikrotsefaalia kasvu peetus katarrakt siseorganite anomaaliad II-III varba sündaktüülia, polüdaktüülia vaimse arengu mahajäämus müelinisatsiooni häire 7-dehydrocholesterol- 7 -reductase Hydroxymethylglutaryl-CoA Mevalonate Squalene Lanosterol 7-Dehydrocholesterol Cholesterol 7α-hydroxycholesterol Bile acids Irons, et al. 1993. Lancet 341:1414. SLO sündroom ehk kolesterooli biosünteesi defekt Kerge kliiniline alavorm SLO sündroom ehk kolesterooli biosünteesi defekt Laboratoorne diagnostika Langius, et al. 2003, AJMG Minimaalne näo düsmorfia Vaimse arengu mahajäämus Pea ümbermõõt ja kasv normis (-1 SD) Aju MRT normis II-III varba sündaktüülia! Kolesterooli määramine viitab SLO sündroomi võimalikkusele NB! Kergematel juhtudel võib olla normis Kolesterooli prekursorite määramine On tehtud 7-dehüdrokolesterooli analüüs Hollandis üks kinnitatud diagnoos Eestis Seerumi transferriinide isoelektriline fokuseerimine: Seerumi transferriinide isoelektriline fokuseerimine: Monosialotransferriinid 0-3.7% Disialotransferriinid 2-6.1 Trisialotransferriinid 5.5-15.1 Tetrasialotransferriinid 48.5-65.3 Pentasialotransferriinid 14.9-28.7 Hexasialotransferriinid 2.3-8.1 Jaeken and Matthijs, 2003 12
Diagnostika ja ravi Diagnoos põhineb defektse ensüümi aktiivsuse määramisel Ravi: ensüüm asendusravi: Gaucheri ja Fabry tõbi, MPS I, MPS VI luuüdi transplantatsioon: MPS-d eridieet (Lorencius oil): adrenoleukodüstroofia Teiste haiguste korral efektiivne ravi puudub. 13