Общий карнитин в сыворотке

Общая информация и рекомендации по определению общего и свободного карнитина в сыворотке, а также свободного карнитина в моче

Карнитин (β-гидрокси-γ-триметиламмоний бутират) представляет собой соединение четвертичного аммония, в основном синтезируемое в печени и почках из двух незаменимых аминокислот: лизина и метионина1.

Он присутствует в форме двух стереоизомеров: L-карнитина, который биологически активен, и D-карнитина, который биологически неактивен. Витамин С (аскорбиновая кислота) абсолютно необходим для синтеза карнитина2.

Благодаря своей небольшой и водорастворимой молекуле карнитин связывается с длинноцепочечными жирными кислотами и облегчает их транспорт через внутреннюю митохондриальную мембрану в митохондриальный матрикс, где они будут разлагаться в процессе бета-окисления в ацетил-Со-А для получения полезной энергии через цикл Кребса1. ; 2.

Чтобы быть связанным с карнитином и образовать ацилкарнитин, жирные кислоты должны быть сначала активированы. Для этой цели свободные жирные кислоты в цитозоле будут присоединяться к коферменту А (Со-А) через тиоэфирную связь, причем реакция катализируется ацил-Со-А-синтетазой; таким образом, ацильная группа на Со-А может быть перенесена в карнитин, а полученный ацил-карнитин (этерифицированный карнитин) будет транспортироваться в митохондриальный матрикс. Процесс включает в себя следующие шаги:

• Со-А ацил будет перенесен в гидроксильную группу карнитина (стадия этерификации) с использованием фермента карнитинацилтрансферазы I (пальмитоилтрансферазы I, СРТ-I), расположенного на наружной митохондриальной мембране;
• ацилкарнитин будет поступать в митохондрии через карнитин-ацилкарнитин транслоказу (CACT);
• ацилкарнитин будет превращаться в Со-А ацил с помощью карнитин-ацилтрансферазы II (пальмитоилтрансферазы II, СРТ-II), расположенной на внутренней мембране митохондрий, и высвобожденный карнитин вернется в цитозоль;
• ацил-Со-А будет катаболизирован бета-окислением с образованием в нормальных условиях ацетил-Со-А; Наконец, ацетильные группы превращаются в ацетил-карнитин под действием карнитин-ацетилтрансферазы (CAT), которая экспортируется из митохондрий3; 4
• Карнитин в организме поступает как из рациона (только из продуктов животного происхождения: кармы, молока и их производных), так и из биосинтеза (очень медленный процесс). Наибольшее количество карнитина находится внутриклеточно; он не метаболизируется, и его экскреция с мочой ограничена существованием очень эффективного механизма канальцевой реабсорбции, представленного переносчиком OCTN2 (переносчиком органических катионов, который вмешивается в натрий-зависимый транспорт карнитина). Этот транспортер также участвует в поглощении карнитина клетками мышечной и сердечной ткани1.

Общая концентрация карнитина включает как свободный, так и связанный (ацилированный) карнитин и отражает уровни в сыворотке и тканях (печень, мышцы, почки). Концентрация свободного карнитина в сыворотке находится в динамическом равновесии с ацилкарнитинами, соотношение ацилкарнитин / свободный карнитин ≤0,4 считается нормальным5.

В заключение, карнитин и его сложные эфиры (ацилкарнитины) необходимы для нормального энергетического обмена, выполняя четыре функции:

• транспорт длинноцепочечных жирных кислот из цитозоля в митохондрии для β-окисления;
• экспорт из митохондрий физиологически продуцированных короткоцепочечных ацил-КоА групп;
• балансирование соотношения свободный CoA / этерифицированный CoA;
• удаление потенциально токсичных ацил-КоА групп из клеток и тканей.

Оценка содержания карнитина в сыворотке и моче является скрининг-тестом, рекомендованным для пациентов, подозреваемых в первичных нарушениях цикла карнитина или вторичных нарушениях его уровня в результате нарушений органической ацидемии и окисления жирных кислот. В последнем случае ацил-КоА-группы накапливаются и выводятся с мочой или желчью в виде производных карнитина, что приводит к вторичному дефициту карнитина. Описано более 100 первичных или вторичных нарушений карнитинового цикла с общей частотой приблизительно 1: 1000 живорождений6.

Клиническая картина, которая может вызвать подозрение на такие состояния, включает: хроническую мышечную слабость, гипотонию, кардиомиопатию, миопатию, связанную с отложением липидов, задержку роста, эпизоды гипогликемии или метаболического ацидоза. Определение свободного карнитина в моче показано, когда подозревается почечный транспортный дефект и после того, как были получены низкие уровни карнитина в сыворотке7.

Собранный образец - а) венозная кровь, для общего и свободного карнитина в сыворотке; б) 24-часовая моча, для мочевого карнитина8.

Контейнер для сбора материала- а) вакуумный контейнер без антикоагулянта с / без разделительного геля; б) 2-3-литровый сосуд и одноразовый пластиковый стаканчик для мочи, на котором указано общее количество мочи за 24 часа8.

Обработка после сбора материала

Стабильность образца - 7 дней при 2-8 ° С; длительное время при -20 ° C (для обоих типов испытаний) 8.

Метод - жидкостная хроматография в сочетании с масс-спектрометрией (ЖХ / МС) 8.

Справочные значения

Интерпретация результатов

ПЕРВИЧНЫЙ ДЕФИЦИТ КАРНИТИНА

Первичный дефицит карнитина является редким аутосомно-рецессивным заболеванием, вызванным мутациями в гене SLC22A5, которые вызывают изменение транспортера OCTN2. Из-за дефекта почечных канальцев 90-95% отфильтрованного карнитина выводится с мочой, что приведет к сильному истощению внутриклеточного карнитина. Три типа тканей / органов поражены из-за неспособности окислять жирные кислоты для обеспечения энергии в катаболических состояниях:

• миокард, с развитием прогрессирующей кардиомиопатии;
• центральная нервная система с энцефалопатией, вызванной гипокетотической гипогликемией;
• скелетные мышцы, при миопатии.

Описаны три различных клинических объекта с участием различных мутаций в гене SLC22A5: перинатальный, детский и взрослый вариант. Развитие болезни является смертельным при отсутствии лечения, но добавка L-карнитина предотвращает прогрессирование заболевания.

Измерение общего и свободного карнитина в сыворотке крови крайне важно для диагностики с очень низкими значениями обоих параметров (<1 мкмоль / л). Однако, чтобы отличить это состояние от других причин дефицита карнитина, необходимы дальнейшие исследования, такие как: профиль ацилкарнитина, аминокислоты в плазме, органические кислоты в моче.

Недостаточность карнитин-ацилкарнитин-транслоказы (CACT)

Это также аутосомно-рецессивное состояние, которое вызывается мутациями в гене SLC25A20, приводящими к дефектному белку CACT. Заболевание обычно начинается в неонатальном периоде с судорог, апноэ, нарушений сердечного ритма, судорог, вызванных недостатком питания, вирусных инфекций, стресса. Наряду с низким уровнем свободного карнитина лабораторные анализы показывают гипокетотическую гипогликемию, повышенные уровни аммиака, креатинкиназы, ферментов печени и ацилкарнитина с длинной цепью; Анализ органических кислот показывает дикарбоновую кислотность. Лечение заключается в частом приеме углеводов, триглицеридов со средней длиной цепи и карнитина1.

Недостаток палмитоил-трансферазы II (CPT-II)

Это заболевание с аутосомно-рецессивной передачей, сопровождающееся низким уровнем свободного карнитина, которое обычно начинается как миопатия в подростковом или взрослом возрасте, хотя редко может иметь тяжелые неонатальные или детские формы.

Фенотип, проявляющийся у взрослых, несколько доброкачественный, симптомы (боль в мышцах) вызваны интенсивной физической нагрузкой, длительной лихорадкой или длительным голоданием.

Неонатальная форма представляет собой летальное состояние с быстрым развитием, которое проявляется энцефалопатией с судорогами, кардиомегалией и нарушениями ритма, гепатомегалией, респираторными расстройствами.

Инфантильная форма начинается в возрасте 6-24 месяцев с эпизодов судорог, печеночной недостаточности, гипокетотической гипогликемии, метаболического ацидоза, повышенного уровня креатинкиназы, обратимой гепатомегалии и в некоторых случаях с кардиомиопатией и нарушениями ритма, вызванными инфекциями или длительным голоданием1; 5.

Как при СРТ-II, так и при CACT-дефиците общий карнитин в плазме может иметь нормальные значения, которые присутствуют главным образом в форме длинноцепочечных сложных эфиров жирных кислот и ацилкарнитина из-за рефлюкса из митохондрий или отсутствия транспорта. в митохондриях. Эти состояния лечатся добавлением карнитина, введением повышенного количества углеводов и избеганием поста9.

ВТОРИЧНЫЙ ДЕФИЦИТ КАРНИТИНА

Он может быть обнаружен при различных состояниях: нервно-мышечные заболевания (дистрофия Дюшенна-Беккера), желудочно-кишечные расстройства, семейная кардиомиопатия, почечная тубулопатия (синдром Фанкони, синдром Лоу), хроническая почечная недостаточность с гемодиализом, длительное лечение стероидами, антибиотиками, антибиотиками) Полное парентеральное питание. Органические кислоты, а также нарушения цикла мочевины также могут вызывать вторичный дефицит карнитина1.

Они обнаружены в дефиците пальмитоилтрансферазы I (CPT-I), вызванном мутациями в гене, кодирующем фермент, который связывает карнитин с длинноцепочечными жирными кислотами. Заболевание начинается у детей младше 18 месяцев с энцефалопатии, судорог, гипокетотической гипогликемии, проявления которых вызываются незначительными вирусными инфекциями или недостатком питания.

Лабораторные тесты показывают повышенные концентрации свободного карнитина в сыворотке, которые могут превышать 100 олмоль / л, наряду с низкими уровнями длинноцепочечных ацилкарнитинов.

Лечение заключается в том, чтобы избежать поста (введение в течение ночи пищи с кукурузным крахмалом) и обогащения рациона триглицеридами со средней длиной цепи, которые не требуют связывания с карнитином для входа в митохондриальный матрикс1; 9.

Пределы и помехи

Ложно низкие уровни переходного карнитина были зарегистрированы у новорожденных, чьи матери страдают от первичного дефицита карнитина1.

Библиография