この症例において長年の診断名は最近得られた臨床的生化学的データと矛盾していた生化学的データは実際の尿中のホモシスチンの過剰排出と血漿中の高い総ホモシステイン濃度によって特徴づけられた歴史的に先天性代謝異常を示すときに使われている用語であるホモシスチン尿症の特徴を示したホモシスチン尿症は

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しまななかきむら
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1 Clinical Case Study Increased Homocysteine in a Patient Diagnosed with Marfan Syndrome Olajumoke Oladipo 1, Laurie Spreitsma 2, Dennis J. Dietzen 1,2,* and Marwan Shinawi 2 1 Department of Pathology and Immunology and 2 Department of Pediatrics, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO. * Address correspondence to this author at: Department of Pediatrics, Box 8116, Washington University School of Medicine, One Children's Place, St. Louis, MO Fax ; Dietzen_d@kids.wustl.edu. 臨床症例研究マルファン症候群と診断された患者の高い血漿ホモシステイン濃度症例 53 歳白人女性は特徴的な痩せた容貌と左右両側の水晶体偏位によって小児期後期にマルファン症候群と診断された重篤な左心室障害と心房細動を持った非虚血性心筋症 2 型糖尿病脂質異常症進行性認知症両下肢のしびれ甲状腺癌のための甲状腺摘出による甲状腺機能低下症の病歴を持っている身体検査で追加で明らかになったことに上顎 / 下顎比が 0.88 翼幅/ 身長比が 1.02( 上顎 / 下顎比が <0.85 で翼幅 / 身長比が >1.05 はマルファン症候群の診断基準である ) 細長い顔高口蓋込み入った歯列があった心臓専門医がマルファン症候群の 2 つ特性すなわち大動脈根肥大と僧帽弁逸脱を見つけられなかったので最近になって更なる臨床検査を受けた彼女の総血漿ホモシステインとメチオニン濃度はそれぞれ 198 µmol/l( 基準値 5 15 µmol/l) と 370 µmol/l( 基準値 µmol/l) に上昇していたその患者の血漿ホモシステイン濃度は 48 µmol/l( 基準値 <2 µmol/l) で尿中ホモシステチン濃度もまた顕著に上昇していたこれらの生化学的異常な状態はマルファン症候群の特徴ではない彼女の診断はこれらの新しいデータを踏まえて再考された考察 1

2 この症例において長年の診断名は最近得られた臨床的生化学的データと矛盾していた生化学的データは実際の尿中のホモシスチンの過剰排出と血漿中の高い総ホモシステイン濃度によって特徴づけられた歴史的に先天性代謝異常を示すときに使われている用語であるホモシスチン尿症の特徴を示したホモシスチン尿症はシスタチオニンβ-シンターゼ活性の欠損である常染色体劣性遺伝によって最も一般的に引き起こされる (1) 世界中での発症率は 200,000 から 335,000 人に 1 人と推定されており (2) カタールで報告された発症率は最も高い (1,800 人中で 1 人 )(3) この患者のホモシスチン尿症の診断は CBS( シスタチオニンβ-シンターゼ ) 遺伝子シークエンシングによって確診されエクソン 12 で 2 つのへテロ接合体ミスセンス変異が現れた (c.1111 G>A and c.1135 C>T) これらの変異は成熟ポリペプチド中でそれぞれ V371M と R379W のアミノ酸の変異を引き起こす疑問点 1. 分子欠損はマルファン症候群の何に関与しているのか? 2. どのような病状と水晶体偏位は関係しているのか? 3. どのような状態が血液および尿中の増加したホモシステインと関係しているのか? ホモシスチン尿症はその他の病態で起こるかもしれないこれらの要因には (a) 栄養学的ビタミン B12 欠損 (b) 後天性先天性内因子欠損 (c) ビタミン B12 の選択的腸吸収不良 (d) トランスコバラミンⅡ 欠損 (e) 細胞内メチルコバラミン合成 (MTRR MTR はそれぞれ cble と cb1g 相補群としても参照される ) の異常に関係する遺伝子の変異 (f)n(5,10)-メチレンテトラヒドロフォレートレダクターゼ欠損がある細胞内メチルコバラミンとアデノシルコバラミンの異常を持った患者ではメチルマロン酸尿症を併発しているかもしれないこの状態は MMACHC MMADHC LMBRD1 遺伝子の遺伝的な欠損があるホモシステイン ( 還元もしくはチオール型 ) の対称ジスルフィドはホモシスチン ( 酸化型 ) と呼ばれている ; 両方の名前はこれらの化合物の各炭素鎖がシステインとシスチンの炭素鎖よりも 1 つメチレン基を多く含んでいることを示している (4) ヒトにおける総血漿ホモシステイン濃度の上限値は遺伝因子年齢性別閉経状態その他の生理学的ライフスタイルの変化によってある程度変化するけれども 15µmol/L である総ホモシステインの約 30% はフリー型で残りは蛋白主にアルブミン中のシステインとジスルフィド結合で結合している (4) 蛋白と結合していない 1-2% のホモシステインはチオール型として存在し残りの 98% はジスルフィド型 ( ホモシステイン-システインとホモシスチン ) である (4) ホモシスチン尿症ではチオールホモシステイン画分の総濃度が µmol/l に達するときにまで上昇する 2

3 未治療の自然経過は血栓塞栓症水晶体転位症発達遅延骨粗鬆症その他の骨格合併症への発展がみられる (1) ホモシスチン尿症とマルファン症候群の共通の症状である水晶体転位症は亜脱臼( レンズ小帯がまだ定位置にある ) もしくは脱臼( 小帯が定位置にない ) によるものであるフィブリリンは定位置でのレンズを覆う小帯中の主要な蛋白である水晶体転位症の異なった診断には外傷梅毒亜硫酸酸化酵素欠損症 Weill Marchesani 症候群がある良好な治療歴と診察は外傷梅毒 Weill Marchesani 症候群を除外するであろう (5) 眼の前眼部を注意深く観察することは水晶体転位症の原因の手がかりとなるかもしれないマルファン症候群では小帯は伸び切っており脱臼が側頭上部方向で起こっている一方 CBS 欠損症では小帯はレンズの前方表面に離れスクロールしている (5) 故に脱臼は下鼻側である決定的な外傷がない場合ホモシステイン測定はレンズ亜脱臼もしくは脱臼したすべての患者で行われるホモシスチン尿症におけるマルファン様の特徴水晶体転位症に加えホモシスチン尿症とマルファン症候群は長骨肥大高口蓋叢生歯列脊柱側弯症といったその他の共通の臨床所見を共有しているしかしながらそれらは動静脈血栓症 ( ホモシスチン尿症でみられる ) 発達遅延と認知障害( ホモシスチン尿症 ) 大動脈拡張( マルファン症候群でみられる ) のようなその他の臨床症状の観点から実質的には異なっている (6) マルファン症候群は FBN1( フィブリリン 1) 遺伝子の変異によって起こり一方ホモシスチン尿症は CBS 遺伝子の変異によって多くの場合引き起こされるフィブリリンは細胞外基質タンパク質に属し 3 つのフィブリリンイソ型 ( フィブリリン-1 フィブリリン-2 フィブリリン-3) と TGF-β 結合タンパク質を含んでいるフィブリリンは 6-8 のドメイン間ジスルフィド結合 cbegf ドメイン TGF-β 結合タンパク質様 (TB/8-cys) ドメインを含んでいるこれらのドメインはフィブリリンの構造的整合性と機能的特性にとって必要不可欠であるマルファン症候群を引き起こすと報告されている最も一般的な変異はこれらのドメイン中のシステインの欠如もしくは生成をもたらし分断したジスルフィド形成を導くマルファン症候群とホモシスチン尿症の類似点はシステインの一時的変異が関係しているかもしれないシステイン-ホモシステインのジスルフィド形成は細胞内のフィブリリン-1 とのジスルフィド結合を分断していることを示している (7) その後変異した分子は不適切に折れ曲がりタンパク質分解をより受けやすくなりカルシウムとの結合能力を失いその結果異常二次構造物となるホモシステイニル化はまた皮膚肺動脈中の弾性繊維の維持に重要なトロポエラスチンの折れ曲がり構造を変えその結果これらの組織の構造と機能を妨害するかもしれないホモシステイン測定総ホモシステインを測定する方法には蛍光検出器の付いた HPLC ガスクロマトグラフィー- 質量分析酵素法免疫測定法があるこれらの分析はジスルフィド結合を分解しチオールホモシステインを遊離するため 3

4 の試薬の使用を必要とする血漿および尿中のホモシスチンは古典的なアミノ酸分析 ( ニンヒドリン共役物の検出ポストカラムの付いたイオン交換クロマトグラフィー ) もしくは液体クロマトグラフィー - タンデム質量分析により事前のジスルフィド分解なしに測定されるかもしれない新生児検診とホモシスチン尿症乾燥血斑中のメチオニン濃度の測定は一般的にホモシスチン尿症の新生児集団検診で使われているカタールにおける最近の研究で液体クロマトグラフィー -タンデム質量分析( 誘導体化なし ) による総ホモシステインの血斑新生児検診はホモシスチン尿症を持った赤ちゃんの鑑定においてメチオニン測定よりも感度が高いことが報告された (3) その研究は典型的なケースを報告しそれらを超えないメチオニン濃度を示したビタミン B6 反応性ホモシスチン尿症が病気の発症していない子どもで見つかった従ってこれらのビタミン B6 反応性の患者はメチオニン測定に頼っている現在の新生児検診では見つからない (8) 検診ツールとしてメチオニン測定を行うことに対する議論はサンプリング ( 早期に家に戻った赤ちゃんはミスしがちである ) のタイミングによって高い偽陰性率を示すことと乳児用調整乳と比べて母乳では低いメチオニン濃度を示す可能性があるメチオニン濃度はメチオニンアデノシルトランスフェラーゼ I/III 欠損 S-アデノシルメチオニンヒドロラーゼ欠損グリシン N-メチルトランスフェラーゼ欠損全身性の肝疾患メチオニンが豊富な調整乳を飲んだ乳児でも上昇している血斑中の総ホモシステイン測定はその安定性に関して問題を引き起こしているが報告によれば乾燥血液中のホモシステインは室温で安定しており 28 日の保存で約 9% の小さな分解が起こっている (3) この程度の不安定さは検診目的では許容範囲であり新生児検診プログラムの近い将来ではメチオニンに置き換わるかもしれない遺伝学現在 CBS 遺伝子の 153 の変異が報告されている (9) 3 つの最も一般的なタンパク質変異は I278T T191M G307S である CBS 変異は多重機能的結果と同様に地域および人種分布を持つ G307S 変異活性はビタミン B6 に反応性を持たず一方 I278T 変異を持った患者はビタミン B6 の投与に反応するある研究で T353M タンパク質産物はアフリカ系アメリカ人でもっぱら見つけられビタミン B6 非反応性表現型と関連があった (8) 覚えておくべきポイントマルファン症候群は分子内と分子外の相互作用を乱すフィブリリン-1 の変性によって引き起こされるフィブリリン-1 は多くの組織における細胞外マトリックスの重要な構成成分である異常フィブリリン-1 4

5 は長身長い手足と指動脈拡張心臓弁機能不全水晶体脱臼といったマルファン症候群の種々の特徴に関わっている水晶体脱臼の鑑別診断には外傷梅毒マルファン症候群 Weill Marchesani 症候群亜硫酸酸化酵素欠損症ホモシスチン尿症が含まれるホモシスチン尿症での水晶体脱臼はジスルフィド結合したホモシステインによるフィブリリン-1 中のシステイン残基の変異と関連しているかもしれない血中および尿中のホモシステイン濃度の上昇は栄養的コバラミン欠乏コバラミン吸収不良コバラミンと葉酸代謝の遺伝的欠損シスタチオニンβ-シンターゼ欠損によって引き起こされる可能性があるシスタチオニンβ-シンターゼ欠損はホモシスチン尿症の最も一般的な原因であるホモシスチン尿症のいくつかのケースにおいて残存シスタチオニンβ-シンターゼ活性はピリドキシン ( ビタミン B6) の薬理学的濃度で最大になる可能性が知られているその他のケースでの生化学的な改善はホモシステイン除去のための補体活性化第 2 経路を刺激するベタインの投与で達成される可能性がある説明できない水晶体転位症のあるすべての患者はホモシスチン尿症の検査を受けるべきであるホモシスチン尿症の新生児検診プログラムでの偽陰性率は現在のアプローチすなわち血斑中のメチオニン濃度の測定のみ行っている方法よりも血斑ホモシステチンの測定のほうが改善するかもしれない私たちの患者で見つかった 2 つのアミノ酸変異 (V371M R379W) は非常に稀で両方ともビタミン B6 の反応性と関係している V371M 酵素変異はオランダとオーストラリアに祖先をもつ患者で以前に記述があり R379W 変異は中央ヨーロッパ出身の 1 名で記述があった (10) この報告中の患者は白人とアメリカ系インディアンの混血であり彼女の血中ホモシステイン濃度はビタミン B6(500mg/ 日 ) と葉酸 (5mg/ 日 ) の投与で直ちに減少した治療全 CBS 欠損患者の約半分はピリドキシン療法に反応するメチオニン制限食葉酸システイン投与ベタイン ( 別のホモシステイン再メチル化経路を活性化する ; 図 1 参照 ) もまた使われており特にビタミン B6 非反応性の患者では使われているもしも治療が早期に開始されるならば合併症とマルファン様の兆候は改善もしくは予防すらできるこの患者は最初にピリドキシンで治療されホモシステイン濃度が 26 µmol/l まで劇的に減少しメチオニン濃度も正常化したがその投与量は晩期の糖尿病の合併症である進行性の既存の感覚異常のために減らさなければならなかった彼女は低用量のビタミン B6 とベタインに変更したがベタインのノンコンプライアンスが更なる合併症をなくすために元々のビタミン B6 の投与量に戻すことを必要とした 5

6 図 1. ホモシステイン - メチオニンサイクル脚注 3 Nonstandard abbreviations:omim, Online Mendelian Inheritance in Man; CBS, cystathionine β-synthase; cbegf, calcium-binding epidermal growth factor like; TB/8-Cys, transforming growth factor β binding protein like (TB/8-Cys). 4 Human genes: CBS, cystathionine-beta-synthase; MTRR, 5-methyltetrahydrofolate-homocysteine methyltransferase reductase; MTR, 5-methyltetrahydrofolate-homocysteine methyltransferase; MMACHC, methylmalonic aciduria (cobalamin deficiency) cblc type, with homocystinuria; MMADHC, methylmalonic aciduria (cobalamin deficiency) cbld type, with homocystinuria; LMBRD1, LMBR1 domain containing 1; FBN1, fibrillin 1. Author Contributions: All authors confirmed they have contributed to the intellectual content of this paper and have met the following 3 requirements: (a) significant contributions to the conception and design, acquisition of data, or analysis and interpretation of data; (b) drafting or revising the article for intellectual content; and (c) final approval of the published article. Authors' Disclosures of Potential Conflicts of Interest: No authors declared any potential conflicts of interest. 6

7 Role of Sponsor: The funding organizations played no role in the design of study, choice of enrolled patients, review and interpretation of data, or preparation or approval of manuscript. Received for publication March 29, Accepted for publication May 25, 参考文献 1. Yap S. Classical homocystinuria: vascular risk and its prevention. J Inherit Metab Dis 2003;26: Mudd SH, Levy HL, Skovby F. Disorders of transsulfuration. In: CR Scriver, AL Beaudet, WS Sly, D Valle, eds. The metabolic & molecular bases of inherited disease. 8th ed. Vol. 2. New York: McGraw-Hill; p Gan-Schreier H, Kebbewar M, Fang-Hoffmann J, Wilrich J, Abdoh G, Ben-Omran T, et al. Newborn population screening for classic homocystinuria by determination of total homocysteine from Guthrie cards. J Pediatr 2010;156: Mudd SH, Finkelstein JD, Refsum H, Ueland PM, Malinow MR, Lentz SR, et al. Homocysteine and its disulfide derivatives: a suggested consensus terminology. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2000;20: Neely DE, Plager DA. Management of ectopia lentis in children. Ophthalmol Clin North Am 2001;14: Boers GHJ, Polder TW, Cruysberg JRM, Schoonderwaldt HC, Peetoom JJ, Van Ruyven TW, et al. Homocystinuria versus Marfans's syndrome: the therapeutic relevance of the differential diagnosis. Neth J Med 1984;27: Hubmacher D, Cirulis JT, Miao M, Keeley FW, Reinhard DP. Functional consequences of homocysteinylation of the elastic fiber proteins fibrillin-1and tropoelastin. J Biol Chem 2010;285: Kruger WD, Wang L, Jhee KH, Singh RH, Elsas LJ, 2nd. Cystathionine β-synthase deficiency in Georgia (USA): correlation of clinical and biochemical phenotype with genotype. Hum Mutat 2003;22: Kraus JP, Kozich V, Janosik M. CBS Mutation Database. (Accessed September 2010). 10. Linnebank M, Janosik M, Kozich V, Pronicka E, Kubalska J, Sokolova J, et al. The cystathionine beta-synthase (CBS) mutation c A>C in central Europe: vitamin B6 nonresponsiveness and a common ancestral haplotype. Hum Mutat 2004;24: 論説 Gerard Berry* and Harvey Levy Boston Children's Hospital, Boston, MA. 7

8 * Address correspondence to this author at: Boston Children's Hospital, 300 Longwood Ave.,Boston,MA02115.Fax ; マルファン症候群の診断とホモシスチン尿症の診断の混乱はホモシスチン尿症により初めて説明された (2) 後 2 年後の 1965 年に Johns Hopkins から Schimke らの有名な報告 (1) 以降知られている Johns Hopkins 報告以前水晶体転位と長い四肢の人はほとんど確実にマルファン症候群であると広く思われていた Johns Hopkins の報告は劇的にこの考え方を変えたマルファン症候群とこの最近発見された先天性代謝疾患のホモシスチン尿症の類似点に気づき Johns Hopkins グループは水晶体転位および / またはその他のマルファン症候群の特徴を持った患者の尿サンプルを検査し 38 人の患者 (20 家族から ) がホモシスチン尿症でマルファン症候群ではなかったこの論点を述べた臨床症例研究はこれら 2 つの遺伝性疾患を識別するために必要なものであるマルファン様の体型はマルファン症候群とシスタチオニン β シンターゼ欠損症の患者で見られるので医学界で診断ミスが続いているいくつかの重要な要素を覚えておくことはこの混乱を最小限にするであろう : (a) 動脈硬化性心疾患と静脈 / 動脈の血栓および塞栓はホモシスチン尿症の重要な要素であるが (3) マルファン症候群の最初の特徴とはなっていない ;(b) 認識機能障害はホモシスチン尿症の患者で起こるかもしれないが (3) マルファン症候群の特徴ではない ;(c) 大動脈拡張はマルファン症候群の主要な特徴でありホモシスチン尿症の子ども青年では見られない人生の早い段階でのホモシスチン尿症の正確な診断の確立は傑出して重要であるなぜならば蛋白質制限食ビタミン B6 および / またはベタインが血栓症と塞栓症による死と同様に結合組織と血管合併症をなくすかもしれないホモシスチン尿症の一部の患者は一般的な表現型を示していないかもしれない (4) このように青年期に血管病の痕跡を持ったすべての患者は血清中の総ホモシスチン濃度を測定するための検査を受けるべきである脚注 Author Contributions: All authors confirmed they have contributed to the intellectual content of this paper and have met the following 3 requirements: (a) significant contributions to the conception and design, acquisition of data, or analysis and interpretation of data; (b) drafting or revising the article for intellectual content; and (c) final approval of the published article. Authors' Disclosures of Potential Conflicts of Interest: No authors declared any potential conflicts of interest. Role of Sponsor: The funding organizations played no role in the design of study, choice of enrolled patients, review and interpretation of data, or preparation or approval of manuscript. Received for publication August 24, Accepted for publication August 31,

9 参考文献 1. Schimke RN, McKusick VA, Huang T, Pollack AD. Homocystinuria. Studies of 20 families with 38 affected members. JAMA 1965;193: Carson NAJ, Cusworth DC, Dent CE, Field CMB, Neill DW, Westall RG. Homocystinuria: a new inborn error of metabolism associated with mental deficiency. Arch Dis Child 1963;38: Mudd SH, Skovby F, Levy HL, Pettigrew KD, Wilcken B, Pyeritz RE, et al. The natural history of homocystinuria due to cystathionine beta-synthase deficiency. Am J Hum Genet 1985;37: Skovby F, Gaustadnes M, Mudd SH. A revisit to the natural history of homocystinuria due to cystathionine β- synthase deficiency. Mol Genet Metab 2010;99:1 3. 論説 Michael J. Bennett* Department of Pathology and Laboratory Medicine, Children's Hospital of Philadelphia, Philadelphia, PA. * Address correspondence to the author at: Department of Pathology and Laboratory Medicine, Children's Hospital of Philadelphia, 5NW58, 34th St. and Civic Center Blvd., Philadelphia, PA Fax ; bennettmi@ .chop.edu. マルファン症候群とホモシスチン尿症は長身不釣合いに手足が長くクモ指症脊柱側弯症眼科検診後の水晶体転位といった外観状の特徴が現れている患者にとって異なった診断をしてしまうリストのトップ 2 であるこの症例報告はシスタチオニン β シンターゼ欠損によるホモシスチン尿症であるという最終的な正当な評価を受ける前の 30 年から 40 年間はマルファン症候群という診断を受けていた患者である私たちはホモシステインの測定を比較的新しい臨床検査のレパートリーの 1 つとして考えがちであるけれども尿中のフリーのホモシスチンの測定方法は長年用いられてきたこの特別な患者が子どものときにホモシスチン尿症の検査を受けていたかどうかは明らかではないそれはその時代での比色スポット分析法の検査感度が不十分でありマルファン症候群では除外診断として放置されてきたことによってホモシスチン尿症が間違って除外されたといってよいこの症例は遺伝的に証明されていない状態でどのような患者に分類すべきかを見極める上で素晴らしい例であるなぜならば医学知識が広がり正確な診断による治療法がしばしば改善するからであるこれらの 2 つの状態は共通の特徴を持っているけれどもこれらは死因において明らかに異なっているマルファン症候群はしばしば大動脈解離を引き起こすが一方ホモシスチン尿症は動脈もしくは静脈血栓を導く適切で異なった医学的モニタリングが必要とされる 9

10 2 つの状態の治療選択もまたかなり異なっているビタミン B6 療法を含むホモシスチン尿症の治療は幾人かの患者にはとても効果的であり数十年の経験がある追加の治療介入にはベタインもしくはメチオニン制限食があるかもしれないこの特別な患者は生化学的にビタミン B6 に反応性を示しより早期の治療は厳しい病状への進展を軽減するかもしれないマルファン症候群の治療はまだ試験的であるロサルタンのようなアンジオテンシンアンタゴニストは大動脈ストレスを減少させる可能性がある ( 訳者 : 小治健太郎 ) 脚注 Author Contributions: All authors confirmed they have contributed to the intellectual content of this paper and have met the following 3 requirements: (a) significant contributions to the conception and design, acquisition of data, or analysis and interpretation of data; (b) drafting or revising the article for intellectual content; and (c) final approval of the published article. Authors' Disclosures of Potential Conflicts of Interest: Upon manuscript submission, all authors completed the Disclosures of Potential Conflict of Interest form. Potential conflicts of interest: Employment or Leadership: M.J. Bennett, Clinical Chemistry, AACC. Consultant or Advisory Role: None declared. Stock Ownership: None declared. Honoraria: None declared. Research Funding: None declared. Expert Testimony: None declared. Role of Sponsor: The funding organizations played no role in the design of study, choice of enrolled patients, review and interpretation of data, or preparation or approval of manuscript. Received for publication August 11, Accepted for publication August 16,

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