Введение
Глава 1. Характеристика класса наследственных болезней обмена веществ 18
1.1. Историческая справка 18
1.2. Классификация наследственных болезней обмена веществ 21
1.3. Механизмы патогенеза при наследственных болезнях обмена веществ 25
1.3.1. Метаболические изменения при наследственных болезнях обмена веществ 26
1.3.1.1. Накопление субстрата 27
1.3.1.2. недостаточность продуктов реакции 30
1.3.1.3. Влияние продуктов или субстратов блокированной ферментной реакции на другие метаболические процессы 31
1.3.1.4. Метаболическая изоляция 32
1.3.2. Первичный биохимический дефект при наследственных болезнях обмена веществ 33
1.4. Типы наследования при наследственных болезнях обмена веществ 35
1.5. Эпидемиология наследственных болезней обмена веществ 36
1.6. Клинические проявления наследственных болезней обмена веществ 41
1.7. Общие принципы лабораторной диагностики наследственных болезней обмена веществ 1.7.1. Этап исследования метаболитов 45
1.7.2. Этап исследования белков 48
1.7.3. Этап исследования мутантных генов 51
1.7.4. Массовый и селективный скрининг на наследственные болезни обмена веществ 54
1.7.4.1. Тандемная масс-спектрометрия в массовом скрининге новорожденных 55
1.7.4.2. Селективный скрининг наследственных болезней обмена веществ 58
1.8. Лечение наследственных болезней обмена веществ. Основные принципы и перспективы 59
Глава 2. Материалы и методы исследования 64
2.1. Характеристика выборок и материала для исследований 64
2.2. Экспериментальные методы 65
2.2.1. Тандемная масс-спектрометрия 65
2.2.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография тандемная масс-спектрометрия органических кислот мочи 67
2.2.3. Газовая хроматография - масс-спектрометрия 67
2.2.4. Определение концентрации очень длинноцепочечных жирных кислот в плазме крови 68
2.2.5. Определения активности галактозо-1-фосфат уридилтрансферазы 68
2.2.6. Молекулярно-генетические методы исследования 70
2.2.7. Создание тест-систем для молекулярной диагностики галактоземии тип 1, тирозинемии типі, недостаточности альфа 1 -антитрипсина 71
2.2.7.1. Синтез олигонуклеотидов 71
2.2.7.2. Изготовление микрочипов 71
2.2.7.3. Мультиплексная полимеразная цепная реакция 72
2.2.7.4. Гибридизация на микрочипе 72
2.2.7.5. Регистрация результатов 73
2.3. Статистическая обработка результатов исследований 74
Глава 3. Анализ частоты наследственных болезней обмена веществ в Российской Федерации 75
3.1. Спектр и относительные частоты отдельных подклассов наследственных болезней обмена веществ 75
3.2. Анализ нозологической структуры наиболее представленных подклассов наследственных болезней обмена веществ 78
3.2.1. Нозологическая структура лизосомных болезней накопления 78
3.2.2. Нозологическая структура группы митохондриальных болезней 81
3.3. Анализ частот заболеваний из группы лизосомных болезней накопления в России (Центральный федеральный округ) 84
Глава 4. Оптимизация методов биохимической и молекулярно-генетической диагностики наследственных болезней обмена веществ 90
4.1. Оптимизация методов биохимической диагностики наследственных болезней обмена веществ 90
4.1.1. Совершенствование методов диагностики нарушений обмена аминокислот, органических кислот и дефектов митохондриального Р-окисления, выявляемых методом тандемной масс-спектрометрии 91
4.1.1.1. Диагностические значимые соотношения метаболитов 96
4.1.1.2. Подтверждающая диагностика заболеваний, выявляемых методом тандемной масс спектрометрии 100
4.1.2. Микрометоды определения некоторых органических кислот методом высокоэффективной жидкостной хроматографии - тандемной масс-спектрометрии 112
4.1.2.1. Определение концентрации сукцинилацетона 112
4.1.2.2. Определение концентрации оротовой кислоты 115
4.1.2.3. Определение концентрации глутаровой кислоты 117
4.1.2.4. Определение концентрации N-ацетиласпартата 119
4.1.3. Биохимические подходы диагностики пероксисомных болезней 121
4.2. Оптимизация подтверждающих молекулярно-генетических методов диагностики наследственных болезней обмена веществ 124
4.2.1. Митохондриальные болезни 125
4.2.1.1. Атрофия зрительных нервов Лебера 125
4.2.1.2. Синдром MELAS 127
4.2.1.3. Синдром Ли (ген SURF1) 128
4.2.1.4. Болезнь Альперса 129
4.2.2. Лейкоэнцефалопатия с поражением ствола и высоким уровнем лактата при MP-спектроскопии (LBSL) 130
4.2.3. Дефекты митохондриального Р-окисления 132
4.2.3.1. Недостаточность среднецепочечной ацил-КоА дегидрогеназы жирных кислот 132
4.2.3.2. Недостаточность очень длинноцепочечной ацил КоА-дегидрогеназы жирных кислот 133
4.2.3.3. Недостаточность длинноцепочечной 3- гидрокси ацил-КоА-дегидрогеназы жирных кислот 134
4.2.4. Органические ацидурии 135
4.2.4.1. Глутаровая ацидурия тип 1 135
4.2.4.2. Множественная карбоксилазная недостаточность с поздним дебютом (недостаточность биотинидазы) 136
4.2.4.3. Метилмамлоновая ацидурия 137
4.2.5. Аминоацидопатии 138
4.2.5.1. Болезнь с запахом кленового сиропа мочи 139
4.2.5.2. Недостаточность орнитинтраскарбомилазы 140
4.2.5.3. Тирозинемия тип 1 140
4.2.5.4. Алькаптонурия 142
4.2.5.5. Цитруллинемия тип 1 143
4.2.6. Нарушения обмена углеводов 143
4.2.6.1. Болезнь Гирке (гликогеноз тип 1а, 1в) 143
4.2.6.2. Галактоземия 145
4.2.7. Другие наследственные болезни обмена веществ 146
4.2.7.1. Семейный внутрипеченочный холестаз тип 2 (болезнь Байлера) 146
4.2.7.2. Пантотенаткиназная недостаточность 146
4.2.7.3. Гипероксалурия тип 1 147
4.2.7.4. Синдром Цельвегера 148
4.2.8. Лизосомные болезни накопления 148
4.2.8.1. болезнь Краббе 149
4.2.8.2. Болезнь Ниманна-Пика тип С 151
4.3. Создание тест-систем для определения мутаций в генах методом гибридизации на биочипах 153
4.3.1. Тест-система для определения мутаций в гене галактозо- 1-фосфат-уридил трансферазы, обуславливающих развитие галактоземии тип I 154
4.3.2. Тест-система для определения мутаций в генах фумарилацетоацетат гидролазы и альфа-1 антитрипсина 157
Глава 5. Методические подходы для совершенствования программ массового и селективного скрининга на наследственные болезни обмена веществ 161
5.1. Селективный скрининг на наследственные болезни обмена веществ 162
5.2. Создание протокола подтверждающей диагностики галактоземии тип 1 169
5.2.1. Разработка биохимической подтверждающей диагностики галактоземии 169
5.2.1.1. Определение активности галактозо-1-фосфат уридилтрансферазы 170
5.2.1.2. Определение оптимальной отрезной точки 173
5.2.2. Разработка подтверждающей ДНК-диагностики галактоземии 175
5.2.3. Алгоритм подтверждающей диагностики галактоземии тип 1 178
5.2.4. Применение алгоритма подтверждающей диагностики для массового скрининга 179
5.2.4. Концентрация тотальной галактозы в крови у новорожденных с установленным генотипом 182
Глава 6 Общее заключение 186
Выводы 191
Практические рекомендации 194
Список литературы 196
Приложение 1 225
Приложение 2 228
Приложение 3 232
Приложение 4 241
