Artikel

BIOCHEMISCHE DIAGNOSTIEK VAN X-GEBONDEN ADRENOLEUKODYSTROFIE

Dr. R.B.H. Schutgens.
Klinisch chemicus Kindergeneeskunde, Universiteit van Amsterdam.

INLEIDING

DECEMBER 1994 - X-gebonden Adrenoleukodystrofie (X-ALD) is een ziekte die in 1923 voor het eerst beschreven is door twee Duitse artsen. X-ALD behoort tot een groep ziekten die leukodystrofieën genoemd worden. Bij deze ziekten vindt een progressieve beschadiging (dystrofie) plaats van de witte (leuko) stof in de hersenen, hetgeen de werking van de hersenen schaadt. Bij X-ALD is daarnaast meestal ook de bijnierschors aangedaan. Er zijn verschillende fenotypen (vormen) van X-ALD bekend. Biochemisch zijn die echter niet van elkaar te onderscheiden.

Sinds het begin van de tachtiger jaren is bekend dat er bij patiënten met X-ALD, in weefsels en in bloed relatief kleine afwijkingen bestaan in de vetzuren-samenstelling. Zoals u weet hebben deze afwijkingen echter grote gevolgen. Hoe komt dat?

Vetzuren zijn belangrijke onderdelen van vetten en ze komen in het bloed, maar ook in celmembranen in grote hoeveelheden voor. Voor het goed functioneren van een cel is een goede vetzuren samenstelling van de celmembraan van groot belang. Een onjuiste samenstelling van vetzuren in de celmembranen kan tot gevolg hebben dat cellen snel te gronde gaan of niet goed kunnen functioneren, zoals bijvoorbeeld in de bijnierschors. Daarnaast bestaat de witte stof van het zenuwstelsel (de myeline) voor een belangrijk deel uit een bepaald soort vetzuren, de verzadigde zeer langketen vetzuren. Bij X-ALD neemt de concentratie van deze vetzuren toe; de myeline wordt onstabiel en valt uiteen.

WAT ZIJN VETZUREN?

Vetzuren zijn lange ketens van koolstof-atomen met aan het einde van de keten een zuurgroep. Koolstof wordt in de chemie aangeduid met de letter C. Naar ketenlengte worden onderscheiden korte keten vetzuren (C₂-C₆, dus met 2 tot 6 koolstofatomen), middenketen vetzuren (C₈-C₁₄, met 8 tot 14 koolstof-atomen), langketen vetzuren (C₁₆-C₂₂, met 16 tot 22 koolstof-atomen) en zeer langketen vetzuren (C₂₂, dus met meer dan 22 koolstof-atomen).

Vetzuren komen bovendien voor als verzadigde vetzuren en als enkelvoudig of meervoudig onverzadigde vetzuren. De reclame voor voedingsmiddelen richt zich vooral op het benadrukken van het gunstige effect van onverzadigde vetzuren in de voeding op het cholesterolgehalte van het bloed en daarmee op het voorkomen van hart- en vaatziekten.

Vetzuren in ons lichaam zijn ofwel afkomstig uit de voeding of worden door het lichaam zelf gemaakt in de lever. In dit orgaan worden tijdens perioden met een ruim aanbod van calorieën in de voeding, korte keten vetzuren eerst verlengd tot middenketen vetzuren. Daarna tot langketen vetzuren en een klein deel vervolgens ook tot zeer langketen vetzuren.

Het omgekeerde proces, namelijk afbraak van vetzuren, vindt ook voornamelijk in de lever plaats. Deze afbraak is van groot belang voor het lichaam, vooral tijdens perioden van vasten. In de energiebehoefte van het lichaam wordt dan voorzien door afbraak van vetten en vetzuren. Met uitzondering van de zeer langketen vetzuren worden vrijwel alle typen vetzuren, indien dat nodig is voor de energievoorziening van het lichaam, afgebroken in aparte celonderdelen. Deze celonderdelen worden mitochondrieën genoemd.

Naast dit mitochondriële afbraaksysteem voor vetzuren bestaat er in onze cellen nog een tweede afbraaksysteem. Dat is in een ander celonderdeel gehuisvest, namelijk in het peroxisoom. Dit peroxisomale systeem kan veel geringere hoeveelheden vetzuren afbreken. Maar het is, in tegenstelling tot het mitochondriële systeem, wel in staat om verzadigde zeer langketen vetzuren en andere weinig voorkomende vetzuren af te breken.

Twee vetzuur-afbrekende systemen dus in de menselijke cellen. Één voor het massa-werk in de mitochondrieën en een ander voor de afbraak van bijzondere vetzuren in de peroxisomen.
Indien onverhoopt het peroxisomale afbraaksysteem voor vetzuren faalt, dan kunnen dus deze bijzondere vetzuren niet meer afgebroken worden. Het gaat daarbij dan om de verzadigde vetzuren cerotinezuur (C_26:0) en lignocerinezuur (C_24:0), die in kleine hoeveelheden via de voeding aangevoerd worden, of via ketenverlenging van langketen vetzuren in het lichaam zelf ontstaan. Deze vetzuren zijn dan in alle weefsels, in bloed en in gekweekte huidcellen in verhoogde concentraties aanwezig en worden in verhoogde mate in celmembranen ingebouwd.

PEROXISOMALE ZIEKTEN

In de tachtiger jaren werd duidelijk dat peroxisomen in de menselijke cellen essentiële functies hebben. Het niet goed functioneren van één of meerdere peroxisomale eiwitten leidt daarom vrijwel altijd tot ziekte. Intensief onderzoek in verschillende Medische Instituten, waaronder de Johns Hopkins Medical School, Baltimore, VS en het Academisch Medisch Centrum, Amsterdam heeft aan het licht gebracht, dat er tenminste 16 ziekten zijn, die veroorzaakt worden door een stoornis in de peroxisomale functie. Deze ziekten worden peroxisomale ziekten genoemd.

Het betreft in alle gevallen erfelijke stofwisselingsziekten. Dat betekent, dat een verandering in het erfelijke materiaal (DNA) in het X-chromosoom, ten grondslag ligt aan de ziekte. X-ALD hoort bij deze groep omdat is vastgesteld dat bij deze ziekte de peroxisomale afbraak van bijzondere vetzuren defect is. Het gaat daarbij om de verzadigde zeer langketen vetzuren (C_26:0, C_24:0) en het defect ontstaat, doordat een peroxisomaal eiwit in of aan de peroxisomale membraan niet naar behoren functioneert.

In 1993 heeft een Frans-Duits-Amerikaanse onderzoeksgroep het defect op het DNA van het X-chromosoom gevonden. Veel peroxisomale ziekten waaronder X-ALD, kunnen biochemisch herkend worden op basis van verhoogde concentraties van verzadigde zeer langketen vetzuren in weefsels, bloed of gekweekte cellen.

Dit betekent, dat een arts, die het vermoeden heeft dat een patiënt aan X-ALD lijdt, aan een gespecialiseerd laboratorium de vraag kan voorleggen, of de verzadigde zeer langketen vetzuren in het bloed (of in gekweekte huidcellen) van de patiënt verhoogd zijn. Deze vetzuren worden in dat laboratorium dan gemeten met behulp van een speciale techniek, de zogenaamde gaschromatografie.

GASCHROMATOGRAFISCHE ANALYSE VAN VETZUREN

In diverse soorten weefsel, in bloed en in huidcellen komen veel verschillende typen vetzuren voor. Vooral verzadigde en onverzadigde langketen vetzuren als palmitinezuur (C_16:0), stearinezuur (C_18:0) en oliezuur (C_18:1), maar ook tientallen andere vetzuren. Om het gehalte aan deze vetzuren te kunnen meten, moeten deze eerst uit het weefsel gehaald worden en vervolgens van elkaar gescheiden worden.

Voor deze scheiding wordt in het laboratorium de gaschromatografische techniek gebruikt. Hierbij worden de vetzuren, na verwijdering uit het weefsel, chemisch voorbehandeld. Daardoor worden zij vluchtig bij temperaturen boven 100 tot 150 °C. Deze voorbehandelde vetzuren worden vervolgens opgelost in een oplosmiddel en in een lange (25-50 meter), dunne (0.5 mm) glasachtige buis (kolom) gespoten die in een verwarmingsoven hangt. Voortdurend wordt heliumgas door de hete kolom gevoerd (draag-gas). Aan de wand van deze buis bevindt zich een 'coating' die een interactie kan aangaan met de passerende vetzuren.

Als deze interactie zwak is, dan duurt het maar kort voordat dat bepaalde vetzuur, voortgedreven door het draaggas, weer aan het einde van de kolom verschijnt. Wanneer de interactie sterker is dan duurt dit langer. Zo worden de vetzuren dus van elkaar gescheiden. Aan het einde van de kolom bevindt zich een detector die ieder vetzuur opmerkt dat van de kolom komt. De detector schrijft dit op in de vorm van een bepaalde afbeelding, die chromatogram wordt genoemd. Op zo'n chromatogram kan men duidelijk zien, dat de hoeveelheid C_26:0 bij een patiënt veel groter is dan bij een gezonde persoon. Deze waarneming is essentieel voor de biochemische diagnostiek.

De hoeveelheid C_26:0, C_24:0 en C_22:0 in een bepaald monster wordt dan uitgerekend op basis van de gegevens van het chromatogram. In de bijgevoegde tabel zijn relevante getallen aangegeven van de van belang zijnde vetzuren in bloedplasma van gezonde personen, van X-ALD-patiënten en van draagsters van X-ALD.

De getallen in de tabel laten zien, dat in bloed de C_26:0 vetzuur concentraties van X-ALD- patiënten en van gezonde personen duidelijk verschillen. Ook bij de meeste draagsters is deze concentratie verhoogd. Indien het laboratorium bij een patiënt met bepaalde gezondheidsklachten vaststelt, dat het gehalte van verzadigde zeer langketen vetzuren in bloedplasma verhoogd is tot de niveaus die in de tabel vermeld zijn, dan is daarmee de diagnose X-ALD gesteld. Ook in gekweekte huidcellen en in weefsels van X-ALD-patiënten wordt een verhoogd C_26:0 vetzuurgehalte gevonden.

Deze gaschromatografische bepaling wordt ook gebruikt om het effect van de behandeling met het GTO/GTE-dieet (glycerol-trioleaat /glycerol-trierucaat, 4:1^v/_v) te evalueren. Toevoeging van deze olie aan de voeding blijkt tot een normalisatie van het C_26:0 en C_24:0 gehalte in bloed en bloedcellen van de meeste patiënten te leiden, omdat de vorming van zeer langketen vetzuren in het lichaam onder invloed van deze olie wordt afgeremd.

Uiteindelijk is het de bedoeling om door middel van het dieet de vetzuren-samenstelling in bloed en weefsels, inclusief de witte stof in de hersenen te normaliseren en daarmee de demyelinisatie te stoppen of misschien zelfs te voorkomen.

PRENATALE DIAGNOSTIEK

Reeds voor de geboorte blijkt het C_26:0 vetzuur gehalte in het bloed en de weefsels van jongens met X-ALD verhoogd te zijn. Hiervan wordt gebruik gemaakt om bij zwangerschappen in families waarin X-ALD voorkomt, reeds vroeg in de zwangerschap na te gaan of de ongeboren vrucht (foetus) in de baarmoeder aan X-ALD lijdt.

In het AMC worden daartoe ofwel gekweekte vruchtwatercellen ofwel gekweekte placenta- cellen van mannelijke foetussen onderzocht. Het eerste type cellen wordt verkregen door uit vruchtwater, dat in de 15e of 16e zwangerschapsweek met een naald uit de baarmoeder gehaald is, cellen te kweken in het laboratorium. De uitslag van dit prenatale onderzoek komt dan in het algemeen in de 19e zwangerschapsweek beschikbaar. Bij onderzoek aan gekweekte placenta vlokken is dat eerder en wel in de 13e of 14e zwangerschapsweek. In principe wordt hierbij dezelfde gaschromatografische techniek gebruikt als bovenstaand beschreven.

In de afgelopen jaren zijn in het AMC te Amsterdam prenatale diagnoses gesteld bij 31 zwangerschappen met een herhalingsrisico voor X-ALD. Hierbij werden bij 12 zwanger schappen aangedane foetussen gediagnostiseerd. Deze zwangerschappen werden vervolgens op verzoek van de ouders afgebroken. Bij vrouwelijke foetussen wordt geen biochemisch onderzoek verricht. Men gaat er namelijk -ten onrechte- van uit, dat vrouwen geen ernstige klachten van X-ALD kunnen ontwikkelen.

CONCLUSIES

In de afgelopen 15 jaar zijn betrouwbare biochemische methoden voor de diagnostiek van X-ALD ontwikkeld. Hiermee zijn patiënten en draagsters van deze erfelijke ziekten goed te diagnostiseren. Ook zijn de methoden bruikbaar om het effect van de behandeling met het GTO/GTE-dieet te vervolgen en voor de prenatale diagnostiek van deze ziekte.

Intensief klinisch en biochemisch onderzoek is gaande enerzijds naar de relatie tussen de biochemische stoornissen bij deze ziekte en de ziekteverschijnselen en anderzijds naar methoden voor behandeling en preventie van de ziekte. Een betere kennis van de functies van peroxisomen is daarbij essentieel. Daarom wordt er hard gewerkt in verschillende centra over de hele wereld, waaronder het AMC te Amsterdam.

Alle (overige) artikelen over X-ALD op deze website...

Hoofdpagina | Omhoog | Terug | E-mail

Concept en productie: Communicatie.net. | Copyright © 2008 X-ALD Belangenvereniging.