fredag 9 april 2010

Fytaanihappo ja sen oksidaatiotiet . Refsumin tauti.

Suomennosta Peroksisomeista, Refsumin taudista ja fytaanihapon oksidaatioteistä; alfa-, beeta- ja omegaoksidaatiosta

LÄHDE: R.J.A. Wanders J.C. Komen.
Peroxisomes, Refsum's disease and the a and w-oxidation of phytanic acid
Genetic Metabolic Diseases Laboratory. Biochemical Society Transactions (2007) 35, (865–869) Focus Topics at Life Sciences 2007

Avainsanoja:
acyl-CoA thioesterase, rasvahappojen oksidatio, fatty acid oxidation, w-oxidation, peroxisome, phytanic acid, Refsum's disease.

Sisältöä:
Käytetyt lyhennykset
ARD
Historiaa Refsumin taudista, oireet
Taustalla oleva biologinen poikkeavuus
Entsyymin löytö
Fytaanihapon oksidaatioteitten entsymologiasta
Neljä entsyymireaktiota fytaanihaposta pristaanihappoon
Pristaanihappo käy läpi kolme beetaoksidaatiosykliä peroksisomeissa.
Fytaanihapon alfa- oksidaatio detaljina
Ensimmäinen askel: Fytaanihappo aktivoidaan fytanoyyli-CoA muotoon (phytanoyl-CoA)
ACSL
FATP/ASCVL
Toinen askel: Fytanoyyli-CoA molekyylin hydroksyloituminen 2-OH-fytanoyyli-CoA:ksi.
Kolmas askel: 2-OH fytanoyyli pilkkoutuu pristanaaliksi.
Neljäs askel: Aldehydistä tulee vastaava happo. Pristanaalin oksidaatio pristaanihapoksi
Seuraava askel tässä tiessä: Periaatteessa on kaksi eri tapaa, millä CoA-esterit siirtyilevät mitokondriaan.
Fytaanihapon alfa-oksidaatio ja metaboliittien kuljetus peroksisomikalvojen läpi.
PMP34
Oxoglutaraatin- meripihkahapon vaihto
”Redox shuttle ” LDH
Fytaanihapon omega -oksidaatio, alternatiivinen mekanismi, jolla fytaanihappo hajoaa.
Hydroxyfytaanihappo ja CYP450
PPARa ja fibraatit
SREBP ja statiinit
ARB malli kehitetty


  • Käytetyt lyhennykset
ACSL, long-chain acyl-CoA synthase, pitkäketjuisten rasvahappojen Acyl- CoA syntaasi.
ACSVL, very-long-chain acyl-CoA synthase, hyvin pitkäketjuisten rasvahappojen Acyl-CoA syntaasi.
AMACR, methylacyl-CoA-racemase
ARD, adult Refsum's disease, Aikuisen Refsum tauti
CRAT, carnitine acetyltransferase, karnitiini-asetyyli-transferaasi
CYP, cytochrome P450, sytokromi P450.
ER, endoplasmic reticulum, endoplasminen verkosto
FALDH, fatty aldehyde dehydrogenase, rasva-aldehydi-dehydrogenaasi
FATP, fatty acid transport protein, rasvahapon kuljetusproteiini
PPARa, peroxisome-proliferator-activated receptor a, peroxisomiproliferaattorin aktivoiva reseptori a.
PTS2, peroxisome-targeting signal 2, peroxisomiin kohdentava signaali 2.
SREBP, sterol-regulatory-element-binding protein, sterolia säätelevää elementtiä SRE sitova proteiini.
alfa- ja beetaoksidaatio
Tässä työssään tutkijat kuvaavat nykyisen tietämyksen tilaa FYTAANIHAPON (Phytanic Acid) (C20:0) oksidaatiotien entsymologiasta.
Fytaanihappo-oksidaation tuote
, esim. pristaanihappo, käy läpi kolme beeta-oksidaation sykliä peroksisomeissa , minkä jälkeen tuotteet ( kuten 4,8-dimetyylinonenyyli-CoA, propionyyli-CoA ja asetyyli-CoA) siirretään ulos peroxisomeista jompaa kumpaa tietä joko (a) karnitiinista riippuva reittiä, mitä välittää CRAT( karnitiini-asyylitransferaasi) ja CROT (karnitiini-O-oktanyylitransferaasi)
tai (b) vapaana happona, jolloin välittäjänä on yksi tai useampi peroksisomaalinen ACOT ( Acyl-CoA-thioesteraasi).
Omega--oksidaatio
Tutkijat kuvasivat myös nykytietoa fytaanihapon w-oksidaatiosta, varsinkin kun tämän tien farmakologinen ylösssäätäminen saattaa muodostaa uuden hoitostrategian perustan ARD- taudissa ( adult Refsum disease).

  • ARD
Aikuisen Refsumin tautia potevilla henkilöillä fytaanihappoa kumuloituu, kertyy, kudoksiin ja kehon nesteisiin, koska alfa-oksidaatiosysteemissä on puute.

  • Historiaa Refsumin taudista, oireet
Sigvald Refsum kuvasi ARD taudin ensimmäisen kerran 1940-luvulla ja sitä luonnehtii varhainen retinitis pigmentosa ja anosmia ( hajuaistin menetys) yleisinä poikkeavuuksina kaikilla ARD- potilailla. On sitten on lisäksi erilaisin vaihtelevin kombinaatioin neuropatiaa , kuuroutta, ataksiaa , iktyoosia ja kardiaalisia oireita. Näillä potilailla on mortaliteettia sydämen rytmihäiriöistä, sydäninsuffisienssista ja kardiomyopatiasta. On pidettävä mielessä, että täyttä oireistoa tavataan harvoin ja että useimmat piirteet kehittyvät vasta iän mukana.

  • Taustalla oleva biologinen poikkeavuus
Klenk et Kahlke (1964) keksivät sen biologisen poikkeavuuden, mikä ARD taudissa piilee, nimittäin plasmaan ja kudoksiin kumuloituvan fytaanihapon (phytanic acid (3,7,11,15-tetramethylhexadecanoic acid) liikamääriä näillä potilailla. Tätä löytöä seurasi tutkimukset merkatulla fytolilla ( phytol), joka on fytaanihapon (Phytanic acid) edeltäjäaine sekä fytaanihapolla itsellään. Osoittautui, että U-14C20- merkattu fytaanihappo oksidoitui nopeasti (14C1) CO2 molekyyliksi terveillä, mutta ei ARD-potilailla.
  • Entsyymin löytö
Aluksi kaavailtiin, että todennäköisimmin fytaanihapon oksidaatiomekanismi käsittäisi yksinkertaisesti ”alkuvaiheen oksidatiivisen dekarboksylaatioaskeleen, jossa terminaalinen karboksiryhmä vapautuisi hiilidioksidina CO2” . Tämän mekanismin yksityiskohdat jäivät edelleen epäselviksi 1990-luvun lopulle asti, jolloin selvitettiin muu osa oksidaatiotiestä, kun oli keksitty entsyymi fytanoyyli-CoA2-hydroksylaasi. Se nimittäin osoittautui puuttuvan ARD potilaista
Tässä työssään tutkijat esittävät katsauksen näistä fytaanihapon oletettua monimutkaisemmista oksidaatioteistä ja asian tärkeydestä ARD potilaille. Lopuksi he kuvaavat viimeisiä tuloksia toisesta fytaanihapon oksidaatiomekanismista, w-oksidaatiosta.
  • Fytaanihapon oksidaatioteitten entsymologasta
Fytaanihappoa on ravintoperäisenä ja silloin siitä tunnetaan kahta stereoisoformia (3R) ja (3S)-.Fytaanihapot (PHYTANIC ACID) , jotka molemmat voidaan käsitellä yhdellä oksidatiivisella systeemillä, antavat tuotteeksi on (2R)- ja (2S) pristaanihappoja. (PRISTANIC ACID).
Koska taas peroksisomaalinen beeta-oksidaatiosysteemi hyväksyy ainoastaan(2S)-asyyli CoA-muodot , lisäentsyymiä vaaditaan peroksisomaaliseen oksidoitumiseen, ja sen entsyymin nimi on AMACR (methylacyl-CoA-racemase). Tämä rasemaasi vaaditaan oksidoimaan (2R) pristaanihappoa, mutta ei (2S) pristaanihappoa.
  • Neljä entsyymireaktiota fytaanihaposta pristaanihappoon
Oksidaatiotien entsymologiaa on työstetty eräissä yksityiskohdissaan ja se käsittää neljä peräkkäistä entsymaattista reaktiota jotka muuttavat fytaanihapon pristaanihapoksi
Pristaanihappo on tetrametyylipentadekanonihappo; (pristanic acid (2,6,10,14-tetramethylpentadecanoic acid)

Koska pristaanihapolla taas on ensimmäinen metyyliryhmä C2- asemassa (verrattuna fytaanihapon C3- asemaan), pristaanihappo voi alkaa käydä läpi beetaoksidaatiota.
Pristaanihappo käy läpi kolme beetaoksidaatiosykliä peroksisomeissa.
ja lopputuotteena on dimetyylinonanoyyli-CoA (dimethylnonanoyl-CoA) , joka sitten kuljetetaan jatkossa mitokondriaan, jossa se voi oksidoitua täydellisesti.

  • Fytaanihapon alfa-oksidaatio detaljina
Fytaanihapon alfa-oksidaatiotie käsittää neljä perättäistä tapahtumaa, jotka ovat lyhyesti seuravaat:
  • Alfa-oksidaation ensimmäinen askel. Fytaanihappo aktivoidaan fytanoyyli-CoA
muotoon (phytanoyl-CoA)
Muralidharan ret Muralidharan aluksi ehdottivat, että fytaanihapon ja palmitiinihapon aktivaatiossa saattaisi olla toiminnassa eri entsyymit, ainakin koe-eläinmaksan mikrosomeissa.
Pahan et al. tulivat siihen tulokseeen, että peroksisomeissa on erillinen Acyl- CoA syntetaasi spesifisesti fytaanihappoa varten.
Vanhooren et al.tutkivat happoanalogien aktivoimisia, kuten fytaanihappoanalogin (3- metyylimargariinihapon), pristaanihappo analogin (2-metyyli-palmitiinihappoa), palmitiinihapon ja lignoseriinin, joita löytyy koe-eläimen mikrosomeissa
Watkins et al. toisaalla osoittivat, että Suzukin työryhmän kloonaama ja sekvensoima pitkien rasvahappojen LCFA asyyli-CoA-syntetaasi, ACSL1 (long-chain acyl-CoA synthase 1) omasi myös fytanyyli-CoA syntetaasiaktiivisuutta, (phytanoyl-CoA synthetase activity).
Miyazawa et al. olivat taas aiemmin osoittaneet, että tätä syntetaasia esiintyi" mitokondriassa, peroxisomeissa ja mikrosomeissa".
Coleman et al. taas huolellisissa tutkimuksissa selvittivät edellisten tulosten virheellisyyden. Syy virheeseen oli, että Miyazawa oli käyttänyt antibodeja, joita kehittyi täydellistä ACSL1 proteiinia vastaan. Se havaitsee muitakin ACSL-perheen jäseniä , koska niillä on samanlainen konservatiivinen aminohapposekvenssi, josta nousee samoja epitooppeja.

ACSL
Tähän mennessä on löydetty viisi erillistä ACSL-isoformia. Tämä perhe on luokitettu kahteen alaperheeseen, joissa on ACSL1, ACSL5 ja ASCL6 rakenteita toisessa perheessä ja ACSL3, ASCL4 ja ASCL5 toisessa.
Lewin et al. osoittivat että ASCL4 oli ainoa peroksisomaalinen ASCL.
ACSL5 sijaitsi mitokondriassa, mutta ASCL1 oli lokalisoitunut mitokondriaan liittyvään kalvoon ( mitochondria associated membrane, MAM) , endoplasmiseen retikulumiin (ER) ja sytosoliin, mutta ei mitokondriaan tai peroxisomeihin.
ACSL4 on perifeerinen membraaninen proteiini. Sen sijaan ACSL1 ja ACSL5 ovat integraalisia kalvoproteiineja.
Vielä ei ole osoitettu, mikä osuus on näillä ASCL- entsyymeillä fytaanihapon aktivaatiossa .

FATP/ASCVL
Samoin ei ole vielä osoitettu FATP ( fatty acid transport protein)/(ASCVL ( very long chain acyl CoA synthase) entsyymiperheitten osuutta.

The role of each of these ACSLs in the activation of phytanic acid as well as that of members of the FATP (fatty acid transport protein)/ACSVL (very-long-chain acyl-CoA synthase) family remain to be established.

  • Alfa-oksidaation toinen askel. Fytanoyyli-CoA molekyylin hydroksyloituminen 2-OH-fytanoyyli-CoA:ksi.
Entsyymi fytanyyliCoA 2 hydroksylaasi ( Phytanoyl-CoA 2-hydroxylase) kuuluu 2-oxoglutaraatista riippuvien oxygenaasien perheeseen. Tämä on taas suurin tunnettu perhe hemimetalleista riippumattomia oksidoivia entsyymejä, ja entsyymiä eristettiin ensi kertaa koe-eläimen maksan peroksisomeista( Janssen et al.). Koe-eläimen maksan proteiinissa on tyypillinen PTSE, peroxisomiin kohdentava signaalisekvenssi (RLQIVLGHL) , mikä johtaa proteiinia peroxisomeihin. Samanlaisia PTS2-sekvenssejä havaittiin myöhemmin fytanoyyli-CoA2-hydroksylaaseissa (-arginiini, leusiini, glutamiini, isoleusiini, valiini, leusiini, glysiini, histidiini, leusiini-)

  • Alfaoksidaation kolmas askel. 2-OH fytanoyyli pilkkoutuu pristanaaliksi.
Jatkoentsyymi tässä tiessä on 2-HPCL (2-hydroxyphytanoyl-CoA lyase)/HACL (hydroxyacyl-CoA lyase).
Foul et al.
löysivät tämän lyaasin ja se näyttäytyi olevan TPP:stä riippuva entsyymi (tiamiinipyrofosfaatista, B1 vitamiinista riippuva) ja siinä oli tyypillinen PTS1 signaali. Tämä entsyymi hyväksyy 2-OH-asyyli-CoA muotoisia substraatteja, joten se on mahdollisesti tärkeä monessa avainosassa 2-hydroxy-rasvahappojen oksidaatiosssa.

  • Alfa-oksidaation neljäs askel: Aldehydistä tulee vastaava happo. Pristanaalin oksidaatio pristaanihapoksi
Neljättä askelta katalysoi vielä identifioimaton aldehydidehydrogenaasi. Varhaiset tutkimukset viittasivat siihen, että pristanaalin oksidaatio pristaanihapoksi voisi tapahtua endoplasmisen retikulumin kalvossa (ER) mikrosomaalisen FALDH entsyymin katalysoimana. (fatty aldehyde dehydrogenase) ja sitä koodaa ALDH3A2.

FALDH puutteisista Sjögren-Larsson potilaiden fibroblasteista tehtiin tämä päätös. Heillä oli FALDH:ta koodaavassa rakenteellisessa geenissä ALDH3A2 mutaatioita.

Jatkotutkimukset, joita Jansen ja Croes tekivät, johtivat erillisen pristanaalidehydrogenaasin löytymiseen peroksisomeista. Tämä voi viitata siihen, että fytanoyyli CoA- oksidaatio voi edistyä täydellisesti peroksisomien sisällä.
Tämän peroksisomaalisen entsyymin tarkempi luonnehdinta ei ole vielä valmis , vaikka FALDH on palannut takaisin tälle areenalle.

Ashibe et al. sanovat, että eras ALDH3A2 variantti, nimeltä FALDH-V, kohdistuu erityisesti peroksisomeihin ja saattaa katalysoida aldehydejä (pristanaali joukossa) muuttumaan vastaaviksi hapoiksi.

Tekijät ehdottavat, että FALDH-V, jolla on C-terminaalissa 27 aminohappopätkän pidennys (verrattuna FALDH-N muotoon, joka on vain ER- kalvossa sijaitseva) , olisi kohdentunut peroksisomeihin siinä olevan C-terminaalisen tripeptidin SKH- avulla, mikä eroaa PTS1 sekvenssin konsensuksesta tietyssä sekvenssissä. (S/A/C-K/R/H-L/M) kuitenkin. .

Ashibe et al. mukaan FALDH-V on integraalinen membraaniproteiini peroksisomeissa ja ER- kalvoissa, kun taas pristanaalidehydrogenaasiaktiivisuus ( Jansen et al mukaan) peroksisomeissa katalysoituu liukoisella peroksisomaalisella dehydrogenaasilla.
Yhteenvetona: mikä entsyymi itse asiassa katalysoi pristanaalin oksidoitumista pristaanihapoksi ei ole lopullisesti ratkaistu seikka.

  • Seuraava askel tässä tiessä
Pristaanihapon aktivoituminen pristanyyliCoA muotoon ei sekään ole täysin selvitetty. Varhaiset tutkimukset: Aiemmin on osoitettu, että ”mitokondria, peroxisomit ja mikrosomit sisältävät pristanyyli-CoA syntetaasiaktiivisuutta”, mutta ikävä kyllä näissä entisissä tutkimuksissa ei otettu esille sitä, mihin suuntaan katalyyttinen kohta asettui, sytosoliin päinkö vai peroxisomaaliseen matrixiin.

Äskettäin Steinberg et al. kloonasivat humaanin ortologin geenistä, joka koodaa rotan maksan VLCS ( very long chain acyl CoA synhetase) entsyymiä, minkä taas Hashimoto et al ovat puhdistaneet ja kloonanneet – ja he osoittivat, etät tämä entsyymi on lokalisoituneena peroxisomeihin ja ER verkostoon. Tämä entsyymi on nyt nimeltään FATP2/ACSVL1 ja topografisesti se on orientoitunut kohti matrixia ja reagoi laajan rasvahappokirjon kanssa ja näihin kuuluu pristaanihappo ja fytaanihappo.

  • Pristanyyli CoA- molekyylin jatkometabolia on suhteellisen hyvin kartoitettu
Verhoeven et al. toimesta. He osoittivat että pristanoyyli CoA käy läpi kolme beeta-oksidaatiosykliä peroxisomeissa ja sen jälkeen tuotteet (2,6-dimethylnonanoyl-CoA, propionyl-CoA, acetyl-CoA) sukkuloituvat mitokondriaan täyttä oksidoitumista varten ja ne muuttuvat hiilidioksidiksi ja vedeksi. ( Propionyl CoA vaatii B12 vitamiinia jatkoaineenvaihduntaansa mitokondriassa).

  • Periaatteessa on kaksi eri tapaa, millä CoA-esterit siirtyilevät mitokondriaan.
Ensimmäinen tapa on
4,8-dimethylnonanoyl-CoA, propionyl-CoA ja acetyl-CoA molekyylien konvertoituminen vastaaviksi karnitiiniestereiksi vastaavilla entsyymeillä
CROT (carnitine O-octanoyltransferase)
CRAT (carnitine acetyltransferase).

Sitten ne kulkeutuvat mitokondrian sisäpuolelle vastaavalla spesifisellä kuljettajalla CARRIER.
CACT (carnitine/acylcarnitine translocase). Translokaasin avulla salliutuu acyl-karnitiinien talteen otto sytosolin puolelta mitokondrian puolelle ja vaihdossa vapautuu karnitiinia.

Toinen tapa
käsittää eri CoA-estereitten hydrolyyttisen pilkkoutumisen ACOT entsyymeillä
(acyl-CoA thioesterases), joilloin seuraa vapaita rasvahappoja. Niitä voidaan ottaa mitokondriaan oksidoitumaan, mutta niillä voi olla muitakin kohtaloita.


Saattaa olla että näiden kahden tien osuudet eri kudoksissa ja eri solutyypeissä vaihtelevat
Fibroblasteissa on osoitettu, että prioritoitu reitti on karnitiinista riippuva tie 4,8- metyyli -nonanoyylin jatko-oksidaatiossa, kun taas maksasoluissa ainakin acetyl-CoA valitsee mieluiten tioesteraasista riippuvan tien

Jos sitten nuo peroxisomeissa syntyneet tietyt acyl-CoA- lajit siirretään peroxisomien sisätiloista ( intraperoxisomaalisesta lumenista) karnitiinista riippuvalla tavalla tai jos ne sitten siirretään tioesteraasista riippuvalla tavalla, se lie fysiologisesti ottaen tärkeämerkityksinen asia.

Tämä on varsinkin acetyl-CoA:n suhteen selvä asia. Todellakin jos asetyyliCoA seuraa karnitiinista riippuvaa reittiä , asetyylikarnitiini on silloin peroxisomin tuottama ja sitten transportoitu sytosolin puolelle.
Sytosolisella asetyylikarnitiinilla on vain yksi tie eteenpäin ja se on mitokondriaan ottaminen ja sitä seuraa retrokonversio asetyyli CoA- muotoon mitokondriaalisen CRAT-. entsyymin avulla ja se oksidoituu sitten hiilidioksidiksi ja vedeksi.

Kuitenkin jos Acyl-CoA on alunperin peroksisomissa syntynyttä ja seuraa jatkossa tioesteraasista riippuvaa reitti, tuottuu asetaattia (etikkahappoa) , mikä mahdollisesti jättää peroksisominkin etikkahappona ( kolmas ketoaine) ja pääty sytosoliin, jossa sillä taas on monta eri reittiä valittavana.

Esim
(1) se voidaan vapauttaa solusta ulos kuten Leighton et al osoittivat;
(2) se voidaan ottaa mitokondrioon, jolloin se sitten aktivoituu jälleen AsetyyliCoA muotoon ja sitten oksidoituu hiilidioksidiksi ja vedeksi
tai (3) se voidaan aktivoida Acetyl-CoA muotoon sytosolissa, jolloin sillä on paljon erilaisia mahdollisuuksia , esim se voi integroitua kolesterolin biosynteesiin
Jos Acetyl-CoA yksikkö karboksyloituu mitokondrian ulkopuolella malonyyli CoA- molekyyliksi malonyyliCoA karboksylaasin avulla, voi tästä alunperin peroksisomissa pilkotusta rasvahappopätkästä lähteä alkuun uuden rasvahapon synteesiä tai(eetteri)fosfolipidien biosynteesiä.

  • Fytaanihapon alfa-oksidaatio ja metaboliittien kuljetus peroksisomikalvojen läpi.
Eräs toinen aspekti oksidaatiosysteemistä, joka on ollut ratkaisematon ainakin osaltaan, käsittää substraattien ja tuotteitten kuljetusta peroxisomaalisen kalvon läpi.
  • PMP34
Mitokondriaalisen perheen liukoisten kuljettajien eräs jäsen on PMP34 (34 kDa peroxisomal membrane protein) ja se on yksinomaan vain peroxisomaalinen ja on osoitettu, että se pystyy katalysoimaan ATP:n kuljetusta mahdollisesti vaihtamalla sitä AMP:n kanssa ( osoitettu hiivan PMP34 ortologilla Ant1p)

  • Oxoglutaraatin- meripihkahapon vaihto

Äskettäin on myös kuvattu peroxisomaalista kuljetusaktiivisuutta olevan olemassa 2-oxoglutaraatille , mitä vaaditaan hydroxylaasireaktioon. Koska peroxisomeilta puuttuu se entsyymikoneisto, joka pystyy muuttamaan meripihkahapon (succinate) takaisin 2-oxo-glutaraatiksi, voisi loogiseen mekanismiin kuulua 1:1 suhteessa vaihtumista 2-oxoglutaraatin ja meripihkahapon kesken.
  • ”Redox shuttle ” LDH teoria
Kun on tutkittu NADPH:n uudelleen oksidoitumista peroksisomin sisällä, hiivatutkimukset ovat selvästi osoittaneet ” redox-shuttle” osuutta ja sitä on välittämässä sytosoliset ja peroxisomaaliset malaattidehydrogenaasin isoformit. Ihmisen peroxisomit eivät sisällä spesifisiä malaattidehydrogenaaseja kuitenkaan, joten malaattidehydrogenaasiin perustuva redox shuttle on epätodennäköinen . Baumgart et al. on ehdottanut, että olisi olemassa sellainen ”redox- shuttle”, joka käsittäisi sytosolisia ja peroxisomaalisia laktaattidehydrogenaasin (LDH) muotoja.
  • Fytaanihapon w-oksidaatio, alternatiivinen mekanismi, jolla fytaanihappo hajoaa.
Varhaiset tutkimukset osoittavat, että fytaanihappoa voidaan hajoittaa myös toisella mekanismilla, w-oksidaatiolla. Greter et al. sekä Wierzbicki et al. ovat osoittaneet että tämä tie saattaa olla operatiivinen myös keho-oloissa.
  • Hydroxy-fytaanihappo ja CYP450
Nyt on alettu ratkaista tätä mekanismia, ja ensiksi keskitytty identifioimaan tämän reitin alkuaskelta, mikä on fytaanihapon hydroksylaatio molekyylin w-päädyssä.
Koe-eläimen ja ihmisen maksasta tehtyjen tutkimusten mukaan fytaanihappo hydrolysoituu helposti w-hydroksifytaanihapoksi ja yksi tai useampi sytokromi CYP450 entsyymien superperheestä katalysoi tätä reaktiota.
  • PPARa ja fibraatit
Kun on inkuboitu supersomeja ( ihmisen rekombinantti CYPs) sisältävien mikrosomien kanssa on todettu multippeleita 4 luokan perheen CYP entsyymejä , jotka pystyvät hydroksyloimaan w-fytaanihappoa tietyssä paremmuusjärjestyksessä CYP4F3A>CYP4F3B>CYP4F2>CYP4A11. Ideana on koettaa löytää keinot, miten voisi lisätä w-oksidaatiosysteemin kapasiteettia. Tässä suhteessa on tärkeää mainita, että PPARa kontrolloi CYP4 A11 ilmenemistä. Tästä taas saa viitteen, että jokin tunnettu PPARa ligandi ( kuten fibraatit, fenofibraatit ja bezafibraatti) voisi indusoida CYP4A11 expressoitumista
Mielenkiintoista on myös, että eristetyissä hiiren mikrosomeissa, kun hiiri oli saanut 0.1% (w/w)WY14643 supplementoitua dieettiä, mikä on tunnettu PPARa ligandi, tapahtui fytaanin w-oksidaation huomattava (kahdeksan kertainen) indusoituminen.
  • SREBP ja statiinit
Aivan äskettäin Hsu et al. ovat osoittaneet, että CYP4F2 expressiota kontrolloi steroleita säätävää elementtiä sitova proteiini SREB. Tästä löydöstä taas aukenee uusi polku tuleville tutkimuksille, joissa tullaan hyödyntämään statiineja, koska ne ovat SREBP tien tunnettuja aktivaattoreita.
  • ARB malli kehitetty
Äskettäin on myös saatu kehitettyä hiiressä ARB taudin malli, Refsumin taudin malli ja tästä tulee mahdollisuuksia testauksiin.

VIITE
Euroopan unioni on ollut tukemassa töitä
Peroxisomes in health and disease’,
‘Refsum disease’
Princes Beatrix Fonds kannattaa seuraavaa tutkimusta
‘Adult Refsum disease and the search for pathological mechanisms, induced by phytanic acid, using a newly generated ARD mouse modeL').
http://www.biochemsoctrans.org/bst/035/0865/bst0350865.htm

lördag 13 mars 2010

Isovalerihappo (BCFA) ja aminohappo leusiini (BCAA)

LÄHDE: Shaw V, Lawson M. Isovaleric acidemia page
In: Clinical paediatric Dietetics. 2001

ISOVALERIHAPPO, leusiinin katabolian välituote
Isovalerihappoemiaa (IVA) aiheuttaa isovaleryl-CoA dehydrogenase-entsyymin puute, mikä blokeeraa leusiini-aminohapon katabolian tasoon isovaleryyli-CoA ja aiheuttaa, että tätä välituotetta alkaa akkumuloitua.

Tätä tilaa saattaa esiintyy vastasyntyneillä akuutissa muodossa tai isommilla lapsilla kroonisessa intermittoivassa muodossa. Ensimmäisestä muodosta kehittyy jälkimmäinen muoto.

Remission aikana suurin osa isovaleryyli-CoA molekyyleistä konjugoituu glysiiniin ja muodostaa isovaleryyliglysiiniä, joka on myrkytöntä ja erittyy suurissa määrissä virtsaan.
Isovaleryyli-CoA pystyy konjugoitumaan myös karnitiinin kanssa ja muodostaa isovaleryyli-karnitiinia, joka myöskin erittyy virtsaan.
Mutta akuuttien sairausepisodien aikana luonnollinen detoksikoimiskyky ei toimi ja isovaleryyli-CoA deasyloituu ja muodostaa suuret määrät toksista isovalerihappoa, joka aiheuttaa taudin oireet.

Isovalerihappoemia voi johtaa erilaisiin myöhäistuloksiin: toiset lapset kehittyvät psykomotorisesti normaalisti ja jotkut voivat tulla vaikeasti kehitysvammaisiksi.
  • DIEETTIHOITO
Dieettihoidon tarkoituksena on rajoittaa leusiinin saanti ja minimoida isovalerihapon muodostus.
Kutienkin on annettava riittävästi leusiinia, essentielliä aminohappoa, että kasvu ei haittaannu.
Leusiini ei kerry plasmaan, joten sen määrittämisellä ei voida arvioida proteiinin saantia.

Isovalerihappoemian hoitoon riittää kohtalainen proteiininrajoitus:
vauvoilla ja pienillä lapsilla 2 g/ painokilo/ päivä
ja iäkkäämmille 1.5- 1 g / kg / päivä.

Tämä kombinoidaan riittävään energiansaantiin.
Jotkut näistä potilaista voivat sietää korkeampaakin proteiinin saantia.

Tarvittavien mineraalien ja vitamiinien saanti tulee myös tarkistaa, vaikka kyseessä ei olekaan hyvin tiukka proteiinin rajoitus.
Useimmilla lapsilla tässä taudissa on kuitenkin kohtalaisen hyvä ruokahalu.

  • Dieetin lisäksi annetaan glysiiniä 250 mg/ kg/ päivä ja karnitiinia 100 mg/ kg / päiovä, jotta saadaan normaali detoksikoiminen , konjugaatiot, lisääntymään ja täten voidaan vähentää isoleusiinin pitoisuuksia varsinkin metabolisten insuffisienssitilojen aikana.

  • INFEKTIOIDEN AIKANA
Toistuvien infektioiden aikana proteiinikatabolia lisääntyy kovasti ja silloin tuottuu isovalerihappoa paljon ja potilaat ovat riskissä kehittää asidoosin.
Tätä estämään on luotu standardi kriisihoito-ohje ja siihen kuuluu tiheät korkeahiilihydraattipitoiset juomat päivisin ja öisin.
Proteiinin otossa pidetään taukoa tilapäisesti ja se asetetaan takaisin varhain 1-3 päivän sisällä, 1-4 päivän jakson aikana kliinisestä tilasta riippuen.
Glysiiniä ja karnitiinia annetaan edelleen sekä suun kautta että laskimo suoneen kriisihoito-ohjeen mukaan ja tilapäisesti voidaan annoksia nostaa.