אלפא-גלקטוזידאז - Alpha-galactosidase

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
אלפא-גלקטוזידאז
α galactosidase
שמות אחרים	α gal; Ceramide Trihexosidase
מעבדה	כימיה בדם
תחום	אבחון מחלת Fabry
טווח ערכים תקין	בדם מיובש על נייר פילטר- בזכרים, מעל 1.2 ננומול'/מיליליטר/שעה; בנקבות מעל 2.8 ננומול'/מיליליטר/שעה; בנסיוב-0.074-0.457 יחידות לליטר; בלויקוציטים-מעל 23.1 ננומול/מיליליטר/מיליגרם חלבון.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

לערכים נוספים הקשורים לנושא זה, ראו את דף הפירושים – מחלות אגירה

מטרת הבדיקה

בחינת אפשרות של מחלת Fabry בזכרים.

בסיס פיזיולוגי

α-galactosidase הוא אנזים עם אופי של glycoside hydrolase המבקע שיירי α-galactosyl טרמינאליים מהקצה הלא-מחזר של גליקוליפידים, מגליקופרוטאינים ומ-galactomannans. האנזים מקודד על ידי הגן GLA (על פי Calhoun α-galactosidase וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1985). שתי הצורות הריקומביננטיות של α-galactosidase ידועות כ-agalsidase α ו-agalsidase β. האנזים הוא גליקופרוטאין הומודימרי, המבקע בעיקר את שייר הגלקטוזה הטרמינאלי של הגליקוליפיד ceramide trihexoside, והוא מקטלז את ההידרוליזה של melibiose לגלקטוזה וגלוקוזה. Melibiose כפי שנראה בתרשים הוא דו-סוכר מחזר, הנוצר על ידי קשר alpha-1,6 בין גלקטוזה וגלוקוזה (D-Gal-α(1→6)-D-Glc).

מגוון של מוטציות בגן משפיעות על הסינתזה, העיבוד והיציבות של האנזים, מה שעומד בבסיס מחלת Fabry. המחלה נובעת מהכישלון לבקע שיירי α-D-galactosyl מגליקוליפידים (Chamoles וחב' ב-Clin Chim Acta משנת 2001).

שתי תרפיות על ידי מתן האנזים החסר, זמינות כיום לפצות על חסר α-galactosidase, הידועות כ-Agalsidase α ו-β, שהן צורות ריקומביננטיות של האנזים האנושי α-galactosidase A. לשתי צורות אלו יש אותו רצף של חומצות אמינו, כמו האנזים הטבעי. Agalsidase α ו-Agalsidase β שונים ביניהם בשרשרות אוליגוסכרידיות הצידיות (Fervenza וחב' ב-Biologics משנת 2008, ו-Keating ב-BioDrugs משנת 2012).

Agalsidase α: חברת Shire מייצרת Agalsidase α תחת השם המסחרי Replagel כטיפול למחלת Fabry, וקיבלו את אישור ה-EA בשנת 2001. אך בשנת 2012 משכה חברה זו את בקשתה ל-FDA לאישור התכשיר בנימוק שהם זקוקים לניסויים קליניים נוספים (Grogan ב-PharmaTimes משנת 2012).

Agalsidase β: חברת Genezyme מייצרת agalsidase β סינתטית תחת השם Fabrazyme לטיפול במחלת Fabry.

עשרות תכשירים המכילים אלפא-גלקטוזידאזה כמרכיב פעיל וניתנים לרכישה OTC, כוללים בין השאר את Beano, Suntaqzyme, Bean-zyme ו-Gas-zyme, המשווקים הפחתת עודף גז בקיבה לאחר אכילת פריטי מזון המייצרים גז קיבתי. האנזים הוא בעל פעילות אופטימאלית בטמפרטורה של ºC‏55, עם תקופת מחצית חיים של 120 דקות.

מחלת Fabry

מחלת Fabry היא מפגע רצסיבי הקשור לכרומוזום X המאופיין על ידי אגירה ליזוזומאלית הנובעת מחסר פעילות של האנזים α-galactosidase (להלן α-Gal A), וכתוצאה מכך שקיעה ברקמות באזורי גוף שונים של glycosylsphingolipids, ובעיקר בכליות, בלב, ובמוח. הגליקוספינגוליפיד השכיח ביותר המצטבר כתוצאה מחסר האנזים הוא globotriaosylceramide (להלן GL-3). זו מחלת האגירה הליזוזמאלית של ספינגוליפידים השנייה בשכיחותה, עם תדירות מחלה של 1:3,100 עד 1:13,341 באוכלוסיות שונות. לפי גרסאות שונות בין 400 ל-630 מוטציות בגן GLA זוהו בבני אדם המאובחנים עם מחלת Fabry. כ-60% ממוטציות אלה הן מוטציות missence. מיקומו של הגן GLA הוא Xp22.1 דהיינו על הזרוע הארוכה של כרומוזום X בעמדה 22.1.

גיל ההופעה והחומרה של התסמינים תלויים בכמות הפעילות השארית של האנזים, כאשר הצורה הקלאסית של המחלה מתרחשת בזכרים עם פעילות הנמוכה מ-1% של פעילות נורמאלית של α-Gal A. התסמינים מתחילים להופיע כבר בילדות או בנערוּת, ויכולים לכלול acroparesthesias (משברי כאב באברי הקצה), אנגיוקרטומות רבות על פני העור, חוסר הזעה וערפול (opacity) של קרנית העין (cornea verticillata). בנוסף, מעורבות הולכת וגדלה של הכליות מובילה למחלת כליות סופנית (ESKD) המתבטאת בפרוטאינוריה עם תחלואה קרדיו- וצרברו-וסקולארית (Laney וחב' ב-Genet Med משנת 2014).

השכיחות המוערכת הממוצעת בעולם של מחלת Fabry היא של 1 לכל 10,000 זכרים. באלה עם פעילות שארית של α-Gal A, המחלה יכולה לבוא לביטוי באחד משני הוואריאנטים שלה, דהיינו מחלת כליות או מחלת לב, כאשר התסמינים יכולים להופיע בשלב מאוחר יותר של החיים. באלה עם הוואריאנט הכלייתי התסמינים מופיעים באופן אופייני בעשור החיים השלישי, ובסופו של דבר יגיע שלב ה-ESKD. בחולים אלה יכולים להופיע או שלא מופיעים תסמינים של צורת Fabry הקלאסית. באלה עם הוואריאנט הקרדיאלי לא מופיעים תסמינים עד להופעת הממצאים הקרדיאליים, כגון קרדיומיופתיה, אי-ספיקה מיטראלית, או אי-סדירות במוליכות שמופיעים בדרך כלל בעשור הרביעי. הוואריאנט הקרדיאלי אינו כרוך בכשל הכלייתי. וואריאנטים של מחלת Fabry עלולים לא להיות מאובחנים.

תרפיה על ידי אספקת האנזים החסר (replacement therapy) כטיפול במחלת Fabry החלה להיות זמינה בשנות ה-2000 המוקדמות, מה שהוביל לשיפור קליני ניכר אלא אם כן נזק בלתי-הפיך כבר נגרם לרקמות החיוניות. מסיבה זו, גילוי מוקדם של המחלה מבחני סקר של יילודים צפויה לשפר את התוצאות הטיפוליות של נפגעים במחלה, והחלה להיות מיושמת לאחרונה ב-2 מדינות בארה"ב. נשים, שיכולות להיות נשאיות של המחלה, יכולות גם כן ללקות בחלק מהתסמינים הקליניים, תלוי באחוז הפעילות האנזימטית השארית. לכן, מחקרים נוספים כולל אנליזה גנטית-מולקולארית של הגן GLA, מומלצים לצורך אבחון נשאיות אלה.

משמעות רמת האנזים

בנבדקים זכרים תוצאות פעילות אנזימטית הנמוכות מ-1.2 ננומול'/מיליליטר/שעה בדגימת נסיוב, מתאימות להגדרת מחלת Fabry. בנשים נבדקות, תוצאות נורמאליות> or =2.8 nmol/mL/hour) ) אינן תואמות סטאטוס של נשאיות של מחלת Fabry, אלא שאנליזה של פעילות האנזים באופן כללי אינן מספיק רגישות לגלות את כל הנשאיות, וכיוון שלא נקבע באופן ברור התחום של פעילות האנזים בנשאיות, יש לשקול אנליזה גנטית מולקולארית של הגן GLA, זאת כאשר פעילות האנזים נמוכה מ-2.9 ננומול'/מיליליטר/שעה, או אם יש אינדיקציה קלינית המחשידה לנוכחות המחלה. קיים גם תרחיש של pseudodeficiency בו רמת α-galactosidase A נמוכה, אך אין בו דמיון קליני למחלת Fabry.

בדיקת α-galactosicdase בלויקוציטים

בבדיקות סקר של יילודים השכיחות המוערכת של מחלת Fabry היא של 1:3,000 ואילו כאשר התסמינים מתגלים בזכרים השכיחות המוערכת היא 1:10,000. תוצאות הבדיקות הללו אינן מיועדות לקבוע את המעמד של נשאות המחלה. בנשאים מוצאים בדרך כלל רמות אנזים נורמאליות.

יתרונות בריאותיים של α-galactosicdase

באפונים, ירקות ממשפחת המצליבים כגון כרוב, כרובית וברוקולי, שעועית, וסוגי מזון אחרים יש ריכוז גבוה של גליקופרוטאינים וגליקוליפידים שאינם עוברים בקלות הידרוליזה במעי. חלקיקים אלה שעיכולם מוגבל, משמשים בהמשך מצעי מזון אידיאליים לחיידקי המעי, המתסיסים תוצרים בלתי נעכלים אלה ליצירת מימן ודו-תחמוצת הפחמן כתוצרי תסיסה. גז עודף הנוצר עקב כך, הוא בסיס לתחושת אי-נוחות לאחר צריכת מאכלים אלה, ואחד האנזימים שבתנאים נורמאליים מונע יצירת עודף גז הוא α galactosidase. כלומר, סיוע משמעותי לשבירת סוגי מזון עמילניים קשים לעיכול, ניתן על ידי האנזים האחרון ותלוי בכמות האנזים. אנזים זה נוצר בגוף על ידי בלוטת הלבלב ומוצאים אותו ברוק וכן במעי הדק לשם הוא מגיע מהפרשות הלבלב. עם הגיל הולכת ומתמעטת רמת האנזים במערכת העיכול. חסר אנזים הנובע מגיל מתקדם, או מסיבה גנטית גורם לאבי בטן, התכווצויות בטן, עודף גז ומסייע לצמיחת יתר של שמרים ושל Candida. מתן טיפול בתכשירים המכילים את האנזים האמור מסייע במקרים של אי-סבילות לקרבוהידראטים או יצירת עודף גז ונפיחנות.

תכשיר α-galactosidase המקובל

VegaZyme היא הפורמולה המתקדמת ביותר המסייעת לעכל לפידים, סוכרים, גלוטן, פירות וירקות, cereals, קטניות, אגוזים וזרעים, סויה, מוצרי חלב, סובין. המקור העיקרי של האנזים האמור בתוספים דיאטתיים הוא aspergillus niger שנמצא בריכוז גבוה בשמרים על פי חוקרי המרכז הרפואי Langone בניו-יורק. בכל גלולה של VegaZyme ריכוז של 450 יחידות α-galactosidase.

Di Stefano וחב' דווחו בשנת 2007 ב- Digestive Diseases and Sciences על ניסוי כפול-סמיות, מבוקר כנגד פלצבו, על מנת לקבוע את היעילות של α-galactosidase למניעת תופעות של עודף גז במתנדבים בריאים. שמונה משתתפים בניסוי נטלו 300 או 1,200 יחידות אנזים עם ארוחה שכללה אפונים מבושלים. שני המינונים הפחיתו את חומרת התסמינים, וכן נמצא שהמינון הגבוה מבין השניים הפחית משמעותית את רמת המימן באוויר הננשף.

המחקר של Lukas וחב' ב-PLOS Genetics משנת 2013 על אפיון תפקודו של האנזים α-Galactosidase A הנגוע במוטציות שונות, כבסיס לשיטת קלסיפיקציה חדשה של מחלת Fabry: בדרך כלל במפגעי אגירה ליזוזמאליים קשה להשיג מתאם אמין בין הגנוטיפ לפנוטיפ, בעיקר במחלת Fabry עם ההורשה התלויה בכרומוזום X. כדי לנבא את הפועל היוצא המטבולי של מוטציה מסוימת, יש לשלב מדידה in vitro של פעילות האנזים עם נתוני התרחישים in vivo. כמו כן ניתן לבחון על ידי אנליזה של השפעת מוטציות שונות על הצטברות של lyso-globotriaosylsphingosine שהוא סמן המשקף את כמות המצע הקרבוהידרטי המתפנה מהתאים כיוון שחסר האנזים מונע את ביקועו של המצע האמור. Lukas וחב' אבחנו מספר מוטציות חדשות בחולי Fabry עם מחלה מונו-תסמינית ואף על פי כן חמורה במהלכה. במהלך מחקר זה סקרו החוקרים 171 מוטציות ובחנו את השפעתן על המהלך הקליני של המחלה. במחקר זה נעשה שימוש במערכת in vitro שעשויה לסייע בהחלטות טיפוליות על ידי בחינת התגובה של האנזימים עם מוטציות שונות לטיפול הפרמקולוגי ב-chaperone 1-deoxygalactonojirimycin (להלן CGJ).

ה-chaperone הפרמאקולגי deoxygalactonojirimycin‏-1 מגביר את רמות האנזים α-galactosidase A בשורות תאים שמקורם בחולי Fabry:

מחלת Fabry גורמת להצטברות בליזוזומים, בפלזמה ובשתן של globotriaosylceramide (להלן Gb3), שאינו יכול להתפנות כתוצאה ממוטציות בגן GLA המקודד לאנזים .α-galactosidase A פגמים באנזים הנובעים ברוב המקרים משחלוף של חומצת אמינו בודדת, גורמים להרס מוקדם של האנזים ברטיקולום האנדופלזמי, ומונעים מעבר תוך-תאי של האנזים לחלקיק היעד שלו בתא, הליזוזום. מחלת Fabry טיפוסית מערבת איברים אחדים ולפיכך קובץ של נגעים שונים. לעומת זאת, מקרים של מחלה מונו- או אוליגו-תסמינית המתונה יותר, גם כן ידועים. מקרים אוליגו-תסמיניים יכולים לסבך את האבחון, ומספרים גדולים של וואריאנטים בלתי נורמאליים של GLA שנמצאו בבדיקות סקר של יילודים יכולים להיות או קשורים לוואריאנט חד-תסמיני והופעה מאוחרת של המחלה (Spada וחב' ב- Am J Hum Genet משנת 2006). מוטציות אחרות יכולות להיות קשורות לפנוטיפים של מעורבות איבר יחיד, ואמנם תוארו מקרים של תסמיני קרדיאליים או מוחיים בלבד. יש פחות מוטציה אחת D313Y, שמבטאת כפי הנראה פולימורפיזם, וההיא יכולה לבוא לביטוי בשבץ מוחי עם אטיולוגיה לא ידועה.

Globotriasylsphingosine, המטבוליט של Gb3 שעבר דה-אצילציה (להלן lyso-Gb3), תואר כסמן מועיל בכימות של מסת חומר האגירה המצטבר במחלת Fabry. הראו בתאים רבים ש-lyso-Gb3 הוא חומר האגירה הנמצא בכמות גדולה בתאים ואזו-אנדותליאלים של כלי הדם. כבר הוכח ש-lyso-Gb3 מצטבר באופן ספציפי יותר במחלת Fabry מאשר Gb3, והודגם בעכברים ש-lyso-Gb3 פוחת בהם לאחר שמספקים להם את האנזים החסר. יתרה מכך, הוצע ש-lyso-Gb3 נוטל חלק בהתפתחות נפרופתיה בחולי Fabry.

תרשים המתאר רמת lyso-Gb3 בפלזמה של נשים נשאיות, גברים חולים ב-Fabry וקבוצת ביקורת בריאה.

Benjamin וחב' מחברת Amicus Therapeutics פרסמו את ממצאיהם ב-J Inherit Metab Dis משנת 2009. האימינו-סוכר 1-deoxygalactonojirimycin (להלן DGJ) הוא chaperone פרמאקולוגי הנקשר באופן בררני ל-α-gal A, תוך שהוא מגביר את יציבותו הפיסיקאלית, את יכולתו לנוע לליזוזום, ואת הפעילות התאית שלו. כדי לזהות את צורות המוטנטים של האנזים α-Gal A המגיבות ל-DGJ, מדדו החוקרים את השפעת ההדגרה של האנזים עם DGJ על רמות האנזים, נבדקו לימפוציטים בתרבית של מבוגרים הלוקים במחלת Fabry שייצגו 75 מוטציות missence שונות, מוטציית insertion אחת, כמו גם מוטציית splice-site אחת. רמות האנזים נעו בין 0-52% מהרמות הנורמאליות, לאחר הדגרה ממושכת למשך 5 ימים עם DGI של אנזימים המייצגים 49 מוטציות missence עם רמת אנזים שנעה בין 1-820 ננומול'/ליטר.

מחצית מהאנזים עם מוטציות missence הקשורים לצורה הקלאסית (early-onsret) של מחלת Fabry וכ-90% מהאנזימים המוטנטים הקשורים לצורה המאוחרת של תסמיני המחלה, מגיבים ל-DGJ. בפיברובלסטים בתרבית הלקוחים מזכרים עם המחלה, התגובה ל-DGJ דומה לזו של לימפובלסטים עם אותה מוטציה. רמות מוגברות של GL-3 בפיברובלסטים של מחלת Fabry המגיבים ל-DGJ, פחתו אחרי ההדגרה עם DGJ, מה שמצביע על כך שרמות מוגברות של האנזים α-Gal A יכולות אמנם להפחית את המצע הגליקוספינגוליפידי המצטבר.

חסר באנזים GALACTOSIDASE B‏-α (מחלת שינדלר - Schindler disease)

מחלה נדירה זו היא מפגע מטבולי מורש של פעילות מופחתת של האנזים הליזומאלי α-N-acetylgalactosaminidase (הידוע גם כ-α-galactosidase B). הפגם גנטי הגורם להצטברות בלתי נורמאלית ברקמות רבות בגוף ובשתן של גליקופרוטאינים, אוליגוסכרידים וגליקוספינגוליפידים, המכילים שיירי N-acetylgalactosaminyl קדם-טרמינאלים. קיימות 2 צורות של מחלת SCHINDLER, צורה חמורה (TYPE 1) המופיעה בשנות הילדות, וצורה קלה יותר המופיעה במבוגרים (TYPE 2). מספר חוקרים מציעים שקיימת צורה שלישית (TYPE 3) שהיא צורת ביניים בחומרתה בין 2 הצורות הקודמות. מחלת שינדלר נגרמת על ידי מוטציות בגן NAGA והוברת בהורשה אוטוזומאלית רצסיבית.

הוראות לביצוע הבדיקה

נסיוב הוא הנוזל המועדף לקביעת רמת האנזים. עדיף שדגימת הנסיוב תגיע למעבדה קפואה ובתור שכזו היא יציבה למשך 14 יום. דגימה הנשמרת בקירור רגיל יציבה רק 24 שעות. אין כל מניעה לבצע את הבדיקה בדגימות נסיוב מאוד המוליטיות, ליפמיות או איקטריות, כאשר כל אלה אינם משפיעים על השיטה הפלואורומטרית של הבדיקה, או על שיטה אימונולוגית ב-solid phase. ערכי נורמה: 0.074-0.457 יחידות לליטר. יחידת פעילות אחת של α-galactosidase מוגדרת ככמות האנזים שתשחרר 1 מיקרומול/דקה של p-nitrophenol בתנאי ה-assay.

בדיקת רמת α-galacosidase בטיפת דם מיובשת בסקר יילודים

נוטלים דם מדקירת אצבע או עקב עם דוקרן. אין להשתמש בדם מלא במבחנת סודיום ציטראט (פקק תכלת). נייר פילטר מומלץ: Ahlstrom 226 filter paper או Whatman Protein Saver 903 Paper. נפח הדגימה: 2 טיפות דם. יש לתת לדם להתייבש בטמפרטורת החדר משך 3 שעות כאשר נייר הפילטר במצב מאוזן. אין לחשוף את נייר הפילטר לחום או לקרני שמש ישירות ויש להקפיד לשמרו ביובש. כאשר דגימת הדם המיובש נשמרת ביובש בטמפרטורת החדר היא יציבה למשך 90 יום. אין צורך לקרר את נייר הפילטר לצורך אחסון או להקפיא אותו כיוון ששמירתו בקור או בקירור, אינה מאריכה את משך היציבות שלו.

ערכי הנורמה של האנזים כטיפת דם מיובשת: בזכרים-מעל 1.2 ננומול/מיליליטר/שעה; בנקבות-מעל 2.8 ננומול/מיליליטר /שעה.

בדיקת רמת α-galacosidase בלויקוציטים: דם צריך להילקח במבחנת ציטראט דקסטרוז (פקק תכלת), ולהגיע למעבדה כדם מלא (לא מסורכז) תוך 72 שעות מנטילת הדם. יש לפסול דגימת דם מאוד המוליטית, אך אין לפסול דגימה עם המוליזה קלה. לא תתקבלנה דגימות קפואות. יציבות הדגימה בקירור או בטמפרטורת החדר 72 שעות.

תחום הנורמה של רמת האנזים בלויקוציטים: מעל 23.1 ננומול/מיליליטר/מיליגרם חלבון.

ראו גם

• חזרה לדף מדריך בדיקות מעבדה
• בדיקות מעבדה - אבחון מחלות אגירה
• בדיקות מעבדה - אבחון מחלות ומפגעים מטבוליים-גנטיים
• בדיקות מעבדה - אבחון תסמנות גנטיות
• בדיקות מעבדה - בדיקות ביוכימיות

המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)