Наследственные болезни обмена веществ

Метаболизм – совокупность
взаимосвязанных биохимических процессов в организме.
Каждая биохимическая реакция в организме катализируется ферментами

Наследственные нарушения метаболизма
Мутации в гене, кодирующем фермент приводят к нарушению его работы
Метаболизм дерматансульфата
MPS I

Снижение активности фермента
А
В
С
А1,А2
фермент 1
фермент 2
ген1
Снижение количества продуктов реакции
Мутации в гене
Увеличение
количества субстрата
Увеличение содержания производных субстрата
в биологических жидкостях или тканях

Классификация
22 подкласса в зависимости от пораженного метаболического пути
Подклассы: частота
Аминоацидопатии 31%
Органические ацидурии 27% Дефекты цикла мочевины 21%
Дефекты дыхательной цепи митохондрий 12%
Гликогенозы 8%
Дефекты митохондриального в-окисления 8%
Перокисомные заболевания 4%

Нарушения метаболизма- наследственные заболевания
Аутосомно-рецессивный
(подавляющее большинство форм)
2. Х-сцепленный
3. Митохондриальный
4. Аутосомно-доминантный ( редко)

Известно более 500 форм наследственных нарушений метаболизма

Наследственные нарушения метаболизма – редкие заболевания

Аутосомно-рецессивный тип наследования
Фенилкетонурия 1:8 000
Болезнь Тея-Сакса 1:120 000
(среди евреев-ашкенази) 1:3 000
Болезнь Гоше 1:40 000
Болезнь Краббе 1:100 000
Х-сцепленный рецессивный тип наследования
Х-сцепленная адренолейкодистрофия 1:40 000
Мукополисахаридоз тип II 1:70 000
Частота встречаемости
Заболевания
Частота

Как проявляются наследственные нарушения метаболизма
В большинстве случаев заболевания сопровождаются поражением многих систем органов
Могут проявляться в любом возрасте от младенческого до взрослого, в зависимости от метаболического дефекта

Диагностика
Клинические симптомы, как правило, неспецифичны
Многие заболевания чрезвычайно сходны по клиническим проявлениям
Точная диагностика возможна только с помощью лабораторных методов

Зачем выявлять НБО?
НБО – небольшое число крайне редких моногенных заболеваний. Подавляющее большинство- неизлечимы
НБО – обширный класс редких моногенных болезней, суммарная частота которых высока (не менее чем 1:5000 живых новорожденных). Многие из НБО поддаются лечению. Для некоторых возможно полная клиническая коррекция.
При точно установленном диагнозе возможно проведение дородовой (пренатальной) диагностики в семье.

Основные методы точной диагностики НБО
Биохимические
Молекулярно- генетические

Диагностика НБО
Ген
Белок
Метаболиты
ДНК-диагностика
Энзимодиагностика
и другие методы
анализа белков
Хроматографические или
другие количественные методы

Диагностика НБО
Ген
Белок
Метаболиты
ДНК-диагностика
Энзимодиагностика
и другие методы
анализа белков
Хроматографические или
другие количественные методы

Хроматографические методы, применяемые в диагностике НБО

Тандемная масс спектрометрия- современная технология диагностики НБО
Позволяет анализировать большое число метаболитов, а значит выявлять большое число наследственных нарушений обмена веществ
Время анализа одного образца- несколько минут
Требуется небольшое количество биологического материала (пятно высушенной крови)

контроль
140
160
180
200
220
240
260
280
300
m/z, amu
50
% Intensity
100
ВНУТРЕННИЕ СТАНДАРТЫ
Gly
Ala
Val
Leu
Met
Cit
Phe
Tyr
Glu
Gly
Ala
Ser
Pro
Val
Leu + Ile
Gln
Tyr
Phe
Glu
Asp
Аминокислоты

Болезнь с запахом кленового сиропа мочи
140
160
180
200
220
240
260
280
300
m/z, amu
50
% Intensity
100
ВНУТРЕННИЕ СТАНДАРТЫ
Gly
Ala
Val
Leu
Met
Cit
Phe
Tyr
Glu
Gly
Ala
Ser
Pro
Val
Leu + Ile
Gln
Tyr
Phe
Glu
Asp

тирозинемия
140
160
180
200
220
240
260
280
300
m/z, amu
50
% Intensity
100
ВНУТРЕННИЕ СТАНДАРТЫ
Gly
Ala
Val
Leu
Met
Cit
Phe
Tyr
Glu
Gly
Ala
Ser
Pro
Val
Leu + Ile
Gln
Tyr
Phe
Glu
Asp

270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
m/z, amu
50
100
% Intensity
C3
ВНУТРЕННИЕ СТАНДАРТЫ
C4
C5
C8
C16
Глутаровая ацидурия тип 1
C6
C18
C10
C12
C14
С5DC

Тандемная-масс спектрометрия
Дефекты β-окисления
Недостаточность SCAD
Недостаточность MCAD (1:8000)
Недостаточность VLCAD
Недостаточность LCAHD
Недостаточность CPT1
Недостаточность CPT2
Другие дефекты β-окисления
Органические ацидурии
Глютаровая ацидурия тип 1 (1:30 000)
Пропионовая ацидемия (1:50 000)
Метилмалоновая ацидурия (1:48 000)
Изовалериановая ацидурия (1:50 000)
Аминоацидопатии
Лейциноз (1:185 000)
ФКУ (1:8000)
Тирозинемия тип 1 (1:100 000)
Некетотическая
Гиперглицинемия (1:55 000)
Цитрулинемия (1:250 0000)

Наследственные нарушения метаболизма возможно выявить до начала клинических проявлений

Массовый скрининг новорожденных
Во всех странах проводится массовое обследование новорожденных на некоторые из НБО (фенилкетонурия)
В некоторых странах скрининг включает 30 форм НБО
Современные технологии позволяют проводить скрининг на многие из НБО

Диагностика НБО
Ген
Белок
Метаболиты
ДНК-диагностика
Энзимодиагностика
и другие методы
анализа белков
Хроматографические или
другие количественные методы

Определение активности ферментов
Биологический материал: лейкоциты периферической крови, плазма крови, культура кожных фибробластов, пренатальная диагностика – ворсины хориона
Субстраты – флуорогенные , хромогенные и радиоактивные

Диагностика НБО
Ген
Белок
Метаболиты
ДНК-диагностика
Энзимодиагностика
и другие методы
анализа белков
Хроматографические или
другие количественные методы

ДНК-диагностика
Простой и быстрый анализ (выявление определенной, обычно частой мутации в гене)
Длительный и сложный анализ (для поиска редких мутаций)

ДНК-диагностика
Диагностика носительства заболеваний ( крайне важно для Х-сцепленных форм болезней и заболеваний частых в определенных этнических группах)
Диагностика заболеваний с неизвестным первичным биохимическим дефектом
Диагностика заболеваний при которых биохимические методы сложные и требуют проведения инвазивных процедур (например биопсия печени)
Пренатальная диагностика
Предимплантационная диагностика

Диагностика в России
(лаборатория НБО ГУ МГНЦ РАМН)
Диагностика возможна для 150 форм заболеваний
Для 40 форм проводится ДНК-диагностика
Разрабатываются методы диагностики для 20 форм НБО

Массовый скрининг новорожденных
На некоторые из заболеваний проводится обследование всех новорожденных в России (НБО: галактоземия, адреногенитальный синдром, фенилкетонурия другие болезни: муковисцидоз, гипотиреоз)

Семья

Клиническая
диагностика
Семья

Лабораторная диагностика
Клиническая
диагностика
Семья

Лабораторная диагностика
Лечение
Клиническая
диагностика
Семья

Лабораторная диагностика
Лечение
Профилактика
Клиническая
диагностика
Семья