Fytaanihappo C20.0. Refsumin tauti.

Peroxisomes, Refsum's disease and the a and w-oxidation of phytanic acid
LÄHDE: R.J.A. Wanders J.C. Komen.
Avainsanoja
Käytetyt lyhennykset
Suom. Fytaanihapon oksidaatiotiet
alfa- ja beetaoksidaatio
w-oksidaatio
ARD
Historiaa Refsumin taudista, oireet
Taustalla oleva biologinen poikkeavuus
Entsyymin löytö
Fytaanihapon oksidaatioteitten entsymoloigasta
Neljä entsyymireaktiota fytaanihaposta pristaanihappoon
Pristaanihappo käy läpi kolme beetaoksidaatiosykliä peroksisomeissa.
Fytaanihapon alfa oksidaatio detaljina
Ensimmäinen askel. Fytaanihappo aktivoidaan fytanoyyli-CoA muotoon (phytanoyl-CoA)
ACSL
FATP/ASCVL
Toinen askel. Fytanoyyli-CoA molekyylin hydroksyloituminen 2-OH-fytanoyyli-CoA:ksi.
Kolmas askel. 2-OH fytanoyyli pilkkoutuu pristanaaliksi.
Neljäs askel: Aldehydistä tulee vastaava happo. Pristanaalin oksidaatio pristaanihapoksi
Seuraava askel tässä tiessä
Periaatteessa on kaksi eri tapaa, millä CoA-esterit siirtyilevät mitokondriaan. ’
Ensimmäinen tie on
Toinen tie
Fytaanihapon alfa-oksidaatio ja metaboliittien kuljetus peroksisomikalvojen läpi.
PMP34
Oxoglutaraatin- meripihkahapon vaihto
”Redox shuttle ” LDH
Fytaanihapon w-oksidaatio, alternatiivinen mekanismi, jolla fytaanihappo hajoaa.
Hydroxyfytaanihappo ja CYP450
PPARa ja fibraatit
SREBP ja statiinit
ARB malli kehitetty
VIITE

LÄHDE: R.J.A. Wanders J.C. Komen.
Genetic Metabolic Diseases Laboratory. Biochemical Society Transactions (2007) 35, (865–869) Focus Topics at Life Sciences 2007

Avainsanoja
acyl-CoA thioesterase, rasvahappojen oksidatio, fatty acid oxidation, w-oxidation, peroxisome, phytanic acid, Refsum's disease.
Käytetyt lyhennykset
ACSL, long-chain acyl-CoA synthase, pitkäketjuisten rasvahappojen Acyl- CoA syntaasi.
ACSVL, very-long-chain acyl-CoA synthase, hyvin pitkäketjuisten rasvahappojen Acyl-CoA syntaasi.
AMACR, methylacyl-CoA-racemase
ARD, adult Refsum's disease, Aikuisen Refsum tauti
CRAT, carnitine acetyltransferase, karnitiini-asetyyli-transferaasi
CYP, cytochrome P450, sytokromi P450.
ER, endoplasmic reticulum, endoplasminen verkosto
FALDH, fatty aldehyde dehydrogenase, rasva-aldehydi-dehydrogenaasi
FATP, fatty acid transport protein, rasvahapon kuljetusproteiini
PPARa, peroxisome-proliferator-activated receptor a, peroxisomiproliferaattorin aktivoiva reseptori a.
PTS2, peroxisome-targeting signal 2, peroxisomiin kohdentava signaali 2.
SREBP, sterol-regulatory-element-binding protein, sterolia säätelevää elementtiä SRE sitova proteiini.

Suom. Fytaanihapon oksidaatiotiet
alfa- ja beetaoksidaatio
Tässä työssään tutkijat kuvaavat nykyisen tietämyksen tilaa FYTAANIHAPON (Phytanic Acid) (C20:0) oksidaatiotien entsymologiasta. Fytaanihappo-oksidaation tuote , esim. pristaanihappo, käy läpi kolme beeta-oksidaation sykliä peroksisomeissa , minkä jälkeen tuotteet ( kuten 4,8-dimetyylinonenyyli-CoA, propionyyli-CoA ja asetyyli-CoA) siirretään ulos peroxisomeista jompaa kumpaa tietä joko (a) karnitiinista riippuva reittiä, mitä välittää CRAT( karnitiini-asyylitransferaasi) ja CROT (karnitiini-O-oktanyylitransferaasi) tai (b) vapaana happona, jolloin välittäjänä on yksi tai useampi peroksisomaalinen ACOT ( Acyl-CoA-thioesteraasi).
w-oksidaatio
Tutkijat kuvasivat myös nykytietoa fytaanihapon w-oksidaatiosta, varsinkin kun tämän tien farmakologinen ylösssäätäminen saattaa muodostaa uuden hoitostrategian perustan ARD- taudissa ( adult Refsum disease).

ARD
Aikuisen Refsumin tautia potevilla henkilöillä fytaanihappoa kumuloituu kudoksiin ja kehon nesteisiin, koska alfa-oksidaatiosysteemissä on puute.

Historiaa Refsumin taudista, oireet
Sigvald Refsum kuvasi ARD taudin ensimmäisen kerran 1940-luvulla ja sitä luonnehtii varhainen retinitis pigmentosa ja anosmia ( hajuaistin menetys) yleisinä poikkeavuuksina kaikilla ARD- potilailla. On sitten on lisäksi erilaisin vaihtelevin kombinaatioin neuropatiaa , kuuroutta, ataksiaa , iktyoosia ja kardiaalisia oireita. Näillä potilailla on mortaliteettia sydämen rytmihäiriöistä, sydäninsuffisienssista ja kardiomyopatiasta.On pidettävä mielessä, että täyttä oireistoa tavataan harvoin ja että useimmat piirteet kehittyvät vasta iän mukana.

Taustalla oleva biologinen poikkeavuus
Klenk et Kahlke (1964) keksivät sen biologisen poikkeavuuden, mikä ARD taudissa piilee, nimittäin plasmaan ja kudoksiin kumuloituvan fytaanihapon (phytanic acid (3,7,11,15-tetramethylhexadecanoic acid) liikamääriä näillä potilailla. Tätä löytöä seurasi tutkimukset merkatulla fytolilla ( phytol), joka on fytaanihapon (Phytanic acid) edeltäjäaine sekä fytaanihapolla itsellään. Osoittautui, että U-14C20- merkattu fytaanihappo oksidoitui nopeasti (14C1) CO2 molekyyliksi terveillä, mutta ei ARD-potilailla.

Entsyymin löytö
Aluksi kaavailtiin, että todennäköisimmin fytaanihapon oksidaatiomekanismi käsittäisi yksinkertaisesti ”alkuvaiheen oksidatiivisen dekarboksylaatioaskeleen, jossa terminaalinen karboksiryhmä vapautuisi hiilidioksidina CO2” . Tämän mekanismin yksityiskohdat jäivät edelleen epäselviksi 1990-luvun lopulle asti, jolloin selvitettiin muu osa oksidaatiotiestä, kun oli keksitty entsyymi fytanoyyli-CoA2-hydroksylaasi. Se nimittäin osoittautui puuttuvan ARD potilaista
Tässä työssään tutkijat esittävät katsauksen näistä fytaanihapon oletettua monimutkaisemmista oksidaatioteistä ja asian tärkeydestä ARD potilaille. Lopuksi he kuvaavat viimeisiä tuloksia toisesta fytaanihapon oksidatiomekanismista, w-oksidaatiosta.

Fytaanihapon oksidaatioteitten entsymologasta
Fytaanihappoa on ravintoperäisenä ja silloin siitä tunnetaan kahta stereoisoformia (3R) ja (3S)-.Fytaanihapot (PHYTANIC ACID) , jotka molemmat voidaan käsitellä yhdellä oksidatiivisella systeemillä, antavat tuotteeksi on (2R)- ja (2S) pristaanihappoja. (PRISTANIC ACID).
Koska taas peroksisomaalinen beeta-oksidaatiosysteemi hyväksyy ainoastaan(2S)-asyyli CoA-muodot , lisäentsyymiä vaaditaan peroksisomaaliseen oksidoitumiseen, ja sen entsyymin nimi on AMACR (methylacyl-CoA-racemase). Tämä rasemaasi vaaditaan oksidoimaan (2R) pristaanihappoa, mutta ei (2S) pristaanihappoa.

Neljä entsyymireaktiota fytaanihaposta pristaanihappoon

Oksidaatiotien entsymologiaa on työstetty eräissä yksityiskohdissaan ja se käsittää neljä peräkkäistä entsymaattista reaktiota jotka muuttavat fytaanihapon pristaanihapoksi
Pristaanihappo on tetrametyylipentadekanonihappo. ( pristanic acid (2,6,10,14-tetramethylpentadecanoic acid)
Koska pristaanihapolla taas on ensimmäinen metyyliryhmä C2- asemassa (verrattuna fytaanihapon C3- asemaan), pristaanihappo voi alkaa käydä läpi beetaoksidaatiota.
Pristaanihappo käy läpi kolme beetaoksidaatiosykliä peroksisomeissa.
ja lopputuotteena on dimetyylinonanoyyli-CoA (dimethylnonanoyl-CoA) , joka sitten kuljetetaan jatkossa mitokondriaan, jossa se voi oksidoitua täydellisesti.

Fytaanihapon alfa oksidaatio detaljina
Fytaanihapon alfa-oksidaatiotie käsittää neljä perättäistä tapahtumaa, jotka ovat lyhyesti seuravaat:
Ensimmäinen askel. Fytaanihappo aktivoidaan fytanoyyli-CoA muotoon (phytanoyl-CoA)

Muralidharan ret Muralidharan aluksi ehdottivat, että fytaanihapon ja palmitiinihapon aktivaatiossa saattaisi olla toiminnassa eri entsyymit.ainakin koe-eläinmaksan mikrosomeissa.
Pahan et al. tulivat siihen tulokseeen, että peroksisomeissa on erillinen Acyl- CoA syntetaasi spesifisesti fytaanihappoa varten.
Vanhooren et al.tutkivat happoanalogien aktivoimisia, kuten fytaanihappoanalogin (3- metyylimargariinihapon), pristaanihappo analogin (2-metyyli-palmitiinihappoa), palmitiinihapon ja lignoseriinin, joita löytyy koe-eläimen mikrosomeissa
Watkins et al. toisaalla osoittivat, että Suzukin työryhmän kloonaama ja sekvensoima pitkien rasvahappojen LCFA asyyli-CoA-syntetaasi, ACSL1 (long-chain acyl-CoA synthase 1) omasi myös fytanyyli-CoA syntetaasiaktiivisuutta. (phytanoyl-CoA synthetase activity).
Miyazawa et al. olivat taas aiemmin osoittaneet, että tätä syntetaasia esiintyi" mitokondriassa, peroxisomeissa ja mikrosomeissa".
Coleman et al. taas huolellisissa tutkimuksissa selvittivät edellisten tulosten virheellisyyden. Syy virheeseen oli, että Miyazawa oli käyttänyt antibodeja, joita kehittyi täydellistä ACSL1 proteiinia vastaan. Se havaitsee muitakin ACSL-perheen jäseniä , koska niillä on samanlainen konservatiivinen aminohapposekvenssi, josta nousee samoja epitooppeja.

ACSL
Tähän mennessä on löydetty viisi erillistä ACSL-isoformia. Tämä perhe on luokitettu kahteen alaperheeseen, joissa on ACSL1, ACSL5 ja ASCL6 rakenteita toisessa perheessä ja ACSL3, ASCL4 ja ASCL5 toisessa.
Lewin et al. osoittivat että ASCL4 oli ainoa peroksisomaalinen ASCL.
ACSL5 sijaitsi mitokondriassa, mutta ASCL1 oli lokalisoitunut mitokondriaan liittyvään kalvoon ( mitochondria associated membrane, MAM) , endoplasmiseen retikulumiin (ER) ja sytosoliin, mutta ei mitokondriaan tai peroxisomeihin.
ACSL4 on perifeerinen membraaninen proteiini. Sen sijaan ACSL1 ja ACSL5 ovat integraalisia kalvoproteiineja.
Vielä ei ole osoitettu, mikä osuus on näillä ASCL- entsyymeillä fytaanihapon aktivaatiossa .

FATP/ASCVL
Samoin ei ole vielä osoitettu FATP ( fatty acid transport protein)/(ASCVL ( very long chain acyl CoA synthase) entsyymiperheitten osuutta.
The role of each of these ACSLs in the activation of phytanic acid as well as that of members of the FATP (fatty acid transport protein)/ACSVL (very-long-chain acyl-CoA synthase) family remain to be established.

Toinen askel. Fytanoyyli-CoA molekyylin hydroksyloituminen 2-OH-fytanoyyli-CoA:ksi.
Entsyymi fytanyyliCoA 2 hydroksylaasi ( Phytanoyl-CoA 2-hydroxylase) kuuluu 2-oxoglutaraatista riippuvien oxygenaasien perheeseen. Tämä on taas suurin tunnettu perhe hemimetalleista riippumattomia oksidoivia entsyymejä ja entsyymiä eristettiin ensi kertaa koe-eläimen maksan peroksisomeista( Janssen et al.) koe-eläimen maksan proteiinissa on tyypillinen PTSE, peroxisomiin kohdentava signaalisekvenssi (RLQIVLGHL) , mikä johtaa proteiinia peroxisomeihin. Samanlaisia PTS2-sekvenssejä havaittiin myöhemmin fytanoyyli-CoA2-hydroksylaaseissa

Kolmas askel. 2-OH fytanoyyli pilkkoutuu pristanaaliksi.
Jatkoentsyymi tässä tiessä on . 2-HPCL (2-hydroxyphytanoyl-CoA lyase)/HACL (hydroxyacyl-CoA lyase).Foul et al. löysivät tämän lyaasin ja se näyttäytyi olevan TPP:stä riippuva entsyymi (tiamiinipyrofosfaatista, B1 vitamiinista riippuva) ja siinä oli tyypillinen PTS1 signaali. Tämä entsyymi hyväksyy 2-OH-asyyli-CoA muotoisia substraatteja, joten se on mahdollisesti tärkeä monessa avainosassa 2-hydroxy-rasvahappojen oksidaatiosssa.

Neljäs askel: Aldehydistä tulee vastaava happo. Pristanaalin oksidaatio pristaanihapoksi
Neljättä askelta katalysoi vielä identifioimaton aldehydidehydrogenaasi. Varhaiset tutkimukset viittasivat siihen, että pristanaalin oksidaatio pristaanihapoksi voisi tapahtua endoplasmisen retikulumin kalvossa (ER) mikrosomaalisen FALDH entsyymin katalysoimana. (fatty aldehyde dehydrogenase) ja sitä koodaa ALDH3A2.

FALDH puutteisista Sjögren-Larsson potilaiden fibroblasteista tehtiin tämä päätös. Heillä oli FALDH:ta koodaavassa rakenteellisessa geenissä ALDH3A2 mutaatioita.
Jatkotutkimukset, joita Jansen ja Croes tekivät, johtivat erillisen pristanaalidehydrogenaasin löytymiseen peroksisomeista. Tämä voi viitata siihen, että fytanoyyliCoA- oksidaatio voi edistyä täydellisesti peroksisomien sisällä.
Tämän peroksisomaalisen entsyymin tarkempi luonnehdinta ei ole vielä valmis , vaikka FALDH on palannut takaisin tälle areenalle.
Ashibe et al. sanovat, että eras ALDH3A2 variantti, nimeltä FALDH-V, kohdistuu erityisesti peroksisomeihin ja saattaa katalysoida aldehydejä (pristanaali joukossa) muuttumaan vastaaviksi hapoiksi.
Tekijät ehdottavat, että FALDH-V, jolla on C-terminaalissa 27 aminohappopätkän pidennys (verrattuna FALDH-N muotoon, joka on vain ER- kalvossa sijaitseva) , olisi kohdentunut peroksisomeihin siinä olevan C-terminaalisen tripeptidin SKH- avulla, mikä eroaa PTS1 sekvenssin konsensukselta tietyssä sekvenssissä. (S/A/C-K/R/H-L/M) kuitenkin. .

Ashibe et al. mukaan FALDH-V on integraalinen membraaniproteiini peroksisomeissa ja ER- kalvoissa, kun taas pristanaalidehydrogenaasiaktiivisuus ( Jansen et al mukaan) peroksisomeissa katalysoituu liukoisella peroksisomaalisella dehydrogenaasilla.
Yhteenvetona: mikä entsyymi itse asiassa katalysoi pristanaalin oksidoitumista pristaanihapoksi ei ole lopullisesti ratkaistu seikka.

Seuraava askel tässä tiessä
Pristaanihapon aktivoituminen pristanyyliCoA muotoon ei sekään ole täysin selvitetty. Varhaiset tutkimukset Aiemmin on osoitettu, että ”mitokondria, peroxisomit ja mikrosomit sisältävät pristanyyli-CoA syntetaasiaktiivisuutta”, mutta ikävä kyllä näissä entisissä tutkimuksissa ei otettu esille sitä, mihin suuntaan katalyyttinen kohta asettui, sytosoliin päinkö vai peroxisomaaliseen matrixiin.

Äskettäin Steinberg et al. kloonasivat humaanin ortologin geenistä, joka koodaa rotan maksan VLCS ( very long chain acyl CoA synhetase) entsyymiä, minkä taas Hashimoto et al ovat puhdistaneet ja kloonanneet – ja he osoittivat, etät tämä entsyymi on lokalisoituneena peroxisomeihin ja ER verkostoon. Tämä entsyymi on nyt nimeltään FATP2/ACSVL1 ja topografisesti se on orientoitunut kohti matrixia ja reagoi laajan rasvahappokirjon kanssa ja näihin kuuluu pristaanihappo ja fytaanihappo.

PristanyyliCoA- molekyylin jatkometabolia on suhteellisen hyvin kartoitettu
Verhoeven et al. toimesta. He osoittivat että pristanoyyli CoA käy läpi kolme beeta-oksidaatiosykliä peroxisomeissa ja sen jälkeen tuotteet (2,6-dimethylnonanoyl-CoA, propionyl-CoA, acetyl-CoA) sukkuloituvat mitokondriaan täyttä oksidoitumista varten ja ne muuttuvat hiilidioksidiksi ja vedeksi.

Periaatteessa on kaksi eri tapaa, millä CoA-esterit siirtyilevät mitokondriaan. ’
Ensimmäinen tie on
4,8-dimethylnonanoyl-CoA, propionyl-CoA ja acetyl-CoA molekyylien konvertoituminen vastaaviksi karnitiiniestereiksi vastaavilla entsyymeillä
CROT (carnitine O-octanoyltransferase)
CRAT (carnitine acetyltransferase).
Sitten ne kulkeutuvat mitokondrian sisäpuolelle vastaavalla spesifisellä kuljettajalla CARRIER.
CACT (carnitine/acylcarnitine translocase). Translokaasin avulla salliutuu acyl-karnitiinien talteen otto sytosolin puolelta mitokondrian puolelle ja vaihdossa vapautuu karnitiinia.

Toinen tie
käsittää eri CoA-estereitten hydrolyyttisen pilkkoutumisen ACOT entsyymeillä
(acyl-CoA thioesterases), joilloin seuraa vapaita rasvahappoja. Niitä voidaan ottaa mitokondriaan oksidoitumaan, mutta niillä voi olla muitakin kohtaloita.

Leighton et al. tekivät varhain tutkimuksiaan ja osoittivat, että koe-eläimen maksasolun peroksisomeissa on dikarboksyylihappojen beeta-oksidaation ensisijainen tuote etikkahappoa ja sitä eritetään nopeasti pois solusta. Kehossa tällä tavalla vapautunut etikkahappo (asetaatti) oksidoituu hiilidioksidiksi CO2 ja vedeksi H2O muissa kudoksissa kuten aivoissa ja sen takia sitä voi pitää kolmantena ketoniaineena asetoasetaatin ja 2- hydroxyvoihapon lisäksi. (acetate , the third ketone body after acetoacetate and 3-hydroxybutyrate).

Saattaa olla että näiden kahden tien osuudet eri kudoksissa ja eri solutyypeissä vaihtelevat
Fibroblasteissa on osoitettu, että prioritoitu reitti on karnitiinista riippuva tie 4,8- metyyli -nonanoyylin jatko-oksidaatiossa, kun taas maksasoluissa ainakin acetyl-CoA valitsee mieluiten tioesteraasista riippuvan tien

Jos sitten nuo peroxisomeissa syntyneet tietyt acyl-CoA- lajit siirretään peroxisomien sisätiloista ( intraperoxisomaalisesta lumenista) karnitiinista riippuvalla tavalla tai jos ne sitten siirretään tioesteraasista riippuvalla tavalla, se lie fysiologisesti ottaen tärkeämerkityksinen asia.
Tämä on varsinkin acetyl-CoA:n suhteen selvä asia. Todellakin jos asetyyliCoA seuraa karnitiinista riippuvaa reittiä , asetyylikarnitiini on silloin peroxisomin tuottama ja sitten transportoitu sytosolin puolelle.
Sytosolisella asetyylikarnitiinilla on vain yksi tie eteenpäin ja se on mitokondriaan ottaminen ja sitä seuraa retrokonversio asetyyli CoA- muotoon mitokondriaalisen CRAT-. entsyymin avulla ja se oksidoituu sitten hiilidioksidiksi ja vedeksi.

Kuitenkin jos Acyl-Coa on alunperin peroksisomissa syntynyttä ja seuraa jatkossa tioesteraasista riippuvaa reitti, tuottuu asetaattia (etikkahappoa) , mikä mahdollisesti jättää peroksisominkin ja etikkahappona ja pääty sytosoliin, jossa sillä taas on monta eri reittiä valittavana.
Esim (1) se voidaan vapauttaa solusta ulos kuten Leighton et al osoittivat; (2) se voidaan ottaa mitokondrioon, jolloin se sitten aktivoituu jälleen AsetyyliCoA muotoon ja sitten oksidoituu hiilidioksidiksi ja vedeksi tai (3) se voidaan aktivoida Acetyl-CoA muotoon sytosolissa, jolloin sillä on paljon erilaisia mahdollisuuksia , esim se voi integroitua kolesterolin biosynteesiin
Jos Acetyl-CoA yksikkö karboksyloituu mitokondrian ulkopuolella malonyyli CoA- molekyyliksi malonyyliCoA karboksylaasin avulla, voi tästä alunperin peroksisomissa pilkotusta rasvahappopätkästä lähteä alkuun uuden rasvahapon synteesiä tai(eetteri)fosfolipidien biosynteesiä.

Fytaanihapon alfa-oksidaatio ja metaboliittien kuljetus peroksisomikalvojen läpi.
Eräs toinen aspekti oksidaatiosysteemistä, joka on ollut ratkaisematon ainakin osaltaan, käsittää substraattien ja tuotteitten kuljetusta peroxisomaalisen kalvon läpi.
PMP34
Mitokondriaalisen perheen liukoisten kuljettajien eräs jäsen on PMP34 (34 kDa peroxisomal membrane protein) ja se on yksinomaan vain peroxisomaalinen ja on osoitettu, että se pystyy katalysoimaan ATP:n kuljetusta mahdollisesti vaihtamalla sitä AMP:n kanssa ( osoitettu hiivan PMP34 ortologilla Ant1p)

Oxoglutaraatin- meripihkahapon vaihto

Äskettäin on myös kuvattu peroxisomaalista kuljetusaktiivisuutta olevan olemassa 2-oxoglutaraatille , mitä vaaditaan hydroxylaasireaktioon. Koska peroxisomeilta puuttuu se entsyymikoneisto, joka pystyy muuttamaan meripihkahapon (succinate) takaisin 2-oxo-glutaraatiksi, voisi loogiseen mekanismiin kuulua 1:1 suhteessa vaihtumista 2-oxoglutaraatin ja meripihkahapon kesken.

”Redox shuttle ” LDH
Kun on tutkittu NADPH:n uudelleen oksidoitumista peroksisomin sisällä, hiivatutkimukset ovat selvästi osoittaneet ” redox-shuttle” osuutta ja sitä on välittämässä sytosoliset ja peroxisomaaliset malaattidehydrogenaasin isoformit. Ihmisen peroxisomit eivät sisällä spesifisiä malaattidehydrogenaaseja kuitenkaan, joten malaattidehydrogenaasiin perustuva redox shuttle on epätodennäköinen . Baumgart et al. on ehdottanut, että olisi olemassa sellainen ”redox- shuttle”, joka käsittäisi sytosolisia ja peroxisomaalisia laktaattidehydrogenaasin (LDH) muotoja.

Fytaanihapon w-oksidaatio, alternatiivinen mekanismi, jolla fytaanihappo hajoaa.
Varhaiset tutkimukset osoittavat, että fytaanihappoa voidaan hajoittaa myös toisella mekanismilla, w-oksidaatiolla. Greter et al. sekä Wierzbicki et al. ovat osoittaneet että tämä tie saattaa olla operatiivinen myös keho-oloissa.

Hydroxyfytaanihappo ja CYP450
Nyt on alettu ratkaista tätä mekanismia, ja ensiksi keskitytty identifioimaan tämän reitin alkuaskelta, mikä on fytaanihapon hydroksylaatio molekyylin w-päädyssä.
Koe-eläimen ja ihmisen maksasta tehtyjen tutkimusten mukaan fytaanihappo hydrolysoituu helposti w-hydroksifytaanihapoksi ja yksi tai useampi sytokromi CYP450 entsyymien superperheestä katalysoi tätä reaktiota.

PPARa ja fibraatit
Kun on inkuboitu supersomeja ( ihmisen rekombinantti CYPs) sisältävien mikrosomien kanssa on todettu multippeleita 4 luokan perheen CYP entsyymejä , jotka pystyvät hydroksyloimaan w-fytaanihappoa tietyssä paremmuusjärjestyksessä CYP4F3A>CYP4F3B>CYP4F2>CYP4A11. Ideana on koettaa löytää keinot, miten voisi lisätä w-oksidaatiosysteemin kapasiteettia. Tässä suhteessa on tärkeää mainita, että PPARa kontrolloi CYP4 A11 ilmenemistä. Tästä taas saa viitteen, että jokin tunnettu PPARa ligandi ( kuten fibraatit, fenofibraatit ja bezafibraatti) voisi indusoida CYP4A11 expressoitumista
Mielenkiintoista on myös, että eristetyissä hiiren mikrosomeissa kun hiiri oli saanut 0.1% (w/w)WY14643 supplementoitua dieettiä, mikä on tunnettu PPARa ligandi, tapahtui fytaanin w-oksidaation huomattava( kahdeksan kertainen) indusoituminen.

SREBP ja statiinit
Aivan äskettäin Hsu et al. ovat osoittaneet, että CYP4F2 expressiota kontrolloi steroleita säätävää elementtiä sitova proteiini SREB. Tästä löydöstä taas aukenee uusi polku tuleville tutkimuksille, joissa tullaan hyödyntämään statiineja, koska ne ovat SREBP tien tunnettuja aktivaattoreita.

ARB malli kehitetty
Äskettäin on myös saatu kehitettyä hiiressä ARB taudin malli, Refsumin taudin malli. ja tästä tulee mahdollisuuksia testauksiin.

VIITE
Euroopan unioni on ollut tukemassa töitä
Peroxisomes in health and disease’,
‘Refsum disease’
Princes Beatrix Fonds kannattaa seuraavaa tutkimusta
‘Adult Refsum disease and the search for pathological mechanisms, induced by phytanic acid, using a newly generated ARD mouse modeL').
http://www.biochemsoctrans.org/bst/035/0865/bst0350865.htm

C20:0 Fytansyra , fytaanihappo

RUOTSIN Sosiaalihallitus on antanut Refsumin taudista hoitoketjun ja käyvät ohjeet. Ruotsalainen tietopankki fytaanihappokataboliaan liittyvästä ongelmistosta. Tauti on hyvin harvinainen pohjoismaissa, mutta muutama tapaus esiintyy.
http://www.sos.se/smkh/2003-29-165/2003-29-165.htm#Avsnitt8

RAVINNON FYTAANIHAPPO
PHYTATE, on pitkä, tyydytetty haaroittunut 20 hiilen rasvahappo, jossa on haaroittumia seuraavasti: 3,7,11,15-tetrametyyliheksadekaanihappo
(KUVA lähteessä: http://www.ulf.org/types/refsum.html)

FYTAANIHAPPO, jota tulee sekä ravinnossa ( noin 50- 100 mg ) tavallisesti päivittäin , muodostuu myös kehossa jonkin verran endogeenisesti, eikä normaalioloissa aiheuta minkäänlaisia hankaluuksia ihmiselle.

Koska se on pitkä, yli 20 hiiliatomin rasvahappo, se vaatii mitokondrian apulaitoksen , peroksisomin antamaa esikäsittelyä ja siellä saatavaa alfa-oksidaatiota ja ketjun alkupilkkoutumista, kunnes sitten loppupätkät voivat karnitiinin avulla päästä mitokondriaan jatkossa beetaoksidaatioon.

PEROKSISOMI on monipuolinen aineenvaihdunnallinen alayksikkö.

PEROKSISOMIT osallistuvat rasvahappojen β-oksidaatioon hajottamalla pitkät asyyli-KoA:t kaksihiilisiksi asetyyliryhmiksi (asetyyli-KoA:ksi). Peroksisomista asetyyli-KoA kuljetetaan solulimaan, jossa siitä voidaan valmistaa mm. kolesterolia.
Peroksisomin β-oksidaatiossa ei siis synny energiaa ATP:n muodossa, toisin kuin rasvahappojen β-oksidaation jälkeen mitokondriossa (jossa asetyyli-KoA siirtyy sitruunahappokiertoon).
Peroksisomit osallistuvat erityisesti pitkien rasvahappojen hapettamiseen.

Erittäin pitkät rasvahapot VLCFA (ihmisellä yli 24 hiilen mittaisten) eivät pääse mitokondrion sisään, joten niitä hapetetaan vain peroksisomien β-oksidaatiossa.

Peroksisomeissa tapahtuu myös kolmannen hiilen kohdalta haarautuneiden rasvahappojen α–oksidaatio, jossa rasvahaposta poistetaan yksi hiili (toisin kuin β-oksidaatiossa, jossa aina poistuu kaksi hiiltä kerrallaan).

(Eräs TAUTI, jossa on alfa-oksidaation vajetta, on nimeltään Refsumin tauti).

REFSUMIN TAUTI tunnetaan siitä, etät fytaanihappo ei pysty saamaan alkuun tarvittavaa alfaoksidaatiota peroksisomeissa ja alkaa kertyä. Henkilöille tulee tyypillisiä neurokutaanisia oireita, ataksiaa ja retinitis pigmentosaa, iktyoosia ym. Taudilla on muitakin nimiä eikä vain vuonna 1946 taudin keksineen norjalaisen neurologin Sigvald Refsumin nimi. (Refsums disease, RD, HMSN IV, heredopathia atactica polyneuritiformis). Dieetillä alettiin tautia hoitaa ensin Norjassa vuonna 1966 (kemistin L Eldjarn johdolla).

TAUDIN GEENITAUSTA on löydetty. Geenejä voi olla kaksi ja jommassa kummassa voi olla mutaatioita.

(1) PAHX-geeni lokalisoituu kromosomin 10 lyhyeeseen haaraan 10p 13. ja se koodaa entsyymiä fytaani-happo-alfa-hydrolaasi tai fytanoyl-CoA hydroxylaasi. Tämä entsyymi tarvitaan fytaanihapon hajoittamisessa soluissa. Fytaanihappo on sellainen rasvahappo, jota voi muodostua muittenkin pitkien rasvahappojen hajotessa kehossa, eikä se ole ainoastaan ravintoperäistä.

(2) PAHX7-geeni sijaitsee kromosomin 6 pitkässä haarassa, 6q22-24 ja se vastaa entsyymin kuljetuksesta peroksisomeille.

Tauti havaittiin ensimmäisen kerran 1946. Oireet tulevat hitaasti esiin iän mukana. Tauti on luonteeltaan resessiivinen. Kun fytaatti ei pääse pilkkoutumaan, se kertyy plasmaan ja kudoksiin. Sen alkuperä on miltei yksinomaan dietäärinen klorofylli, myös jonkin verran sitä tulee animaalisista lähteistä. Se on lähinnä exogeeninen rasvahappo. Sitä muodostuu mm klorofyllistä märehtijöitten suolistossa ja sen takia nautatuotteissa ja maidossa on fytaanihappoa. Samoin lampaan maksassa sitä on myös runsaasti. Kaloissa on runsaasti tätä fytaanihappoa.

Kalahapoissa on tunnettujen EPA ja DHA-happojen ja haarallisen fytaanihapon lisäksi muita haaroittuneita C16-, C19- ja C21-monityydyttämättömiä happoja, jotka vaikuttavat fytaanihapon laboratoriomäärityksiin

Normaalisti veressä pitäisi olla fytaattia korkeintaan 0.2 mg/ dl ja osuudeltaan 5-10 % normaaleista lipideistä. Se on luonteeltaan kovaa rasvaa. RD-taudissa sen pitoisuudet veressä voivat nousta 10-50 mg/ dl-tasoihin. Sen tarkoitus olisi muuttua energiakäyttöön tavallisella pilkkoutumisella (alfaoksidaation jälkeen beta-oksidaatiosarja )

Fytaanihappo kertyessään syrjäyttää muita rasvahappoja, myös essentiellejä linoli -ja arakidonihappoja eri kudosten lipidirakenteista. RD-potilailla tämä tilanne johtaa essentiellien rasvahappojen puutteeseen ja tästä taas saadaan looginen liittymä iktyoosin tapaiseen ihon kuivaan suomuilemiseen.

Pienet määrät fytaanihappoa voi kuitenkin alkaa hajota omega-oksidaatiollakin, mikä ei ole riippuvainen edellä mainitusta entsyymistä. Siitä seuraa, että Refsumin tautia sairastavat sietävät kohtalaisia määriä sellaisia aineita, jotka hajotessaan muuttuvat välillä fytaanihapoksi. A-vitamiinin kemiallinen struktuuri muistuttaa fytaanihappoa, mikä tekee, että korkeat pitoisuudet fytaanihappoa estää A-vitamiinin vaikutusta. Tästä selittyy, että tavallista on hämäräsokeus ja ihomuutokset Refsumin tautia potevilla.

Infantiilimuotoinen RD (IRD)
on myös olemassa ( peroksisomien autosomaalinen resessiivinen häiriö) ja se johtaa moniin biokemiallisiin poikkeavuuksiin: Plasmassa nousee niin fytaanihappo kuin pristaanihappokin (VLCFA) ja C27-sappihapot. Tauti tulee esiin jo ensimmäisen ikävuoden aikana ja ilmenee kehityksen viivästymänä, näkö- ja kuulohäiriöinä sekä dysmorfiapiirteinä. Iktyoosi on epätavallinen oire.

( Suomalainen geenipaikallistus: Oireyhtymän IRD aiheuttavia geenivirheitä on löydetty 8. ja 7. kromosomin alueilta 8q21.1 ja 7q21-q22 (PEX1- ja PEX2- eli PXM3-geenit. Yksilöt tavataan kehitysvamman saaneista).

Kovin montaa tapausta RD-tautia ei ole maailmassa. Hoidon on oltava pikkutarkkaa. Ilman hoitoa tapahtuu vaikeita neurologisia sairastumisia, kuihtumista ja kehityksen hidastumaa mortaliteetin noustessa. Jotta neurologiset, oftalmologiset ja sydänoireet voitaisiin välttää, on pidettävä yllä asianmukaista dieettiä ja plasmafereesejä. Tauti ei liity mitenkään etnisiin seikkoihin. Aluksi sitä havaittiin vain pojilla, mutta nykyisin on molemmat sukupuolet edustettuina tasapuolisesti. Klassinen RD tulee ilmi 2-7 vuoden iässä diagnoosin yleensä viivästyessä. Infantiili RD-muoto voidaan havaita varhain.

Missä ravinnossa onFYTAATTIA ja FYTOLIA (phytanic acid, phytol) ?
( Lähde: Brown PJ et al. Phytanic acid and phytol content in foods)

Seuraavissa ruoissa EI ole fytaanihappoa:
Viljat ja kasvisrasvat ja kasvisöljyt ovat fytaanihapottomia . Viljat kuten vehnä, kaura, maissi, riisi, ja ruis, myös sagu ja tapioka kuuluvat näihin vähäfytaanihappoisiinsiin. Ainoa viljaperäinen tuote, mistä löytää fytaanihappoa runsaammin , on ollut esim keksit ja pasta, jossa on tekovaihdeessa käytetty eläinperäistä rasvaa.

Seuraavissa ruoissa on RUNSAASTI fytaanihappoa:
Kaikissa maitorasvaa sisältävissä tuotteissa, kuten voissa, kokomaidossa ja juustoissa oli fytaanihappoa , samoin lampaan ja vuohen maitorasvoissa

Ravintoaine (rasva %) Fytaanihappoa mg /100 g Fytolia mg / 100 g
Cis- Trans-
Kalaöljykapseli (100 %) 637.4 mg
Kalaöljy (100 %) 753.3 mg
Naudan rasva 325.9 mg
Lohisäilyke (8 %) 255.1
Voi 176.7 mg fytaattia, 0.0 - 2.25 fytolia
Kermajuusto 45% 129.4 fytaanihappoa.
Tuore lohi (10-13 %) 110.3 fytanihappoa
Cheddar juusto 76.7 mg fytaanihappoa, 0.0 -1.67mg fytolia
Lampaan maksa 57.2 mg
Camembert juusto 51.5 mg
Maapähkinät kuorineen 1030 mg ( tieto v:lta 1967)
Suolatut ja
Kuoritut maapähkinät 43.6 mg aiemmin fytaanihappoa.
nykyisin 0.0 mg

Sardiini purkissa 40.3 mg fytaanihappoa, 0.45- 0.42mg fytolia.
Makrilli 13.0 mg fytaanihappoa, 3.1 mg fytolia.
Maitosuklaa 10.1 fytaanihappoa, 0.0mg - 1.5 mgfytolia
Kuivat tee-lehdet 0.0 fytaanihappoa 12.5 mg fytolia
Täysmaito 9.7 mg

Seuraavia ruokia mm. voi esiintyä ilman fytaania tai fytolia:
Rasvaton maito, kasvismargariini, soijatuotteet, kananpoikatuotteet, sianliha, papu- ja hernetuotteet, sienet, ketshuppi, kananmunan valkuainen, useimmat tuoreet ja kuivat hedelmät.(Saksanpähkinöissä on vähän fytaanihappoa). Jos em. ruoissa on kasvisrasvaa, siinä ei ole fytaanihappoa niin paljon kuin silloin, jos on käytetty animaalisia rasvalähteitä.

Ongelmallinen ravinto_kalarasvat
Refsumin taudin suhteen ongelmat tulevat lähinnä KALARASVOISTA, joiden joukossa on myös essentiellejä tekijöitä. Kalarasvat sisältävät aina fytaanihappoa myös runsaasti.. Sen takia pitäisi korostaa endogeeniä tietä EPA- ja DHA-happojen muodostumiseen kasvisöljyjen alfa-linoleenihaposta käsin.

Vuonna 1991 vallitsi suosituksena RD-potilaitten rasvahappojen ottoon seuraava periaate:
Tyydyttyneitä rasvoja sai olla 10 E % (energiaprosenttia) päivän energiasta. Siis kuten muillakin.
Cis-kertatyydyttämättömiä rasvahappoja (öljyhappoa) 12 E % ja cis-monityydyttämättömiä rasvahappoja 6 E %. Siitä määrästä pitäisi olla linolihappoa 1 E % vähintäin ja alfalinoleenihappoa 0.2 E % vähintäin. Kookkosöljystä ja puhdistetusta palmunydinöljystä saa tyydytettyjä rasvoja. Oliiviöljy toimii hyvänä öljyhapon lähteenä. Alfa-linoleenihapon lähteeksi suositellaan RD-potilaille ensisijaisesti soija- ja rapsiöljyä ( eikä niinkään auringonkukka- tai safflover öljyä).
Refsumpotilaat voivat käyttää maitotuotteita, kun niistä on rasva poistettu. On jopa juustoa, jossa maitorasva on korvattu auringonkukkaöljyllä ja sitäkin voi käyttää.

FYTOLI
FYTOLI-määrät tavataan liittää FYTAATTIEN taulukkoon. . Länsimaisessa dieetissä tapaa olla fytolia alle 10% fytaanihapon pitoisuuksista. Matalafytaaninen dieetti saattaa vaikuttaa mauttomalta, koska rasvoja on jouduttu niin paljon muokkaamaan ja niitten suhteen dieetti on tiukka. Tästä johtuukin komplianssin heikkoutta helposti. FYTOLI muuntuu kehossa nopeasti FYTAANIHAPOKSI. Klorofylliin sitoutunut fytoli ei kuitenkaan absorboidu ihmsessä.
Kommentti
Haaroittuneitten rasvahappojen tunkeutuminen rasvakudoksiin muuttaa kehonrakennetta ja vähentää solujen korjautumista, koska se tunkee pois essentiellit rasvat. Jos Refsum-potilas laihduttaa runsaasti, vapautuu samalla kertaa ylimäärin fytaanihappoa, mistä voi tulla hankaluuksia ja taudin pahenemaa.

Fytansyra, Fytaanihappo Refsumdiet

Mängden av fytansyra i vissa födoämnen (mg /100 g)
- tonfisk (konserverad i olja) 57,00mg
- lamm 50,00mg
- oxkött (stekt) 25,00 mg
- torsk 4,00 mg
- fläskkött (magert) 3,80 mg
- skinka (stekt, mager) 5,70 mg
- ankunge 7,90 mg
(kött där huden är bortdragen)
- sojabönsolja 14,00 mg
- kanin 2,20 mg
- sjötunga 2,60 mg
- krabba (konserverad) 4,20 mg
- ost 5,00 till 50,00 mg
- cornflakes 1,20 mg
- vitt bröd 1,60 mg
- äggula 0,22 mg
- äggvita 0,03 mg
- smör 5,00 till 500,00 mg
- margarin 14,10 mg
- ris (kokt) 1,00 mg
- potatis (kokt) 0,70 mg
- morötter (kokta) 0,25 mg
- gröna ärtor (konserverade) 2,00 mg
- spaghetti med ketchup (Heinz) 1,20 mg
- Makaroner med ost (Heinz) 2,60 mg
- tomatsoppa (Knorr) 1,90 mg
(för 100 g pulver)
- kycklingbuljong (Knorr) 3,90 mg
(för 100 g pulver)