כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק מפגע מולד של גליקוזילציה - Congenital disorder of glycosylation
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| מפגע מולד של גליקוזילציה | |
|---|---|
| Congenital disorder of glycosylation | |
| שמות אחרים | CDG, carbohydrate-deficient glycoprotein syndrome |
| מעבדה | כימיה בדם |
| תחום | אנומליות בגליקוזילציה מולדת. |
 | |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
מטרת הבדיקה
אבחון של מפגעים מולדים של גליקוליזציה שהם N-linked. קבלת מידע על אנומליות מבניות של אוליגוסכרידים כדי לסייע פוטנציאלית לבדיקות גנטיות נוספות.
כללי
מפגע מולד של גליקוליזציה הוא אחד מ-inborn errors of metabolism נדירים בהם גליקוזילציה של מגוון חלבונים ברקמות או בליפידים חסרים או פגומים. מפגעים אלה גורמים לחסכים חמורים ולעיתים קטלניים של מערכות איברים לרוב במערכת העצבים, בשרירים או במעיים של התינוקות הפגועים. תת-הקבוצה השכיחה ביותר היא PMM2-CDG שהייתה ידועה בעבר כ-CDG-Ia, בה הפגם הגנטי גורם לאיבוד של האנזים phosphomannomutase 2 (להלן PMM2) האנזים האחראי להתמרה של mannose-6-phosphate ל-mannose-1-phosphate (Schollen וחב' ב-Hum Mol Genet משנת 1998). תסמינים שכיחים כוללים שיגשון, פרכוסים, רטינופתיה, מחלת כבד, קואגולופתיות, פיגור גדילה, מאפיינים דיסמורפיים, כגון פטמות מְהֻפָּכות ושומן תת-עורי, דלף פרירדיאלי, אנומליות שלדיות והיפוטוניה. אם מתבצעת בדיקת MRI הממצא השכיח הוא היפופלזיה של המוחון (Paprocka וחב' ב-Brain Sci משנת 2021). מספר תת-קבוצות של CDG, כגון SSR4-CDG 1y, נחשבות מפגעים של רקמות חיבור (Castiglioni וחב' ב-Hum Mutat משנת 2021). אנומליות ראייתיות של PMM2-CDG כוללות: קוצר ראייה, פזילה, אזוטרופיה של תינוקות (היא סוג נפוץ של פזילה, או חוסר יישור של העיניים, שבו עין אחת או שתיהן פונות פנימה), פיגור בבשלות הוויזואלית, נוירופתיה היקפית, ניסטגמוס (שהוא מצב שבו העיניים מרצדות – חוזרות על תנועות מהירות בלתי מבוקרות. תנועות עיניים אלו עלולות לגרום לבעיות בראייה, תפיסת עומק, שיווי משקל וקואורדינציה), optic disc pallor (חיוורון של דיסקית עצב הראייה) וירידה בתפקוד של הקנה (rod) בבדיקת electroretinography (Jensenb וחב' ב־o פophtal Genet משנת 2003). שלוש תת-קבוצות, PMI-CDG, PMM2-CDG ו-LlG6-CDG עלולות לגרום לאינסוליניזם מולד עם היפר-אינסולינמיק היפוגליקמיה בתינוקות (Sun וחב' ב־J Clin Endocrinol Metab משנת 2005).
אבחון
היסטורית, CDGs מסווגים כתת-סוגים I ו-II בתלות באופי ובמיקום של הפגם הביוכימי במסלול המטבולי ביחס לפעולת ה-oligosaccharyltransferase. שיטת הסריקה השכיחה ביותר לאבחון CDG, היא אנליזה של סטטוס הגליקוזילציה של טרנספרין על ידי isoelectric focusing או על ידי ESI-MS או בשיטות אחרות, המבדילות בין type I ו-type II (Freeze ב-Curr Mol Med משנת 2007). תוארו למעלה מ-130 תת-קבוצות של CDG (Ondruskova וחב' ב-Gen Subjects משנת 2020). דוגמאות פגמים המפריעים למסלולי גליקוזילציה אחרים מאשר ה-N-linked ידועים כ-α-dystroglycanopathies והם כוללים את תסמונת Walker-Warburg שהיא POMT1/POMT2-CDG ותסמונת Muscle-Eye-Brain עם חסרים של O-mannosylation של חלבונים, וכן פגמים בסינתזה של O-xylosylglycan. פגמים בסינתזה EXT1/EXT2-CDG (hereditary multiple exostoses)) ו-B4GALT7-CDG (Ehlers-Danlos syndrome progeroid variant), ובסינתזה של O-fucosylglycan (B3GALTL-CDG הידוע גם כתסמונת Peter's plus, וכן LFNG-CDG הידוע כ-spondylocostal dysostosis III (Yang וב' ב-Mol Genet Metab משנת 2013).
היסטוריה
המטופלים הראשונים עם CDG היו אחיות תאומות והמקרה שלהן תואר על ידי Jaeken וחב' ב-Pediatr Res משנת 1980). התסמינים שלהן כללו פיגור פסיכו-מוטורי, אטרופיה של המוח ושל המוחון ורמות משתנות של הורמונים כגון פרולקטין, FSH ו-GH. במהלך 15 השנים הבאות הסיבה לפגמים אלה לא הייתה ידועה, עד שהחלבון הפלזמטי טרנספרין נמצא פגום בגליקוזילציה (כפי שהדבר נקבע על ידי isoelectric focusing), והתסמונת החדשה נקראה carbohydrate-deficient glycoprotein syndrome (להלן CDGS) (Jaeken ו-Carchon ב-J Inherit Metab Dis משנת 1993). הפנוטיפ הקלאסי של מפגע זה כלל פיגור פסיכו-מוטורי, שיגשון, פזילה וחריגות כגון פטמות מְהֻפָּכות וקואגולופתיה. בשנת 1994, תואר פנוטיפ חדש הקרוי CDGS-II (Jaeken וחב' ב-Arch Dis Child משנת 1994). בשנת 1995, הראו Van Schaftingen ו-Jaeken ב-FEBS Lett, ש-CDGS-I (שמו הוסב ל-PMM2-CDG) נגרם על ידי חסר באנזים phosphomannomutase. אנזים זה אחראי להיפוך ההדדי של mannose-6-phosphate ו-mannose-1-phosphate, והחסר שלו גורם לחוסר של GDP-mannose ושל dolichol-mannose, שני תורמים הדרושים לסינתזה של הקודמן האוליגוסכרידי התלוי בליפידים של N-linked glycosylation. בשנת 1998, Niehues וחב' תיארו ב-J Clin Invest תסמונת CDG חדשה, MPI-CDG, הנגרמת על ידי מוטציות באנזים הקשור ל-PMM2, הידוע כ-phosphomannose isomerase (להלן PMI). בשנת 2012, תיארו Need וחב' ב-J Med Genet את המקרה הראשון של מפגע מולד של דה-גליקוזילציה, חסר של NGLY1. מחקר משנת 2014 במטופלים עם חסר של NGLY1 מצא דמיון לפגמים מולדים מסורתיים של גליקוזילציה (Enns וחב' ב-Genet Med משנת 2014).
N-גליקוזילציה ומפגעים ידועים
קבוצה ביולוגית מאוד חשובה של פחמימות היא זו של האוליסכרידים הקשורים לאספרגין. המסלול הביוסיתטי מאוד מורכב וקשור למאות או יותר של גליקוזיל-טרנספרזות, גליקוזידאזות, טרנספורטרים וסינטתזות. כמות גדולה של מולקולות הקושרות פחמימות (לקטינים) תלויות בגליקוזילציה נכונה לקישור ראוי: מדובר בסלקטינים הכרוכים ב-leukocyte extravasation כדוגמה עיקרית (מצב של דליפת דם מכלי הדם לרקמה המקיפה אותו). הקישור תלוי בפוקוליזציה מתאימה של הגליקופרוטאינים על פני ממברנת התאים. פגם בפוקוליזציה גורם ללויקוציטוזיס ולרגישות גדולה להדבקות כמו שמוצאים ב-SLC35C1-CDG(CDG-IIc), הנגרמת על ידי חסר בטרנספורטר של GDP-fucose (Marquardt וחב' ב-J Pediatr משנת 1999). אוליגוסכרידים N-linked נובעים מקודמן של אוליגוכריד הקשור לליפידים (LLO) המסונתז ברטיקולום האנדופלמטי על פני עוגן של dolichol-phosphate (להלן Dol-P). חסר של גנים הקשרים ל-N-linked glycosylation יוצר את הרקע לרוב ה-CDGs (Jacken ב־Refer Module Biomed Sci משנת 2016). פגמים type I כרוכים בסינתזה ובטרנספר של LLO. לעומת זאת, פגמים type II נגרמים על ידי תהליך שינוי של אוליגוסכרידים הקשורים לפחמימות.
לאחר הגילוי של הפגם הגנטי ב-human I-cell disease בשנת 1980, היה צפוי שפגמים אנושיים רבים בביוסינתזה של גליקן יימצאו, אך למעלה מ-10 שנים חלפו לפני שהתגלה המפגע הבא. בינתיים, רופא הילדים הבלגי Jack Jacken הבחין בפרופילים לא-רגילים של חלבונים בנסיוב של ילדים עם תסמינים רב-מערכתיים, והחליט ליישם מבחן של איזופורמים של טרנספרין. כיוון שמבחן זה נמצא חיובי באותם ילדים, התברר שמדובר בפגם גנטי ב-N-גליקוזילציה של חלבון. Jacken החליט להגדיר מקרים אלה כ"carbohydrate-deficient glycoprotein syndromes" או CDGS. כמעט כל הפגמים המורשים בביוסינתזה של גליקן התגלו ב-25 השנים האחרונות. מדובר בפגמים נדירים והטרוגנים קלינית, המשפיעים על מערכות איברים רבות. CDGs נדירים כעיקר כיוון שעוברי אדם עם פגמים אלה אינם שורדים ברחם. תינוקות ששורדים את ה-CDG הם לרוב היפומורפיים. חלק מהפגעים עשויים להיות מטופלים על ידי צריכת מונו-סכרידים. CDGs מקוטלגים ל-4 קבוצות, עם פגמים ב-N-גליקוזילציה, O-גליקוזילציה, גליקוזילציה של ליפידים, וגליקוזילציה של GPI מעוגנת.
פגמים type I
היצירה של LLO מתחילה על ידי סינתזה של polyisoprenyl dolichol מ-farnesyl שהוא קודמן של ביוסינתזה של כולסטרול. צעד זה כרוך לפחות בשלושה גנים: DHDDS המקודד ל־dehydrodolichyl diphosphate synthase שהוא cis-prenyl transferase, לDOLPP1 המקודד ל-pyrophosphatase, ו-SRD5A3 המקודד ל-reductase המשלים את יצירת dolichol. ריצוף של exome הראה שמוטציות ב-DHDDS גורמות למפגע בפנוטיפ של רשתית העין הידוע כ-retinitis pigmentosa שהוא מפגע שכיח במטופלים עם CDG (Züchner וחב' ב־Am J Hum Genet משנת 2011). יתרה מכך, ה-reductase בתהליך זה המקודד על ידי הגן SRD5A3, חסר ב־SRD5A3-CDG (CDG)-I (Contagrel וחב' ב-Cell משנת 2010). Dol משופעל דרך הפעילות של Dol kinase בממברנה של הרטיקולום האנדופלזמטי. תהליך זה פגום ב-DOLK-CDG (CDG-Im) (Kranz וחב' ב־Am J Hum Genet משנת 2007). פעולות משולבות של GlcNAc ושל mannosyltransferase, עושות שימוש בתורמים כגון נוקלאוטידים של סוכר, UDP-GlcNAc ו-GDP-mannose, ליצור מבנה גליקני בן שבעה מרכיבים הקשור ל-pyrophosphate שהוא Man5GlcNAc2-PP-Dol בצד הציטופלזמטי של הרטיקולום האנדופלזמטי. חלק מצעדים אלה נמצאו חסרים במטופלים. חסר של GlcNAc-1-P transferase גורם ל-DPAGT1-CDG (CDG-Ij) (Wu וחב' ב-Hum Mutat משנת 2003). איבוד של ה-mannosyltransferase הראשון גורם ל-ALG1-CDG (CDG-Ik) (Grubenmann וחב' ב-Hum Mol Genet משנת 2004). איבוד של ה-mannosyltransferase השני גורם ל-ALG2-CDG (CDG-Ii). איבוד של ה־mannosyltransferase השלישי גורם ל-ALG11-CDG (CDG-Ip) (Rind וחב' ב-Hum Mol Genet משנת 2017). המבנה M5GlcNAc2 מועבר לנהור של הרטיקולום האנדופלזמטי על ידי פעילות flippase). פעילות זו חסרה ב־RFT1-CDG (CDG-In) ( Vleugels וחב' ב-Hum Mutat משנת 2009). לבסוף, mannosyltransferase ושלושה glucosyltransferases מתחרים עם מבנה LLO Glc3Man9GlcNAc2-PP-Dol תוך צריכת Dol-P-Man ו-Dol-P-glucose בתור תורמים. לפעילות זו יש חמישה פגמים: חסר של mannosyltransferase VI גורם ל-ALG3-CDG (CDG-Id) (Körner וחב' ב-EMBO J משנת 1999). חסר של mannosyltransferase VII/IX גורם ל-ALG9-CDG (CDG-IL) (Frank וחב' ב-Am J Hum Genet משנת 2004). חסר של mannosyltransferase VIII גורם ל-ALG12-CDG (CDG-Ig) (Chantret וחב' ב-J Biol Chem משנת 2002). חסר של glucosyltransferase I גורם ל-ALG6-CDG (CDG-Ic) (Körner וחב' ב-Proc Natl Acad Sci USA משנת 1998). חסר של glucosyltransferase II גורם ל-ALG8-CDG (CDG-I)) (Chantret וחב' ב-J Biol Chem משנת 2003). חלבון עם פעילות לא ידועה, MPDU-1, נחוץ להצגה יעילה של Dol-P-Man and Dol-P-Glc, והחסר שלו גורם ל-MPDU1-CDG (CDG-If) (Kranz וחב' ב-J Clin Invest משנת 2001). הסינתזה של GDP-Man חיונית ל-N-glycosylation תקין, כיוון שהוא משמש כמצע ליצירת Dol-P-Man והמבנה ההתחלתי של Man5GlcNAc2-P-Dol. הסינתזה של GDP-Man קשורה לגליקוליזה דרך ההתמרה ההדדית של fructose-6-P ו־Man-6-P המקוטלזת על ידי phosphomannose isomerase (PMI). צעד זה חסר ב־MPI-CDG (CDG-Ib) שהיא הצורה של תת-הקבוצה CDG-I הניתנת לטיפול (Niehues וחב' משנת 1998).
פגמים Type II
השרשרת של LLO בהמשך מצטרפת בהמשך לשרשרת הגדלה של חלבון, תהליך המקוטלז על ידי הקומפלקס oligosaccharyl transferase (OST) (Freeze ב-J Biol Chem משנת 2013). כאשר הוא מועבר לשרשרת החלבון, האוליגוסכריד נקטע על ידי גליקוזידאזות ספציפיות. חסר של הגליקוזידאז הראשון (GCS1) גורם ל-CDG-IIb. הרחקה של שיירי Glc ושל שיירי Man הראשונים מתרחשת ברטיקולום האנדופלזמטי. הגליקופרוטאין נודד אז ל-Golgi, שם נוצרים מספר מבנים שונים עם פעילויות ביולוגיות שונות. Mannosidase I יוצר את המבנה Man5GlcNAc2 על החלבון, אם כי מבנה זה שונה מהמבנה הנוצר על LLO. לאחר מכן יוצר שייר GlcNAc את המבנה GlcNAc1Man5GlcNAc2, שהוא המצע ל-a-mannosidase II. aManII מסיר אז שני שיירים של Man, תוך יצירה של המצע ל-GlcNAc transferase II, המוסיף GlcNAc לענף השני של Man. מבנה זה משמש כמצע לריאקציות נוספות של גלקטוזילציה, פוקוזילציה ו-sialylation. בנוסף, התמרה עם יותר שיירים של GlcNAc יכולה לייצר מולקולות עם שניים או שלוש אנטנות. בנוסף ל-glycosidase I, נמצאו מוטציות, אך כיוון שלפחות 1% מהגנום קשור לגליקוזילציה, יש להניח שפגמים רבים נוספים יימצאו בהמשך (Jacken ב-Handbook of Clin Neurol משנת 2013).
טיפול
אין טיפול זמין לרוב המפגעים האלה. תוספת mannose גורמת להקלה בתרחיש של MPI-CDG (Mention וחב' ב-Mol Genet Metab משנת 2008), אף על פי שפיברוזיס בכבד יכול להתמיד (Westphal וחב' ב-Mol Genet Metab משנת 2001). תוספת fucose היא בעלת השפעה חלקית במספר מטופלים עם SLC35C1-CDG (לEklund ו-Freeze ב-NeuroRx משנת 2006). בשנת 2024 דווח שמחקר מצא ש-ibuprofen עשוי להיות מסייע כטיפול בתחלואה גנטית זו (Hesman Saey ב-Science News משנת 2024).
הוראות לביצוע הבדיקה
יש להעביר דם למבחנה כימית (פקק אדום) או למבחנת ג'ל (פקק צהוב). לאחר הסרכוז יש להעביר את הנוזל העליון (נסיוב) למבחנת פלסטיק לצורך העברה למעבדה. יציבות הדגימה בטמפרטורת החדר - 7 ימים, בקירור (מועדף) - 28 יום, ובהקפאה - 45 יום.
שיטת הבדיקה: Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS).
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)