31/10/2018 1 Vrozené (metabolické) choroby A. E. Garrod - 1908 - alkaptonurie, cystinurie, pentosurie, albinismus n Geneticky podmíněna nepřítomnost nebo modifikace specifických proteinů n Autosomální n Gonosomální n Dominantní n Recesivní n Příčiny = mutace n bodová n delece n inzerce n Projevy - nejčastěji na úrovni n Enzymů n Receptorů n Transportních proteinů a dalších proteinů n Základní rozdělení 31/10/2018 2 Aa aa Aa aa Aa aa Aa Aa AA aA Aa aa 1 : 1 dominantní 0 : 4 recesivní Autosomální dědičnost 3 : 1 1 : 3 renální glykosurie, část. dna fenylketonurie, cyst. fibrosa YXA XaXa YXa YXa XAXa XAXa YXa XAXa YXA XaXA YXa XaXa 0 synů : 2 dcery D: nemocný muž Þ zdravé syny, nemocné dcery nemocná žena Þ 1:1 bez ohledu na pohl. Gonosomální dědičnost 1 syn : 1 dcera R: manifestace viceméně pouze u mužů vitamin-resistentní rachitis, defekt G-6-P-dehydrogenasy hemofilie A, B 31/10/2018 3 S P P’ Enzym Enzymopatie Primární důsledky n Snížená tvorba produktu n Zvýšená akumulace substrátu n Zvýšená syntéza dalších metabolitů metabolismus aminokyselin 31/10/2018 4 Alkaptonurie (2-5 : 1 000 000) OHHO CH2COO- OOC CH CH CCH2 CCH2 COOO O Phe Tyr p-hydroxyfenylpyruvát HOMOGENTISÁT 4-malenylacetacetát fumarylacetacetát fumarát acetacetát homogentisát- 1,2-dioxygenasa ochronotický pigment + Alkaptonurie (2-5 : 1 000 000) n Může být diagnostikována v kojeneckém věku díky ztmavnutí moči, která je vystavena přístupu vzduchu n Klinické symptomy se obvykle poprvé objevují v dospělosti n Nejnápadnější symptomy jsou spojeny s postižením kloubů a pojivových tkání, v pozdějších letech může být zjištěno významné postižení srdce a urolitiasa. n Ochronóza (šedavé zbarvení, ochre, okrové) sklér a chrupavek boltců se obvykle objevuje po 30 letech věku n Později tmavé zbarvení kůže , zvláště na nose, tvářích podpaží a pubické oblasti. n Vysoká frekvence renálních a prostatických kamenů 31/10/2018 5 fenylpyruvát fenylalanin-4-monooxygenasa (fenylalaninhydroxylasa) + L-Phe L-Tyr fenylacetylglutamin fenylacetát fenyllaktát DOPA katecholamin melanin NADH Gln o-hydroxyfenylacetát tetrahydrobiopterin O2 dihydrobiopterin H2O NAD+ NAD+ NADH H2O CO2 ZÁPACH Fenylketonurie (1 : 10 000) 1:5300 v ČR 2015 Fenylketonurie (1 : 10 000) 1:5300 v ČR 2015 n PKU se projeví až po narození, protože v těhotenství je přebytek fenylalaninu a dalších metabolitů plodu odstraňován z těla plodu placentou. n Slabá pigmentace n Celoplošný novorozenecký laboratorní screening z kapky krve odebrané mezi 48. a 72. hodinou života. Dříve se používal Gutrieho test , nyní tandemové hmotnostní spektrometrie n Léčba - dieta s nízkým obsahem fenylalaninu a přídavkem tyrosine n Kritické je těhotenské období pro plod fenylketonuriček bez ohledu na přenos poškozené allely (fenylalanin prochazi placentou) 31/10/2018 6 homocysteinemie n U zdravého člověka je koncentrace homocysteinu v krevní plazmě ve srovnání s jinými aminokyselinami nízká, ale i mírné zvýšení koncentrace představuje (nezávisle na koncentraci cholesterolu) riziko srdečního a cévního onemocnění. n Homocystein rychle vzniká a zas rychle zaniká. Buď se přemění zpět na methionin, nebo se vydá směrem na cystein. Homocystinurie (1 : 50 000) methionin S-adenosylmethionin S-adenosylhomocystein adenosin L-HOMOCYSTEIN HOMOCYSTIN L-cystathionin L-cysteinbílkoviny GSH KoA taurin cystin SO4 2- cystathionin-b-synthetasa Ser vit.B6 ATP CH3 + folát vit. B12 (příp. betain) kreatin, karnitin, lecitin, koenzym Q10, cholin, adrenalin cystathionin-β-lyasa 31/10/2018 7 hyperhomocysteinemie 10 % riziko ISCH Homocystein-cystein (smíšený disulfid) Homocystein homocystin Homocystamid – (lipo)proteinový adukt Homocystein-protein disulfid homocystein thiolakton Leucinosa „choroba javorového sirupu (1 : 250 000) L-Leu L-Ile L-Val 2-oxoisokapronová 2-oxo-3-methylvalerová 2-oxoisovalerová AEROBNÍ DEKARBOXYLACE + toxicita, acidosa 31/10/2018 8 n Leucinosa se nejčastěji projevuje již u novorozenců, pomalejší formy později, ale obvykle do druhého roku věku n Letargie, podrážděnost, lěžká acidosa n Dieta se sníženým leucinem a limitovaným valinem a isoleucinem n Snížená schopnost zpracovávat tyto aminokyseliny vede k nahromadění toxických látek v těle (zatížení organismu zvýšeným množstvím rozvětvených aminokyselin - např. běžný úbytek váhy v novorozeneckém období, hladovění, infekcích, po operacích a za zátěžových situací). Organizmus spotřebovává své vlastní tělesné bílkoviny (hl. ze svalů) - u pacienta s leucinosou dochází k hromadění toxických látek. Leucinosa „choroba javorového sirupu (1 : 250 000) metabolismus sacharidů 31/10/2018 9 Galaktosemie (1 : 40 000) Gal Gal-P ATP ADP galaktokinasa galaktosa-1-P- uridyltransferasa UDP-Gal UDP-Glc laktosa Glc UDP Glc-P + UDP-glukosa- -4-epimerasa Mg2+ 1:200 000 Gal-1-P toxický, hromadění v játrech, ledvinách, mozku –metabolizuje na galaktitol edemy mozku, katarakty Intolerance fruktosy (1 : 20-40 000) fruktosa glykogen fru-1-P glyceraldehyd dihydroxyaceton-P glyceraldehyd-P fru-1,6-bisP aldolasa b aldolasa a + Fru-1-P Þ inhibice fruktosa-1-P-fosforylasy, fruktosa-1,6-bisfosfatasy, fruktosa-1,6-bisfosfát-aldolasy Þ hypoglykemie 31/10/2018 10 Glykogenosy Enzymová porucha Postižené orgány Symptomy I Hepatorenální glykogenosa Von Gierkeho nemoc Glukosa-6-fosfatasa (endoplazmatické retikulum) Akumulace glykogenu v játrech, ledvinách, střevě Těžká hypoglykémie, hepatomegalie, hyperlaktátémie, metabolická acidóza, hyperlipidémie, hyperurikémie II Pompeho nemoc Alfa-1,4-glukosidasa (lysosomální) Srdce, játra, svaly, nervy a další orgány Hypotonie, neurologické příznaky III Forbesova nebo Coriho nemoc amylo-1,6-glukosidasa (odvětvovací enzym) Játra, svaly, srdce Abnormální glykogen Hypoglykémie, hepatomegalie, hypotonieIV Andersen IV Andersenova nemoc „amylopektinósa“ Amylo-1,4-1,6- transglukosidasa (větvicí enzym) Játra, srdce, slezina aj. Abnormánlí glykogen Hepatosplenomegalie, jaterní cirhóza, ascites V McArdleho nemoc Svalová fosforylasa svaly Únavnost, hypotonie, slabost VI Hersová Jaterní fosforylasa Játra, erytrocyty a leukocyty Hepatomegalie, hyperurikémie, ketolátky VII Tauriiho nemoc Svalová fosfofruktokinasa svaly Slabost, hypotonie IX Fosforylasakinasa (u člověka 7 subtypů této glykogenosy, 4 z nich vázány na chromosom X) Játra a krvinky (u většiny typů) , svaly, srdce Hepatomegalie, zpomalení růstu, mohou vymizet metabolismus nukleových kyselin 31/10/2018 11 Metabolismus purinů guanosin adenosin inosin hypoxanthin PRPP IMP guanin xanthin GMP PRPP kys. močová XO XO Resyntéza nukleotidů hypoxanthin-guanin fosforibosyltransferasa salwage pathway Onemocnění n dna n Leschův-Nyhanův syndrom - chybí hypoxanthin- guaninfosforibosyltransferasa n Xanthinurie - chybí xanthinoxidasa N N N N OH H N N N N OH H HO XO Allopurinol „suicide substrát alloxanthin 31/10/2018 12 nemetabolická onemocnění Hemoglobinopatie n Kvalitativní – substituce aminokyseliny v některém z řetězců hemoglobinu (Popsáno přes 200 variant Hb). Mohou být klinicky „tiché , nebo dalekosáhlé důsledky v důsledku snížené rozpustnosti, stability či transportní kapacity pro O2. n Kvantitativní – thalasemie - ovlivněna rychlost syntézy některého z globinových řetězců hemoglobinu. Následky zahrnují nedostatečnou erythropoesu, hemolysu a různý stupeň anemie. 31/10/2018 13 Cystická fibrosa (1 : 3 000) 1:7000 v ČR 2015 jedno z nejčastějších autosomálně recesivních monogenních onemocnění - každý 25. člověk v ČR je zdravým nosičem (45-50 dětí s CF ročně) gen CFTR (ATP-vázající kazetový transmembránový transportní protein) - objeven v r. 1989 - chloridový kanál v apikální membráně epiteliálních buněk+ regulace funkce resorpčního Na-kanálu + regulace objemu sekretu a absorpce elektrolytů porucha ve výměně iontů Cl-, Na+ a vody Þ potní test Þ tvorba abnormálně hustého hlenu (hl. dýchací a zažívací systém) Doba života 30 – 40 let n nedostatek produktu alterované chemické reakce. nScreening všech narozených dětí (pozitivní je podrobeno podrobnému vyšetření). Stanovení nesmí být falešně pozitivní ani negativní. nStanovení ELFO, imunochemie, enzymová kinetika, molekulárně biologické metody, MS/MS n Hromadění nadbytku meziproduktu daného enzymového sledu reakcí (Gal - galaktosemie) n nadbytek substrátu nebo produktů je vylučován organismem v chemicky nezměněné formě nebo formě chemicky změněné, ale jinak než u přirozeného metabolismu (vylučování fenylpyruvátu u PKU) 31/10/2018 14 nScreening všech narozených dětí (pozitivní je podrobeno podrobnému vyšetření). Stanovení nesmí být falešně pozitivní ani negativní. n Screening hyperfenylalaninémií a fenylketonurie od roku 1975 (od října 2009 tandemová MS/MS) n Screening kongenitální hypotyreosy od roku 1985 (imunochemicky) n Screening cystické fibrosy od roku 2009 (imunochemicky) n Screening kongenitální adrenální hyperplazie od roku 2006 (imunochemicky) n Screening dědičných poruch metabolismu aminokyselin a mastných kyselin (MS/MS) od roku 2009 V ČR aktuálně 18 onemocnění v rámci novorozeneckého laboratorního screeningu (od 1.6.2016) • vrozená snížená funkce štítné žlázy (kongenitální hypotyreosa - CH) • vrozená nedostatečnost tvorby hormonů v nadledvinách (kongenitální adrenální hyperplazie - CAH) • vrozená porucha tvorby hlenu (cystická fibrosa - CF) • dědičné poruchy látkové výměny aminokyselin • vrozená porucha látkové výměny aminokyseliny fenylalaninu (fenylketonurie - PKU a hyperfenylalaninemie - HPA) • argininémie (ARG) • citrulinémie I. typu (CIT) • vrozená porucha látkové výměny větvených aminokyselin (leucinosa, nemoc javorového sirupu - MSUD) • homocystinurie z deficitu cystathionin beta-synthasy (CBS), pyridoxin non-responzivní forma • homocystinurie z deficitu methylentetrahydrofolátreduktasy (MTHFR) • glutarová acidurie typ I (GA I) • isovalerová acidurie (IVA) 31/10/2018 15 V ČR aktuálně 18 onemocnění v rámci novorozeneckého laboratorního screeningu • dědičné poruchy látkové výměny mastných kyselin • deficit acyl-CoA dehydrogenasy mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem (deficit MCAD) • deficit 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenasy mastných kyselin s dlouhým řetězcem (deficit LCHAD) • deficit acyl-CoA dehydrogenasy mastných kyselin s velmi dlouhým řetězcem (deficit VLCAD) • deficit karnitinpalmitoyltransferasy I (deficit CPT I) • deficit karnitinpalmitoyltransferasy II (deficit CPT II) • deficit karnitinacylkarnitintranslokasy (deficit CACT) • dědičná porucha přeměny vitamínů • deficit biotinidasy (BTD) Abnormální zápach může svědčit pro přítomnost malých těkavých molekul: zpocené nohy (isovalerová acidurie) karamel/javorový sirup (leucinosa) vařené zelí (hypermethioninemie) rybina (trimethylaminurie) myšina (fenylketonurie) Abnormální zbarvení moči nebo plen: červenooranžové (uráty-poruchy metabolismu purinů) černohnědé po delším stání (alkaptonurie) hnědočervené (myoglobinurie) modré (Hartnupova nemoc) zelené (4-OH-butyrátová acidurie) 31/10/2018 16 Léčba n Omezení přísunu substrátu n Dodávání chybějícího produktu n Dodávání vitamínových kofaktorů n Zvýšení exkrece toxických metabolitů n Náhrada chybějícího proteinu n Náhrada defektního genu