Gangliozydoza GM1 jest genetycznym zaburzeniem neurologicznym spowodowanym mutacjami w genie genie beta-galaktozydazy kwasu lizosomalnego. Podczas gdy jej ekspresja fenotypowa jest jest złożona, zwykle klasyfikuje się ją jako postać dziecięcą, młodzieńczą lub dorosłą na podstawie wieku zachorowania, tempa progresji objawów i nasilenia zajęcia ośrodkowego układu nerwowego. nasilenia zajęcia ośrodkowego układu nerwowego. Przeanalizowaliśmy gen kwaśnej beta-galaktozydazy u 12 japońskich pacjentów z dziewięciu rodzin. Celem było zidentyfikowanie mutacji u poszczególnych pacjentów, a następnie zbadanie możliwej korelacji między mutacjami a fenotypami klinicznymi. Northern blotting cDNA ludzkiej beta-galaktozydazy o pełnej długości wykazały, że mRNA wahał się od niewykrywalnego do znacznie zmniejszonego u pacjentów w wieku niemowlęcym ale było normalne pod względem ilości i wielkości u wszystkich młodocianych i dorosłych pacjentów. Cztery zidentyfikowano cztery różne mutacje missense, z których każda ogranicza się do odpowiedniej form klinicznych w naszych małych próbkach. U niemowlęcego pacjenta z zmniejszonym, ale wykrywalnym mRNA, znaleziono mutację punktową skutkującą Arg49----Cys. U niemowlęcego pacjenta z prawie niewykrywalnym mRNA, mutacja Arg457----Ter. Mutację Arg201----Cys znaleziono u wszystkich czterech młodocianych pacjentów. młodocianych pacjentów, podczas gdy wszystkich sześciu dorosłych pacjentów było homozygotycznych dla mutacji punktowej mutacji punktowej Ile51----Thr. Mutacje wykryte u młodocianych i dorosłych pacjentów pacjentów zmieniają miejsca restrykcji w normalnym genie, a zatem są podatne na szybkie badanie przesiewowe. Przewidywanie, że mutacje te są odpowiedzialne za chorobę choroby klinicznej zostało potwierdzone przez brak ekspresji aktywności katalitycznej zmutowanych białek w zmutowanych białek w systemie ekspresji komórek COS-I.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 SŁÓW) --- Zbadano niemowlę płci żeńskiej z wczesną postacią gangliozydozy GM1 typu I. Limfocyty limfocyty, transformowane limfocyty i hodowane fibroblasty skóry pacjentki. wykazano ciężki niedobór beta-D-galaktozydazy. The aktywności beta-D-galaktozydazy tych komórek od ojca i matki pacjenta matki i ojca pacjenta były na dolnej granicy normalnego zakresu. Akumulacja oligosacharydów oligosacharydów w moczu pacjenta wykazały typową dla typu I GM1-gangliozydozę, ale nie wykryto gangliozydu GM1 w moczu i transformowanych limfocytach pacjenta. moczu ani w transformowanych limfocytach. Cechy kliniczne były zgodne z dziecięcą gangliozydozą GM1. Mieszanina homogenatów z hodowanych fibroblastów lub transformowanych limfocytów hodowanych fibroblastów lub transformowanych limfocytów pacjenta i kontroli nie wykazała uzupełnienia aktywności beta-D-galaktozydazy w stosunku do kontroli. --- Przeprowadzono mikroskopię immunoelektronową w celu zbadania biosyntezy lizosomalnej beta-galaktozydazy (beta-gal) w normalnych i zmutowanych ludzkich fibroblastach. Używając poliklonalnych i monoklonalnych przeciwciał wykazaliśmy w normalnych komórkach prekursorowe formy beta-gal w szorstkim retikulum endoplazmatycznym (RER) i w aparacie Golgiego w całym stosie cisternae. W lizosomach praktycznie cały beta-gal istnieje jako multimer dojrzałego enzymu o wysokiej masie cząsteczkowej. W autosomalnej recesywnej chorobie GM1-gangliozydozy spowodowanej niedoborem beta-gal oraz w galaktosialidozie, związanej z połączonym niedoborem lizosomalnej neuraminidazy i beta-gal, formy prekursorowe tego ostatniego enzymu znajdują się w RER, Golgiego i pewne oznakowanie jest obecne na powierzchni komórki. Lizosomy pozostają nieznakowane, co wskazuje na brak cząsteczek enzymu w tej organelli. organelle. W fibroblastach z galaktozialidozą również nie znaleziono dojrzałego beta-gal w lizosomach, ale w lizosomach, ale w tych komórkach obecność formy monomerycznej może być zwiększona przez leupeptynę (hamowanie proteolizy), podczas gdy dodanie częściowo "białka ochronnego" o masie 32 kDa powoduje przywrócenie multimerów beta-gal o wysokiej masie cząsteczkowej. multimerów beta-gal o wysokiej masie cząsteczkowej w lizosomach. --- Mutacje w lizosomalnej kwaśnej beta-galaktozydazie (EC 3.2.1.23) leżą u podstaw dwóch różnych zaburzeń. różnych zaburzeń: gangliozydozę GM1, która w różnym stopniu obejmuje układ nerwowy i narządy i narządy trzewne w różnym stopniu, oraz zespół Morquio typu B (choroba Morquio B Morquio B), który jest chorobą tkanki kostno-stawowej bez żadnych objawów ze strony OUN. objawów ze strony OUN. Ten artykuł pokazuje, że transdukcja ludzkich fibroblastów z gangliozydozą GM1 za pomocą wektorów retrowirusowych kodujących ludzką kwaśną beta-galaktozydazę prowadzi do całkowitej korekty niedoboru enzymatycznego. Nowo enzym jest prawidłowo przetwarzany i kierowany do lizosomów w transdukowanych komórkach. transdukowanych komórkach. Eksperymenty korekcji krzyżowej z użyciem komórek zmodyfikowanych retrowirusem jako dawców enzymu wykazały jednak, że ludzki enzym jest przenoszony z niską wydajnością. skuteczności. Eksperymenty z użyciem innego wektora retrowirusowego niosącego ludzkie cDNA potwierdziły tę obserwację. cDNA potwierdziły tę obserwację. Transdukcja ludzkich fibroblastów GM1 i mysich komórek NIH 3T3 z wektorem retrowirusowym kodującym mysią beta-galaktozydazę cDNA skutkowała wysokim poziomem aktywności enzymatycznej. Ponadto stwierdzono, że mysi enzym był przenoszony do ludzkich komórek z wysoką wydajnością. Enzym w pożywce kondycjonowanej przez genetycznie zmodyfikowane komórki sugerują, że ludzki enzym beta-galaktozydaza jest mniej skutecznie uwalniany do przestrzeni do przestrzeni zewnątrzkomórkowej niż jego mysi odpowiednik. Badanie to sugeruje, że enzymy lizosomalne, w przeciwieństwie do uogólnionej percepcji w dziedzinie terapii genowej, mogą znacząco różnić się właściwościami. terapii genowej, mogą różnić się znacząco pod względem swoich właściwości i zapewniają wgląd w projektowania przyszłych interwencji terapii genowej w niedoborze kwaśnej beta-galaktozydazy niedobór. --- Nieprawidłowości siatkówki są dobrze udokumentowane u pacjentów z chorobami spichrzeniowymi gangliozydów. gangliozydów. Całkowita zawartość i dystrybucja glikosfingolipidów siatkówki była po raz pierwszy u myszy kontrolnych oraz myszy z chorobą Sandhoffa (SD) i gangliozydozą GM1 myszy z gangliozydozą. Mikroskopia świetlna i elektronowa siatkówek SD i GM1 ujawniła magazynowanie w komórkach zwojowych. Podobne do wcześniejszych odkryć w siatkówce szczura, GD3 był głównym gangliozydem w siatkówce myszy, podczas gdy GM2 i GM1 były gatunkami drugorzędnymi. gatunki. Całkowita zawartość gangliozydów była odpowiednio o 44% i 40% wyższa w siatkówkach SD i GM1 niż w siatkówkach kontrolnych. Ponadto zawartość GM2 i GM1 były odpowiednio 11-krotnie i 51-krotnie wyższe w siatkówkach SD i GM1 niż w siatkówkach kontrolnych. odpowiednio w siatkówkach kontrolnych. Stwierdzono wysokie stężenia asialo-GM2 i asialo-GM1 stwierdzono odpowiednio w siatkówkach SD i GM1, ale były niewykrywalne w siatkówkach kontrolnych. niewykrywalne w siatkówkach kontrolnych. Nieprawidłowości GSL w siatkówkach SD i GM1 odzwierciedlają znaczące zmniejszenie aktywności beta-heksozoaminidazy i enzymu beta-galaktozydazy. Chociaż elektroretinogramy u myszy SD i GM1, wzrokowe potencjały wywołane były nieprawidłowe u obu mutantów. u obu mutantów, wskazując na zaburzenia widzenia. Nasze odkrycia przedstawiają modelowy system do oceny patobiologii siatkówki i terapii gangliozydoz. gangliozydoz. --- Zbadano lipidy mózgowe pacjentów z gangliozydozami GM1, niemowlęcymi, młodzieńczymi i które są spowodowane niedoborem beta-galaktozydazy, zostały zbadane i porównane ze sobą. i porównano je ze sobą. Typ niemowlęcy wykazywał nieprawidłowe akumulację GM1 i asialo-GM1, w przeciwieństwie do znacznego zmniejszenia takich głównych lipidów mózgowych, takich jak cholesterol, fosfolipidy, cerebrozyd i sulfatyd. Zauważono również, że znaczne ilości takich nietypowych lipidów, jak wolne kwasy tłuszczowe kwasy tłuszczowe, GlcCer, LacCer, GbOse3Cer i GbOse-4Cer oraz nLcOse4Cer. mózgu. Odkrycia te wskazały, że ten typ niemowlęcy może towarzyszyć ciężkiej dysgenezji mózgu ze słabą mielinizacją. Typ młodzieńczy wykazał również znaczny wzrost GM1 i asialo-GM1, ale spadek cholesterolu, fosfolipidów, cerebrozydu i sulfatydu nie był tak duży jak w typie dziecięcym. Odkrycia te wraz z występowaniem estru cholesterolu sugerowały, że mózg mózgu spowodowało postępującą demielinizację po pojawieniu się niedojrzałej mieliny. An autopsji tkanki mózgowej pacjenta płci męskiej, u którego ostatecznie zdiagnozowano przypadek GM1-gangliozydozy typu przewlekłego po jego śmierci, wykazała pewną akumulację GM1 i asialo-GM1, szczególnie w jądrze ogoniastym i skorupie, podczas gdy wykazał umiarkowane ilości GM1 w pozornie normalnej istocie szarej i białej. To wydawało się, że nie ma nieprawidłowych lipidów mózgowych, z wyjątkiem gangliozydów i niektórych neutralnych glikosfingolipidów w typie przewlekłym. --- Siostra i brat, obecnie w wieku 7 i 9 lat, zgłosili się z zatrzymaniem rozwoju zatrzymaniem rozwoju, zaburzeniami chodu, demencją i postępującą padaczką miokloniczną z hiperakuzją w drugim roku życia. Następnie spastyczne Następnie spastyczne niedowłady czterokończynowe doprowadziły do stanu decerebrate. Przy braku zwyrodnienia plamki żółtej lub siatkówki zwyrodnienia plamki żółtej lub siatkówki, organomegalii i cech somatyczno-twarzowych sugerujących mukopolisacharydozę, obecność hiperakusji wraz z niebiesko-morskimi histiocytami histiocytami w biopsjach szpiku kostnego i niedoborem aktywności beta-galaktozydazy ale normalna aktywność glukozydazy, heksozoaminidazy i neuraminidazy w testach enzymów lizosomalnych stanowi kliniczno-patologiczno-biochemiczny profil GM1 gangliozydozy typu 2. Jest to rzadka, postępująca choroba szarej materii o późnym początku w okresie niemowlęcym. choroba szarej materii, w której niedobór beta-galaktozydazy jest w dużej mierze zlokalizowany do mózgu, chociaż można go wykazać w leukocytach i hodowanych fibroblastach skóry. fibroblastach skóry. Należy ją odróżnić od prezentacji Jansky'ego-Bielschowsky'ego neuronalnej ceroidalnej lipofuscynozy, encefalopatii mitochondrialnej, kwasicy mleczanowej, epizodów udarowych. kwasica mleczanowa, epizody udarowe (MELAS) i padaczka miokloniczna z poszarpanymi czerwonymi włóknami (MERRF). (MERRF), nietypowe prezentacje gangliozydoz GM2 (Tay-Sachsa i Sandhoffa) (choroby Tay-Sachsa i Sandhoffa), pierwotna sialidoza (niedobór neuraminidazy niedobór neuraminidazy), galaktosialidoza i choroba Alpersa. --- Gangliozydoza GM1 jest rzadką chorobą spichrzeniową układu nerwowego spowodowaną dziedzicznym niedoborem kwaśnej beta-galaktozydazy. Charakterystyczną cechą neurologiczną charakterystyczną cechą neurologiczną GM1-gangliozydozy typu 3 (u dorosłych lub przewlekłej) jest zwykle powoli postępująca dystonia z dyzartrią. postępująca dystonia z dyzartrią spowodowana dominującym zajęciem zwojów podstawy mózgu. zwojów podstawy mózgu. W literaturze opisano około 20 dorosłych pacjentów z tym zaburzeniem. literaturze. Nie ma jednak doniesień o 3 braciach z typem 3 GM1-gangliozydozą i wynikami MRI. Przypadek 1 (probant): 28-letni mężczyzna był hospitalizowany z powodu grymasu twarzy, dyzartrii i uogólnionej dystonii. Urodził się po prawidłowej ciąży i porodzie. urodził się po prawidłowej ciąży i porodzie. Jego rozwój był prawidłowy do 3 roku życia, kiedy jego rodzice zauważyli trudności z mówieniem i chodzeniem. rodzice. Te nieprawidłowości neurologiczne postępowały powoli, a grymas twarzy i ruchy dystoniczne i ruchy dystoniczne pojawiły się 7 lat później. Nie mógł chodzić w wieku 22 lat. wieku. Przy przyjęciu był przykuty do łóżka z wyraźną skoliozą i podwichnięciem żuchwy. żuchwy. Komunikacja była możliwa tylko poprzez wskazywanie słów napisanych na tablicy. na tablicy. Przypadek 2: 33-letni mężczyzna, starszy brat przypadku 1, wykazywał podobne cechy neurologiczne i przebieg kliniczny. podobne cechy neurologiczne i przebieg kliniczny. Badanie lampą szczelinową ujawniło zmętnienia rogówki, które były zlokalizowane w głębokim zrębie. Przypadek 3: 33-letni mężczyzna, starszy brat 33-letni mężczyzna, starszy brat przypadku 1 lub przypadku 2. W wieku 10-11 lat zaobserwowano u niego podobne objawy jak w przypadku 1 lub 2. Nasilenie dystonii było łagodniejsze niż u jego braci. niż u jego braci. Rozpoznanie gangliozydozy GM1 u trzech pacjentów postawiono na podstawie następujących danych (ABSTRAKT SKRÓCONY DO 250 SŁÓW) --- Gangliozydozy obejmują rodzinę lizosomalnych chorób spichrzeniowych charakteryzujących się przez nagromadzenie złożonych glikosfingolipidów w układzie nerwowym i innych tkankach. w układzie nerwowym i innych tkankach, wtórnie do upośledzonej aktywności hydrolaz lizosomalnych lub ich białek aktywujących. związanych z nimi białek aktywujących. Gangliozydoza GM1 i GM2 są związane z niedoborem z niedoborem odpowiednio β-galaktozydazy i β-heksozoaminidazy. Wszystkie gangliozydozy charakteryzują się postępującą neurodegeneracją, której nasilenie jest proporcjonalne do którego nasilenie jest proporcjonalne do resztkowej aktywności enzymu. Gangliozydozy GM1 charakteryzują się dysostozą, organomegalią i zgrubieniem w ich najcięższych postaciach. w najcięższych postaciach, podczas gdy dzieci z klasyczną dziecięcą gangliozydozą GM2 (choroba Tay-Sachsa) są zwykle oszczędzone zaangażowanie ogólnoustrojowe, z wyjątkiem przypadku wariantu Sandhoffa, w którym może wystąpić organomegalia. Wiśniowo-czerwone plamki wiśniowo-czerwone plamki występują we wczesnych postaciach gangliozydoz, ale są mniej rzadziej w mniej nasilonych fenotypach o późniejszym początku. Makrocefalia, przesadna reakcja wyolbrzymiona reakcja startowa, pogorszenie funkcji poznawczych, drgawki, ataksja i postępujący zanik mięśni. postępujący zanik mięśni mogą występować w różnych postaciach gangliozydozy. Diagnoza Diagnozę stawia się na podstawie badania aktywności enzymu i można ją potwierdzić za pomocą analizy mutacji. analizę mutacji. Badania przesiewowe nosicieli w kierunku choroby Tay-Sachsa okazały się niezwykle skuteczne w zmniejszaniu częstości występowania tej choroby w zagrożonej populacji aszkenazyjskiej. Nie istnieją sprawdzone terapie modyfikujące przebieg choroby gangliozydoz. --- Gangliozydoza GM1 jest lizosomalną chorobą spichrzeniową glikosfingolipidów (GSL) spowodowaną genetycznym niedoborem enzymu przez genetyczny niedobór kwaśnej beta-galaktozydazy (beta-gal), enzymu, który katabolizuje GM1 w lizosomach. Akumulacja GM1 i jego formy asialo (GA1) występuje głównie w mózgu, prowadząc do postępującej neurodegeneracji i dysfunkcji mózgu. neurodegeneracji i dysfunkcji mózgu. Terapia redukcji substratów ma na celu zmniejszenie tempa biosyntezy GSL w celu zrównoważenia upośledzonego tempa katabolizmu. Cukier iminowy N-butyldeoksygalaktonojirimycyna (NB-DGJ) jest konkurencyjnym inhibitorem specyficznej dla ceramidów glukozylozylacji. specyficznej dla ceramidów glukozylotransferazy, która katalizuje pierwszy etap biosyntezy GSL biosyntezy. Nowonarodzone myszy C57BL/6J (B6) i myszy z nokautem beta-gal (-/-) były wstrzykiwano codziennie od 2 dnia po urodzeniu (p-2) do p-5 z nośnikiem lub NB-DGJ w dawce 600 mg lub 1200 mg/kg masy ciała. Te stężenia leku znacząco zmniejszyły całkowitą zawartość gangliozydów i GM1 w mózgu u myszy B6 i beta-gal (-/-) myszy. Leczenie farmakologiczne nie miało znaczącego wpływu na żywotność, masę ciała, masę mózgu lub zawartość wody w mózgu u myszy B6 i beta-gal (-/-). Znaczące podwyższenie neutralnych lipidów (GA1, ceramidu i sfingomieliny) zaobserwowano w myszy beta-gal (-/-) leczonych NB-DGJ, ale nie były one związane z niekorzystnymi efekty. Ponadto, leczenie NB-DGJ myszy B6 i beta-gal (-/-) od p-2 do p-5 nie miało późniejszego wpływu na zawartość gangliozydów w mózgu w p-21. Nasze wyniki pokazują że NB-DGJ jest skuteczny w zmniejszaniu całkowitej zawartości gangliozydów i GM1 w mózgu we wczesnym wieku noworodkowym. Odkrycia te sugerują, że terapia redukcji substratów przy użyciu NB-DGJ może być skuteczną wczesną interwencją w przypadku gangliozydozy GM1 i prawdopodobnie innych lizosomalnych chorób spichrzeniowych GSL. --- Aktywność alfa-galaktozydazy i beta-galaktozydazy określono w preparatach leukocytów preparatach leukocytów pochodzących od 100 losowo wybranych dorosłych Chińczyków. Dla alfa-galaktozydazy zidentyfikowano dwie grupy o niskiej aktywności: grupa I składała się z 3 kobiet o aktywności poniżej 40% normy, a grupa II składała się z 5 mężczyzn i 1 kobiety z aktywnością około 60% normy. Badania rodzinne sugerowały, że te niskie aktywności alfa-galaktozydazy są genetycznie uwarunkowane genetycznie. Stwierdzono, że tylko u 1 osoby aktywność beta-galaktozydazy wynosiła około 50% normy. aktywności beta-galaktozydazy; przypuszczalnie jest on nosicielem niedoboru beta-galaktozydazy (gangliozydoza GM1). --- Gangliozydoza GM1 i choroba Morquio B są odmiennymi zaburzeniami zarówno klinicznie, jak i biochemicznie. i biochemicznie, ale wynikają z tego samego niedoboru enzymu beta-galaktozydazy. niedoboru enzymu beta-galaktozydazy. Z drugiej strony, galaktosialidoza i sialidoza mają wspólne cechy kliniczne i biochemiczne. wspólne cechy kliniczne i biochemiczne, ale wynikają one z dwóch odrębnych niedoborów enzymów, a mianowicie a mianowicie białka ochronnego/katepsyny A i neuraminidazy, odpowiednio. Jakkolwiek odmienne, w praktyce zaburzenia te pokrywają się zarówno klinicznie, jak i biochemicznie. klinicznie i biochemicznie, tak że łatwe rozróżnienie między nimi jest czasami trudne. czasami trudne. Głównym tego powodem może być fakt, że te trzy enzymy tworzą unikalny kompleks w lizosomach, który jest wymagany dla ich stabilności i obróbki potranslacyjnej. W tym przeglądzie skupiam się głównie na pierwotnych i wtórnych stanach niedoboru beta-galaktozydazy i przedstawiam kilka hipotezy wyjaśniające różnice między gangliozydozą GM1 a chorobą Morquio B . --- Gangliozydoza GM1 jest chorobą genetyczną z niedoborem lizosomalnej beta-galaktozydazy. spowodowaną mutacjami genu kodującego ten enzym. Jednakże, pozornie normalną aktywność enzymu stwierdzono w osoczu lub surowicy od młodocianych pacjentów z gangliozydozą GM1 pacjentów z gangliozydozą homozygotyczną dla mutacji, R201C (201Arg-->Cys), po krzepnięciu przez 30 minut. To znalezisko płynu pozakomórkowego jest niezwykłe u pacjentów z pierwotnym i genetycznym niedoborem beta-galaktozydazy. Aktywność enzymu w surowicy stała się stosunkowo niska dopiero po 3 1/2-godzinnym krzepnięciu, ponieważ jej wzrost nie zaobserwowano u tych pacjentów. Test beta-galaktozydazy nie zawsze jest wiarygodny, szczególnie w przypadku surowicy lub osocza jako źródła enzymu. osocza jako źródła enzymu, w celu rozpoznania dziedzicznego niedoboru beta-galaktozydazy beta-galaktozydazy, chyba że jest przeprowadzany w dobrze kontrolowanych warunkach.
Który niedobór enzymu może powodować gangliozydozę GM1?
Gangliozydozy GM1 są związane z niedoborem β-galaktozydazy.