Галактоземія - мутації GALT - Синево

Загальна інформація

Галактоземія - хвороба з аутосомно-рецесивною передачею, що характеризується порушенням метаболізму галактози з появою ускладнень, які можуть загрожувати життю новонародженого 5 .

Галактоза - це компонент лактози, гліколіпідів, глікопротеїдів та протеогліканів; його метаболізм здійснюється переважно на рівні печінки та нирок. Перетворення галактози в глюкозу передбачає наступні етапи (див. Малюнок 1):

• фосфорилювання галактози з утворенням галактозо-1-фосфату, реакція, яка проводиться за допомогою галактокінази;
• перенесення залишку галактозилу в UDP-глюкозу під дією UDP-глюкоза-галактоза-1-фосфат-уридил-трансферази (GALT);
• взаємоперетворення між глюкозою і галактозою відбувається на рівні нуклеозид-дифосфатів, включає зміну стереохімічної конфігурації 4 'гідроксильної групи і каталізується UDP-глюкозо-4-епімеразою; ця стадія сприяє регенерації UDP-глюкози і тим самим забезпечує безперервність циклу метаболізму галактози.

Утворений глюкозо-1-фосфат може бути ізомеризований у глюкозо-6-фосфат, який відіграє важливу роль у процесі гліколізу та біосинтезі інозитолу.

Галактоза може бути перетворена в галактитол під дією альдозоредуктази у присутності NADPH (або NADH), що є альтернативним шляхом метаболізму галактози у пацієнтів з галактоземією. Він також може окислюватися під дією галактозодегідрогенази, що призводить до утворення галактонової кислоти та CO2 1 .

Рис. 1 Метаболізм галактози (шлях Лелуара)

Гіпергалактоземія пов'язана з 3 дефіцитами ферментів:

- тип I (GALT) - модифікація ферментативної активності галактоза-1-фосфат-уридил-трансферази (GALT), яка відповідає за спадкову галактоземію і є найпоширенішою ферментативною недостатністю;

-тип II (GALK1) - модифікація ферментативної активності галактокінази, яка перетворює галактозу в галактозу-1-фосфат; це рідкісний дефіцит;

-тип III (GALE) - модифікація ферментативної активності уридин-дифосфат-глюкоза-4-епімерази, яка епімеризує UDP-галактозу до UDP-глюкози і також є рідкістю 3 .

Тип	Ген	локус	Фермент	Ім'я
1	ГАЛТ	9p13	галактоза-1-фосфат трансфераза уридилат	Класична галактоземія
2	GALK1	17q24	галактокіназа	Дефіцит галактокінази
3	ГАЙЛ	1p36-с35	UDP-галактоза-4-епімераза	Дефіцит UDP-галактози-4-епімерази

Гетерозиготи (генотип G/N, N є нормальним алелем) безсимптомні, демонструючи зменшення активності ферментів удвічі порівняно з людьми без мутацій 3; 5 .

Ген, що кодує фермент GALT, розташований на короткому плечі хромосоми 9 і складається з 11 екзонів (див. Малюнок 2). Виявлено понад 180 генних мутацій; низка 8 мутацій, що викликають захворювання (G), зазвичай зустрічається у пацієнтів із класичною галактоземією. Найбільш поширеною є 6-точкова мутація екзону, яка викликає заміну глутаміну аргініном (Q188R; p.Gln188Arg), яка відповідає за 60-70% випадків захворювань у кавказців. Мутація S135L (с.Ser135Leu), який визначає заміщення серину лейцином, є найпоширенішим серед чорношкірих популяцій, пов’язаних із понад 50% випадків захворювань у цієї категорії людей. Мутація K285N (p.Lys285Asn), що викликає заміщення лізину аспарагіном в екзоні 9, посідає друге місце за частотою при алелях, пов’язаних із захворюваннями у кавказців (28%). Мутація L195P (p.Leu195Pro), який замінює лейцин проліном, реєструється в 5-7% випадків класичної галактоземії 6; 7 .

Рис. 2 Розташування гена GALT на хромосомі 9

На додаток до класичної форми існує варіант галактоземії Дуарте - безсимптомний стан або супроводжується легкими клінічними проявами - наслідком часткового пошкодження ферменту GALT. Цей варіант характеризується складеною гетерозиготністю для класичного алелю G, який спричиняє помітне зниження GALT та алеля D-2 Duarte (D2; іноді його називають D), що викликає часткове пошкодження GALT. Гемолізати пацієнтів з галактоземією GALT виявляють в середньому ферментативну активність

25%, хоча описані великі індивідуальні варіації. При електрофорезі з ізоелектричним фокусуванням отримують характерний аспект зміненої рухливості ізоферменту GALT. Попередні дослідження показали, що алелі D несуть мутацію missens стор.N314D (c.940A> G), який визначає заміну в положенні 314 аспарагіну аспарагіновою кислотою. Фенотипи Дуарте (D/N, D/D та D/G) показують приблизно 75, 50 та 25% нормальної активності GALT відповідно і зустрічаються з поширеністю приблизно 6% серед білої популяції. Заміна N314D повністю відповідає за зміну ферментативної рухливості, але не пояснює часткового порушення активності GALT. Більше того, ця мутація також виявляється на алелях Duarte-1 (D1, також званий Лос-Анджелес або Лос-Анджелес), які асоціюють нормальну або підвищену ферментативну активність, вважаючись з цієї причини загальним варіантом або поліморфізмом гена GALT. Подальші дослідження алелів D1 і D2 показали, що N314D виявляється в дисбалансі зв'язування з іншими варіантами нуклеотидних послідовностей, і вони відрізняються між D1 і D2.

Таким чином, алелі D1 конкретно демонструють зміну нуклеотидів c.652C> T, що викликає тихе заміщення в кодоні 218 (CTA → TTA, p.L218, іноді також званий L218L), тоді як алелі D2 демонструють делецію 5 4 bp промотору (c.-119_-116delGTCA) разом з 3 модифікаціями інтронічних основ. Як алелі D1, так і D2 також несуть велику послідовність нуклеотидів А на рівні інтрону 10. Різниця між двома алелями щодо ферментативної активності GALT вже давно викликає суперечки. Недавнє дослідження вказує на існування зниженої експресії мРНК на алелі D2, що сприяє порушенню функції GALT; крім того, делеція промотору 5 ’4 bp представляла б причинно-наслідкову мутацію в галактоземії Duarte 2 .

Дефіцит галактокінази (тип II) можна запідозрити у людей з катарактою, галактоземією та підвищеною екскрецією галактитолу з сечею, але інших клінічних проявів немає.

Поширеність дефіциту GALK невідома, але, ймовірно, менше 1: 100 000. Виявлення низького рівня активності галактозокінази є важливим елементом встановлення діагнозу, але підтвердження робиться шляхом виділення мутацій у гені, що кодує фермент.

Він може обмежуватися еритроцитами та лейкоцитами і пов’язаний з розвитком катаракти, але не спричиняє затримки росту, розумової відсталості та пошкодження печінки.

Введення лактози вагітним жінкам з дефіцитом галактокінази може спричинити катаракту плода 5 .

Дефіцит UDP-галактози-4-епімерази (GALE) (тип III) слід запідозрити у людей із захворюваннями печінки, нейросенсорною глухотою, пов’язаною з підвищеним рівнем еритроцитарної галактози-1-фосфату та нормальним рівнем GALT. Діагноз встановлюється на основі виявлення низького рівня активності UDP-галактози-4-епімерази і підтверджується виділенням мутацій гена, що кодує фермент. Дефіцит UDP-галактози-4-епімерази, за оцінками, становить 1: 23000 в Японії і невідомий для інших груп населення 3; 5 .

Галактоземія - це стан, який можна виявити за допомогою скринінгу новонароджених. Клінітест є найпростішим скринінговим тестом і заснований на визначенні галактози у зразку сечі. Проводиться через 24-36 годин після введення препарату, що містить лактозу. У деяких країнах тест використовують з краплі крові, зібраної на стандартизованому фільтрувальному папері (карта Гатрі), для визначення загальної галактози (галактози та галактози-1-фосфату) та/або активності ферменту GALT. У дітей високого ризику галактоза-1-фосфат може визначатися з крові, зібраної з пуповини. Ідеальним скринінговим тестом є той, що вимірює активність GALT 3; 5 .

Рекомендації щодо генетичного тестування

Генетичне тестування на мутації GALT використовується для підтвердження діагнозу галактоземії у дітей із позитивним скринінгом новонароджених. Це також корисно для диференціації алелів Duarte D2 від алелів LA.

Таким чином, генетичне тестування визначає генотип і дозволяє встановити прогноз.

Тестування найближчих родичів для виявлення безсимптомного статусу носія може проводитись після генетичного консультування і лише після виявлення мутацій, що викликають захворювання в сім'ї. Оскільки галактоземія передається аутосомно рецесивно, батьки дитини з класичною галактоземією обов’язково гетерозиготні щодо мутантного алелю G, а їх безсимптомні брати та сестри мають ризик 2/3 бути носієм алелю G. % носіїв.

На даний момент у братів і сестер дитини з галактоземією Дуарте 25% ризику D/G галактоземії, якщо батьки мають генотипи D/N та G/N та 25% ризику класичної галактоземії G/G, якщо батьки мають генотипи D/G. G та G/N; з цієї причини генетичне тестування батьків є виправданим.

Пренатальна діагностика для плодів з 25% ризиком класичної галактоземії (G/G) можлива шляхом аналізу ДНК, вилученої з клітин плода, отриманої амніоцентезом, зазвичай виконуваної приблизно на 15-18 тижні вагітності або біопсії ворсин хоріона, приблизно на 10-12 тижні вагітності. І в цих випадках алелі G у родині повинні бути визначені заздалегідь 5 .

Зібраний зразок - кров прийде 4 .

Збиральний контейнер - пилосос, що містить ЕДТА як антикоагулянт 4 .

Кількість зібраного - 5 мл крові 4 .

Причини відхилення спробувати - використання гепарину як антикоагулянта; коагульовані або гемолізовані зразки 4 .

Перевірка стійкості - 7 днів при 2-8ºC 4 .

Метод - повне секвенування гена GALT + аналіз делеції/дублювання MLPA; таким чином, можна виявити обидві мутації, пов'язані з класичною галактоземією та варіантами Дуарте 1 .

Звітування та інтерпретація результатів

Про мутації, виявлені в гені GALT та відповідному генотипі, буде повідомлено 4 .

Бібліографія

1. Девід Л. Нельсон, Майкл М. Кокс. Гліколіз, глюконеогенез і шлях пентозного фосфату. У Ленінгерських принципах біохімії, п’яте видання, 2008, W. H. Freeman and Company, 545-546.

2. Аманда Е. Карні, Ребекка Д. Сандерс, Керрі Р. Гарза, Лі Ен Макгаха, Лора Дж. Бін, Бредфорд В. Кава, Джеймс В. Томас, Девід Дж. Катлер, Наталі Л. Курткая, Джудіт Л. Фрідович- Кейл. Походження, розподіл та експресія алелю Duarte-2 (D2) галактозо-1-фосфат-уридилілтрансферази. В “Молекулярна генетика людини”, 2009, том 18, No 9, 1624-1632.

3. Джерард Т. Беррі, Джордж А Анадіотіс, дефіцит галактози-1-фосфат-уридилтрансферази (галактоземія) www.emedicine.medscape.com, Тип посилання: Інтернет-спілкування.

4. Синевська лабораторія. Конкретні посилання на використовувану технологію роботи 2010. Тип посилання: Каталог.

5. Луїс Дж. Ельзас II. Галактоземія. Огляди генів, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov. Тип посилання: Інтернет-спілкування.

6. Клініка Майо, медичні лабораторії Майо. Довідкові лабораторні послуги для організацій охорони здоров’я. Аналіз гена галактоземії, відома мутація. www.mayomedicallaboratories.com. 2010. Тип посилання: Інтернет-спілкування.

7. OMIM (Інтернет-спадкування Менделя у людині). Галактоза-1-фосфат уридилілтрансфераза. http://www.ncbi.nlm.nih.gov. Тип посилання: Інтернет-спілкування.

8. Валеріу Попеску, Аліс Антрасіан, Андрій Замфіреску. Скринінг новонароджених при генетичних метаболічних захворюваннях. У Revista Romana de Pediatrie, том LVIII, № 4, 2009.

---