Neue Methoden des Therapiemonitorings bei Patienten mit Propionazidämie und Methylmalonazidämie durch die Quantifizierung der Acylcarnitine im Trockenblut mittels Tandemmassenspektrometrie; Referenzwerte bei gesunden Erwachsenen

Abstract

Neue Methoden des Therapiemonitorings bei Patienten mit Propionazidämie und Methylmalonazidämie durch die Quantifizierung der Acylcarnitine im Trockenblut mittels Tandemmassenspektrometrie Referenzwerte bei gesunden Erwachsenen unter verschiedenen Bedingungen

Die diätetische Behandlung und die Gabe von Carnitin hat zu einer großen Verbesserung der Lebenserwartung von Patienten mit Propionazidämie (PPA) und Methylmalonazidämie (MMA) geführt, doch ist die psychomotorische Entwicklung weiterhin unbefriedigend. Bis-lang gibt es für diese Erkrankungen noch keine einfach durchführbare Stoffwechselüberwa-chung, die der Therapieoptimierung dient. In der vorliegenden Arbeit wurde bei fünf Patienten mit MMA und neun Patienten mit PPA überprüft, ob die Messung eines Quotienten aus Propionylcarnitin und Palmitoylcarnitin (C3/ C16) in auf Filterpapier aufgetropftem Blut mittels Tandemmassenspektrometrie ein geeigne-ter Parameter für die Überprüfung der diätetischen und medikamentösen Stoffwechsellage darstellt. Hierfür wurde in einem 14-tägigen Abstand eine Blutentnahme von den Eltern durchgeführt sowie der klinische Zustand mittels eines strukturierten Telefoninterviews durch einen klinischen Score evaluiert. Außerdem wurden das freie Carnitin und die Acylcarnitine bei gesunden Probanden unter verschiedenen Bedingungen gemessen und untersucht, in welchen Blutbestandteilen diese enthalten sind. Bei den Messungen der Acylcarnitine an gesunden Probanden zeigte sich, dass die Konzent-ration des freien Carnitins im Trockenblut, das normalerweise relativ konstant ist, unter einer Carnitingabe ansteigt. Unter körperlicher Belastung fallen die freien Carnitinspiegel ab. Die Propionylcarnitinkonzentrationen waren hierbei hingegen stark erhöht. Die Konzentrationen der langkettigen Acylcarnitine sind nach körperlicher Belastung und Glukosegabe erniedrigt, ansonsten relativ konstant. Bei der Bestimmung des freien Carnitins und der Acylcarnitine im kapillaren und venösen Trockenblut zeigte sich, dass das freie Carnitin wie auch alle Acylcar-nitine im venösen Trockenblut deutlich niedrigere Konzentrationen aufwiesen. Es zeigte sich, dass freies Carnitin sowie Acetylcarnitin ungefähr zu gleichen Teilen im Serum wie in den zellulären Blutbestandteilen enthalten sind. Alle anderen Acylcarnitine sind zu über 90 % in den zellulären Blutbestandteilen enthalten. Bei der Patientenstudie lag der mittlere Quotient C3/ C16 der Patienten mit PPA zwischen 11,5 und 27,2, mit MMA zwischen 12,1 und 29,4 (Vergleichskonzentrationen Probanden: 1,5 +/- 0,5; n=23). Meist ging ein niedriger klinischen Score mit einem deutlich niedrigeren Quotienten einher. Bei einem höheren klinischen Score war der Quotient z.T. bis auf das fünffache erhöht, Krankenhausaufenthalte waren häufiger. Patienten mit stabiler Stoffwech-seleinstellung zeigten deutlich niedrigere Quotienten. Der C3/ C16-Quotient, der beim Stoffwechselgesunden mindestens um das 10-fache niedriger ist als bei einem PPA- oder MMA-Patienten, dient dazu, über die Höhe der Propionylcarni-tinkonzentration die Menge des im Stoffwechsel anfallenden Propionyl-CoA wiederzugeben und über die Palmitoylcarnitinkonzentration den Energiezustand des Stoffwechsels anzuzei-gen. Der Quotienten C3/ C16 kann als hilfreicher Laborparameter zur Beurteilung der Stoff-wechsellage betrachtet werden. Dieser Parameter ist bevorzugt dafür geeignet, die langfristi-ge Stoffwechsellage einzuschätzen und damit eine Beurteilung des Therapieregimes zu er-möglichen. Für die Beurteilung einer akuten Stoffwechselentgleisung ist der klinische Befund jedoch ausschlaggebend für die Entscheidung über eine Notfallbehandlung.

New methods for monitoring therapy of patients with propionic acidemia and methylmalonic acidemia by quantification of acylcarnitines in dried blood by tandem mass spectrometry Reference values for healthy adults under different conditions

Dietary treatment and carnitine supplementation has greatly improved long-term outcome of patients with propionic acidemia (PPA) and methylmalonic acidemia (MMA), however psychomotor development is still unsatisfactory. Thus far, there is no simple method for monitoring metabolism for optimisation therapy. In this study, nine patients with PPA and five patients with MMA were investigated to test if the measurement of a ratio of propionylcarnitine to palmitoylcarnitine (C3/ C16) in blood dropped on filter paper with tandem mass spectrometry is a suitable parameter for monitoring the dietary and medical metabolic condition. Therefore at a 14 days intervals, a blood puncture was performed by the parents and the clinical situation was evaluated with a clinical score by structured phone calls. In addition, free carnitine and acylcarnitines were measured under different conditions from healthy volunteers and the localisation of these metabolites was determined in different blood components. The acylcarnitine measurements with healthy volunteers showed that the concentration of free carnitine, which is normally constant, was elevated under carnitine supplementation. Free carnitine levels are degraded under physical stress. The propionylcarnitine concentration was nevertheless elevated. The concentration of long-chain acylcarnitines was lower under physical stress and glucose supplementation but was otherwise fairly constant. The measurement of free carnitine and acylcarnitines in capillary and venous dried blood showed clearly lower concentrations of free carnitine and all acylcarnitines in venous dried blood. It could be demonstrated that free carnitine and acylcarnitines are in approximately equal parts in serum and corpuscular blood components. All other acylcarnitines were localised to more than 90 % in corpuscular blood components. In the study with patients, the mean C3/ C16 ratio in patients with PPA was between 11.5 and 27.2 and with MMA between 12.1 and 29.4 (concentration from comparible volunteers: 1.5 +/- 0.5; n=23). In most cases a lower clinical score was associated with a clearly lower ratio. With an increased clinical score, the ratio was in some cases up to five times higher, and hospitalisation was more frequent. Patients with stable metabolic conditions showed an unmistakably lower ratio. The C3/ C16 ratio which is at least 10 times lower in a metabolically healthy person than in a PPA or MMA patient, indicates, via the propionylcarnitine concentration, the amount of propionyl-CoA in metabolism and from the palmitoylcarnitine concentration, the energy level of metabolism. The C3/ C16 ratio can be used as a helpful laboratory value for estimation of the metabolic condition. Use of this ratio is preferred to estimate the long-term metabolic condition and to plan possible therapy. For assessment of acute metabolic decompensation the clinical findings are crucial in order to decide on emergency management.