Feiten over X-ALD

April 15th, 2010 |

Dr. Björn M. van Geel (neuroloog) en Dr. Stephan Kemp (onderzoeker)

De biochemie van X-ALD

X-chromosoom gebonden adrenoleukodystrofie (X-ALD) is een geslachtsgebonden overervende stofwisselingsziekte waarbij een defect in een specifiek enzym resulteert in een stapeling van zeer lang-keten vetzuren (ZLKV) in weefsels en organen en in het bijzonder in de hersenen, bijnieren en testis. ZLKV zijn vetzuren die bestaan uit meer dan 22 koolstofatomen. Deze vetzuren maken deel uit van plantaardige en dierlijke vetten en komen voor in ons dagelijks dieet, maar het grootste deel wordt door het lichaam zelf aangemaakt. Normaal gesproken worden deze ZLKV afgebroken in kleine, met een membraan afgesloten, structuren in de cel, de zogenaamde peroxisomen. Iedere cel, met uitzondering van de rode bloedcellen, bevat peroxisomen. In X-ALD is het afbraakproces van de ZLKV ernstig gestoord, waardoor ZLKV stapelen in de cellen, weefsels en organen. In het zenuwstelsel leidt dit tot ernstige beschadiging van de witte stof (myeline); dit proces wordt demyelinisatie genoemd. Myeline is als het ware de isolerende laag die om de zenuw heen ligt; het zorgt ervoor dat boodschappen (zenuwimpulsen) sneller worden doorgestuurd.

Wat is het ALD proteïne en wat doet het?

De cel wordt afgeschermd door de celmembraan. In de cel vinden we o.a. het cytoplasma en een aantal door een membraan afgesloten compartimenten die organellen worden genoemd. We herkennen de celkern (met het genetisch materiaal, DNA), mitochondria (de energiecentrale), endoplasmatisch reticulum (eiwitsynthese en transport), lysosomen (afvalverwerking), peroxisomen (detoxificatie), Golgi apparaat (opslag en transport).

Het creëren van afgesloten ruimtes heeft de cel de mogelijkheid gegeven om enzymen die moeten samenwerken bij elkaar te houden in hetzelfde compartiment. Vetzuurafbraak (vetzuuroxidatie) vindt plaats in twee verschillende organellen – het mitochondrion en het peroxisoom. De enzymen die betrokken zijn bij de vetzuurafbraak in mitochondria zijn anders dan die in de peroxisomen. De afbraak van ZLKV wordt uitsluitend uitgevoerd in de peroxisomen.

In 1993, is door Dr. Patrick Aubourg en Dr. Jean-Louis Mandel aangetoond dat het door het X-ALD gen geproduceerde ALD proteïne (ALD eiwit of ALDP) in cellen gelokaliseerd is in het peroxisoom. Het ALDP behoort tot een specifieke familie van transporteiwitten die energie gebruiken voor het verplaatsen van een molecuul (het substraat) van de ene zijde naar de andere zijde van het membraan (dus van buiten de cel naar binnen of andersom, of een compartiment (binnen de cel) in of uit).

ALDP is a transporter for VLCFA

Figuur afkomstig uit: Engelen, Kemp & van Geel: Van gen naar ziekte; X-gebonden adrenoleukodystrofie (From gene to disease; X-linked adrenoleukodystrophy). Ned Tijdschr Geneeskd 2008;152:804-808. Met toestemming van het Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde.

Het ALD eiwit fungeert als poort in het membraan van het peroxisoom. ZLKV kunnen door de poort het peroxisoom in getranporteerd worden waar ze afgebroken kunnen worden voor de productie van energie. De meest voor de hand liggende verklaring voor wat er mis gaat bij de ziekte X-ALD is dat een mutatie in het X-ALD gen ervoor zorgt dat het ALDP zijn transport functie niet goed kan vervullen waardoor de vetzuren stapelen in de cel, weefsels en organen.

Het X-ALD gen en X-ALD mutaties

Het X-ALD gen (ABCD1) ligt op het X-chromosoom en het produceert een eiwit dat is opgebouwd uit 745 bouwstenen (aminozuren). Dit eiwit wordt het ALDP genoemd. Het effect van een mutatie is zichtbaar gemaakt in de onderstaande foto’s. Er is gebruik gemaakt van een techniek waarbij het ALDP zichtbaar gemaakt kan worden in huidcellen (fibroblasten). (links) gezonde controle cellen, het ALDP en de peroxisomen zijn zichtbaar als stippen in de cel; (midden) fibroblasten van een X-ALD patiënt met een mutatie die ervoor zorgt dat het ALDP niet meer functioneert, de peroxisomen zijn onzichtbaar; (rechts) fibroblasten van een draagster uit dezelfde familie. Er zijn zowel positieve (met ALDP) als negatieve cellen (zonder ALDP) zichtbaar. Dit laatste heeft te maken met het feit dat het ABCD1 gen op het X-chromosoom ligt: mannen hebben een X-chromosoom en een Y-chromosoom en vrouwen hebben twee X chromosomen. Bij een man zien we het effect van de mutatie dan ook in iedere cel.
Bij vrouwen is het iets gecompliceerder. Omdat er per cel maar één actief X-chromosoom aanwezig is, wordt er bij vrouwen in iedere cel één X-chromosoom geïnactiveerd (X-inactivatie). Wanneer we huidcellen aankleuren zien we zowel positieve cellen (het gezonden X-chromosoom is aanwezig) als negatieve cellen (het gemuteerde X-chromosoom is aanwezig).


ALDP kleuring in huidcellen. De foto’s zijn gemaakt door Dr. Merel Ebberink

Diagnostiek

Tegenwoordig kan op zeer betrouwbare wijze worden onderzocht of iemand X-ALD heeft. Ook prenataal onderzoek is mogelijk. Bij mannen is de diagnose makkelijker te stellen dan bij vrouwen.

ZLKV: Onderzoek naar de concentratie van ZLKV in bloed is bij mannen zeer betrouwbaar. Een abnormaal hoge concentratie van het C26:0 vetzuur in combinatie met afwijkende verhoudingen van verschillende vetzuren (de zgn. C26:0/22:0 en C24:0/22:0 ratio) bevestigen de diagnose. Meestal wordt de bepaling 2 keer gedaan, dit om eventuele gevolgen van een monsterverwisseling of andere zeer zeldzame problemen te voorkomen. Bij 10-20% van de draagsters zijn de ZLKV in bloed echter normaal. Met een ZLKV bepaling in bloed alleen kan bij een vrouw
dus nooit de diagnose worden uitgesloten! Dezelfde bepalingen kunnen ook in gekweekte cellen (fibroblasten) afkomstig uit een huidbiopt worden gedaan. Bij de verdenking op draagsterschap kan dit onderzoek aanvullende informatie verschaffen. Ook al sluit een normale waarde van ZLKV bij mogelijke draagsters draagsterschap niet uit, wordt een verhoogde concentratie ZLKV gevonden, dan bevestigt dit de diagnose.

Immuunkleuringen: Het ALD eiwit kan worden aangetoond met zogenaamde antistoffen tegen dit eiwit (zie foto’s hierboven). Wanneer het eiwit niet kan worden aangetoond in huidcellen of witte bloedcellen, kan worden aangenomen dat het er niet is, en iemand inderdaad de ziekte bij zich draagt of heeft. Wordt het eiwit wel door de antistoffen herkend, dan wil het nog niet zeggen dat dit eiwit goed functioneert of goed is samengesteld. Wanneer het ALD eiwit kan worden aangetoond, sluit het dus niet uit dat iemand toch de ziekte bij zich draagt.

Mutatie-onderzoek: De meest betrouwbare methode waarmee de diagnose kan worden gesteld of uitgesloten is DNA onderzoek. Het ALD gen kan dan worden onderzocht op een mutatie. Zeker bij het onderzoek van vrouwen die draagster kunnen zijn is dit de meest betrouwbare methode. De beste strategie is om per aangedane familie bij één van de mannen of jongens naar de afwijking in het gen te zoeken. Is deze eenmaal bekend, dan kan er bij mogelijk aangedane personen waarbij het ZLKV- en immuunonderzoek geen zekerheid heeft gegeven gericht naar de DNA afwijking worden gezocht.

Prenataal onderzoek: Bij vrouwen die draagster zijn kan prenataal onderzoek uitkomst bieden. Vroeg in de zwangerschap kan door middel van vruchtwateronderzoek met bovenstaande technieken worden onderzocht of een ongeboren mannelijke vrucht (foetus) de ziekte heeft. De zwangerschap kan en mag dan onderbroken worden.

afbeelding van de Engelse vlag English    afbeelding van de Nederlandse vlag Nederlands    afbeelding van de Franse vlag Français   afbeelding van de Spaanse vlag Español   afbeelding van de Duitse vlag Deutsch