Jurgita Songailienė BIOCHEMINĖ LABORATORINĖ PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ DIAGNOSTIKA

Transkript

1 Vilniaus universitetas Jurgita Songailienė BIOCHEMINĖ LABORATORINĖ PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ DIAGNOSTIKA Vilnius 2013

2 UDK (075.8) So-84 Recenzavo: doc. dr. Loreta Bagdonaitė, Vilniaus universitetas dr. Gražina Kleinotienė, Vilniaus universitetas Apsvarstė ir rekomendavo spausdinti Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto taryba, , protokolo Nr. 6 (584). Mokomoji knyga parengta įgyvendinant ES struktūrinių fondų finansuojamą projektą Medicinos mokslų nacionalinės kompleksinės programos pagrindai: studijų programų kūrimas, atnaujinimas ir įgyvendinimas I II studijų pakopose; dėstytojų kompetencijų ugdymas ir mobilumo skatinimas, VP1-2.2-ŠMM-09-V ISBN Vilniaus universitetas, 2013

3 Trumpiniai AADC aromatinių L-aminorūgščių dekarboksilazė AAS acetoacetil-koa sintetazė ACC acetil-koa karboksilazė ADP adenozino difosfatas ADSL adenilsukcinato liazė AICAR aminoimidazolio karboksamido ribonukleotidas AMPD1 raumenų AMP deaminazė Ala alaninas ALAT alanino transaminazė APRT adenino fosforiboziltransferazė ARG argininemija AS acil-koa sintetazė ASAT asparagino transaminazė ASL arginino sukcinato liazė Asp asparaginas ASS arginino sukcinato sintazė ATP adenoziltrifosfatas BCKD šakotų šoninių grupių alfa ketorūgščių dehidrogenazė BKD beta ketotiolazės stoka BH 4 tertahidrobiopterinas CACT karnitino / acilkarnitino translokazė (karnitino pernašos sutrikimas) CAT karnitino acetiltransferazė COX ciklooksigenazė DBH dopamino beta-hidroksilazė Cbl kobalaminas CBS cistationino beta sintazė DHPR dihidropteridino reduktazė CPS I karbamoilfosfato sintazė I CPT I ir II karnitino palmitoiltransferazė I ir II DPD dihidropirimidino dehidrogenazė DPH dihidropirimidinazė ERNDIM Europos paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų mokslinių tyrimų ir diagnostikos tinklas (angl. European research network of inborn errors of metabolism) FKU fenilketonurija Fru fruktozė GA-I I tipo gliutaro acidurija GA II II tipo gliutaro acidurija Gal galaktozė GALT galaktozės-1-fosfato urdiltransferazė Glc gliukozė 3

4 GMP guanozino monofosfatas GC/MS dujų chromatografija / masių spektrometrija GDP guanozino difosfatas GTP guanozino trifosfatas GTPCH GTP ciklohidrolazė HCU homocistinurija, HMGA 3-hidroksi-3-metilgliutaro acidurija HPRT hipoksantino-guanino fosforiboziltransferazė IMP inozino monofosfatas IBD izobutiril-koa dehidrogenazė IVA izovalerijono acidemija ivd izovaleril-koa dehidrogenazė Hcy homocisteinas HHH hiperamonemija, hiperornitinemija, homocitrulinemija 5-HIAA 5-hidroksi-indolacto rūgštis HVA homovanilinė rūgštis Ile izoleucinas FAD flavino adenino dinukleotidas FADH flavino adenino dinukleotido redukuota forma KoA-SH kofermentas A Leu leucinas LCHAD labai ilgų grandinių riebalų rūgščių hidroksiacil-koa dehidrogenazė LDH laktato dehidrogenazė MAO monoamino oksidazė MBC 2-metilbutiril-KoA dehidrogenazės stoka mhmg-ko-a mitochondrinė HMG-KoA sintazė 3-MCA 3-metil-krotonil-KoA karboksilazės stoka MCAD vidutinio ilgio grandinių riebalų rūgčių acil-koa dehidrogenazė MCC 3-metilkrotonil-KoA karboksilazė MCD dauginė karboksilazių stoka MCM metilmalonil-koa mutazė MHBD 2-metil-butiril-KoA dehidrogenazė Met metioninas MHPG 3-metoksi-4-hidroksifenilglikolio rūgštis MMA metilmalono acidemija (acidurija) MS masių spektrometras MS/MS tandeminė masių spektrometrija / tandeminis masių spektrometras MSUD klevų sirupo šlapime liga MTHFR metilentetrahidrofolato reduktazė MTP mitochondrijų trifunkcinis baltymas NAD nikotinamido dinukleotidas NADPH nikotinamido dinukleotido fosfatas (redukuotas) 4

5 NAGS N-acetilgliutamato sintazė NP nukleozido fosforilazė N norma NOS azoto oksido sintazė OR organinė rūgštis OTC ornitino transkarbamoilazė P fosfatas / fosfato grupė PA propiono acidemija (acidurija) PAH fenilalanino hidroksilazė PC piruvato karboksilazė PCC propionil-koa karboksilazė PCD pterino karbinolamino reduktazė PEPCK fosfoenolpiruvato karboksikinazė Phe fenilalaninas PMAL paveldima medžiagų apykaitos liga ppc propionil-koa karboksilazė PTPS 6-piruvoiltetrahidropterino reduktazė PRPS fosforibozilpirofosfato sintetazė Pu/py purinai ir pirimidinai RR riebalų rūgštis(ys) RR (2n+1) nelyginį anglies atomų skaičių turinčios riebalų rūgštys SAH S-adenozilhomocisteinas SAICAR sukcinilaminoimidazolio karboksamido ribozės-5 -fosfatas SAM S-adenozilmetioninas SCAD trumpų grandinių riebalų rūgščių acil-koa degidrogenazė SCHAD trumpų grandinių riebalų rūgščių 3-hidroksiacil-KoA dehidrogenazė SCOT sukcinil-koa: 3-oksorūgšties-KoA transferazė SO sulfito oksidazė SR sepiapterino reduktazė T ornitino nešiklis T2 3-oksotiolazė Thr treoninas Tyr tirozinas TYR 1 I tipo tirozinemija TYH tirozino hidroksilazė TP timidino fosforilazė TPH triptofano hidroksilazė UMPH uridino monofosfato hidrolazė UMPS uridino monofosfato sintazė Val valinas VLCAD labai ilgų grandinių riebalų rūgščių acil-koa dehidrogenazė XDH ksantino dehidrogenazė 5

6 koncentracijos padidėjimas ryškus koncentracijos padidėjimas koncentracijos sumažėjimas ± nežymus koncentracijos padidėjimas arba viršutinė normos riba Medžiagų apykaita tai organizmo cheminių reakcijų visuma. Medžiagų apykaitos kelias tai daugybė fermentų kanalizuojamų reakcijų, kurių metu substratas verčiamas produktu. Medžiagų apykaitos kelyje, veikiant fermentams, susidaro tarpiniai medžiagų apykaitos produktai metabolitai. Katabolizmas tai organinių molekulių skaldymas į paprastesnius ir mažesnius galutinius produktus (pieno rūgštis, CO 2, NH 3 ). Katabolizmo metu atpalaiduojama energija. Anabolizmas sudėtingų ir didelės molekulinės masės junginių sintezė iš mažos molekulinės masės pirmtakų. Anabolizmo metu energija yra panaudojama sintezei. 6

7 TURINYS Pratarmė...9 Įvadas...10 I dalis. LABORATORINĖS DIAGNOSTIKOS METODAI BIOCHEMINĖJE GENETIKOJE Plonasluoksnė chromatografija Didelio slėgio skysčių chromatografija Dujų chromatografija-masių spektrometrija Izoelektrinis fokusavimas Spektrofotometrija...18 II dalis. PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ LABORATORINĖ DIAGNOSTIKA Klinikinis paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų pasireiškimas Visuotinis naujagimių tikrinimas Parenkamasis ištyrimas...28 Reikalavimai mėginių paėmimui, paruošimui ir transportavimui...29 Klinikiniai biocheminiai laboratoriniai tyrimai...33 Biocheminiai genetiniai tyrimai...45 Redukuojančių medžiagų testas...46 Nitroprusido testas...46 Erlicho testas...47 Dinitrofenilhidrazino testas...47 Sulfitų testas...48 Oroto rūgšties koncentracijos šlapime matavimas...48 Plonasluoksnė šlapimo angliavandenių chromatografija...49 Glikozaminoglikanų koncentracijos nustatymas šlapime DMB spektrofotometriniu metodu...51 GAG elektroforezė...53 Organinių rūgščių tyrimas...54 Aminorūgščių tyrimas...68 Acilkarnitinų tyrimas...77 Kokybės kontrolė biocheminės genetikos laboratorijoje Aminorūgščių apykaitos sutrikimai...83 Lizino ir triptofano apykaitos sutrikimai...85 Fenilalanino ir tirozino apykaitos sutrikimai...88 Fenilketonurija

8 Glicino ir serino apykaitos sutrikimai...91 Sierą turinčių aminorūgščių apykaitos sutrikimai...93 Gama gliutamilo ciklo sutrikimai...97 Histidino apykaitos sutrikimai...98 Hiperamonemijos ir šlapalo ciklo sutrikimai Organoacidurijos Šakotų grandinių aminorūgščių organoacidurijos Smegenų (cerebrinės) organoacidurijos Biotino apykaitos sutrikimai Energijos apykaitos sutrikimai Piruvato apykaitos ir Krebso ciklo sutrikimai Riebalų rūgščių β oksidacijos sutrikimai Ketogenezės ir ketolizės sutrikimai Kreatino sintezės sutrikimai Peroksisomų apykaitos sutrikimai Vitaminų apykaitos sutrikimai Vitamino B 2 apykaitos sutrikimai Vitamino B 6 apykaitos sutrikimai Vitamino B 12 apykaitos sutrikimai Folatų apykaitos sutrikimai Purinų ir pirimidinų apykaitos sutrikimai Paveldimi glikozilinimo sutrikimai Neurosiuntiklių apykaitos sutrikimai Biogeninių aminų sutrikimai Tetrahidrobiopterino stoka GABA apykaitos sutrikimai Kiti neurosiuntiklių apykaitos sutrikimai Glikogeno kaupimo ligos Lizosominės kaupimo ligos Mukopolisacharidozės Oligosacharidozės Mukolipidozės Sfingolipidozės Pentozių fosfatinio kelio sutrikimai Kiti angliavandenių apykaitos sutrikimai Galaktozės apykaitos sutrikimai Padėkos Literatūros sąrašas Ligų, simptomų ir sindromų dalykinė rodyklė

9 Pratarmė Mokomoji knyga Biocheminė laboratorinė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų diagnostika pirmiausia skiriama aukštųjų mokyklų studentams, studijuojantiems klinikinės genetikos ir biocheminės genetikos kursą. Ji taip pat bus vertinga ir įvairių sričių gydytojams, besidomintiems retųjų paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų etiopatogeneze ir laboratorine diagnostika. Mokomąją knygą sudaro dvi dalys. Pirmoje dalyje trumpai aprašomi paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų laboratorinėje diagnostikoje naudojami tyrimo metodai ir dažniausiai atliekamų tyrimų rezultatų interpretacijos. Antroje dalyje nagrinėjamos konkrečios paveldimosios medžiagų apykaitos ligos ir jų grupės, trumpai aprašomi būdingiausi klinikiniai simptomai ir gydymo principai bei detaliai aprašomi patofiziologiniai ligų procesai ir laboratorinė diagnostika. 9

10 Įvadas Retoji liga ne dažnesnė nei 5 sergantieji iš gimusiųjų Nozologiniai PMAL vienetai ~1 000 Dažnis nuo 1 iš gimusiųjų iki pavienių atvejų pasaulyje Kumuliacinis dažnis ~1: 500 gimusiųjų Pasireiškimo laikas Paveldėjimas nuo intrauterinio periodo iki senatvės autosominis-recesyvinis, rečiau autosominis-dominantinis ar susijęs su X chromosoma Paveldimosios medžiagų apykaitos ligos (PMAL) priklauso retųjų ligų grupei. Retoji liga tai liga, kuria serga 1 iš asmenų. Manoma, kad retosiomis ligomis gali sirgti apie 30 mln. Europos gyventojų. Paprastai tai yra lėtinės, progresuojančios, degeneracinės ir pavojingos gyvybei ligos, sukeliančios negalią ir mirtį. 50 proc. iš sergančiųjų retosiomis ligomis yra vaikai. Šiuo metu priskaičiuojama apie retųjų ligų, iš jų apie yra paveldimosios medžiagų apykaitos ligos. 1-ąją paveldimą medžiagų apykaitos ligą, alkaptonuriją, 1908 metais aprašė britų gydytojas seras Archibald as Garrod as, kuris yra laikomas biocheminės genetikos pradininku. PMAL kumuliacinis dažnis yra 1:500, tačiau individualiai šios ligos yra retos. Tikslų kiekvienos ligos dažnį apskaičiuoti yra labai sunku, nes šių ligų diagnostikai reikalingi specifiniai ir dažnai brangūs tyrimo metodai, kurie atliekami ne visose šalyse. PMAL yra būdinga labai plati klinikinių simptomų įvairovė simptomai gali būti skirtingi net ir ta pačia liga sergantiems ligoniams. Tik keletas PMAL pasireiškia specifiniais simptomais, o kitoms yra būdingi labai įvairūs, bet nespecifiniai simptomai, kurie dažniausiai klaidingai priskiriami labiau įprastiems susirgimams ar būklėms. PMAL gali pasireikšti bet kuriame amžiaus tarpsnyje (nuo intrauterinio periodo iki suaugusiojo amžiaus) ūmiai, gyvybei grėsmingais simptomais arba progresuoti lėtai ir nepastebimai iki visiškos negalios ar mirties. Daugelį šių ligų galima gydyti ar bent palengvinti jų eigą, anksti diagnozavus ligą, tačiau didelė genetinių sutrikimų įvairovė sudėtinguose medžiagų apykaitos keliuose ir retai pasitaikantys individua- 10

11 lios ligos atvejai vis dar dažnai lieka neatpažinti ir nediagnozuoti ar diagnozuojami per vėlai, kuomet jau yra įvykę negrįžtami organizmo pokyčiai. Daugelio PMAL paveldėjimas yra autosominis recesyvinis, taigi jų pasikartojimo šeimoje rizika yra 25 proc. Dėl to ypač svarbu šias ligas tiksliai diagnozuoti net ir tada, jei pacientas mirė. Pagrindinis negalios dėl PMAL mažinimo būdas yra tiksli ir ankstyva diagnostika ir laiku pradėtas gydymas. Todėl laboratorinė diagnostika yra labai svarbus etapas nustatant galutinę diagnozę. Laboratorinė PMAL diagnostika yra vykdoma dviem kryptimis: iki klinikinio ligos pasireiškimo (visuotinis naujagimių tikrinimas) ir pagal ligos požymius (parenkamasis ištyrimas). 11

12 I dalis. LABORATORINĖS DIAGNOSTIKOS METODAI BIOCHEMINĖJE GENETIKOJE 1. Plonasluoksnė chromatografija Chromatografija yra pagrįsta sorbciniais vyksmais, esant dinaminėms sąlygoms: per nejudantį sorbentą (nejudanti fazė), leidžiamas dujų, garų arba tirpalo srautas (judančioji fazė). Dėl skirtingų mišinio sudedamųjų dalių savybių mišinys suskaidomas į sudedamąsias dalis, kurios gali būti atskirai analizuojamos. Tiriamojo mišinio komponentai gali būti atskiriami kolonėlėse ar ploname adsorbento sluoksnyje. Pastarasis atskyrimo būdas vadinamas plonasluoksne chromatografija. Plonasluoksnė chromatografija tai adsorbciniais vyksmais paremtas kokybinis tyrimo metodas, sėkmingai taikomas nedideliems medžiagų kiekiams (1 5 μg) atskirti. Plonasluoksnėje chromatografijoje judančioji fazė dažniausiai yra organinių tirpiklių mišinys, o nejudančioji fazė adsorbentas, plonu sluoksniu (~0,25 mm) dengiantis stiklinę plokštelę, aliuminio foliją arba plastiką. Dažniausiai plonasluoksnėje chromatogramoje naudojamas adsorbentas yra silikagelis (SiO 2 H 2 O) arba aliuminio oksidas (Al 2 O 3 H 2 O), o jų dalelių skersmuo yra μm. Plonasluoksnės chromatografijos metodu galima tirti įvairius biologinius mėginius. Paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų laboratorinėje diagnostikoje dažniausiai tiriama deproteinizuota kraujo plazma, šlapimas ar sauso kraujo eliuatas, o tiriamosios analitės aminorūgštys, oligoscharidai, imidazolio junginiai ir kt. Plonasluoksnė chromatografijos eiga. Ant plonasluoksnės chromatografinės plokštelės pieštuku pažymima mėginių užnešimo vieta, kuri turi būti aukščiau už chromatografinio tirpalo lygį. Visi žymėjimai ant plokštelės privalo būti atlikti pieštuku, nes rašalinės rašymo priemonės gali ištirpti tirpale ir migruoti kartu su mėginiu. Tiriamosios medžiagos tirpalas (medžiagos kiekis nuo kelių μg iki kelių mg) užlašinamas ant plokštelės automatine mikropipete arba mikrošvirkštu ir bandinys išdžiovinamas. Po to plokštelė 12

13 I dalis. LABORATORINĖS DIAGNOSTIKOS METODAI BIOCHEMINĖJE GENETIKOJE dedama į chromatografinę kamerą, kuri yra prisotinta tirpiklio (chromatografijos buferio) garų. Tirpiklio garai neleidžia tirpikliui išgaruoti jam kylant plokštele aukštyn. Veikiamas adsorbcijos jėgų tirpiklis kyla plokštele aukštyn, kartu su tirpiklyje ištirpintomis visomis mėginio sudedamosiomis dalimis. Mėginio sudedamosios dalys kyla plokštele skirtingu greičiu, kartu toldamos viena nuo kitos, o jų išsidėstymą lemia daugelis veiksnių: junginio tirpumas tirpiklyje; junginio sąveikos su stacionariąja faze, pvz., su silikageliu, stiprumas. Tai lemia cheminių ryšių tarp junginio ir silikagelio skaičius. Kuo stipriau junginys adsorbuojamas, tuo trumpesnį atstumą jis pakyla chromatografine plokštele. Chromatografijos tirpikliui leidžiama pakilti iki plokštelės viršaus, pieštuku pažymima riba ir plokštelė išdžiovinama. Sausa plokštelė dar kartą statoma į kamerą ir tirpikliui leidžiama pakilti iki pažymėtos ribos. Tokiu būdu mėginio sudedamosios dalys maksimaliai atsiskiria. Tuomet plokštelė išdžiovinama ir analitės išryškinamos ultravioletinėje šviesoje arba dažomos cheminiais reagentais. Dangtis Plonasluoksnė chromatografinė plokštelė Tirpiklyje išmirkyta plokštelė, kad kamera būtų prisotinta tirpiklio garų Tirpiklis 1.1 pav. Plonasluoksnės chromatografijos schema 13

14 Biocheminė laboratorinė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų diagnostika 2. Didelio slėgio skysčių chromatografija Didelės raiškos skysčių chromatografija (angl. high performance liquid chromatography, HPLC), arba didelio slėgio skysčių chromatografija (angl. high pressure liquid chromatography, HPLC), tai chromatografinis metodas, naudojamas mišinio komponentams (analitėms) atskirti, išgryninti ir išmatuoti jų koncentraciją. HPLC sistemą sudaro (2.1 pav.): stacionari fazė skirtingų rūšių sorbentai, esantys kolonėlėje. Kolonėlės užpildo (sorbento) dalelės yra mažos, o tai suteikia didesnį paviršių vykti sąveikoms tarp tiriamojo mėginio analičių molekulių ir nejudančios fazės; pompa, kuri neša mobiliąją fazę ir tiriamojo mėginio komponentus per kolonėlę. Tirpiklis leidžiamas kolonėle, esant dideliam slėgiui (net iki 400 atmosferų). Visa tai lemia geresnį mėginio komponentų atsiskyrimą; detektorius iš kolonėlės išėjusius junginius identifikuoja detektorius (UV-VIS, fluorescentinis ir kt.) ir suteikia informaciją apie analitės išėjimo laiką ir koncentraciją. Išėjimo laikas tai laikas, kuris reikalingas analitei nukeliauti kolonėle iki detektoriaus. Šis laikas matuojamas nuo akimirkos, kai mėginys yra įvedamas į sistemą, iki tos akimirkos, kai detektorius užfiksuoja aukščiausią šio junginio smailės tašką. Tirpiklio talpykla Pompa, sukurianti aukštą slėgį Duomenų apdorojimas bei patekimas Signalas HPLC kolonėlė Detektorius Mėginio įvedimas Atliekos 2.1 pav. HPLC veikimo schema 14

15 I dalis. LABORATORINĖS DIAGNOSTIKOS METODAI BIOCHEMINĖJE GENETIKOJE Skirtingiems junginiams būdingas skirtingas išėjimo laikas. Tačiau ir to paties junginio išėjimo laikas gali šiek tiek varijuoti, priklausomai nuo: kintančio judrios fazės slėgio; nejudrios fazės fizikinių savybių (kolonėlės dydžio, nejudrios fazės medžiagos rūšies, jos dalelių dydžio); tirpiklio sudėties; kolonėlės temperatūros. Dėl šių priežasčių tuomet, kada junginiai identifikuojami pagal jų išėjimo laikus, matavimo sąlygos turi būti atidžiai sekamos. Atliekant HPLC, junginiai yra indetifikuojami panaudojant fluorescencinę ar ultravioletinę (UV) spinduliuotę. Daugelis organinių junginių absorbuoja skirtingų bangų ilgių UV spinduliuotę. Absorbcija bus tiesiogiai proporcinga tiriamojo junginio kiekiui. Rezultatai pavaizduojami kaip smailių spektras kiekviena smailė atspindi tam tikrą junginį, esantį tiriamajame mišinyje ir sugeriantį UV spinduliuotę. Jei tyrimo metu buvo palaikomos nekintančios sąlygos, junginių išėjimo laikus galima naudoti junginių identifikavimui (tačiau prieš tai, esant toms pačioms sąlygoms, privaloma išmatuoti grynus žinomus junginius ir nustatyti jų išėjimo laikus). Pagal gautas smailes yra atliekama ir junginių kiekybinė analizė. Smailės apribotas plotas yra proporcingas junginio kiekiui, kuris praėjęs kolonėlę buvo užfiksuotas detektoriaus. Šis plotas gali būti apskaičiuotas automatiškai. 3. Dujų chromatografija-masių spektrometrija Dujų chromatografija-masių spektrometrija (angl. gas chromatography/ mass spectrometry, GC/MS) tai metodas, sujungiantis chromatografijos ir spektrometrijos savybes, naudojamas įvairių mišinių sudedamosioms dalims nustatyti. Dujų chromatografijos metu į GC/MS sistemą įvedamas labai mažas kiekis (1 10 μl) paruošto mėginio. Mėginio įvedimo sistemoje (3.1 pav.) yra palaikoma pastovi aukšta temperatūra (~250 C), reikalinga mėginio išgarinimui. Iš mėginio įvedimo sistemos tiriamoji medžiaga pastovaus inertinių dujų (kurios nereaguoja nei su tiriamąja medžiaga, nei su kolonėles paviršių dengiančiu polimeru) srauto yra nešama į kolonėlę. Chromatografinė kolonėlė yra užpildyta į smėlį panašia medžiaga polimeru, kuris lemia mėginyje esančių medžiagų atsiskyrimą. Mėginiui judant kolonėle, skirtingos molekulinės struktūros medžiagos skirtingai sąveikauja su kolonėlėje esančiu polimeru. Medžiagos, kurios stipriau sąveikauja su polimeru, lėčiau juda kolo- 15

16 Biocheminė laboratorinė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų diagnostika nėle, todėl iš jos išeina vėliausiai. Tuo tarpu medžiagos, kurios silpnai arba visai nesąveikauja su polimeru, kolonėlėje juda greitai ir iš kolonėlės išeina pirmosios. Skirtingi junginiai tiriamame mišinyje skirtingai sąveikauja su polimeru, todėl iš kolonėlės išeina nevienodu laiku, tai vadinama medžiagos išėjimo laiku RT (angl. retention time). Dujų srauto reguliavimas Mėginio įvedimo sistema Masių spektrometras Atliekos He dujos Chromatografinė kolonėlė Kolonėlės kaitinimo kamera Detektorius 3.1 pav. Dujų chromatografo-masių spektrometro schema Iš chromatografijos kolonėlės išeinančias medžiagas identifikuoja detektorius. Jų gali būti įvairių: liepsnos jonizacijos, liepsnos emisijos, elektronų gaudyklė ir kt. Kiekviena medžiaga, išėjusi iš kolonėlės, patenka į masių spektrometrą, kur vyksta jonizacija jos metu medžiagos dalelės įgauna tam tikrą krūvį. Masių spektrometre teigiamai įkrautos, dujinėje fazėje esančios dalelės išskirstomos vienalyčiame magnetiniame lauke pagal masės ir krūvio santykį. Jonų atskyrimas vyksta magnetiniame analizatoriuje, šis procesas priklauso nuo jonų masės: mažesnės masės jonų trajektorija bus labiau paveikta, negu jonų, pasižyminčių didesne mase. Kitais žodžiais tariant, įvairūs jonai juda apvalia trajektorija, kurios spindulys priklauso nuo jų masės. Gauti elektriniai signalai matavimo metu yra užrašomi į kompiuterį, kuris yra tiesiogiai sujungtas su prietaisu. Kompiuteris pateikia spektrus grafiškai. Gauti spektrai vadinami masių spektrais, juose susidariusių fragmentų masę atspindi spektre stebimos smailės. Smailės aukštis priklauso nuo fragmentų kiekio, gausos (abundance): kuo daugiau medžiagos fragmentų susidaro, tuo aukštesnė smailė matoma spektre. Atliekant tiriamosios medžiagos analizę dujų chromatografu-masių spektrometru, paprastai yra pasirenkamas TIC (visų jonų srauto) metodas, 16

17 ph gradientas I dalis. LABORATORINĖS DIAGNOSTIKOS METODAI BIOCHEMINĖJE GENETIKOJE kurio metu masių spektrometras fiksuoja visus jonus, susidariusius jonizuojant tiriamąją medžiagą. Kompiuteryje, kuriame yra pateikiami bei išsaugomi visi analizės duomenys, yra įvairių junginių masių spektrų bibliotekos. Išmatavus tiriamosios medžiagos masių spektrą, jis palyginamas su spektrais, esančiais bibliotekoje, ir taip identifikuojamas junginys. TIC metodas yra ypač parankus, kai tiriami nežinomos sudėties mėginiai. SIM (angl. single ion monitoring) metodas yra gerokai jautresnis nei TIC. Naudojant SIM metodą, masių spektrometras fiksuoja ne visus susidariusius jonus, o tik specifinių (nurodytų, tyrėją dominančių) masių jonų fragmentus. Pasirenkant specifinius jonų fragmentus, galima susiaurinti ieškomų analičių aibę (net iki vieno junginio visame tiriamame mišinyje). Dažniausiai nurodomi nuo dviejų iki keturių skirtingų masių jonai, kurie būdingi tiriamajam junginiui. 4. Izoelektrinis fokusavimas Izoelektrinis fokusavimas (IEF) tai skirtingų molekulių atskyrimo metodas, pagal molekulių izoelektrinį tašką (pi). Mėginio užnešimo vieta pi A pi B =A =B 4.1 pav. Izoelektrinio fokusavimo schema 17

18 Biocheminė laboratorinė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų diagnostika Baltymai yra amfoterinės molekulės su rūgštinėmis ir bazinėmis savybėmis pasižyminčiomis šoninėmis grupėmis. Šarminėje aplinkoje rūgštinės grupės įgauna neigiamą krūvį, rūgštinėje aplinkoje bazinės grupės įgauna teigiamą krūvį. Baltymo molekulės krūvis yra suma visų šoninių grupių krūvių. pi tai toks ph, kuriame baltymas neturi jokio krūvio ir todėl nejuda elektriniame lauke. IEF dažniausiai naudojamas labai panašiems baltymams, pavyzdžiui, baltymo izoformoms arba enantiomerams, atskirti. Tik kelių šimtųjų ph vertės skirtumas yra pakankamas, kad šiuo metodu būtų galima atskirti baltymus. Vykdant IEF, baltymai elektroforezės metu juda ph gradiente, kurį sukuria specialių amfoterinių medžiagų amfolitų, pasižyminčių rūgštinėmis ir bazinėmis savybėmis, mišiniai amfolitai nešikliai. Baltymai juda tol, kol pasiekia ph tašką, kuriame baltymo suminis krūvis yra lygus nuliui (ph = pi). Baltymas yra fokusuojamas šiame taške (4.1 pav.). Metodo privalumai: Norint pasiekti optimalią skiriamąją gebą kitose elektroforezės sistemose, privalu mėginį užnešti siaura juostele. Naudojant IEF metodą, tai nėra taip svarbu. Skiriamoji geba nesumažėja netgi naudojant didesnio tūrio mėginius. Palyginus su kitais elektroforezės metodais, IEF metu gali būti aptinkami mažesni baltymo kiekiai. IEF metodu atskiriant baltymus, nereikia jų denatūruoti, todėl po elektroforezės yra galimas baltymų identifikavimas naudojant antikūnus ar dažant. Netgi visiškai gryni baltymų mėginiai suformuoja kelias skirtingas juosteles IEF metu. Tai lemia krūvių mikroheterogeniškumas, kuris susidaro dėl skirtingų potransliacinių modifikacijų, pvz., dėl skirtingo glikozilinimo (žr. skyrių apie paveldimus glikozilinino sutrikimus) arba deamininimo laipsnio Spektrofotometrija Spektrofotometrija tai metodas, kuriuo matuojama, kiek cheminė medžiaga absorbuoja (sugeria) šviesos, matuojant šviesos spindulio, praeinančio per cheminės medžiagos tirpalą, intensyvumą (fotonų kiekį). Šis metodas panaudojamas žinomos medžiagos koncentracijos matavimui tirpaluose. Pagal šviesos šaltinio bangų ilgį spektrofotometrai gali būti klasifikuojami į UV-Vis spektrofotometrus (UV ultravioletinė spinduliuotė: nm;

19 I dalis. LABORATORINĖS DIAGNOSTIKOS METODAI BIOCHEMINĖJE GENETIKOJE Vis regimoji spinduliuotė: nm) ir IR spektrofotometrus (IR infraraudonoji spinduliuotė: nm). Matuojant šviesos intensyvumą, galima nustatyti žinomos medžiagos koncentraciją, nes medžiagos absorbcijos (sugėrimo) intensyvumas, esant tam tikram bangos ilgiui, yra tiesiogiai proporcingas tos medžiagos koncentracijai. UV ir regimojo spektro absorbcijos spektrofotometrija yra viena iš plačiausiai naudojamų, kadangi ji atliekama naudojant prieinamiausias spekt ro sritis ir apima regimąją spektro dalį (regimoji spektro sritis yra tarp 390 ir 780 nm). Spektrofotometras yra sudarytas iš dviejų instrumentų: spektrometro, kuris sukuria tam tikro bangos ilgio spinduliuotę; fotometro, kuris išmatuoja spinduliuotės intensyvumą. Monochromatinės spinduliuotės stipris I 0 Mėginį praėjusios spinduliuotės stipris I A λ (nm) Spinduliuotė Prizmė Mėginys Fotodetektorius Duomenų įrašymas 5.1 pav. Spektrofotometro schema Instrumentas sudarytas taip, kad tiriamas tirpalas kiuvetėje yra statomas tarp spektrometro sukuriamo spindulio ir fotometro (5.1 pav.). Mėginį praėjusios spinduliuotės dalis yra užfiksuojama fotometre bei paverčiama elektroniniu signalu. Signalo intensyvumas keičiasi priklausomai nuo to, kokį kiekį spinduliuotės sugeria tiriamasis tirpalas. Kokia spinduliuotės dalis bus sugerta tirpalo, priklauso nuo to, kiek molekulių tirpale sąveikaus su spinduliuote. Jei tai bus koncentruotas tirpalas, jam bus būdinga didelė absorbcija, nes yra daug molekulių, kurios ir sąveikaus su spinduliuote. Jei tirpalo koncentracija labai maža, tirpalas gali neturėti spalvos ir jam bus būdinga labai maža absorbcija. 19

20 II dalis. PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ LABORATORINĖ DIAGNOSTIKA 1. Klinikinis paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų pasireiškimas 1908 metais Archibald Garrod paskelbė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų (PMAL) koncepciją vienas genas vienas fermentas ir 1909 metais aprašė pirmąsias keturias PMAL: alkaptonuriją, cistinuriją, albinizmą ir pentozuriją. Tačiau per 50 metų PMAL buvo diagnozuota labai mažai. Ir tik 6-ajame dešimtmetyje, į laboratorinę diagnostiką pradėjus diegti plonasluoksnę popieriaus chromatografiją, dujų ir skysčių chromatografijas, masių spektrometriją, branduolinio magnetinio rezonanso spektroskopiją, naujai atrastų PMAL skaičius ėmė sparčiai augti. PMAL diagnostika pirmiausia yra klinikinių simptomų ar sindromų atpažinimas ir atitinkamų laboratorinių tyrimų rezultatų interpretacija. PMAL iki klinikinio pasireiškimo dažniausiai diagnozuojama naujagimių tikrinimo metu. Paveldimas medžiagų apykaitos sutrikimas gali sutrikdyti bet kurio organo veiklą, o įvairiausi, sunkiai atpažįstami net ir patyrusiam specialistui, klinikiniai požymai gali pasireikšti bet kuriuo amžiaus tarpsniu nuo intrauterinio periodo iki senatvės. Atpažinti PMAL naujagimystėje pagal klinikinius požymius yra sunku, nes naujagimių organizmo atsakas į ryškų medžiagų apykaitos sutrikimą yra ribotas ir pasireiškia gana nespecifiniais simptomais, tokiais kaip blogas apetitas, vystymosi atsilikimas ir t. t. Pacientų, sirgusių PMAL, autopsijos duomenys taip pat dažniausiai nerodo jokių specifinių požymių. Dauguma naujagimių, nepaisant paveldėto medžiagų apykaitos sutrikimo, gimsta normalaus svorio ir neturėdami pastebimų sveikatos sutrikimų. Kadangi PMAL yra paveldimos ligos, tai ir fermento trūkumas pasireiškia jau intrauteriniu periodu, tačiau daugeliu atvejų vaisiui tai nesukelia jokių sveikatos ar vystymosi sutrikimų, nes placenta atlieka dializės sistemos vaidmenį, efektyviai pašalindama visus toksinius metabolitus iš vaisiaus kraujotakos. 20

21 II dalis. PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ LABORATORINĖ DIAGNOSTIKA Pirmas žingsnis, įtariant PMAL, yra kruopštus genealogijos, ligos bei motinos akušerinės anamnezės surinkimas. Yra žinoma, kad motinoms, nešiojančioms kūdikį, sergantį riebalų rūgščių oksidacijos sutrikimais, gali pasireikšti ūmus kepenų suriebėjimas ALF sindromas (angl. acute fatty liver) ar HELLP sindromas, kuriam būdinga hemolizė, padidėjusi kepenų fermentų koncentracija ir mažas trombocitų skaičius (angl. haemolysis, elevated liver enzymes, low platelet count). Vaisiaus steroidų sulfatazės stoka ir dėl to sumažėjusi placentos estrogenų gamyba gali lemti ilgą gimdymo periodą, o su inkstų patologija susijusios PMAL gali būti oligohidramniono priežastis. Kadangi dauguma PMAL yra paveldimos autosominiu recesyviniu būdu, tad gimininga santuoka gali būti viena iš pirmųjų užuominų apie galimą PMAL. Pagal patofioziologinius pokyčius PMAL skirstomos į 3 grupes: 1. 1 grupė PMAL, kurioms esant sutrinka sudėtingų molekulių sintezė ar katabolizmas. Šių ligų simptomai yra pastovūs, progresuojantys ir nepriklauso nuo mitybos ar kitų provokuojančių veiksnių grupė PMAL, kurių metu sutrinka tarpinė medžiagų apykaita ir dėl to vystosi intoksikacija toksiniais metabolitais. Šios grupės PMAL yra būdingas periodas be klinikinių simptomų ir po jo einantis intoksikacijos periodas, kuris gali pasireikšti ūmiai vėmimu, šarmųrūgščių pusiausvyros, krešėjimo, kepenų funkcijos sutrikimais, arba lėtai progresuojančiais simptomais, tokiais kaip vystymosi atsilikimas, kardiomiopatija ir kt. Šių ligų metu paprastai sutrinka humoralinė medžiagų apykaitos reguliacija, lemianti hipoglikemiją, acidozę, ketozę, hiperamonemiją ir kt grupė PMAL, dėl energijos gamybos ar energijos panaudojimo sutrikimo kepenyse, miokarde, raumenyse ar centrinėje nervų sistemoje. Šios grupės PMAL pasireiškia hipoglikemija, laktatacidemija, miopatija, hipotonija, staigia kūdikių mirtimi (angl. sudden infant death, SIDS). Dažniausi PMAL klinikiniai požymiai: neurologiniai sutrikimai encefalopatija ir traukuliai (aminoacidemijos, šlapalo ciklo sutrikimai ir t. t.); metabolinė acidozė (organoacidemijos ir t. t.); hipoglikemija (glikogeno kaupimo ligos, riebalų rūgščių oksidacijos ar gliukoneogenezės sutrikimai ir t. t.); širdies ligos (mitochondriopatijos, glikogeno kaupimo ligos ir t. t.); kepenų funkcijos sutrikimas (mitochondriopatijos, glikogeno kaupimo ligos ir kt.); 21

22 Biocheminė laboratorinė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų diagnostika dismorfiniai bruožai (energijos apykaitos PMAL, peroksisomų ir cholesterolio apykaitos ar glikozilinimo sutrikimai ir t. t.); kiti požymiai (ne imuninės kilmės vaisiaus vandenė, gelta, kraujavimo sutrikimai, kraujodaros slopinimas ir t. t.) Visuotinis naujagimių tikrinimas Apie 100 PMAL reiškiasi naujagimystės periodu. Daugiau kaip 30 PMAL šlapalo apykaitos sutrikimų, organoacidurijų (metilmalono, propiono, izovalerijono acidemijos), įgimtų laktatacidemijų, angliavandenių apykaitos sutrikimų (galaktozemijos, paveldimas nepakantumas fruktozei ir kt.), įvairių riebalų rūgščių oksidacijos, ketogenezės sutrikimų ir kt. gali kelti grėsmę kūdikio sveikatai ar būti kūdikio staigios mirties sindromo priežastimi. Dauguma PMAL naujagimystėje pasireiškia progresuojančiais neurologiniais požymiais, protinio vystymosi atsilikimu ir dažnai lemia mirtingumą arba sunkią negalią. Išgyvenusių neįgaliųjų, sergančių PMAL, sveikatos priežiūrai, fizinei ir socialinei adaptacijai šalies sveikatos apsaugos ir socialinėms tarnyboms tenka skirti daug lėšų. Daugelį tokių ligų galima veiksmingai gydyti ar bent sušvelninti ligos eigą arba jos padarinius, jei diagnozė nustatoma pirmosiomis gyvenimo savaitėmis, iki ligos pasireiškimo. Visuotinis naujagimių tikrinimas (VNT) tai visuomenės sveikatos apsaugos programos kryptis, siekianti aptikti anksti pasireiškiančias PMAL, kurių gydymas užkirstų kelią ar sumažintų anksti pasireiškiančias komplikacijas ir mirštamumą. VNT programos efektyvumas priklauso nuo tėvų ir sveikatos apsaugos priežiūrą vykdančių asmenų teigiamo požiūrio į VNT, ėminių paėmimo ir pristatymo į laboratoriją, laboratorinės diagnostikos, diag nozės nustatymo, laiku pradėto gydymo ir ligonio tolimesnės stebėsenos. Visų išvardytų komponentų visuma sudaro VNT programą ir aiškiai atskiria nuo paprastų laboratorinių tyrimų. Tarptautinėse visuotinio naujagimių tikrinimo draugijos gairėse (ISNS General Guidelines for Neonatal Screening) nurodomi VNT programos organizavimo principai: 1. VNT programa organizuojama ir vykdoma, dalyvaujant sveikatos apsaugos specialistams; 2. Turi būti užtikrinamas visų naujagimių savalaikis patikrinimas regione ir visų aptiktų ligonių kuo ankstyvesnis gydymas ir būtinoji stebėsena;

23 II dalis. PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ LABORATORINĖ DIAGNOSTIKA 3. VNT atliekanti laboratorija turi vykdyti vidinę ir išorinę kokybės kontrolę bei atlikti tyrimų specifiškumo ir jautrumo analizę, t. y. kaip ir visoms Sveikatos apsaugos sistemoje veikiančioms laboratorijoms nurodoma Europos standarte ISO 15189:2003; 4. Atrankinius VNT tyrimus rekomenduojama atlikti centralizuotoje laboratorijoje, išlaikant žemas tyrimų kainas, ir ligų spektrą parinkti atsižvelgiant į naudingumo ir ekonomiškumo balansą, tuo užtikrinant efektyvią VNT programos stebėseną; 5. VNT grindžiamas laisvanoriškumo principu, t. y. kiekviena šeima gali apsispręsti, ar jų naujagimis bus tikrinamas dėl PMAL; 6. Kiekvienai besilaukiančiai moteriai ir šeimai būtina suteikti informaciją apie vykdomą VNT programą, jos uždavinius, vykdymo prin cipus ir naudą bei galimas pasekmes atsisakius dalyvauti VNT. VNT istorijos pradžia 1934 metai fenilketonurijos (FKU) atradimas. Klasikinės FKU simptomai pirmą kartą buvo aprašyti 1932 metais grožinėje literatūroje. Rašytoja Pearl S. Buck, Pulicerio premijos ir Nobelio premijos laureatė, knygoje The Child Who Never Grew aprašė savo FKU sergančią dukrą metais Norvegijoje į gydytoją Asbjorn Folling kreipėsi motina, prašydama nustatyti jos dviejų vaikų protinio atsilikimo priežastį, ir atkreipė dėmesį į keistą vaikų šlapimo kvapą, primenantį pelių ar pelėsių. Folling atrado, jog keisto kvapo priežastis yra fenilpiruvatas, ir vėliau nustatė, kad jo ekskrecija būdinga 1 2 proc. vaikų, turintiems protinę negalią metais sukūrus veiksmingą FKU gydymą mažai fenilalanino turinčią dietą, naujagimiai buvo tikrinami atliekant geležies trichlorido testą, tačiau šiuo kokybiniu testu fenilketonus būdavo įmanoma aptikti tik tuomet, kai fenilalanino koncentracija būdavo pakankamai aukšta, t. y. apie 2-ą gyvenimo savaitę, tuomet, kai naujagimiai jau būdavo išvykę iš gimdymo stacionaro metais Masačiusetsas tapo pirmąja valstija, kurioje pradėti tikrinti visi naujagimai dėl FKU. Naujagimių tikrinimo dėl FKU sėkmė į naujagimių tikrinimo programą paskatino įtraukti ir daugiau ligų: galaktozemiją, klevų sirupo šlapime ligą, įgimtą hipotirozę, pjautuvinę anemiją metais Robert Guthrie atrado paprastą naujagimių kraujo surinkimo būdą ant filtrinio popieriaus kortelės (sinonimai: naujagimio testo kortelė, Guthrie kortelė), kuri, išdžiovinus kraują, galėjo būti į laboratoriją siunčiama paštu. Tais pačiais metais Robert Guthrie ir Ada Susi paskelbė fenilalanino koncentracijos nustatymo sausame kraujo diskelyje būdą naudojant bakterijų augimo inhibicijos metodą: bakterijų, Phe naudojančių kaip 23

24 Biocheminė laboratorinė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų diagnostika mitybos substratą, augimas yra slopinamas β-2-tienilalaninu, esančiu agare. Didelis Phe kiekis, esantis sauso kraujo mėginio diskelyje, paskatina bakterijų augimą, o jų kolonijos dydis aplink kraujo diskelį yra proporcingas Phe koncentracijai kraujyje metais Wilson ir Jungner paskelbė kriterijus, kuriais remiantis buvo sprendžiama, kuri liga gali būti įtraukiama į naujagimių tikrinimo programą: 1. Liga, dėl kurios tikrinama, yra rimta sveikatos problema. 2. Yra sukurtas efektyvus ligos gydymas. 3. Yra prieinamos visos galimybės ligos diagnostikai ir gydymui. 4. Yra aiškus ligos latentinis / ikisimptominis periodas. 5. Yra sukurti tyrimo metodai ligos diagnostikai, gydymo kontrolei ir ligonio stebėsenai. 6. Ligos tyrimo metodai yra priimtini populiacijai (nesudėtingi, pigūs, netraumuojantys). 7. Gerai suprasta ligos patofiziologija ir aprašyta ligos klinikinė eiga nuo ikisimptominio periodo iki visiško pasireiškimo. 9. Diagnozės nustatymo ir ligonio gydymo bei stebėsenos kaina yra ekonomiškai subalansuota. 10. Ligos atvejų paieška yra nenutrūkstamas procesas, o ne vienkartinis projektas. Wilson ir Jungner kriterijais iki šiol remiamasi sprendžiant apie VNT ligų sąrašo plėtrą. Intensyvi naujagimių patikros plėtra pradėta devintojo dešimtmečio pabaigoje, į laboratorinę diagnostiką įdiegus tandeminę masių spektrometriją (TMS). 24 VNT etapai: 1. Kraujo paėmimas. 2. Laboratoriniai tyrimai. 3. Rezultatų interpretacija. Kraujo paėmimas. Naujagimio kapiliarinis kraujas imamas ant specialios testo kortelės gimdymo stacionare 2 5 gyvenimo dieną, bet ne anksčiau kaip po 48 val. po pirmo maitinimo. Kapiliarinio kraujo imama iš naujagimio kulno, koją laikant naujagimio širdies lygyje. Dūrio vieta dezinfekuojama, nuvaloma sausai ir praduriama vienkartiniu skarifikatoriumi. Susidaręs pirmas kraujo lašas steriliai nuvalomas. Prie kito susidariusio didelio kraujo lašo pridedama kortelė. Visi penki pažymėti kortelėje skrituliai turi būti tolygiai persisunkę krauju. Paėmus kraujo, koja pakeliama aukščiau širdies

25 II dalis. PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ LABORATORINĖ DIAGNOSTIKA lygio, o dūrio vietoje pridedamas sterilus tvarstis. Kortelė 3 4 val. džiovinama kambario temperatūroje, horizontaliai, saugant nuo tiesioginių saulės spindulių, ir siunčiama į diagnostinę laboratoriją. Laboratoriniai tyrimai. Sauso kraujo mėginys tiriamas tandeminės masių spektrometrijos, fluorescencijos ar kt. metodais. Ligų skaičių, dėl kurių tikrinami naujagimiai, kiekvienoje šalyje lemia sveikatos apsaugos politika. Tandeminė masių spektrometrija (TMS) tai efektyvus laboratorinės diagnostikos metodas, kuriuo per trumpą laiką galima iš vieno kraujo lašo diagnozuoti virš 30 ligų. Istoriškai TMS metodas buvo sukurtas metais riebalų rūgščių oksidacijos sutrikimų diagnostikai, nustatant acilkarnitinų koncentracijas kraujyje metais metodas adaptuotas sauso kraujo mėginiams. TMS metodu sauso kraujo mėginyje išmatuojamos acilkarnitinų ir aminorūgščių koncentracijos, pagal kurių pokyčius galima įtarti konkrečias PMAL (2.1 lentelė). 2.1 lentelė. Ligų grupės, dėl kurių gali būti tikrinami naujagimiai, ir šių ligų grupių klinikinis pasireiškimas Liga (fermento stoka) RR oksidacijos sutrikimai : CACT, SCAD, SCHAD, MCAD, VLCAD, MTP, LCHAD, CPT I ir II Šakotų grandinių alfa-ketorūgščių apykaitos sutrikimai : MMA, PA, HMGA, IVA, GAI ir II, BKD, MCC, MBC stoka Aminorūgščių apykaitos sutrikimai : FKU, MSUD, TYR 1, CIT, ARG, ASAL, ASAS, HCU, MCD, biotino stoka, Cbl A ir B stoka Angliavandenių apykaitos sutrikimai : galaktozemija Kitos ligos: įgimta hipotirozė, cistinė fibrozė, įgimta antinksčių hiperplazija, hemoglobinopatijos Klinikinis pasireiškimas Hipoglikemija, koma, staigi mirtis, traukuliai, miopatija Metabolinė acidozė, letargija, koma, kvėpavimo sutrikimas, pasikartojančios metabolinės krizės Protinis atsilikimas, hiperamonemija, sulėtėjęs vystymasis Sepsis, kepenų funkcijos sutrikimas, protinis atsilikimas, sulėtėjęs vystymasis Protinis atsilikimas Kvėpavimo takų infekcijos, malabsorbcija Druskų netekimas Anemija Ligų grupės, kurias galima diagnozuoti TMS metodu: CACT karnitino / acilkarnitino translokazė (karnitino pernašos sutrikimas), SCAD trumpų grandinių riebalų rūgščių acil-koa dehidrogenazė, SCHAD trumpų grandinių riebalų rūgščių 3-hidroksiacil-KoA dehidrogenazė, MCAD vidutinio ilgio grandinių riebalų rūgščių acil-koa 25

26 Biocheminė laboratorinė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų diagnostika dehidrogenazė, VLCAD labai ilgų grandinių riebalų rūgščių acil-koa dehidrogenazė, MTP mitochondrijų trifunkcinis baltymas, LCHAD ilgų grandinių riebalų rūgščių 3-hidroksiacil-KoA dehidrogenazė, CACT karnitino acilkarnitino translokazė, CPT I ir II karnitino palmitoiltransferazė I ir II, MMA metilmalono acidurija, PA propiono acidurija, HMGA 3-hidroksi-3-metilgliutaro acidurija (3-hidroksi-3-metilgliutaril- KoA liazės stoka), IVA izovalerijonoacidurija, GA I ir II I ir II tipo gliutaro acidurija, BKD beta ketotiolazės stoka, MCC 3-metilkrotonilglicinurija (3-metil-krotonil-KoA karboksilazės stoka), MBC 2-metilbutiril-KoA dehidrogenazė, FKU fenilketonurija, MSUD klevų sirupo šlapime liga, TYR 1 I tipo tirozinemija, CIT citrulinemija, ARG argininemija, ASAL arginino sukcinato acidurija, ASAS citrulinemija, HCU homocistinurija, MCD dauginė karboksilazių stoka, Cbl kobalaminas. TMS yra labai jautrus metodas, todėl šiuo metodu gali būti aptinkami net ir nežymūs, dažnai nespecifiniai aminorūgščių ir acilkarnitinų koncentracijų pokyčiai. Tiksliam diagnozės nustatymui visuomet yra būtina atlikti patikslinančius tyrimus (2.2 lentelė). 2.2 lentelė. Patikslinantys tyrimai Pokyčiai sauso kraujo mėginyje Aminorūgščių koncentracijų pokyčiai Patikslinantys tyrimai Aminorūgščių koncentracija kraujo plazmoje ir organinės rūgštys šlapime Acilkarnitinų koncentracijų pokyčiai Organinės rūgštys šlapime + karnitinai / acilkarnitinai plazmoje TMS gali būti panaudojamas kaip patikslinantis tyrimas šioms ligoms: I tipo tirozinemijai (matuojama sukcinilacetono koncentracija); įgimtai adrenoleukodistrofijai (matuojama 17-OH progesterono / kortizolio koncentracija); galaktozemijai (matuojama Gal-1-P koncentracija); hipotiroidizmui (matuojama T 4 koncentracija); hemoglobinopatijoms. Diagnozei patvirtinti naujagimiui atliekami patvirtinantys tyrimai: fermento aktyvumo tyrimai; DNR analizė. Rezultatų interpretacija. Jei tyrimo rezultatai yra normalūs, atsakymas tėvams neteikiamas, tačiau esant patologiniams tyrimų rezultatams, apie tai kuo skubiau informuojami naujagimio tėvai ir naujagimis tiriamas siekiant patvirtinti ar paneigti galimą ligą. Atliekami patvirtinantys tyrimai: specifi nių 26

27 II dalis. PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ LABORATORINĖ DIAGNOSTIKA metabolitų tyrimai, fermento aktyvumo nustatymas, funkciniai testai, molekuliniai tyrimai ar kitų šeimos narių tyrimai. Įvertinus tyrimų rezultatus, pagal diagnozės tikimybę yra privaloma kuo skubiau pradėti gydymą ir naujagimio tėvams suteikti informaciją apie ligą. Visuotinio naujagimių tikrinimo plėtra VNT plėtra yra priklausoma nuo technologijų plėtros ir jų pritaikomumo laboratorinėje diagnostikoje. Išliekant naujagimių tikrinimo kriterijams, kinta tik ligų sąrašas, dėl kurių gali būti tikrinami naujagimiai. Šiuo metu pasaulyje yra svarstoma galimybė papildyti VNT programos sąrašą ligomis, kurioms jau yra sukurtas gydymas tai lizosomų kaupimo ligos: Fabry, Hurler, Hunter, Maroteaux-Lamy, Pompe, su X chromosoma susijusi adrenoleukodistrofija, DiGeorge sindromas / velokardiofacialinis sindromas (22q11.2 delecija), fragilios-x sindromas, spinalinė ir Diušeno raumenų atrofija. Naujos technologijos, kurios skinasi kelią VNT programoje, yra vektorinė lyginamoji hibridizacija ir naujos kartos genomo sekvenavimas. VNT Lietuvoje Lietuvoje visi naujagimiai tikrinami dėl dviejų ligų: nuo 1975 metų dėl fenilketonurijos (FKU) ir nuo 1993 metų dėl įgimtos hipotirozės (ĮH). Per metus Lietuvoje gimsta apie naujagimių. Kasmet nuo sunkios negalios, kurią galėtų sukelti negydoma FKU ar ĮH, yra apsaugoma apie asmenų (2.1 ir 2.2 pav). VNT dėl fenilketonurijos Lietuvoje Naujagimių skaičius, tūkst FKU Gimė naujagimių Metai 2.1 pav. VNT dėl fenilketonurijos Lietuvoje 27

28 Biocheminė laboratorinė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų diagnostika VNT dėl įgimtos hipotirozės Lietuvoje 60 Naujagimių skaičius, tūkst m. pradėtas VNT dėl ĮH Metai pav. VNT dėl įgimtos hipotirozės Lietuvoje ĮH Gimė naujagimių VNT programos metu patikrinama daugiau kaip 99 proc. naujagimių. Apie 1 proc. naujagimių neištiriami dėl mirties pirmomis valandomis po gimimo, tėvų atsisakymo atlikti tyrimus, ankstyvo išrašymo iš gimdymo stacionarų ar dėl neatsakingo sveikatos priežiūros atstovų požiūrio į visuotinį naujagimių tikrinimą. Iki 2011 metų dėl FKU patikrinti naujagimiai bei diagnozuoti 164 FKU atvejai, dėl ĮH patikrinti naujagimiai ir diagnozuota 115 ĮH atvejų Parenkamasis ištyrimas Parenkamasis ištyrimas tai ligonio tyrimas, klinikinius ir laboratorinius tyrimo metodus parenkant pagal vyraujančius klinikinius simptomus ir sindromus. Laboratorinė parenkamojo ištyrimo diagnostika vykdoma etapais, pagal anksčiau atliktų laboratorinių tyrimų rezultatus ir klinikinius simptomus sprendžiama, kokius laboratorinius tyrimus reikėtų atlikti papildomai. PMAL laboratorinės diagnostikos etapai: 1. Bendraklinikiniai kraujo ir šlapimo tyrimai 2. Biocheminiai genetiniai tyrimai 3. Fermentų aktyvumo tyrimai 4. Molekuliniai tyrimai Parenkamojo laboratorinio ištyrimo dėl paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų efektyvumas labai priklauso nuo preanalizinės laboratorinės

29 II dalis. PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ LABORATORINĖ DIAGNOSTIKA fazės, todėl yra būtina laikytis mėginių paėmimo ir transportavimo reikalavimų. Reikalavimai mėginių paėmimui, paruošimui ir transportavimui Reikalavimai siuntimui Siuntime privaloma nurodyti šią informaciją apie pacientą: - paciento vardą, pavardę, gimimo datą; - trumpai aprašyti klinikinį atvejį / diagnozę; - nurodyti vartojamus vaistus ir / ar maisto papildus; - dietos pobūdį, jei taikoma. Siuntime nurodomas ištyrimo pobūdis: pirminis, pakartotinas (nurodyti prieš tai atlikto tyrimo datą), gydymo kontrolė, moksliniam tyrimui (nurodomas projekto pavadinimas), saugojimui. Siuntime arba atskirame priede prie siuntimo nurodyti jau atliktus laboratorinius tyrimus ir jų atsakymus (pvz., kepenų fermentai, elektrolitai, bendras kraujo tyrimas). Ši informacija leidžia tikslingai planuoti tolimesnį paciento ištyrimą. Ėminio / mėginio surinkimo datą ir laiką. Reikalavimai mėginio indelio žymėjimui Ant kraujo, serumo, plazmos, šlapimo ar kt. biologinės medžiagos mėgintuvėlių privalo būti užrašyta: 1. Ligonio vardas ir pavardė. 2. Ligonio gimimo metai. 3. Mėginio paėmimo data ir valanda. 4. Pažymėti, kurie mėginiai imami prieš ir po intervencijų / funkcinių mėginių / medikamentų paskyrimo. 5. Ant plazmos mėgintuvėlio nurodyti antikoaguliantą: Ličio heparinas ar EDTA. 6. Nurodyti mėginio konservantą, jei naudojamas. Bendrieji reikalavimai mėginių biocheminiams genetiniams tyrimams surinkimui, transportavimui ir saugojimui Mėginiai ūmios ligos būklės metu turi būti surenkami iki specifinio gydymo ar dietos, priešingu atveju yra tikimybė gauti klaidingai neigiamus tyrimų rezultatus. 29

30 Biocheminė laboratorinė paveldimųjų medžiagų apykaitos ligų diagnostika Ėminiai biocheminiams genetiniams tyrimams imami iš ryto ir nevalgius arba nevalgius 4 6 valandas; naujagimiams ir kūdikiams, kurie maitinami kas kelias valandas, kraujas imamas prieš pat maitinimą. Išimtis, kada kraujas imamas pavalgius: jei įtariamas ar anamnezėje žinomas tam tikras paveldimas medžiagų apykaitos sutrikimas, kuriam esant po valgio atsiradę biocheminiai pokyčiai yra reikšmingi diagnozės patvirtinimui (pvz., hiperamonemija, glikogeno saugojimo ligos ir kt.). Visi ėminiai / mėginiai, juos surenkant, transportuojant bei saugant, turi būti apsaugoti nuo tiesioginių saulės spindulių. Mėginiai, kuriuose bus matuojama amoniako ir laktato koncentracija, turi būti transportuojami ant ledo. Ant ėminių / mėginių surinkimo talpyklų turi būti aiškiai ir tvarkingai užklijuotos etiketės su nurodytu paciento vardu, pavarde, gimimo data, mėginio surinkimo data ir laiku bei kita svarbia informacija, galinčia turėti įtakos tyrimui ir rezultatų interpretacijai. Informacija turi būti užrašyta nenuplaunamu rašikliu (žymikliu). Jei ėminys yra transportuojamas toje pačioje talpoje, į kurią buvo surinktas, etiketė turi būti klijuojama ant talpos, o ne ant dangtelio (dangteliai gali būti per klaidą sukeisti vietomis). Talpyklų etiketės turi būti tinkamos naudoti ir žemose temperatūrose. Plazma, serumas ir šlapimas, užšaldyti 20 C temperatūroje (tinka ir buitinio šaldytuvo šaldymo kamera), gali būti saugomi iki 1 metų. Ilgesniam saugojimui biologinė medžiaga laikoma 80 C temperatūroje. Svarbu jų neatšildyti iki tyrimo, nes pakartotiniai šaldymai ir atšildymai gali suardyti tiriamąsias medžiagas. Užšaldyti ėminiai / mėginiai transportuojami leduose arba tarp šaldymo elementų. Specialieji reikalavimai tiriamosios medžiagos surinkimui ir gabenimui Kraujo paėmimas serumui: kraujas imamas į vakuuminį mėgintuvėlį su raudonu kamšteliu (be jokiu priedų) arba su geltonu kamšteliu (šis mėgintuvėlis turi skiriamąjį gelį); po min. stovėjimo kambario temperatūroje kraujas centrifuguojamas 10 min aps./min. ir serumas perkeliamas į švarų mėgintuvėlį be jokių priedų; 30

31 II dalis. PAVELDIMŲJŲ MEDŽIAGŲ APYKAITOS LIGŲ LABORATORINĖ DIAGNOSTIKA serumas nedelsiant (per 30 min.) transportuojamas į laboratoriją arba užšaldomas 20 C temperatūroje. Kraujo paėmimas plazmai (su Ličio heparinu): kraujas imamas į vakuuminį mėgintuvėlį su žaliu kamšteliu (vakuumi nio mėgintuvėlio priedas ličio heparinas); kraujo pritraukiama iki mėgintuvėlio žymos (visiškai užpildomas mėgintuvėlio vakuumas); mėgintuvėlis su paimtu krauju pavartomas 8 10 kartų, kad kraujas susimaišytų su antikoaguliantu; kraujas centrifuguojamas nedelsiant, 10 min aps./min.; jei nėra galimybės centrifuguoti tuoj po kraujo paėmimo, mėgintuvėlis su krauju dedamas į tirpstančio ledo vonelę ir centrifuguojamas per 20 min. nuo kraujo paėmimo; po centrifugavimo plazma perkeliama į švarų mėgintuvėlį be jokių priedų (!) ir nedelsiant transportuojama į laboratoriją arba užšaldoma 20 C temperatūroje; jei nešaldytos plazmos pristatymas į laboratoriją gali užtrukti ilgiau nei 30 min., rekomenduojama plazmą gabenti tirpstančio ledo vonelėje. Kraujo paėmimas plazmai su EDTA: kraujas imamas į vakuuminį mėgintuvėlį su violetiniu kamšteliu (vakuuminio mėgintuvėlio priedas EDTA); kraujo pritraukiama iki mėgintuvėlio žymos (visiškai užpildomas mėgintuvėlio vakuumas); mėgintuvėlis su paimtu krauju pavartomas 8 10 kartų, kad kraujas susimaišytų su antikoaguliantu; kraujas centrifuguojamas nedelsiant, 10 min aps./min.; jei nėra galimybės centrifuguoti tuoj po kraujo paėmimo, mėgintuvėlis su krauju dedamas į tirpstančio ledo vonelę ir centrifuguojamas per 20 min. nuo kraujo paėmimo; po centrifugavimo plazma perkeliama į švarų mėgintuvėlį be jokių priedų (!) ir nedelsiant (per 30 min.) transportuojama į laboratoriją arba užšaldoma 20 C temperatūroje; jei nešaldytos plazmos pristatymas į laboratoriją gali užtrukti ilgiau nei 30 min., rekomenduojama plazmą gabenti tirpstančio ledo vonelėje. 31