Szénhidrát intolerancia és diszacharidáz mérés - Mini-Review

Absztrakt

A szénhidrát-intolerancia egyike a számos szindrómának és betegségnek, amelyeket együttesen malabszorpciós szindrómának neveznek. Ide tartoznak a vékonybél baktériumok elszaporodása (SIBO), a lisztérzékenység, a bél lymphangiectasia, a rövid bél szindróma, a trópusi folyadék és néhány örökletes anyagcserezavar, például galaktozaemia és piruvát-kináz-hiány. Pontosabban, a cukrok felszívódásának hiánya világszerte több millió beteg számára befolyásolja a megbetegedéseket. A diszacharidáz mérést a gyomor-bél traktus rendellenességeinek vizsgálatában alkalmazzák. A diagnózis a duodenum vagy a jejunum endoszkópos vékonybiopsziájával történik, majd ezt követő biokémiai és hisztopatológiai elemzéssel. A bélbetegségek diagnózisa számos kihívást jelent, számos átfedő prezentációval és tünettel, például puffadás, hasmenés, székrekedés, puffadás, borborygmus, fogyás és súlyos kellemetlenségek.

Bevezetés

A szénhidrát-felszívódási rendellenességek előfordulása növekszik a közvélemény tudatosságának növekedésével és az olyan étrendekkel, mint az alacsony FODMAP (fermentálható oligoszacharidok, diszacharidok, monoszacharidok és poliolok) népszerűsége egyre növekszik. Az alacsony FODMAP-tartalmú ételek például az uborka, az ananász, a mandulatej, a tojás és az étcsokoládé. 1 A tejhez adható laktázenzim-pótláson (mikrobiális béta-galaktozidázok, például lactAid) kívül nincs szükség speciális klinikai beavatkozásra, például műtétre vagy gyógyszeres kezelésre, és e rendellenességek kezelése elsősorban a vétkes cukor elkerülését jelenti. 2 A klinikai vizsgálat első lépése a cukor diétás eltávolítása, ami a tünetek azonnali megszűnését és újbóli bevezetését eredményezi, ami hirtelen és nem kívánt visszahúzódást okoz. A gyermekek inkább diagnosztikai kihívást jelentenek, mivel a klinikusok kevésbé valószínű, hogy az invazív tesztet választják, mint a felnőttek. Ezt követően több kórházi látogatásra van szükség, hosszabb idővel a diagnózishoz. Ez megnöveli az iskolán kívüli napok számát, ami társadalmi-gazdasági következményekkel jár mind a gyermek, mind a szülő számára.

A szénhidrátok egyike a három makrotápanyagnak az emberi étrendben, a fehérjék és a zsírok mellett az elsődleges energiaforrás. Bár az energiaellátás a fő funkciójuk, a szénhidrátoknak szintén fontos szerepük van a sejtek integritásának fenntartásában, valamint a sejtek külső felületén szénhidrátszerkezetek kialakulásában sejtjelzési és -kereskedelmi célokra, mint például proteoglikánok, glikoproteinek és glikolipidek. Ahogy a nevük is mutatja, az összes szénhidrát csak szénből, hidrogénből és oxigénből áll. A monoszacharidok rögzített 1: 2: 1 arányú szén (C), hidrogén (H) és oxigén (O) arányúak, és szerves vegyületek aldehidek vagy ketonok formájában szerveződve, a szénláncon kívül több hidroxilcsoporttal. A glükóz egy polihidroxi-aldehid. Emil Fischer, egy szénhidrát vegyész bizonyította a glükóz szerkezetét, amiért Nobel-díjat kapott 1902-ben.

Az amilóz és az amilopektin szerkezete. (A) α (1-4) glikozidos kötések, amelyek összekapcsolják a glükózmolekulákat lineáris spirálláncokkal, amilóz képződik. (B) a (1-6) glikozidos kötések, amelyek az amilózmolekulákat elágazó láncú polimerláncokká kapcsolják, amilopektin képződnek. (a 3. hivatkozás engedélyével kiigazítva)

A szénhidrát emésztésnek ez az utolsó lépése a bél nyálkahártyájának speciális hámsejtjein megy végbe, amelyek együttesen alkotják az ecset határát. A három membránhoz kötött diszacharidáz, az SI, az MGAM és az LPH erősen N- és O-glikozilezett, ami lehetővé teszi azok kereskedelmét, szétválogatását és az apikális membránon való elhelyezkedését. Az SI és az MGAM nagyfokú homológiát mutat. Ezen integrált membránfehérjék helyes elhelyezése a glükóz transzporterek közelében lehetővé teszi a kapott termék, a glükóz hatékony felvételét. A kefe szegélye körülbelül 0,1 μm átmérőjű és 1 μm hosszú egyedi mikrovillusokból áll, és minden sejt legfeljebb 1000 mikrovillust tartalmazhat. Ezekben a speciális sejtekben található számos redő 600-szorosára növeli a felületüket, lehetővé téve a lehető legnagyobb abszorpciós kapacitást. Az ecset határán a korábban leírt számos enzimnek kulcsszerepe van a diszacharidok végtermékekre bontásában (1. táblázat).

Asztal 1

Ecset határdiszacharidokat.

EnzymeSubstrateProduct

Laktáz	Laktóz	Glükóz és galaktóz
Szacharáz	Szacharóz	Glükóz és fruktóz
Maltase	Malátacukor	2 x glükóz
Izomaltáz	Malátacukor	2 x glükóz
Trehalase	Trehalose	2 x glükóz

Szénhidrát intolerancia

A veleszületett szacharáz-izomaltáz-hiány (CSID) ritka, autoszomális, recesszív, veleszületett anyagcsere-hiba, amely a szacharáz-izomaltáz enzim mutációjából ered, amely a szacharáz teljes hiányát és a maltáz aktivitás legnagyobb részét eredményezi. Jelenleg 37 genetikai allélt jellemeznek, amelyek hét szukráz-izomaltáz-hiány (SID) fenotípust eredményeznek. 15 SI-hiányos csecsemőknél krónikus hasmenés és anamnézis felszívódási tünetek szerepelnek. 16 Az ozmotikus hasmenést ismét a megnövekedett luminalis diszacharidok okozzák, és a megjelenés általában 2-16 hetes korban jelentkezik, általában az anyatejtől való elválasztáskor és a folyadékbevitel diétás oligoszacharidokkal és cukros italok formájában történő diszacharidokkal történő pótlásakor. A diagnózis megállapítása után az étrend azonnali abbahagyása és/vagy az okozó diszacharidok pótlása helyreállítja a gyomor-bélrendszer (GI) normális működését. A SI mutációk többsége az enzim fehérje hiányát eredményezi (azaz nullmutációkat). Más mutációk nem horgonyzott vagy helytelenül elhelyezett (inkább szekretált, mint visszatartott) fehérjéket eredményeznek, további bizonyítékokkal egészítve ki, hogy ennek a membránhoz kötött fehérjének a normális működéshez az enterocita sejt felszínén kell lennie.

A maltázhiány önmagában nehezebben diagnosztizálható, mint akár a laktáz-, akár a szacharázhiány, mivel a szacharáz-izomaltáz és a maltáz-glükoamiláz fehérjéknek átfedő maltáz aktivitása van. Az 1960-as években Dahlqvist a vékonybélben a maltáz aktivitásának négy fő frakcióját azonosította, amelyek elengedhetetlenek voltak két különböző peptid, az SI és az MGAM számára. 17 Nichols et al. beszédesen leírja a modern molekuláris biológia fejlődését Dahlqvist bél diszacharidázainak tanulmányozásával kapcsolatos alapvető munkájában. 18 A maltázhiányt négy osztályba sorolták a diszacharidáz aktivitásról szóló nagy brit tanulmány alapján (n = 30k) a 2006 és 2011 között klinikai indikáció céljából gyűjtött duodenális biopsziák felhasználásával. Ez a négy osztály a következő: Veleszületett szacharáz-izomaltáz-hiány (CSID) (maltase 1b és/vagy 1a hiány), szacharázhiány (1b maltóz), Pandisaccharidase hiány (PDD) és egy új, negyedik osztályozás, amely az 1a, II és III maltázaktivitások összességén alapul, de feltételezésük szerint szacharázhiány nélkül egy új kategória Maltázhiány (PMD). Ezt a maltáz-nem szacharáz-hiányt a következő egyenlettel nyerik le:

Ez a cikk vitatta Dahlqvist azon hipotézisét, miszerint veleszületett maltóz-intolerancia nem létezik a nyálkahártya szövetéből származó többszörös maltáz-aktivitások redundanciája miatt. Azt feltételezték, hogy a fenti egyenlet negatív eredménye azonosítja az elsődleges maltózhiányt.

A trehaláz a kefe határán is megtalálható, és hidrolizálja a trehalózt, a glükóz α (1,1) diszacharidját, amely számos növény- és állatfajban megtalálható. A gombák az egyetlen táplálkozási trehalóz forrása az emberben. A természetben a fő funkciója a kiszáradás elleni védelemnek tűnik, mivel a trehalóz magas vízmegtartó képességgel rendelkezik. 20 A trehalóz hosszú időn át víz nélkül termelődik, majd ezt követően újraélesztik, ha a vízellátás újraindul, pl. feltámadó növények. Ezt a hasznos sejtmembrán-megőrzési funkciót egyre inkább használják a kereskedelmi, gyógyszerészeti és orvosi iparban olyan betegségek potenciális kezelésére, mint a Huntington-kórea és az Alzheimer-kór. Vízmegtartó képessége miatt a trehalózt a szárított ételek adalékaként használják. 21 Az emlősök a trehalózt nem szintetizálják. A trehalase-gén (TREH) mutációi hasonló tüneteket eredményeznek, mint más diszacharidáz-hiány esetén pl. hányás, hasi diszkomfort stb. trehalózt tartalmazó ételek elfogyasztása után. Mind az autoszomális recesszív, mind az autoszomális domináns öröklődési mintákat leírták.

Szénhidrát intolerancia - diagnózis

A szénhidrát-intolerancia meghatározásához rendelkezésre álló fő diagnosztikai platformok a hidrogén-légzési tesztek, a vékonybél diszacharidáz biopsziás vizsgálata, a laktóz-tolerancia tesztek és a laktóz-intolerancia genetikai tesztjei.

A laktóz intoleranciát általában gondos klinikai anamnézissel lehet diagnosztizálni, táplálkozási kihívásokkal alátámasztva, olyan betegeknél, akiknél a tej elfogyasztása után régóta fennáll a hasmenés vagy a puffadás. 22 Egyéb tünetek, például kiütés, zihálás vagy egyéb anafilaxiás tünetek tehéntej-allergiára utalnak, szemben a specifikus laktóz-intoleranciával. Ez különösen igaz a csecsemőkre, mivel a tejallergia ritka a felnőtteknél, és olyan tüneteket okozhat, mint hányás vagy nyelőcső reflux, amelyek egyik sem a laktóz intolerancia megnyilvánulása. 23 Az igazi laktóz-intolerancia krónikus és időszakos savas hasmenés jelenlétében is javallt. A legtöbb laktóz-intoleranciában szenvedő ember akár 6–12 g laktózt (120–240 ml tej) is bevehet anélkül, hogy tünetei jelentkeznének. 24.

Diagnózis - Lélegzetvizsgálatok

Diagnózis - Disaccharidase teszt

Az automatizált analizátorok kombinálhatják a diszacharidáz-hexokináz módszert egy reakció küvettán belül, ahol a diszacharidáz reakció úgy következik be, hogy az egyes mintákat előzetesen inkubáljuk minden szubsztrát (laktóz, szacharóz, izomaltóz és maltóz) jelenlétében, standard időintervallumon keresztül. A reakciót ezután a hexokináz pufferben található tris puffer (pH 7,8) - közvetlen diszacharidáz inhibitor - gátolja. A reakció ezután NADH előállításához vezet, a hexokináz és a glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz enzimek hozzáadása után. Ebben a vizsgálatban több feltételezést is megfogalmaznak. Először is, hogy az inkubációs periódus végén jelen lévő tris-puffer minden diszacharidáz-aktivitást gátol. Másodszor, hogy a jelen lévő glükóz minden moljára egy mol NADH termelődik a hexokináz-G6PD reakció révén. Végül, hogy a reakció befejeződik, vagyis a hexokináz-G6PD reakcióval előállított összes glükózmól NADH -vá oxidálódik, azaz egy enzim aktivitását a szubsztrát termékmé alakult mikromóljainak számaként határozzuk meg percenként. A diszacharidáz aktivitást a következő képlettel számolják:

ΔGlikóz	A glükóz koncentrációjának változása (μmol/l-ben) a vakpróba és a reakcióminta között
n	A kialakult glükózmolekulák száma szubsztrátmolekulánként Laktóz és szacharóz esetében n = 1; maltóz és izomaltóz esetében n = 2.
t	Enzimminta és a szubsztrát inkubációs ideje (15 perc)

2. táblázat

A diszacharidázszintek korábbi referencia intervallumai.

Normális enzimszintek értékeiU/g

Laktáz	> 15
Maltase	> 100
Izomaltáz	> 5
Szacharáz	> 25

Diagnózis - Laktóz tolerancia tesztek

Diagnózis - Laktóz intolerancia genetikai tesztelés

A jelen cikkben korábban leírt C/T-13910 genetikai variánst arra használják, hogy genotípusba sorolják azokat a személyeket, akik gyaníthatóan primer laktóz-intoleranciában szenvednek, és hogy megkülönböztessék azokat, akik másodlagos okok miatt laktáz-intoleranciában szenvednek. Noha a C/T-13910 egy európai populációra jellemző, számos más, nem európaiaknál gyakoribb polimorfizmus segíthet a laktáz perzisztencia azonosításában, kizárva ezzel az elsődleges laktóz intoleranciát, mint a páciens tüneteinek okát. Ausztráliában több kémiai patológiai laboratórium kínál rutinszerű genetikai tesztet a laktóz intoleranciára vonatkozóan.

Vita

Mint minden biokémiai vizsgálatnál, a teszt minősége is csak olyan jó, mint a minta minősége. Kevés eredmény érhető el az enzimaktivitások számszerűsítésének kísérleteiből, ha a mintát nem megfelelő helyről veszik, vagy nem megfelelő módon tárolják. A biopsziás mintavétel és az elemzés közötti kritikus fontosságú a minta kezelése. Még egy rövid formalin-expozíció is tönkreteszi az enzimaktivitást, és bár az emberi szaglórendszer képes felismerni a formalin-szennyeződést, egyre több laboratórium lép át érzékenyebb detektáló rendszerek felé, hogy azonosítsa az észrevehetetlen szennyeződéseket, amelyek befolyásolhatják az eredmény integritását, ami téves értelmezéshez vezet.

A diszacharidáz-tesztek szabványosítása elengedhetetlen. A különböző laboratóriumok különböző mintaelőkészítési eljárásokkal rendelkeznek, például homogenizálás szövetdarálóval vagy ultrahangos kezelés, amelyek szintén befolyásolhatják az eredményeket. A laboratóriumok közötti inkongruancia fennáll a teljes fehérje és glükóz módszertan, az egységek jelentése és az eredmények értelmezése terén is. A laboratóriumok között eltérő a referencia-intervallumok tartománya is, amelyek többségét a múltbeli adatokból származtatták. A kereskedelemben kapható minőség-ellenőrzési anyagok és a külső minőségbiztosítási rendszerek hiánya hozzájárul e tesztek szabványosításának és harmonizálásának hiányához.

A legtöbb laboratórium jelentős növekedést tapasztalt ezekben a tesztekben az elmúlt 10 évben. Ez oda vezetett, hogy a kézi vizsgálatokról az automatizált analizátorokra váltottak. Ez legalább a műszaki paraméterek szabványosítását elősegíti, de továbbra is nagy, együttműködési erőfeszítéseket igényel az egyes laboratóriumoktól.

Következtetések

A szénhidrát-intolerancia lehet elsődleges vagy másodlagos eredetű, és számos teszt áll a klinikusok rendelkezésére, hogy kiderüljön az átfedő tünetek valódi oka. A szénhidrát-intolerancia leggyakoribb oka, a laktóz-intolerancia, önmagában nem betegség, hanem természetes, evolúciós jelenség, amely a csecsemőkorban a laktáz termelés csökkenését vezérli. A molekuláris teszt nagymértékben növelte az elsődleges diszacharidáz-hiány tudományos ismereteit, de a kódoló mutációk és a nem kódoló genetikai variánsok további vizsgálatára van szükség.

A diszacharidáz-vizsgálatok klinikai laboratóriumi standardizálásának hiányát sürgősen megfelelő életkor-specifikus referencia intervallumokkal kell kezelni. Ez lehet a legnehezebb kihívás az összes közül.

A szénhidrát-intolerancia speciális, nem invazív, arany-standard megközelítésének követelménye továbbra is megfoghatatlan.

Lábjegyzetek

Versenyző érdekek: Egyik sem nyilatkozott.