אצילגליצין בשתן - Acylglycine

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
אצילגליצין בשתן
Acylglycine
תהליך מדידה כמותית של אציל-גגליצינים בשתן אקראי.
מעבדה	כימיה בשתן
תחום	פגמים מולדים במטבוליזם של חומצות שומן וחומצות אמינו במיטוכונדריה.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה

אצילגליצינים מהווים קבוצה חשובה של מטבוליטים המשמשת לאבחון של מספר אצידוריות אורגניות ומפגעי אוקסידציה של חומצות שומן מיטוכונדריאליות.

אנליזה של acylglycines הוא כלי ביוכימי חשוב לאבחון של מפגעים מולדים של β-אוקסידציה של חומצות שומן מיטוכונדריאליות (Webster וחב' ב-J Biol Chem משנת 1976). השיטה לאנליזה כמותית של acylglycine ממוצע שרשרת וקצר שרשרת היא stable isotope dilution gas chromatography negative chemical ionization mass spectrometry לקבלת acylglycine בצורת נגזרת האסטר שלה הידוע כ-BTFMB (או bis(trifluoromethylbenzyl. היעילות האבחונית של שיטה זו הודגמה ב-9 מטופלים עם חסר של האנזים multiple acyl-CoA dehydrogenase (או MCAD), ו-7 מטופלים עם medium chain acyl coenzyme A dehydrogenase או MAD.

אסטרים של acyl-CoA הנוצרים במיטוכונדריה מחומצות שומן ומחומצות אמינו יכולים להיות מעורבים במסלולים מטבוליים חלופיים, בפרט כאשר יש הפרעה ל-β-אוקסידציה. קוניוגציה של acyl-CoAs עם קרניטין, עם חומצה גלוקורונית או עם גליצין, מובילה ליצירה של תרכובות קוטביות היכולות להיות מופרשות בשתן. ריאקציות קוניוגציה אלו חשובות באיזון היחס בין CoA חופשי לבין CoA שעבר אסטריפיקציה, בתוך המיטוכונדריה. במספר מחלות מולדות של מטבוליזם לקוי של חומצות שומן וחומצות אמינו, יש הצטברות של אסטרים של acyl-CoA, מה שגורם ריכוזים מוגברים של קוניוגטים של גליצין ושל קרניטין בפלזמה ובשתן. אצילגליצינים שמקורם בטרנס-אסטריפיקציה של אסטר של acyl-CA עם גליצין על ידי פעולת האנזים glycine-N-acylase, שאחראי ליצירת אציל-גליצינים ארומטיים ישרי-שרשרת ומסועפי-שרשרת. במצב של SCAD מוגברת הפרשת butyryl-glycine, ולעומת זאת במצב של MCAD יש הפרשה מוגברת בשתן של hexanoyl-glycine, של phenylpropionylglycine ושל suberylglycine. במטופלים עם MAD יש מגוון גדול של הפרשת acylglycine בתלות בחומרת החסר ובמצב הקליני של המטופל. לצורך אבחון דיפרנציאלי של פגמים בבטא-אוקסידציה של חומצות שומן, יש למדוד בשתן מגוון רחב של אצילגליצינים בשיטה של stable isotope dilution GC-NCI-MS.

הפרופילים של acylglycine בשתן במטופלים אלה הושוו ל-19 פרופילים של אנשים בריאים או של ילדים המטופלים עם medium-chain triglycerides בתוך המיטוכונדריה. במספר טעויות מולדות של מטבוליזם של חומצות שומן וחומצות אמינו במיטוכונדריה, מתרחשת הצטברות של אסטרים של acyl-CoA, מה שמביא לעלייה בריכוזים של גליצין ונגזרות קרניטין בפלזמה ובשתן. אנליזה של נגזרות גליצין (Nandi וחב' ב-J Biol Chem משנת 1979) ושל אציל-קרניטין בשתן (Bhala וחב' ב-J Pediatr משנת 1995) בשתן ובפלזמה, נותנת כלי לאבחון ביוכימי של משגים מולדים אלה. אצילגליצינים נובעים מטרנס-אסטריפיקציה של אציל קרניטין אסטר עם גליצין על ידי פעולת האנזים glycine-N-acylase או בשמו האחרacyl-CoA;glycine-N-acyltansferase (Gregersen וחב' ב-Clin Chim Acta משנת 1976). אנזים זה קשור ליצירה של אצילגליצינים ארומטיים (Ramsdell וחב' באותו כתב עת משנת 1977). Glycine-N-acylase הוא אנזים מיטוכונדריאלי אקסקלוסיבי, ולפיכך הפרשה מוגברת של acylglycine קשורה ישירות להצטברות המיטוכונדריאלית של האסטרים הרלוונטיים של acyl-CoA.

במצב של חסר SCAD (או short-chain acyl-CoA dehydrogenase) ההפרשה בשתן של butyrylglycine מוגברת. עלייה משולבת בשתן של hexanoylglycine, phenylpropionyglycine ושל suberylglycine היא מאפיין מובהק של חסר באנזים MCAD (או medium-chain acyl-CoA (dehydrogenase , במטופלים עם פגם מוגבר של multiple acyl-CoA dehydrogenation (להלן MAD ) מוצאים גיוון משמעותי של ההפרשה של acylglycine בתלות בחומרת הפגם ובמצב הקליני של המטופל. במטופלים הפגועים באופן חמור יותר, מוצאים עלייה הן ב-branched-chain acylglycines וכן straight-chain acylglycines. לעומת זאת, במטופלים הפגועים באופן מתון מוצאים הפרשה בשתן רק של כמויות מוגברות של butyrylglicine, isobutyrylglycine ו-isovalerylglycine. לצורך אבחון דיפרנציאלי של פגמים ב- β-אוקסידציה של חומצות שומן יש לכמת את המגוון הרחב של acylglycines. לאחר הדיווח של Gregersen וחב' בו תוארו הסינתזות והאנליזות של 11 אצילגליצינים, פורסמו עוד מספר שיטות לאיפיון של אצילגליצינים שונים. שיטות GC-MS כפי שתוארו על ידי Rinaldo וחב' וכן על ידי Bonham-Carter וחב' התמקדו בעיקרון באבחון של חסר MCAD על ידי מדידה של אצילגליצינים ממוצעי שרשרת. מאוחר יותר, butyrylglycine ו-isovalerylglycine נכללו בלימוד של מספר מוגבל של מטופלים עם MAD.

קביעת תחומי נורמה של acylglycine

אנליזה של acylglycine בוצעה ב-6,162 דגימות שתן, שנאספו מ-5,633 מטופלים בין יולי 2007 ל-מאי 2016. הגיל הממוצע של הנבדקים היה 1.3 שנה, כאשר רוב גדול של דגימות מקורם היה באוכלוסייה הפדיאטרית, כאשר 92% מהדגימות נלקחו מאלה בני פחות מ-18 שנה. לאחר אנליזה ואינטרפרטציה, 4,911 מהדגימות הוגדרו כנורמליים, שאינם נגועים בחסרים מולדים של האנזימים הגורמים ל-MCAD או ל-MAD. השיטה בה נקטו במחקר זה הייתה שיטה חדשה למדידה כמותית של נגזרות גליצין, ובנוסף גם למדידת methylbutyrylglycine‏-2, דהיינו שיטת stable isotope dilution וכן gas chromatography negative chemical ionization mass spectrometry (להלן GC-NCI-MS)‏ (Yang וחב' ב- Analyt Bioanalyt Biol משנת 2020). שיטה זו מועדפת לזיהוי של תרכובות קורט או תרכובות בריכוזים אולטרה-נמוכים בנוזלי גוף של האדם.

באופן ספציפי השיטה האחרונה משחקת תפקיד חשוב בזיהוי הכמותי הרגיש והספציפי ביותר של תרכובות מורכבות הלוגניות ביותר במַשְׁתִּיות סביבתיות. עם זאת, לצורך האנליזה של מטבוליטים טוקסיים עם אטומים מימניים פעילים כגון חומצות, אלכוהולים ותרכובות פנוליות, ממשתיות ביולוגיות או מחומרים אורגניים ללא אטומים אלקטרו-שליליים, נחוץ שלב של דריבטיזציה לפני האנליזה ב-GC. שלב אחרון זה מיועד לשנות את תכונות החומרים המיועדים להפרדה, על מנת להגביר את הנדיפות שלהם ולהגביר את הרגישות של הזיהוי שלהם במכשיר.

חומרים המזוהים בשתן תוך קביעה של acylglycine

חומצה אתיל-מלונית, חומצה מתיל-סוקצינית, פרופיוניל-גליצין, פנילפרופיוניל-גליצין, בוטיריל-גליצין, איזובוטיריל-גליצין, חומצה גלוטרית, 2-מתילבוטיריל-גליצין, איזו-ולריל-גליצין, הקסנואיל-גליצין, סובּריל-גליצין, 3-מתיל-קרוטוניל-גליצין, טיגליל-גליצין, טרנס-סינמואיל-גליצין וקראטינין.