Dozarea aminoacizilor în sânge (DBS - Dried Blood Spot) și implicațiile acestora în patologii metabolice - Laboratoarele Praxis • Buna Ziua Iasi • BZI.ro

Editia PDF

15 iun 2024

Aminoacizii reprezintă unitățile fundamentale ale structurii proteinelor și sunt molecule esențiale pentru funcționarea normală și reglarea proceselor biologice în organismul uman, îndeplinind roluri cheie în procesele metabolice și funcționarea normală a sistemului nervos.

Dezechilibrul nivelurilor de aminoacizi în organism furnizează informații semnificative cu privire la prezența și gravitatea unor patologii metabolice și genetice.

Dozarea conținutului în aminoacizi poate fi efectuată folosind diverse materiale biologice, precum plasmă, urină sau sânge integral distribuit pe o hârtie de filtru specială – tehnică cunoscută sub denumirea DBS (Dried Blood Spot). Această tehnică facilitează transportul și stocarea probelor şi implică reducerea la minimum a cantității de sânge necesară pentru analiză.

Determinările în DBS sunt semi-cantitative şi presupun colectarea și stocarea probelor sanguine prin aplicarea picăturilor de sânge pe hârtie de filtru și uscarea acesteia. O importanţă deosebită o reprezintă recoltarea și distribuirea corectă (în strat unic) a picăturilor de sânge pe zonele de hârtie care sunt bine definite sub forma unor cercuri. Cu ajutorul unui dispozitiv special, din aceste spoturi cu probă, vor fi decupate discuri de o dimenensiune standard care vor fi mai apoi procesate conform kit-ului utilizat și analizate prin metoda LC-MS/MS.

Fig.1. Dispozitiv de perforare a spot-urilor DBS

Rezultatele obținute din probele recoltate pe DBS nu sunt suficiente pentru a stabili un diagnostic, ci oferă doar indicații inițiale cu privire la posibila existență a unei patologii. Prin urmare, pentru a confirma un diagnostic, este necesar să se efectueze teste suplimentare, cum ar fi analiza cantitativă a aminoacizilor în plasmă, teste de biologie moleculară și alte teste cu valoare de diagnostic.

Metoda LC-MS/MS, utilizată petru detecția aminoacizilor în DBS, presupune combinarea a două tehnici analitice complexe: cromatografia de lichide de înaltă performanță (HPLC), care implică separarea amestecurilor în conformitate cu proprietățile lor fizice și chimice, cuplată cu spectrometria de masă (MS), tehnică care presupune identificarea componentelor și detectarea acestora pe baza spectrului lor de masă. (Fig.2)

Fig.2. Cromatograf de lichide de înaltă performanță (HPLC) cuplat cu spectrometru de masă

Utilizarea acestei metode complexe oferă avantaje semnificative precum:

– Sensibilitate ridicată: permite detectarea aminoacizilor la concentrații foarte scăzute;

– Specificitate: permite măsurarea simultană a mai multor aminoacizi și metaboliti în sânge;

În cadrul acestei analize sunt dozați semi-cantitativ următorii aminoacizi: alanina, arginina, citrulina, acidul glutamic, glicina, fenilalanina, leucina, metionina, ornitina, prolina, tirozina și valina.

Dintre cele mai importante patologii metabolice asociate cu perturbări ale profilurilor aminoacizilor se numară:

Patologii metabolice asociate cu fenilalanina: nivelurile crescute de fenilalanină în sânge pot duce la afecțiuni grave cunoscute sub numele de fenilcetonurie (PKU) și hiperfenilalaninemie (HPA).

Fenilcetonuria (PKU) – Creșterea concentrației de fenilalanină în sânge poate indica o boală metabolică ereditară rară ce poate duce la deficiențe cognitive severe în absența tratamentului. Această boală metabolică ereditară, se caracterizează prin deficiența enzimei fenilalanin-hidroxilaza (PAH) care este responsabilă pentru transformarea fenilalaninei în tirozină. În absența acestei enzime sau a unei activități reduse a acesteia, nivelurile de fenilalanină se acumulează în sânge și pot deveni toxice pentru sistemul nervos central ducând la întârzierea dezvoltării cognitive, probleme comportamentale și alte complicații grave.

Hiperfenilalaninemie (HPA): Afecțiune în care nivelurile de fenilalanină din sânge sunt crescute, dar nu într-atât încât să cauzeze simptome severe ca în cazul PKU. HPA necesită, de obicei, monitorizare și tratament continuu pentru a menține nivelurile de fenilalanină în limitele normale pentru a preveni riscul de deteriorare neurologică.

Tratamentul principal pentru PKU și HPA implică o dietă controlată cu conținut scăzut de fenilalanină, care trebuie urmată pe tot parcursul vieții. Prin monitorizarea regulată a nivelurilor de fenilalanină, majoritatea persoanelor cu PKU sau HPA pot preveni complicațiile severe și pot duce o viață relativ normală. Este important ca aceste afecțiuni să fie diagnosticate și gestionate cât mai devreme posibil, de obicei în primele săptămâni de viață, pentru a minimiza riscurile de dezvoltare a simptomelor grave.

Boala urinii cu miros de arțar (MSUD – Maple Syrup Urine Disease) – boală metabolică ereditară rară, care afectează metabolismul leucinei, izoleucinei și valinei. Pacienții cu MSUD nu pot metaboliza corect acești aminoacizi, ceea ce duce la acumularea lor în sânge și la simptome precum urina cu miros de arțar (de unde și numele bolii), letargie, convulsii și probleme neurologice severe. MSUD necesită tratament pe tot parcursul vieții prin intermediul unei diete speciale și monitorizarea constantă a nivelurilor de aminoacizi din sânge pentru a evita complicațiile.

Tirozinemia – patologie reprezentată de creșterea nivelurilor de tirozină în organism, cauzată de lipsa enzimei necesare pentru metabolizarea acesteia. Există mai multe tipuri de tirozinemii – tip I, II și III. Aceste tulburări sunt caracterizate prin leziuni hepatice, afectări renale, probleme neurologice și dificultăți în dezvoltare.

Alte patologii metabolice direct legate de nivelurile de aminoacizi din organism:

– Deficitul de metionină este asociat cu homocistinuria patologie în care este afectat metabolismul metioninei rezultând acumularea de homocisteină în sânge putând duce la probleme cardiovasculare, oftalmologice și neurologice, precum și la afecțiuni ale scheletului;

– Argininemia, boală metabolică ereditară rară în care organismul nu poate descompune arginina în mod corespunzător ducând la acumularea de arginină în sânge și la niveluri crescute de amoniu în organism, ceea ce poate provocă simptome precum vărsături, convulsii și deficiențe intelectuale;

– Tulburări ale ciclului ureei: arginina joacă un rol crucial în ciclul ureei, care este implicat în eliminarea amoniacului din organism. Disfuncțiile acestui ciclu pot duce la acumularea de amoniac în sânge, ceea ce poate avea efecte toxice;

– Ornitinemia (Hiperornitinemia) – patologie cauzată de deficiența enzimei ornitin-transcarbamilaza (OTC), care este implicată în metabolismul ornitinei și citrulinei. Această afecțiune duce la acumularea de ornitină și amoniac în sânge, ceea ce poate provoca simptome grave, cum ar fi vărsături, confuzie și comă;

– Citrulinemie de tip I (CTLN1) – boală metabolică ereditară rară care afectează metabolismul citrulinei. Acumularea de citrulină poate duce la simptome severe, cum ar fi letargie, vărsături, convulsii și pierderea conștienței.

Dozarea aminoacizilor în DBS prin metoda LC-MS/MS oferă o abordare importantă în diagnosticul și monitorizarea patologiilor metabolice și a screening-ului neonatal.

Studierea profilului aminoacizilor ajută la dezvoltarea de abordări terapeutice personalizate, facilitând o înțelegere mai profundă a metabolismului și a impactului său asupra sănătății umane.

Bibliografie:

A Quantitative Method for the Measurement of Dried Blood Spot Amino Acids Using Ultra-Performance Liquid Chromatography – Kaitlyn Bloom, Gail Ditewig Meyers and Michael J. Bennett.
Use of Dried Blood Spot Specimens to Monitor Patients with Inherited Metabolic Disorders – Stuart J. Moat, Roanna S. George and Rachel S. Carling
www.msdmanuals.com/home/children-s-health-issues/hereditary-metabolic-disorders/overview-of-amino-acid-metabolism-disorders
https://rarediseases.org/rare-diseases/