Galaktozémia - mutácie GALT - Synevo

Všeobecné informácie

Galaktozémia je ochorenie s autozomálne recesívnym prenosom charakterizované narušením metabolizmu galaktózy s výskytom komplikácií, ktoré môžu ohroziť život novorodenca 5 .

Galaktóza je zložkou laktózy, glykolipidov, glykoproteínov a proteoglykánov; jeho metabolizmus sa dosahuje hlavne v pečeni a obličkách. Konverzia galaktózy na glukózu zahŕňa nasledujúce kroky (pozri obrázok 1):

fosforylácia galaktózy s tvorbou galaktóza-1-fosfátu, reakcia, ktorá sa uskutočňuje pomocou galaktokinázy;
prenos galaktozylového zvyšku na UDP-glukózu pôsobením UDP-glukózo-galaktóza-1-fosfát-uridyl-transferázy (GALT);
interkonverzia medzi glukózou a galaktózou sa uskutočňuje na úrovni nukleozid-difosfátov, zahŕňa obrátenie stereochemickej konfigurácie 4 'hydroxylovej skupiny a je katalyzovaná UDP-glukóza-4-epimerázou; toto štádium prispieva k regenerácii UDP-glukózy a zaisťuje tak kontinuitu cyklu metabolizmu galaktózy.

Vytvorený glukózo-l-fosfát je možné izomerizovať na glukóza-6-fosfát, ktorý hrá dôležitú úlohu v procese glykolýzy a biosyntéze inozitolu.

Galaktózu je možné previesť na galaktitol pôsobením aldózreduktázy v prítomnosti NADPH (alebo NADH), čo je alternatívny spôsob metabolizmu galaktózy u pacientov s galaktozémiou. Môže sa tiež oxidovať pôsobením galaktóza dehydrogenázy, čo vedie k tvorbe kyseliny galaktónovej a CO2 1 .

Obr. 1 metabolizmus galaktózy (dráha leloiru)

Hypergalaktozémia je spojená s 3 nedostatkami enzýmov:

- typ I (GALT) - modifikácia enzymatickej aktivity galaktóza-1-fosfát-uridyl-transferázy (GALT), ktorá je zodpovedná za dedičnú galaktozémiu a je najbežnejším enzymatickým nedostatkom;

-typ II (GALK1) - modifikácia enzymatickej aktivity galaktokinázy, ktorá premieňa galaktózu na galaktóza-1-fosfát; je to zriedkavý nedostatok;

-typ III (GALE) - modifikácia enzymatickej aktivity uridín-difosfát-glukózo-4-epimerázy, ktorá epimerizuje UDP galaktózu na UDP glukózu a je tiež neobvyklá 3 .

Typ	Gén	miesto	Enzým	názov
1	GALT	9p13	galaktóza-1-fosfát transferáza uridylát	Klasická galaktozémia
2	GALK1	17q24	galaktokináza	Nedostatok galaktokinázy
3	gala	1p36-p35	UDP-galaktóza-4-epimeráza	Deficit UDP-galaktóza-4-epimerázy

Heterozygoti (genotyp G/N, pričom N je normálna alela) sú asymptomatickí a vykazujú zníženie aktivity enzýmu na polovicu v porovnaní s ľuďmi bez mutácií 3; 5 .

Gén kódujúci enzým GALT sa nachádza na krátkom ramene chromozómu 9 a je zložený z 11 exónov (pozri obrázok 2). Bolo identifikovaných viac ako 180 génových mutácií; u pacientov s klasickou galaktozémiou sa bežne vyskytuje množstvo 8 mutácií spôsobujúcich ochorenie (G). Najbežnejšia je 6-bodová mutácia exónu, ktorá spôsobuje nahradenie glutamínu arginínom (Q188R; p.Gln188Arg) a ktorá je zodpovedná za 60 - 70% prípadov chorôb u belochov. Mutácia S135L (p.Ser135Leu), ktorá určuje substitúciu serínu za leucín, je najbežnejšia u čiernej populácie, ktorá je spojená s viac ako 50% prípadov ochorení u tejto kategórie ľudí. Mutatia K285N (p.Lys285Asn) ktorý spôsobuje substitúciu lyzínu asparagínom v exóne 9, je na druhom mieste vo frekvencii u alel spojených s ochorením u belochov (28%). Mutácia L195P (p.Leu195Pro), ktorý nahradzuje leucín prolínom, sa zaznamenáva v 5–7% prípadov klasickej galaktozémie 6; 7 .

Obr. 2 Umiestnenie génu GALT na chromozóme 9

Okrem klasickej formy existuje Duarteov variant galaktozémie - asymptomatický stav alebo sprevádzaný miernymi klinickými prejavmi - vyplývajúci z čiastočného poškodenia enzýmu GALT. Tento variant je charakterizovaný zloženou heterozygotnosťou pre klasickú alelu G, ktorá spôsobuje výrazný pokles GALT a alelu Duarte D-2 (D2; niekedy nazývanú D), ktorá indukuje čiastočné poškodenie GALT. Hemolyzáty od pacientov s galaktozémiou GALT vykazujú v priemere enzymatickú aktivitu

25%, aj keď sú opísané veľké individuálne variácie. Pri elektroforéze s izoelektrickou fokusáciou sa získa charakteristický aspekt zmenenej mobility izoenzýmu GALT. Predchádzajúce štúdie ukázali, že alely D nesú mutáciu missens p.N314D (c. 940A> G), ktorá určuje nahradenie asparagínu v polohe 314 kyselinou asparágovou. Duarte fenotypy (D/N, D/D a D/G) vykazujú približne 75, 50 a 25% normálnej aktivity GALT, v uvedenom poradí, a vyskytujú sa s prevalenciou približne 6% v bielej populácii. Substitúcia N314D je úplne zodpovedná za zmenu enzymatickej mobility, ale nevysvetľuje čiastočné narušenie aktivity GALT. Okrem toho sa táto mutácia nachádza aj na alelách Duarte-1 (D1, tiež nazývaných Los Angeles alebo LA), ktoré spájajú normálnu alebo zvýšenú enzymatickú aktivitu, a z tohto dôvodu sa považujú za bežný variant alebo polymorfizmus génu GALT. Následné štúdie alel D1 a D2 ukázali, že N314D sa nachádza vo väzobnej nerovnováhe s inými variantmi nukleotidových sekvencií, ktoré sa medzi D1 a D2 líšia.

Alely D1 teda špecificky vykazujú zmenu c.652C> T nukleotidov, ktorá spôsobuje tichú substitúciu na kodóne 218 (CTA → TTA, str. L218, niekedy tiež nazývaná L218L), zatiaľ čo alely D2 vykazujú deléciu 5 '4 bp promótora (c.-119_-116delGTCA) spolu s 3 modifikáciami intronických báz. Alely D1 aj D2 tiež nesú rozsiahlu sekvenciu nukleotidov A na úrovni intrónu 10. Rozdiel medzi 2 alelami z hľadiska enzymatickej aktivity GALT je dlho predmetom polemík. Nedávna štúdia naznačuje existenciu zníženej expresie mRNA na alele D2, ktorá prispieva k zhoršeniu funkcie GALT; navyše 5 '4 bp delécia promótora by predstavovala kauzálnu mutáciu v galaktosémii Duarte 2 .

U ľudí s kataraktou, galaktozémiou a zvýšeným vylučovaním galaktitolu močom možno podozrenie na nedostatok galaktokinázy (typ II), ale bez ďalších klinických prejavov.

Prevalencia nedostatku GALK nie je známa, ale je pravdepodobne nižšia ako 1: 100 000. Detekcia nízkej hladiny aktivity galaktozokinázy je dôležitým prvkom pri stanovení diagnózy, potvrdenie sa však robí zvýraznením mutácií v géne kódujúcom enzým.

Môže sa obmedziť na erytrocyty a leukocyty a je spojená s vývojom katarakty, ale nespôsobuje spomalenie rastu, mentálnu retardáciu alebo poškodenie pečene.

Podávanie laktózy gravidným ženám s nedostatkom galaktokinázy môže spôsobiť kataraktu plodu 5 .

U ľudí s ochorením pečene, neurosenzorickou hluchotou spojenou so zvýšenými hladinami erytrocytov galaktóza-1-fosfátu a normálnymi hladinami GALT je potrebné podozrenie na nedostatok UDP-galaktóza-4-epimerázy (GALE) (typ III). Diagnóza je stanovená na základe detekcie nízkej úrovne aktivity UDP-galaktóza-4-epimerázy a je potvrdená zvýraznením mutácií v géne kódujúcom enzým. Deficit UDP-galaktóza-4-epimerázy má odhadovanú prevalenciu 1: 23000 v Japonsku a nie je známy v iných populáciách 3; 5 .

Galaktozémia je stav, ktorý sa dá zistiť novorodeneckým skríningom. Clinitest je najjednoduchší skríningový test a je založený na stanovení galaktózy vo vzorke moču. Vykonáva sa 24-36 hodín po podaní prípravku obsahujúceho laktózu. V niektorých krajinách sa test používa z kvapky krvi odobratej na štandardizovanom filtračnom papieri (Guthrieho karta), ktorá určuje celkovú galaktózu (galaktózu a galaktóza-1-fosfát) a/alebo aktivitu enzýmu GALT. U vysoko rizikových detí môže byť galaktóza-1-fosfát stanovený z krvi odobratej z pupočníka. Ideálny skríningový test je taký, ktorý meria aktivitu GALT 3; 5 .

Odporúčania pre genetické testovanie

Genetické testovanie na mutácie GALT sa používa na potvrdenie diagnózy galaktozémie u detí s pozitívnym novorodeneckým skríningom. Je to tiež užitočné na odlíšenie alel Duarte D2 od alel LA.

Genetické testovanie teda definuje genotyp a umožňuje stanovenie prognózy.

Testovanie blízkych príbuzných na asymptomatický stav nosiča sa môže vykonať na základe genetického poradenstva a až po identifikácii mutácií spôsobujúcich ochorenie v rodine. Pretože galaktozémia sa prenáša autozomálne recesívne, rodičia dieťaťa s klasickou galaktozémiou sú nevyhnutne heterozygotní pre mutantnú alelu G a ich asymptomatickí súrodenci majú 2/3 riziko, že budú nosičom alely G. % dopravcov.

Súrodenci dieťaťa s Duarte galaktozémiou majú v súčasnosti 25% riziko D/G galaktozémie, ak majú rodičia genotypy D/N a G/N a 25% riziko klasickej G/G galaktozémie, ak majú rodičia genotypy D/G. G a G/N; z tohto dôvodu je genetické testovanie rodičov oprávnené.

Prenatálna diagnostika u plodov s 25% rizikom klasickej galaktozémie (G/G) je možná analýzou DNA extrahovanej z buniek plodu získanou amniocentézou, ktorá sa zvyčajne vykonáva približne v 15. - 18. týždni tehotenstva alebo biopsiou choriových klkov, asi v 10-12 týždni tehotenstva. A v týchto prípadoch musia byť vopred identifikované G alely v rodine 5 .

Odobratý exemplár - krv príde 4 .

Zberová nádoba - vacutainer obsahujúci EDTA ako antikoagulant 4 .

Zozbierané množstvo - 5 ml krvi 4 .

Dôvody zamietnutia skúsiť - použitie heparínu ako antikoagulancia; zrážané alebo hemolyzované vzorky 4 .

Vyskúšajte stabilitu - 7 dní pri 2 - 8 ° C 4 .

Metóda - úplné sekvenovanie génu GALT + analýza delécií/duplikácií MLPA; možno zistiť obe mutácie spojené s klasickou galaktozémiou a variantmi Duarte 1 .

Podávanie správ a interpretácia výsledkov

Budú komunikované mutácie zistené v géne GALT a príslušnom genotype 4 .

Bibliografia

1. David L. Nelson, Michael M. Cox. Glykolýza, glukoneogenéza a fosfátová cesta pentózy. V publikácii Lehninger Principles of Biochemistry, piate vydanie, 2008, W. H. Freeman and Company, 545-546.

2. Amanda E. Carney, Rebecca D. Sanders, Kerry R. Garza, Lee Ann McGaha, Lora JH Bean, Bradford W. Coffee, James W. Thomas, David J. Cutler, Natalie L. Kurtkaya, Judith L. Fridovich- Keil. Počiatky, distribúcia a expresia alely Duarte-2 (D2) galaktóza-1-fosfátu uridylyltransferázy. In Human Molecular Genetics, 2009, zväzok 18, č. 9, 1624-1632.

3. Gerard T Berry, George A Anadiotis, deficit galaktóza-1-fosfáturidyltransferázy (galaktozémia) www.emedicine.medscape.com, typ odkazu: internetová komunikácia.

4. Laboratórium Synevo. Konkrétne odkazy na použitú technológiu spracovania 2010. Typ odkazu: Katalóg.

5. Louis J Elsas II. Galaktozémia. Gene Reviews, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov. Typ referencie: Internetová komunikácia.

6. Klinika Mayo, Mayo Medical Laboratories. Referenčné laboratórne služby pre organizácie zdravotnej starostlivosti. Génová analýza galaktozémie, známa mutácia. www.mayomedicallaboratories.com. 2010. Typ odkazu: Internetová komunikácia.

7. OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man). Galaktóza-1-fosfát urdydylyltransferáza. http://www.ncbi.nlm.nih.gov. Typ referencie: Internetová komunikácia.

8. Valeriu Popescu, Alis Antrasian, Andrej Zamfirescu. Skríning novorodencov pri genetických metabolických chorobách. In Revista Romana de Pediatrie, roč. LVIII, č. 4, 2009.