有機酸代謝異常症におけるガスクロマトグラフィー質量分析 （GC/MS） の応用

総 説

麟驕。7灘、画業〕

有機酸代謝異常症におけるガスクロマトグラフィー質量分析

（GC／MS）の応用

東京女子医科大学       ヨコ       横 小児科学教室（主任：   タ     カズ    コ   田  和  子 福山幸夫教授） （受付平成4年8月11日） Clinical Applicatio血s of Gaschromatography・Mass Spectrometry（GC／MS）in the        Diagnosis of Disorders of Organic Acid Metabolism       Kazuko YOKOTA Depart1nent of Pediatrics（Director：Prof． Yukio FUKUYAMA）          Tokyo Women’s Medical College    The cases of organic acid disorders were diagnosed quickly and correctly from the organic acid profiles obtained by GC／MS． In the cases presented symptom intermittently， the diagnosis were made by recurrent GC／MS during the clinical course． Furthermore these metabolism are analized by comparison between the organic acid profiles before and after loading test or treatment．    Urinary organic acid profile studies were performed by using GC／MS in six cases with mitochondrial disorders． Not only lactate but also keto且e bodies were persistently detected in urine of one case with combined cytochrome defic孟ency and both cases with mitochondrial encephalar・ myopathy with lactic acidosis and strokellke episodes（M肌AS， a specific mitochondrial mutation） suggesting that fat mobilization量s enhanced due to the reduced capacity for ATP production in mltochondria of these patients。 One case with cyt㏄hrome c oxidase（CCO）deficienty，whose symptom appeared mainly in heart， demonstrated typical dicarboxylic aciduria but neither lactic acidur孟a nor ketonuria． Levels of 3・Hydroxydicarboxylates， the oxidation of which is regulated by the cellar NADH／NAD＋ratio and dependent on the Complex I， were increased in a玉l five cases． Conceming the tr童carboxylic acid cycle intermediates， fumarate to succinate ratio was increased in all these mitochondrial disorders， In a neonatal casεw童th carn量tine palmitoyltransferase（CPT）deficiency， non・ketotic dicarboxylic aciduria was found andβ・oxidation in peroxisome of fatty acid was suggested．    GC／MS are useful in the understanding of metaboiic alteration induced in each organic acid d童sorder．       緒  言  有機酸代謝異常症は幼小児期に重度のケトアシ ドーシス，嘔吐，低血糖，高アンモニア血症，嗜 眠，昏睡などの急性症状を示し，その結果，重度 の精神発達遅滞，発育障害を起こして難治性とな るものが多い．これら多くの有機酸代謝異常症の 臨床症状は互いに類似しており，臨床症状から病 名を早；期に推定するのは難かしい場合がある．こ れら疾患の中には特異的な食餌療法やその他の治 療法を早期に開始することにより正常な発育が可 能な例もあり，そのためには正確かつ迅速な診断 が不可欠である．著者らはGC／MS（ガスク律マト グラフィー質量分析）によりビタミンB12（VB、2） 依存性メチルマロン酸血症と診断された症例で， VB、2の大量投与と蛋白制限食により正常に発育 している症例を先に報告した1）2）．近年GC／MSに

よる生体成分の高感度・高精度な一斉分析が可能 となり，先天代謝異常症，特に有機酸代謝異常症 の確実かつ迅速な化学診断として用いられるよう になり有機酸代謝異常症の数は年毎に増加してい る．本稿ではGC／MS分析の対象となる有機酸代 謝異常症について述べ，自験例のミトコンドリア 病5例について，その有機酸プロフィ「ルを検討． し報告する．       試料調製とGC／MS分析3）  尿有機酸は0．51ngクレアチニン当量の尿に内 標準物質（1．S．：internal standard）として，それ ぞれ20μgの3一ヒドロキシミリスチン酸とヘプタ デカン酸を加えたのち，塩酸酸性下にエーテル抽 出後，トリメチルシリル誘導体としてGCあるい はGC／MS分析した． GCにはMPS・50ヒューズ ドシリカキャピラリーカラム（25m×0．32mmi．l d．，1．0μmfilm thickness，カドレックス社製）と OB・1ヒューズ．ドシリカキャピラリ一権ラム（60． m×0．325mm i，d，0．25μm丘lm thickness， J＆ W雨漏）を用い昇温分析した．  GC／MS分析の対象となる有機酸代謝異常症  有機酸代謝異常症が疑われる症状としては嘔吐 や意識障害が反復するもの，筋緊張異常，痙攣， 知能障害，．発育障害（体重増加不良，．低身長）な どがある．  有機酸代謝異常症はGC／MS分析による最も 応用範囲の広い疾患である．有機酸代謝異常には 糖質，脂質，アミノ酸の代謝異常の他，糖質，脂 質，プミノ酸の合流するTCAサイクルの異常な どがある．アミノ酸代謝異常はアミノ酸分析で発 見されるが，殆んどの蛋白構成ア．ミノ酸の異化の 第1段階はアミノ基転移であるため，それ以降の アミノ酸代謝の障害はアミノ酸分析では検出でき ないので，GC／MS分析が必要となる．  臨床症状から有機酸代謝異常症が疑われる症例 についてGC／MS分析を行う前に，まず乳酸，ピ ルビソ酸，血糖，アンモニア，尿酸などを測定す る．  高乳酸血症が存在すれ憾有機酸代謝異常症が強 く疑われる．表13｝は高乳酸血症を伴う疾患であ る．これらの疾患は必ずしも1項目の中に入れら 表1 高乳酸血症を伴う疾患 1）糖新生系の障害   グルコースー6一ボスファターゼ欠損痒   フルクトースー1，6一ジホスファターゼ欠損症   ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ欠損症   ピルビソ酸カルボキシラーゼ欠損症 2）ピルビソ酸代謝障害   ピルビン酸脱水素酵素（E、）欠損症   ジヒドロリポイルトランスアセチラーゼ（E2）欠損症   ジヒドロ冴ボイル脱水素酵素（E3）欠損症＊   ピルビン酸デヒドロゲナーゼホスファターゼ欠損症 3）分枝鎖アミノ川代小川の障害   楓糖尿症（MSUD）   イ．ソ吉草酸血症   β・ケトチオラーゼ欠損症   βメチルクロトニルグリシン尿症   プロピオン酸血症   メチルマロン酸血症   マルチプルカルボキシラーゼ欠損症   β・メチルクロトニルグリシソ尿症   3一ヒドロキジ3一メチルグルタリルCoAリァーゼ欠    損症   マルチプルアシルCoAデヒド官ゲナーゼ欠損症 4）クエン酸回路系酵素障害   α・ケ．トグルタール酸脱水素酵素欠損症   ジヒドロリポイル脱水素酵素（E3）欠損症＊．   インクエン酸脱水素酵素欠損症 5）ミトコンドリアの電子伝達系障害  ．NADH・ユビキノンオキシドレダクターゼ欠損症   コハク酸7ユビキノンオキシドレダクターゼ欠損症   ユビキノンーチトクロムCオキシドレダクターゼ欠損症   チトクロムCオキシダーゼ欠損症   複合チトクロム欠損症：チトクロムaa3／b欠損症 6）ミトコンドリアの基質転送系障害   カルニチンパルミトイルトランスフェラーービ欠損症   カルニチン欠損症 7）ミトコンドリア形態異常を呈し，電子伝達系障害が考え  られる疾患   “ミトコンドリアミオパチ7，ミトコンドリア脳筋症”   MELAS：mitochondria】myopathy， encephalop耳th・       y，lactic acidosis， stroke−like episodes，       （complex I欠損一部complex IV欠損も伴       うものがある）   MERRF：myoclonus epilepsy with ragged red       丘bers   KSS：Kearn−Sayre症候群   Leigh脳症   Alpers病   Menkes病   Fanconi症候群   ．Reye症候群 8）その他   ジカルボン酸尿症   フェニルケトン尿症

れないものもあり，まだ解明されていない部分も 多い．中でも，ミトコンドリア形態異常を呈し電 子伝達系障害が考えられる疾患として分類されて いる疾患は，それぞれ特有の臨床像を有するがそ の病態については完全に解明されていない．ミト コンドリアは生体内のエネルギー源であるATP を酸化的燐酸化により産生する細胞内露出であ る．ミトコンドリアは細胞に普遍的に存在するた め，骨格筋のみでなく脳や他の臓器も侵し多系統 疾患としての病像を呈することが多い．次にミト コンドリア病の自験例について述べる．』          自験例  1．電子伝達系異常  cytochrome c oxidase（CCO）欠損症の3例（症 例1，2，3）およびmitochondrial myopathy， encephalopathy， lactic acidosis and strokelike

episodes（MELAS）の2例（症例4，5）につい

て述べる．  1）症例提示  症例14）：女児，3カ．月時発熱と共に眠りがち となり，著明な筋力低下，筋緊張低下をきたし， 頸も左右に動かさず眼だけで物を追うようになっ た．2週後再び発熱，多呼吸が現われた．筋生検 にて脂肪蓄積著明，CCO染色では殆んど活性は認 められず，生化学的検索では正常の1．5％と著明に 低下していた．この時以来，徐々に自発運動は認 められなくなり，生後4カ，月半以降，ミオクロー ヌスの出現と共に知的面での著明な退行が認めら れた．1歳4ヵ月頃から蛋白尿，糖尿，汎アミノ 酸尿が出現，1歳半以後には明らかな：Fanconi症 候群を示した．1歳8ヵ月頃から肝腫大の増加， 血中GOT， GPT等の上昇を認め，2歳時心不全 で死亡した．本例は乳児重症型CCO欠損症であ る．  症例2：男児．出生時に一過性の呼吸障害があ り低緊張を指摘されていた．運動発達は遅れな：が ら向上していたが，生後8ヵ月発熱，軽い上気道 感染と共に哺乳力低下，多呼吸が起こり，心不全 症状が出現し拡張型心筋症と診断された．筋生検 で脂肪蓄積増加，CCO活性は12．5％であった．本 症は心筋型のCCO欠損症である．  症例3：女児．生後8ヵ月頃，咳，発熱等の感 冒症状が1週聞続いた後，それまで可能であった ったい歩きがでぎなくなり，徐々に運動能力が退 行した．1歳すぎに嚥下障害，嗅声などの球麻痺 症状が現われ，著明な筋緊張低下，筋力低下を認 めた．1歳2ヵ月に呼吸不全で死亡した．CCO残 存活性は20％であった．両親はイトコ婚，兄は健 康，姉は孤児と同様の症状経過にて1歳9カ月に 死亡している．両親の伯母がイトコ婚で，その子 供3人（女1，男1）も同様の経過で死亡してい る．本論は運動退行型のCCO欠損症である．  症例45）：男児。3歳4ヵ月，微熱が1ヵ月続い た後，座位から立ち上ることができなくなった． この時に高乳酸血症があり，筋生検では多数の ragged red fiber（RRF），脂肪滴， CCO染色での 活性低下，succinate dehydrogenase（SDH）で強 く染色される血管SSV（strongly SDH−reactive vessels）が認められた．  Oxographではcomplex Iの活性低下を認めた が，生化学的検索では電子伝達系酵素活性は正常 であった．4歳時，微熱と共に前回と同様の筋力 低下が起こり，その後もこのような筋力低下をく り返した．5歳時，嘔吐を訴え傾眠状態の後，急 に頭痛を訴え左半身の間代性痙攣が起こった．以 来感染を契機として同様の発作を起こしている． 低身長（一3SD）がある．乳酸51．1mg／dl（4∼！6 1ng／dl），ピルビン酸1．55mg／dl（0．3∼0．9mg／d1）， 乳酸／ピルビン酸（L／P）比33（＜20），血糖88mg／ dl， GOT 127KU， GPT 47KU， CPK 484mU／ml， MRI T2強調像で，1回目の発作時には左後頭葉 及び小脳虫部に，2回目には右後頭部に，3回目 には左後頭部に高信号域を認めた．筋および白血

球のミトコンドリアDNA（mt DNA）分析では

MELASに特有とされている塩基番号3243の

tRNA遺伝子のジヒドロウリジンループにA→

G塩基転位型突然変異が確認された．母親の筋で 同様の変異が確認されたが白血球では認められな かった．母親は無症状ではあるが，筋生検でRRF を認め，血中乳酸高値であった．  症例56）：女児．生後10ヵ月，有熱性痙攣（全般 性強直性間代発作）が出現し，4歳までに約10回

の有熱性痙攣を認めた．6歳2ヵ月に誘因なく「目 の前がまつ白になる」という訴えがあり約1分間 つづいた後，両上肢の間代性痙攣から始まる2次 性全般性発作が出現し約5分間続いた．6歳5カ 月には「目が見えない」という状態となり，頭痛， 嘔吐を伴った．直後ミオクローヌスに始まる2次 性全般性発作が出現し，1∼2分間続く発作が30 分間に5回あり，発作間歓期にも意識障害が持続 した．その後このような発作をくり返した．次第、 に低身長傾向（一1．7SD）が目立つようになり，易 疲労性が増強した．auditory brain respense （ABR）では，1波の潜時の遅れがあり潜在性難聴 の存在を認めた．血清の乳酸33．4mg／d1（4∼16 mg／dl），ピルビン酸0．82mg／dl（0。3∼0．9mg／dl），、 L／P＝40．7（＜20），髄液の乳酸58．7mg／dl，ピル ビソ酸2．38mg／dl， L／P＝24．5であった．筋生検で は多数のRRFを認め， CCO染色では無活性の線 維が高率に認められた．生化学的検索ではCCO は正常の12％，NADH cytochrome c reductase （complex I十III）28％， succinate cytochrome c 掩ductase（60mplex II十III）36％であった．筋の

mt DNA分析ではMELASに特有の塩基番号

3243のtRNA遺伝子のジヒドロウリジンループ

にA→G塩基転位型突然変異が確認された．

 表2は症例4と5をDiMauro7）が報告した

表2 Clinical features of the two cases with

  MELAS

Features Case 4 Case 5 Di Mauro6）

Mental deterioration 十 十 十 Short stature 十 十 十 Sensorineural hearing loss 皿 十 十 Lactic acidosis 十 十 十 Weakness 十 十 十 Ragged red且bers 十 十 十 Spongy degeneration 十 十 十 Episodic vomiting 十 十 十 Cortical blindness   一 十 Hemiparesis， hemianopia 十 十 十 Positive family history 十 _一 十 Seizures． 十 十 十 Myoclonus 一 一 ㎝ Ataxia _{一 一 ㎜} Ophthalmop茎egia 一 一   Retinal degeneration 一 一 ｝ Heart block 一   一 CSF protein＞100 mg／dl 一 一 一

MELASの症状と比較したものである．症例4は

難聴がなく，両州共皮質盲は認められない．しか し，これらの症状は初発時に揃って出現するもの 表3 Urinary organic acids in丘ve．cases with mitochondrlal disorders Urinary organic acids Case l

bCO Case 2bCO Case 3bCO

lELAS

Case 4

lELAS

Case 5 Contro1

3m（F） 2m（M） 1y（F） 6y（F） 4y（M） 1y−4y Lactic 267．6 24．8 24．0 2632．0 484．0 5．6±4，8 3・Hydroxybutyric（3HB） 265．2

UD

42．4 286．4 78．4

UD

Acetoacetic（AA） 45．6

UD

5．2 21．2 17．2

UD

Adipic 252．0 34．0 10．0 6．0 7．2 7．2±6，0 Suberic 160．0 38．0 24．0 6．8 14．0 6．0±5．2 3HDD 102．8 40．0 42．0 56．4 60．0 5．2＝ヒ0．4 Adipic／3HB 0．95 ＞5．00 023 0．02 0．09 _『 3HB／AA 5．80 _一 8．15 13．50 4．60 _『 Values：μg／mg creat量nine without correction for the differences in extraction ef丑ciency  and recorder response between each acid and I．S， UD l undetectable， F：female， M：male．

ではなく，症状発現の順序も症例毎に異ることが 多い．臨床症状からMELASと診断するには数カ 月から1年かかることもある．  2）GC／MS分析結果5）8）  5例の分析結果を表3に示した．症例1，4， 5では乳酸が著明に上昇し，ケトン体も著明に上 昇している．脂肪酸の異化中間体であるアジピン 酸，スベリン酸，3一ヒドロキンデカンジオン酸（3 HDD）についていえば，アジピン酸，スベリソ酸

は症例1と2では著明に増加，症例4と5では殆

んど増えていない．しかし3HDDは，程度の差は あるが，どの例においても著明に増加している． 3ヒドロキシ酪酸に対するアジピン酸の比は心筋 型の症例2では著明に高値であり，非ケトーシス 型ジカルボン田光といえる．  tricarboxylic acid（TCA）サイクル中間体の結 果を表4に示した．症例1ではフマール酸，リン ゴ酸，α一ケトグルタール酸（躍一KG）等一連の中間 体が増えている．症例2ではリンゴ酸，クエン酸

等は増加していない．MELASの症例4と5で

は，フマール酸の増加は顕著であるが，リンゴ酸 を始めとするTCAサイクル中間体の著明な増加 はない．フマール酸／コハク酸（Fum／Suc）比は全 症例で高値を示した．

 MELASの症例4について，4歳より5歳9カ

月まで定期的に尿有機酸を調べた．その結果の一 部を表5に示した．乳酸はどの時点でも非常に高 値であった．全経過中ケトン体は中等度の増加を 認めた．medium chain triglyceride（MCT）負 荷では当然ケトン体が著明に増加している．MCT 負荷前にはアジピン酸などのジカルボン酸の増加 はないが，3ヒドロキンジカルボソ酸の3−hydroxy− hexanedioic acid（3HC6D），3・hydroxydecane・ dioic acid（3HC10D），3・hydroxydodecanedioic acid（3HC12D）は何れの時期においても増加して いる．MCT負荷ではその値は著明に上昇してい る．図1は本例の尿有機酸RICクロマトグラム

で，Aは4歳時の病初期のもの， BはMCT負荷

後のものである．  Fum／Suc比は乳酸と正の相関を示している．． 全経過中，低血糖がないのにケトン体と3HDDが 常に軽度または中等度に増加している．このこと より本症では慢性的に脂肪の動員が起きているこ とは明らかで，ミトコンドリアのエネルギー産生 表4 Urinary organic acids in伽e cases with mitochondrial disorders

Urinary organiC acidS Case l_bCO Case 2_bCO Case 3_bCO

_lELAS

Case 4

_lELAS

Case 5 Contro1 3m（F） 2m（M） 1y（F） 6y（F） 4y（M） _1y−4y

Lactic 267．6 24．8 24．0 2，632．0 484．0 5，6±4．8 Succinic 12．6 36．0 17．2 臼．0 _{38．3 10．0±4．0} Fumaric 252．8 28．0 28．4 31．6 62．6 2．1±0．8 Malic 56．0 L5 2．！ 3．2 2．5 2．4±1．6 Citric 39．6 4．2 34．4． 12．0 45．6 6．0±18．0 6∫s．Aconitic 72．0 6．4 67．6 29．6 57．6 12．4±3．6． 2−Oxo9王utaric（α一KG） 64．0 6．2 55．2 10．0 17．2 8．0±5．6 2・Hydroxyglutaric（2HG） 70．8 2．1 20．0 6．0 5．6 4．0±2，5 Fumaric／succ三nic 29．00 0．78 1．70 4．00 1．64 0．20 α・KG／fumaぎic G．25 0．22 1．94 031 0．27 3．80 2HG／α・KG 1．11 0．34 0．36 0．60 033 0．50 oゑs・Aconitic／cltric 1．82 1．52 1．97 2．47 1．26 0．48 Values：μg／mg creatinine without correction for the differences in extraction e伍ciency  and recorder response between each acid and I．S， F：female， M＝male．

A

1000 喜 二 三 100 150 200 250 300 350 400 450 SCAN 0

B

1 2 4 5 7 8 9 ｝o ．200 100 150 200 250 300 350 400 450 SCAN 12 15． 25 131618192。21222324 26 27 惹 馨 葦 4  6  8  10  12 14  16  18  20RT（min）  4  6  8  10  12 14  16  18  20 RT（min） 図1 Reconstructed ion current（RIC）chromatograms of TMS derivatives of uinary organic  acids from．acase．with MELAS before（A）and after（B）MCT milkloading，  1．1actic， 2． trich1Qroacetic， 3．2−hydroxybutyric， 4．3−hydroxybutyric， 5． acetQacetic−1， 6」  acetoacetic−2，7． fumaric＆succinic，8． UN1335，9． methylglutaconic−1，10． adipic，11． meth−  yladipic，12． UN1826，13． pimelic，14．3−hydroxyadipic，15． UN，16． p・hydroxyphenylacetic，17，  suberic，18． cis−aconitic，19． citric，20． UN，21． homovanillic，22． p・hydroxyphenyllactic，23．  3−hydroxymyristicαS 1），24，3・hydroxydecanedioic，25． hippuric，26． heptadecanoic（IS 2），27．  3−hydroxydodecanediojc＆3−hydroxydodecenedioic acid． 異常によるATPの低下を強く示唆している．  3HDDはCCO（complex IV）欠損症の症例1， 2，3でも増加していたが，このNADH関連酵素 で代謝される脂肪酸代謝中間体の蓄積は一次的 （complex l単独欠損症）あるいは二次的に還元型 NADが増加する疾患で認められると考えられ，

本症例におけるMELASとしてのミトヌンドリ

ア電子伝達系の異常を示唆している．またMCT ミルク負荷後はケトン体の著増を認めたので一次 的な脂肪酸代謝異常は否定される．しかし脂肪酸 代謝中間体の蓄積にも反映されるように，脂肪酸 酸化も電子伝達系に依存するので，脂肪からのエ ネルギー産生効率は低下していると考えられる．  サクソニルーCoAからコハク酸への転換は電子 伝達系に依らないいわゆる基質レベルでのリン酸 化である．また遊離のコハク酸からフマール酸へ の酸化はcomplex IIが関与する．脂肪酸代謝中間

体の3HDD等のヒドロキシジカルボン酸の増加

に対し，アジピン酸やスベリン酸の増加が少ない ことからcomplex IIの活性は正常あるいは正常 以上に活性化されていることを示唆している．こ のことはmt DNAはcomplex IIの分子構築には まったく関与しないことを代謝レベルでも示すも のと考えられる．

 本症例ではMELASの代表的なmt DNAの塩

基置換が確認きれたが，この塩基番号3243のA塩 基は，転移RNA（tR，NA）のひとつ，転移RNA・ ロイシン（UUR）（tRNALeu（uuR））の内にあるdihy− drouridine（DHU）ループの最：初の塩基にあたり， 哺乳類からショウジョウバエに至るまで広く保存

されており，A塩基からG塩基への変異が

tRNALeu（UUR）の機能に重大な影響を与えると考え られる．この型の変異はmt DNAでコードされる 特定の電子伝達系のサブユニットの欠損と異り， 複数の複合体に及ぶサブユニット欠損をもたらす

ことから，ミトコンドリア産生異常の中で

MELAS特有の病的代謝パターンを呈するもの

と考えられる．  2．ミトコンドリア基質転送異常  carnitine palmitoyltransferase（CPT）欠損症 の1例について述べる．  ！）症例g）  女：児．在胎36週2．日，体重2，568g，複署位分娩に て出生．生後2時間より呼吸障害が出現し，全身

表5 Urinary organic acids in a case with．MELAS（Case 4）

MCT−10ad． Control Urinary organic acids

4y ’ 4ylm 4ylm 4ylm 1y−4y Lactic 484．0 356．0 4，080．0 1，996．0 5．6±4，8 3・Hydroxybutyric（3HB） ．78．4 _110．4 852．0 3，640．0

UD

Adipic 7．2 6．8 10．0 164．0 7，2±6．0 3HC6D 52．8 12．0 39．8 82．8、

UD

3HC10D 60．0 23．2 18．4 470．0 5．2±0，4． 3HC12D 50．8 13．6 1．0．4 99．．2

UD

Fumaric 62．6 12．0 70．8 118．4 2，1±0．8 Citric 45．6 28．0 29．2 ．38．8 26，0±18．0 6乞5．Aconitic 57．6 54．0 64．0 99．6        ．P2．4±3．6 Adipic／3HB 0．09 0．06 0．01 0．05 _一 3HB／AA 4．60 13．00 7．61． 5．40 _一 Fumaric／succinic 1．64 0．52 17．70 9．87 ＜0．2 o乞ε一Aconitic／citric 1．26 1．93 2．19 2．53 0．48 Values lμg／mg creatinine without correction for the differences in extraction ef五ciency  and recorder response between each acid and 1．S UD：undetectable 表6 Urinary organic acids in a case with carnitine palmitoyltransferase    de丘ciency Urinary organic acids 11d 37d 157d Control Lactic _{25．4 80．8 264．9 13，2±6．8} Succinic 124．7 46．8 255．3 39．6±20 ．Fumaric 26．7 3．2 1．0 4．9±1．4 Malic 9．2

UD

UD

_3．4±L6 Citric 40．0 22．7 4．4 13．6±1．5 2・0琴oglutaric（α・KG） 104．0 5．2 11．4 14．8±4．8 Adipic 60．4 5．6 32．9 14．4±1．6         ‘ ruberic 14．G 4．6 22．5 11．G±4．0 Fum／Suc 0．21 0．06 0，004 0．12 α・KG／Fum 3．89 1．63 11．4 2．4 Values：μg／mg creatinine without correction for the differences in extraction  ef潰ciency and recorder response between each acid and LS． UD：undetectable d；days． チアノーゼを認めた．出生直後から，肘，股，．足 関節屈曲位の多発性関節拘縮および四肢の筋硬直 を認めた．血清ミオ〆ロビン75mg／dl，尿ミオグロ ビン陰性，血糖76mg／dl， GOT 38KU， GPT 7KU， CPK 350U／1．頭部CT， MRIにて著明な小脳，脳 幹低形成を認めた．筋生検にて脂肪滴を認めた． 筋組織の生化学的検索によりCPT活性は正常の 13％に低下，CCO活性は正常の42％に低下してい た．反復性無呼吸発作および感染による換気障害 のため，日齢167日に呼吸不全により死亡した．

 2）GC／MS分析（表6）

 日齢11日に行った1回目の尿のGC／MS分析

では乳酸の増加はなく，ケトン体も検出されてい

ないにも拘らず，アジピン酸が60μg／mg

creatinineと著明に増加しており，いわゆる非ヶ トーシス型ジカルボン酸尿を呈している．TCA サイクル中間体のα一ケトグルターール酸（α一KG）カミ ュ04μg／mg creatinineと著しく増加していた．フ マール酸，コハク酸，リンゴ酸も増加し，フマー ル酸のコ・・ク酸に対する比（Fum／Suc）も高く， 々・KGのフマール酸に対する比（α一KG／Fum）は 更に高値であった。  日齢37日と157日の尿では乳酸とコ・・ク酸が 徐々に増加し，逆にクエン酸，α一KG，リンゴ酸は 低下していた．非ケトン性ジカルボン三三は軽減 している．  日齢11日の尿で，いわゆる非ケトーシス型ジカ ルボン酸尿を呈しているが，このことは患児で脂 肪の動員が起きており，脂肪酸は主としてペルオ キシゾームでβ一酸化されていることを示唆して いる。CPT欠損症では長鎖脂肪酸はペルオキシ ゾームで分解され，その結果産生される中鎖脂肪 酸はミトコンドリアでも分解できるが，脂肪動員 が大きい場合にはω酸化が三二し，ジカルボン酸 が蓄積すると考えられる．同じ日齢11日の尿でみ られたTCAサイクル中間体の排泄パターンの特 徴として，α・KGの増加，α一KG／FUIn比の増加は， 先に著者らが報告した糖新生系異常症glucose・ 6−phosphatase（G−6・Pase）およびfructose・1，6− diphosphatase（F・1，6−DPase）欠損症の低血糖発 作時の有機酸排泄パターンと同様であるが，CPT 欠損症では乳酸の増加はなく，ケトン体は検出さ れず，ジカルボソ酸尿が認めちれる．  CPT欠損症では，ミトコンドリアにおける脂肪 酸のβ一酸化が障害されるため，アセチルCoAの 産生，ひいては脂肪酸からのエネルギーの供給が 障害されるため非ケトン性低血糖を来すことが考 えられる．患児は血糖76mg／dlで低下はみられな いが，糖原性アミノ酸の著明な減少が認められ， これらアミノ酸の利用が糖新生に寄与しているこ とが考えられる．これらの結果から糖新生系が非 常に充乱しているため，著明な低血糖は起こらな かったと考えられる．  患児は非常に重篤な状態が持続していたが2回

目の日齢37日の尿GC／MS分析時には無呼吸発

作も比較的少なく安定していた．その後感染を契 機として再び悪化し，日齢157日の尿GC／MS分 析時には全身状態は非常に悪かった．図2は本例

A

200 會 器 三 100 150 200 250 300 350 400 450 SCAN 惹 器 三

B

  100  150  200  250  300  350  400 _450 SCAN 300 0 2 3 4 5 6 8 9 10 口12 14 ₁₆ ｝1 18 19 4   6   8 』10  12  14  16  18  20RT（min）   4   6   8  10  12  14  16  18  20 RT（min） 図2 Reconstructed ion current（RIC）chromatograms of TMS derivatives of uinary organic  acids from a case with camitine palmitoytransferase de丘ciency．  A；11days old， B；157days old．1． lactic，2．3・hydroxyisobutyric，3．2−ethylhydracrylic，4．  methylmalonic，5． ethylmalonic，6． succinic，7． malic，8。 adipic，9，2・oxoglutaric，10． p−  hydroxyphenylaceti6， 11、 suberic， 12． cis・aconitic， 13． citric， 14． homovanillic， 15 P・  hydroxyphenyllactic，16． vanilylmandelic，17．3−hydroxymyristic（IS 1），18． hippuric，19． he−  ptadecanoic（IS 2）．

の日齢11日と157日の尿有機酸RICクロマトグラ ムである．経過中のこのような尿有機酸の変化を もたらした原因を知ることは難かしいが，少なく

とも1回目の日齢11日目尿有機酸パターンは

CPT欠損症を最も反映していると考えられる．

   GC／MS化学診断における問題点

 有機酸代謝異症では二三的に症状を現わす場合 が多いので，無症状の時のGC／MS分析のみでは 異常を発見できない場合がある．発熱などの感染 を契機として異常の有機酸パターンが現われるこ とが多いので，ノ臨床経過に従って回数多くGC／ MS分析を行う必要がある．持続的に症状を認め る症例においても臨床経過を追って有機酸プロ フィールを得ることは代謝動態を知る上に有用で

ある．前述のCPT欠損症ではGC／MS分析を3

回行っているが有機酸プロフィールは，それぞれ の病期の臨床症状をよく反映している．1回目で

はCPTの初期の代謝障害としての有機酸プロ

フィールを示し，2回目では症状軽減により安定 した状態，3回目は全身状態も悪化しており，複 雑に修飾された体内の代謝を反映している．  負荷試験前後の有機酸プロフィールの変化も代 謝動態を知る上に有用である．前述のMELASの

症例では，MCTミルク負荷前後の有機酸プロ

フィールを比較することによって，一次的な脂肪 酸代謝異常は否定されたが，脂肪酸からのエネル ギーの産生効率の低下が認められた．また本例に おいて著者らは先に酢酸ナトリウムの点滴静注投 与または経口投与によって臨床的には食欲改善， 体重増加，活動性の増加を認め，血中L／P比，ケ トン体比の改善と共に，尿GC／MS分析により乳 酸，ケトン体の減少を認め解糖系からの好気的エ ネルギー産生効率の改善を認めた．クエン酸投与

では臨床的にもGC／MS分析でも全く変化を認

めず解糖系からの好気的エネルギー産生効率の改 善を認めなかった．この様に治療効果の判定のた めにもGC／MS分析は有用な手段である．  GC／MS分析の結果から或る疾患が考えられ， 推定される異常酵素について酵素診断し化学診断 と同じ結果が得られることを確認しておくのは望 ましい．  近年DNA分析が盛んに行われるようになり， この方面の進歩は目覚しい．GC／MS分析で得ら れる有機酸プロフィールについては，かなりの部 分で遺伝子の支配を受けていることは確実であ る．この両者の結果について，共に検討すること は，これら疾患の病態を知る重要な手がかりにな

ると考えられる．前述のMELASの2例では，共

に本症に代表的なmt DNAの塩基置換10）が確認

された．2症例の臨床症状はMELASに特有と考

えられるが（表2）各症状の出現時期は両例で異っ ている．2例の有機酸プロフィールは類似してお り，CCO単独欠損症のそれとは異る．

 ミトコンドリア遺伝子異常としては，他に

MERRF（myoclonus epilepsy with ragged red Hbers）では塩基番号8344の部位でA→Gの点変 異があり転移RNA一リジン（tRNALys）の障害を起 こすことが認められている11）．またKearn−Sayre 症候群では組織中に，大きな欠失を有する異常

mt DNAと正常mt DNAが混在していることが

明らかにされている12）．このようにミトコンドリ ア脳筋症の各病型ごとにmt DNAの変位の様式 が異ることが明らかにされたのは最近の特筆すべ き進歩であるが，これらの症例でも，ミトコンド リアにおける代謝異常の存在は十分に考えられ， 有機酸プロフィールの検索は，遺伝子に起因する 代謝動態を知る重要な手段と考えられる．          結  語  近年，GC／MSの進歩に伴って多数の有機酸代 謝異常症が発見されている．有機酸代謝異常症は 多彩な臨床症状を示すが，GC／MS分析による化 学診断の最も応用範囲の広い疾患群である．有機 酸代謝異常症の自験例として，ミトコンドリアに

おける電子伝達系異常のCCO欠損症3例と，特

有のmt DNA異常を確認したMELAS 2例，基

質転送異常のCPT欠損症1例の有機酸プロ

フィールについて，それぞれの代謝動態を検討し た．  稿を終るに当り福山三三教授の御校閲に深謝致し ます．迅速なGC／MS分析結果の御報告と御協力をい ただいた金沢医科大学総合医学研究所人類遺伝研究

部門生化学の松本 勇教授，久原とみ子助教授並びに 教室の方々に深謝致します．電子伝達系酵素の測定並 びにmt DNA分析を行っていただいた国立精神・神 経センター神経研究所微細構造研究部の埜中征哉部 長，作田亮一先生に深謝致します．        文  献  1）三石知佐子，三石洋一，横田和子ほか1ビタミン    B12依存性メチルマロン酸血症の1例．東女医大誌    57（臣舘増） ：704−709， 1987  2）横田和子：ガスクロマトグラフィー質量．分析    （GC／MS）による先天代謝異常スクリーニング．    東女医大誌 57（臨増）：477−483，1987  3）松本 勇lGC， GC／MSによる先天代謝異常症の    診断．代謝 26（4）：81−94，1989  4）金井信子，大澤真木子，中野和俊ほか．：多彩な臨    床症状を呈した乳児重症型cytochrome c    oxidase欠損症の1例．臨と．研68（9）：    2858−2869， 1991 ．  5）横田和子，久原とみ子．松本 勇ほか：ミトコン    ドリアtRNALeu遺伝子の点変異を認め， Complex    IおよびWの活性低下を示したMELAS患児の    尿中有機酸プロフィールについて．日先天代謝異    常会誌 7（2）：191，1991  6）林 北見，宍倉啓子，鈴木曝子ほか：Coenzyme    Q、。が部分的に右効であったチトクロームC酸化    酵素欠損によるミトコンドリア脳筋症（MELAS）   の1例．小児診療 51（11）：2359−2364，1988 7）D蓋Mauro S， B6皿illa E， Zeviani M et a1：   Mitochondrial myopathies． Ann Neurol 17：   521， 1985 8）横田和子，大沢真木子，松崎美保子ほか：チトク   ロームCオキシダーゼ欠損症におけるTCAサイ   クル中間体の尿中排泄について．日先天代謝異常   会誌 5（1）：222，1989 9）Yokota K， Kuhara T， Matsumoto I et al：   Urinary organic acid pro丘le studies of a   neonate with carnitine palmitoyltransferase   de丘ciency．勉Advances in Metabolic Dis−   orders， p79， John Wilby＆Sons， Chichester   （1992） 10）Goto Y， Nonaka I， Horai S：Amutation in   the tranSfer RNALeu（uuR）gene associated with   the MELAS subgroup of mitochondrial ence−   phalolnyopathies． Nature 348：651−653，．1990 11）Sho董fner JM，正ott MT， Le乞za A］US et a亘：   Myoclonic epilepsy and ragged・red且ber dis−   ease（MERRF）is associated with a mitochon−   drial DNA tRNALys mutation． Ce玉161：   931−937， 1990 12）Holt IJ， Nard加g AE， Morgan Hughes JA：   Deletions of muscle mitochondrial DNA in   patients with mitochondrial myopathies．   Nature 331：717−719，1988