כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק אוליגוסכרידים בשתן
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| אוליגוסכרידים בשתן | |
|---|---|
| Oligosaccharide | |
| מעבדה | כימיה בשתן. |
| תחום | אוליגוסכרידים בשתן. |
 | |
| טווח ערכים תקין | נמוך ביותר, לרוב לא ניתן לגילוי. |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
מטרת הבדיקה: גילוי של אוליגו-סכרידוזיס.
אוליגוסכריד (מיוונית עתיקה: ὀλίγος – אוליגו ('מעט') ו-σάκχαρ – סכר ('סוכר')) הוא פולימר סכרידי המכיל מספר קטן (בין 3 ל-10 מונוסכרידים) (Walstra וחב' ב-Dairy Sci Technol משנת 2008). אוליגוסכריגדים הם בעלי תפקידים רבים כולל הכרה בינתאית וספיחה תאית. אוליגוסכרידים מופיעים באופן נורמלי כגליקנים: שרשרות אוליגוסכרידים קשורות לליפידים או לחומצות אמינו צדדיות של חלבונים, על ידי קשרים N-glycosides או O-glcosides. קשרים N-אוליגוסכרידיים הם תמיד pentasaccharides הקשורים לאספרגין בקשר בטא לחנקן האמיני של השרשרת הצדדית (Voet וחב' ב-Fundament Biochem משנת 2013). לעומת זאת, אוליגוסכרידים הקשורים בקשר O, בדרך כלל קשורים לסרין או לתראונין דרך קבוצת האלכוהול בשרשרת הצדדית. לא כל האוליגוסכרידים הטבעיים מהווים חלק מגליקופרוטאינים או מגליקוליפידים. חלקם, כמו קבוצת ה-raffinose מופיעים כקרבוהידרטים של אגירה או של טרנספורט בצמחים. אחרים, כגון ה-maltodextrins, נובעים משבירה על ידי חיידקים של פוליסכרידים גדולים יותר כגון עמילן או תאית (צלולוזה). בביולוגיה, גליקוזילציה הוא התהליך בו קרבוהידרטים נקשרים קו-ולנטית למולקולות אורגניות, תוך יצירת מבנים כגן גליקופרוטאינים או גליקוליפידים (Varki ב־Essentials of Glycobiology משנת 2009).
אוליגוסכרידים N-Linked: דוגמה ל-אוליגוסכריד N-Linked היא GlcNAc. הקישור יכול להיות לכל חומצת אמינו פרט לפרולין. גליקוזילציה של קשרי N כרוכה באוליגוסכרידים המחוברים לאספרגין על ידי קשרי בטא לחנקן האמיני של השרשרת הצדדית. משערים שגליקוזילציה של קשרי N מסייעת להתקפלות של פוליפפטידים בגין האופי ההידרופילי של סוכרים. כל האוליגוסכרידים הקשורים בקשרי N הם פנטה-סכרידים. ב-N-גליקוזילציה של אאוקריוטים, המצע האוליגוסכרידי מופיע בממברנה של הרטיקולום האנדופלזמטי (Schwarz ו-Aebi ב-Curr Opin Struct Biol משנת 2011). באשר לפרוקריוטים, תהליך זה מתרחש בממברנה הפלזמטית של תאים. בשני המקרים, המצע האקצפטורי הוא שייר אספרגין, שהוא חלק מהרצף Asn-X-Ser/Thr, בו ה-X יכול להיות כל חומצת אמינו פרט לפרולין, אם כי נדיר למצוא Glu ,Asp ,Leu או Trp בעמדה זו.
אוליגוסכרידים O-linked: אוליגוסכרידים הקשורים בגליקוזילציה O-linked, קשורים לסרין או לתראונין בקבוצת ההידרוקסיל של השרשרת הצדדית. גליקוזילציה O-linked מתרחשת ב-Golgi apparatus. חלבונים של ממברנת תאים עוברים O-גליקוזילציה (Peter-Katalinić ב-Methods of Enzymol משנת 2005).
גליקופרוטאינים: בעלי תפקידים תאיים רבים ומשפיעים על האנטיגניות, ועל עמידות לפרוטאזות (Goochee ב-Develop Biol Standardization משנת 1992). גליקופרוטאינים רלוונטיים כקולטנים של פני התא, כמוליקולות של ספיחה תאית, כאימונוגלובולינים וכאנטיגנים סרטניים (Elbein ב-Trends Biotechnol משנת 1991).
גליקוליפידים: חיוניים להכרה תאית, וחשובים לאפנון (מודולציה) של תפקוד חלבונים בממברנה, הפועלים כקולטנים (Manna וחב' ב-Biochim Biophys Acta משנת 2014). גליקוליפידים הם מולקולות ליפידיות הקשורים לאוליגוסכרידים, ונמצאים לרוב ב-lipid bilayer. בנוסף, הם יכולים לשמש קולטנים להכרה ואיתות תאיים. יש רבגוניות רבה במנגנוני הקישור של גליקוליפידים, מה שהופך אותם ליעדים חשובים לקישור ולחדירת פתוגנים (Fantini ב-Curr Med Chem משנת 2007). לדוגמה, פעילות ה-chaperone של גליקוליפידים קשורה לרלוונטיות שלהם בהדבקה על ידי HIV.
הכרה תאית
כל התאים מצופים עם גליקופרוטאינים או עם גליקוליפידים, שקובעים את סוגי התאים. לקטינים, או חלבונים הקושרים קרבוהידרטים, יכולים להכיר אוליגוסכרידים ספציפיים, ולספק מידע חיוני להכרה תאית בהתבסס על הקישור לאוליגוסכרידים. דוגמה חשובה של הכרה תאית על ידי אוליגוסכרידים היא תפקיד הגליקוליפידים בקביעת סוגי הדם (Kailemia וחב' ב-Anal Chem משנת 2014). האוליגוסכרידים הנמצאים באנטיגנים B ,A ו-H מופיעים בקצוות הלא-מחזרים של אוליגוסכרידים. אנטיגן H המבטא את סוג דם O, משמש כקודמן של אנטיגנים A ו-B. לפיכך, אדם עם סוג דם A יכיל את אנטיגנים A ו-H על פני גליקוליפידים, על פני שטח הפנים של ממברנת התא. אדם עם סוג דם B, יכיל את אנטיגנים B ו-H. אדם עם סוג דם AB יכיל את אנטיגנים B ,A ו-H. לבסוף, אדם עם סוג דם O, יכיל רק את אנטיגן H. משמעות הדבר היא של סוגי הדם מכילים את אנטיגן H, ולכן סוג דם זה נחשב לתורם האוניברסלי.
ספיחה תאית
תאים רבים מייצרים חלבונים קושרי קרבוהידרטים ספציפיים הידועים כלקטינים, המתווכים בספיחה תאית עם אוליגוסכרידים (Feizi ב-Curr Opin Struct Biol משנת 1993). ה-selectins הם משפחה של לקטינים, המתווכים בתהליכים של ספיחה בינתאית, כולל הספיחה של לויקוציטים לתאי אנדותל. בתגובה חיסונית, תאי אנדותל יכולים לבטא מספר סלקטינים, בתגובה לנזק או לפציעה של תאים. בתגובה לכך, אינטראקציה בין סלקטינים לבין אוליגוסכרידים תתרחש בין שתי מולקולות, המאפשרת לתאי דם לבנים למנוע הדבקה או נזק. הקישור בין חלבונים וקרבוהידרטים מתווך על ידי hydrogen bonding וכן על ידי כוחות van der Waals.
אוליגוסכרידים בדיאטה
פרוקטו-אוליגוסכרידים (להלן FOS) המצויים בירקות רבים הם שרשרות קצרות של מולקולות פרוקטוז. הם שונים מ-fructans כגון inulin, אשר כפוליסכרידים יש להם דרגה הרבה יותר גדולה של פולימריזציה מאשר ל-FOS ולאוליגוסכרידים אחרים, אך בדומה ל-inulin ולפרוקטנים אחרים, הם נחשבים לסיבים דיאטתיים מסיסים. שימוש ב-FOS כתוספים סיביים נראה כבעל השפעה על ההומאוסטאזיס של גלוקוז בדומה לאינסולין (Le Bourgot וחב' ב-Nutr Metab משנת 2018). תוספי FOS אלה יכולים להיחשב prebiotics (Davani-Davari וחב' ב-Foods משנת 2019), המייצרים פרוקטו-אוליגוסכרידים קצרי-שרשרת (Respondek וחב' ב-J Animal Sci משנת 2011). גלקטו-אוליגוסכרידים (להלן GOS) במיוחד משמשים לייצר השפעה פרביוטית בתינוקות שאינם יונקים (Mei וחב' ב-Front Microbiol מנת 2022).
גלקטו-אוליגוסכרידים שמצויים גם באופן טבעי, מורכבים משרשרות קצרות של מולקולות גלקטוז. חלב אדם הוא דוגמה לכך, ומכיל אוליגוסכרידים הידועים כ-human milk oligosaccharides (להלן HMOs), שמקורם מלקטוז (Miesfeld וחב' ב-Biochemistry משנת 201). אוליגוסכרידים אלה הם בעלי תפקיד ביולוגי בהתפתחות של פלורת המעיים בתינוקות. דוגמאות כוללות lacto-N-tetraose ,lacto-N-neotetraose ו-lacto-N-fucopentaose. תרכובות אלו יכולות להיות מעוכלות במעי הדק של האדם, או להמשיך בתנועה למעי הגס, שם הם מסייעים לצמיחה של bifidobacteria החיוני לבריאות המעי (Moise ב-The Gut Microbiome משנת 2017). HMOs יכולים גם להגן על תינוקות בפעולתם כקולטני הסחה הפוגעים בהדבקות על ידי נגיפים (Moore וחב' ב-ACS Infectious Diseases משנת 2021). HMOs משיגים זאת על ידי חיקוי של הקולטנים של נגיפים, מה שמונע הדבקה נגיפית (Morozov וחב' ב-Mol Nutr Food Res משנת 2018). הנגיפים שהדבקתם נמנעת הם נגיפי rota, נגיפי שפעת, HIV ו-RSV (Moore וחב' ב-ACS Infect Dis משנת 2021). אוליגוסכרידים של mannan (להלן MOS), משמשים באופן נרחב להזנת חיות תוך שיפור הבריאות של המעי. הם מושגים לרוב מדפנות של תאי השמר Saccharomyces cerevisiae (ללSmiricky-Tjardes וחב' ב-J Animal Sci משנת 2003).
מקורות של אוליגוסכרידים
תרכובות אלה הם מרכיבים של סיבים צמחיים. FOS ו-inulin מצויים בבצל, אספרגוס, ארטישוק ירושלמי, שום, עולש ו-burdock (סוג של עשבים ממשפחת המורכבים בעלי פרחים דוקרניים). Inulin מהווה חלק משמעותי של הדיאטה היומית, של רוב האוכלוסייה העולמית. FOS יכול להיות מסונתז על ידי אנזימים של השמר aspergillus niger הפועלים על סוכרוז. אוליגוסכרידים מאופיינים על ידי הצטברות לא נורמלית כתוצאה מדגרדציה לא מלאה שלהם בתאים וברקמות, ועל ידי ההגברה של אוליגוסכרידים חופשיים בשתן. אנליזה אנזימטית או מולקולרית נדרשת למען אבחון מוחלט, כמו במקרי אפילפסיה בלתי מוסברת.
מידע קליני
האוליגוסכרידוזות הן תת-קבוצה של מפגעי אגירה ליזוזומליים הנגרמים כתוצאה מחסר של אחד האנזימים הליזוזומליים הכרוכים בדגרדציה של שרשרות אוליגוסכרידיות מורכבות. האבחון הקליני קשה בגלל הדמיון של המאפיינים הקליניים והחומרה המגוונת שלהם. המאפיינים הקליניים יכולים לכלול אנומליות בעצם, תווי פנים גסים, עכירות של הקרנית, אורגנומגליה, חולשת שרירים, היפוטוניה, פיגור התפתחותי ושיגשון. הופעת התסמינים יכולה להופיע בין גיל הינקות עד גיל הבגרות, ועלולה אף להופיע בתקופת העוברות. האוליגוסכרידוזות ומפגעי אגירה אחרים יכולים לכלול: alpha-mannosidosis ,beta-mannosidosis, spartylglucosaminuria, fucosidosis, Schindler disease, GM1 gangliosidosis, Sandhoff disease, sialidosis, galactosialidosis, mucolipidoses types II and III, mucopolysaccharidosis IVA (Morquio A), mucopolysaccharidosis IVB (Morquio B), and Pompe disease. מפגעים נוספים שיכולים להיות מאובחנים בעזרת בדיקה זו הם מוקופוליסכרידוזות אחרות, מחלת Gaucher, ומספר מפגעים של גליקוזילציה (PMM2, NGLY1, MOGS, ALG1). מפגעי אגירה ליזוזומליים עיקריים הם mucopolysaccharidoses ,glycoproteinoses, ו-sphingolipidoses. חלק מהמפגעים עלולים לכלול מצג נוירולוגי בבגרות. בגלל הדמיון הקליני של המפגעים בחלק מהמחלות, יש צורך בביצוע בדיקות אנזימטיות להבדיל ביניהם.
אנליזת אוליגוסכרידים בשתן
alpha mannosidosis: קדם לידתי (type III); תינוקי (type I); ילדותי ובוגר (type II). הגן המקודד MAN2B1; האנזים החסר - alpha-mannosidse; השכיחות של המפגע - 1 ל-500,000. הפנוטיפ: בקדם-לידתי (type III) הפלה או מוות מוקדם כתוצאה מנוירודגנרציה מתקדמת. בצורה האינפנטילית (type I) יש חסך אינטלקטואלי המתקדם במהירות, כבד וטחול מוגדלים, ו-dysostosis multiplex חמור. המפגע האחרון מתבטא באנומליות רדיוגרפיות, המתבטאות בתצורה לא נורמלית של חוליות השדרה והצלעות, גולגולת מוגדלת, צלעות בצורת כף-שטוחה, אפיפיזות היפופלסטיות (בהם הראשים של העצמות הארוכות (המכונים אפיפיזות) לא מפותחים, קטנים ולא סדירים (הגבול החיצוני של האפיפיזות, שצריך להיות עגול עם שוליים חלקים הופך להיות בעל מראה מחוספס ולא סדיר). השינויים יכולים לבלוט בראשי הירכיים ו/או הבירכיים), דיאפיזות (החלק המרכזי של עצם ארוכה) מעובות, ובקרפלים (עצם בכף היד) דמויי קליע. Type II היא צורה מתונה יותר עם התקדמות איטית יותר והישרדות לגיל הבוגר.
beta mannosidosis: הגן הפגום MAN2B1 והאנזים החסר alpha mannosidase. השכיחות העולמית של המפגע 1 ל-500,000. הצורה האינפנטילית (type I) מאופיינת על ידי פגם באנזים MANBA וחסר של האנזים beta mannosidase. בעולם תוארו פחות מ-100 מקרים.
Aspartylglucosainuria: מופיעה בגיל ילדות מוקדם. הגן הפגום - AGA, והאנזים החסר Aspartylglucosaminidase. שכיחות המפגע 1 ל-2,000,000 אם כי בפינלנד השכיחות היא 1 ל-17,000. הפנוטיפ: המפגע מתחיל בגיל 2–4 שנה. בלידה הוולד נראה נורמלי, אך הנוירודגנרציה מופיעה מאוחר יותר, ומאופיינת על ידי זיהומים תכופים במערכת הנשימה, תווי פנים גסים, אוסטאופורוזיס וכיפת גולגולת (calvarium) מעובה. דעיכה מנטלית איטית מתקדמת לכיוון הבגרות.
Alpha-fucosidosis: מפגע המתיל בינקות ומתקדם לכיוון ילדות מוקדמת. הגן הפגום FUCA1, והאנזים החסר Alpha-fucosidase. תוארו פחות מ-100 מקרים. הפנוטיפ: נוירודגנרציה, תווי פנים גסים, פיגור בגדילה, זיהומים נשנים, dysostosis multiplex, הזעת כלור מרובה, ו-angiokeratoma (נגע עורי שפיר של נימי דם אשר עשוי להופיע באזור שק האשכים. הנגע מאופיין בנקודות קטנות, אדומות או כחולות ובהתקרנות יתר (hyperkeratosis).
מחלת Schindler: בינקות (type i), בילדות המוקדמת (type III), בבגרות (type II). תוארו למעלה מ-30 מקרים. הגן הפגום NAGA. האנזים החסר: Alpha-N-acetyl-galactosaminidase. הפנוטיפ: המפגע עלול להיות חמור אך גם מתון יותר בהתקדמותו. צורת type I האינפנטילית מאופיינת על ידי נוירודגנרציה מהירה. צורת type II בבוגרים מאופיינת על ידי angiokeratoma ופגיעה קוגניטיבית מתונה. צורת type III באה לביטוי בפרכוסים, ופיגור פסיכו-מוטורי עד מאפיינים אוטיסטיים מתונים.
מחלת Pompe (glycogen storage disease type II): צורה של הופעת התסמינים בגיל הרך, או הופעה מאוחרת (childhood-adult). הגן הפגום GAA, האנזים החסר alpha-glucosidase ושכיחות המחלה 1 ל-40,000. הפנוטיפ: הצורה האינפנטילית מאופיינת על ידי hepatomegaly, cardiomegaly, היפוטוניה וחולשה. בצורה מאוחרת יותר של המפגע מופיעה חולשה של השרירים הקריבנים (פרוקסימלים) ואי ספיקה נשימתית.
Sialidosis (ML I): צורת שנות הבגרות המוקדמות (type I), וצורת העוברות, הצורה האינפנטילית והצורות הילדותית (type II). הגן הפגום NEU1, האנזים החסר alpha-neuraminidase ושכיחות המחלה מעל 30 מקרים מדווחים. הפנוטיפ: המחלה יכולה להתבטא באופן חמור (type II), או בצורה מתונה יותר של החמרה איטית (type I). המאפיינים הקליניים עלולים להיות פיגור התפתחותי מוקדם, תווי פנים גסים, קומה נמוכה, dysostosis multiplex, וכבד וטחול מוגדלים עד להופעת תסמינים מאוחרת כ-cherry-red spot, ותסמונת מיוקלונית. פרכוסים, היפר-רפלקסיה ושיגשון (אטקסיה) דווחו בלמעלה מ-50% של אלה עם הופעת מחלה מאוחרת. צורה מולדת של המחלה דווחה באלה עם fetal hydrops (הצטברות נוזלים באחד או יותר איברים של העובר, כגון בריאות, בלב, בבטן, או בעור הגורמים להתנפחות העור, מיימת, תפליט פלאורלי או פריקרדיאלי).
Mucopolysaccharidosis IVB (Morquio B): מחלה שיכולה להופיע בתינוקות אך גם בבוגרים. הגן הפגום - GLB1, האנזים החסר beta-galactosidase, שכיחות המחלה ל-75,000 בצפון אירלנד או 1 ל-640,000 במערב אוסטרליה. הפנוטיפ: פגיעה מתקדמת במערכת השרירים. המחלה מתאפיינת בגמדות, דיספלזיה שלדית (spondyloepiphyseal) שהיא תסמונת השייכת לתחום המצבים הגורמים לקומה נמוכה (Dwarfism). בסיס ההפרעה הוא פגם גנטי הקשור לכרומוזום X ופגם בייצור מרכיב מרכזי ברקמת החיבור בגוף (קולגן). התסמונת מערבת את הגפיים ואת עמוד השדרה. תת-הסוג Spondyloepiphyiseal dysplasia tarda מאופיין בגיל הופעה מאוחר יחסית (סביב גילאים 8–10) לתסמונות אחרות, ובהופעת עיוותים בעיקר בעמוד השדרה (עקמת) ובמפרקי הירכיים. קצב התקדמות המחלה שונה מחולה לחולה, ותלוי בחומרת העיוותים במערכת השלד, משקעים עדינים בקרנית, ושִׁמּוּר האינטליגנציה.
Mucolipidosis II-alpha/-beta (I-cell), Mucolipidosis III-alpha/-beta and III-gamma (pseudo-Hurler polydystrophy): מחלה הבאה לביטוי בגיל הילדות המוקדם, אך מתאפשרת ההישרדות לתוך הבגרות המאוחרת. הגן הפגום - GNPTAB (alpha/beta) או GNPTG (gamma), האנזים החסר N-acetylglucosaminyl-1-phosphotransferase הגורם לחסר תוך-תאי שניוני של פעילויות אנזימטיות רבות.
שכיחות המחלה 1 ל-300,000. הפנוטיפ: קומה נמוכה ואנומליות שלדיות, וכאשר המחלה מופיעה בגיל צעיר יותר היא חמורה יותר ועלולה לכלול קרדיומיופתיה ומחלת עורקים כליליים. פולידיסטרופיה דמוית מחלת Hurler מתונה יותר ומופיעה מאוחר יותר.
galactosialidosis: המחלה עלולה להופיע בילדות המוקדמת, בילדות המאוחרת או בבגרות המוקדמת. הגן הפגום - CTSA, מספר המקרים שתואר מעל 30.
Cathepsin A גורם לחסרים שניוניים ב-beta-Gal וב-Neu. הפנוטיפ: התסמינים הקליניים יכולים להיות חמורים ומתקדמים במהירות, עד מהלך איטי יותר. המאפיינים הקליניים של הצורה האינפנטילית המוקדמת כוללים fetal hydrops ,visceromegaly ו-dysostosis multiplex.
GM2 gangliosidosis variant 0 (Sandhoff disease), עלולה להופיע בגיל הילדות המוקדמת, בגיל ההתבגרות או במבוגרים. הגן הפגום - HEXB, האנזים החסר beta-hexosaminidase A and B' שכיחות המחלה 1 ל-400,000. הפנוטיפ: בהופעה האינפנטילית יש נוירודגנרציה מתקדמת מהירה, רפלקס בהלה מוגזם, cherry red spot. הופעה מאוחרת יותר של המחלה אופיינת על ידי בעיות נוירולוגיות כגון שיגשון, דיסטוניה, שינויים התנהגותיים וניוון ספינו-צרבלרי.
GM1 gangliosidosis - בשנות הינקות (type I), בשנות האינפנטיליות המאוחרות או הילדות (type II), במבוגרים (type III). הגן הפגום GLB1, האנזים החסר - beta-galactosidase (beta-Gal), שכיחות המחלה 1 ל-200,000. הפנוטיפ: בשנים המוקדמות התסמינים הקליניים נעים בין מחלה מתקדמת במהירות למחלה מתונה או איטית יותר. הצורה האינפנטילית (type I) מאופיינת על ידי פיגור התפתחותי המלווה על ידי נוירודגנרציה מתקדמת, דיספלזיה שלדית, תווי פנים גסים, כבד וטחול מוגדלים, ו-cherry red spot במקולה. צורות מאוחרות יותר (types II & III) הן מתונות יותר עם מחלה נוירולוגית ודיספלזיה שלדית. הצורה המבוגרת מאופיינת בעיקר על ידי דיסטוניה.
הוראות לביצוע הבדיקה
יש לדגום שתן אקראי למבחנת שתן (T068). אין להשתמש בחומרים משמרים. יש להקפיא מיד את הדגימה. יציבות הדגימה: שתן קפוא (מועדף) - 365 יום, שתן מקורר - 15 יום, שתן בטמפרטורת החדר - 7 ימים. אין לסרכז את השתן. שיטת הבדיקה Liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). מדובר בבדיקת סריקה בה לא כל האוליגוסכרידוזות מתגלות. כאשר מתקבלות תוצאות לא נורמליות יש לאשש אותן על ידי בדיקה אנזימטית או מולקולרית. צורת בדיקה אחרת מתבצעת על פלטות TLC, וצביעה על ידי orcinol ו-resorcinol הצובעת אוליגו-סכרידים המכילים חומצה סיאלית.
ראו גם
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)
