Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
G. F. Hoffmann, C.-D. Langhans und A. Schulze

2-Hydroxy-3-Methylvaleriansäure

2-Hydroxy-3-Methylvaleriansäure
Synonym(e)
2-Hydroxy-3-Methylvalerat
Englischer Begriff
2-hydroxy-3-methylvaleric acid
Definition
Die verzweigtkettige Hydroxycarbonsäure entsteht bei Störungen im Abbau der Aminosäure Isoleucin.
Struktur
C6H12O3; Strukturformel:
Molmasse
132,16 g.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Im 2. Schritt des Katabolismus der verzweigtkettigen Aminosäure Isoleucin, der über Propionyl-Co A und Succinyl-Co A in den Citratzyklus mündet, wird das Transaminierungsprodukt 2-Oxo-3-Methylvaleriansäure durch den Multienzymkomplex verzweigtkettige 2-Oxosäure-Dehydrogenase (BCKDH) zu Isobutyryl-Coenzym A umgesetzt. 2-Hydroxy-3-Methylvaleriansäure entsteht bei pathologischer Akkumulation der 2-Oxosäure in einem alternativen Reduktionsschritt.
2-Hydroxy-3-Methylvaleriansäure verteilt sich in allen Körperflüssigkeiten. Sie wird renal effizient ausgeschieden.
Funktion – Pathophysiologie
Ein Defekt der BCKDH (MSUD) führt primär zu einer Akkumulation von 2-Oxo-3-Methylvaleriansäure und nach Reduktion zur Bildung von 2-Hydroxy-3-Methylvaleriansäure. Erhöhungen finden sich ebenfalls bei einem Defekt der Dihydrolipoyl-Dehydrogenase (E3). Dabei sind gleichzeitig die Funktionen des 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase- und des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes defekt und führen zur Akkumulation weiterer pathologischer Säuren (Laktat, Pyruvat, 2-Oxoglutarat).
Untersuchungen zur individuellen Toxizität der verschiedenen 2-Oxo- und 2-Hydroxysäuren liegen erst in Ansätzen vor. In-vitro-Studien deuten unter anderem auf eine Beeinflussung der Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke hin, in deren Folge es zu einer Störung des Transports von zerebral bedeutenden Aminosäuren mit fatalen Folgen für die Biosynthese und die normale Funktion von Neurotransmittern sowie für das Hirnwachstum kommen kann.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Urin, in Ausnahmefällen Liquor oder Plasma.
Präanalytik
  • Durch Flüssig-Flüssig-Extraktion im sauren Medium mittels Ethylacetat oder Diethylether
  • Mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) als Trimethylsilylester-Trimethylsilylether
Retentionsindex RI: 1250
M+(m/z): 276
Quant Ion (m/z): 159
Conf. Ion (m/z): 261
Internationale Einheit
μmol/L (Plasma, Liquor).
Referenzbereich – Kinder
Pathologischer Bereich: 60–400 mmol/mol Kreatinin.
Indikation
Unerklärte Enzephalopathie bis zum Koma, vor allem im Neugeborenen-, Säuglings- und Kleinkindesalter und/oder assoziiert mit interkurrenten Infekten. Differenzialdiagnostik primärer Laktatazidosen.
Interpretation
2-Hydroxy-3-Methylvaleriansäure ist neben anderen verzweigtkettigen 2-Oxo- und 2-Hydroxysäuren pathologisch erhöht bei der Ahornsirupkrankheit (MSUD) sowie bei einem Dihydrolipoyl-Dehydrogenase(E3)-Mangel. Dabei sind gleichzeitig die Funktionen des 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase- und des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes defekt und führen zur Akkumulation weiterer pathologischer Säuren (Laktat, Pyruvat, 2-Oxoglutarat). Geringere Erhöhungen werden auch bei primären und sekundären Laktatazidosen sowie bei Ketosen infolge eines erhöhten intramitochondrialen Redoxpotenzials, das die vermehrte Bildung von 2-Hydroxy-3-Methylvaleriansäure aus 2-Oxo-3-Methylvaleriansäure begünstigt, beobachtet.
Diagnostische Wertigkeit
In Kombination mit Erhöhungen der korrespondierenden 2-Oxosäure hoch für die Diagnostik einer Ahornsirupkrankheit (MSUD) bzw. eines Dihydrolipoyl-Dehydrogenase(E3)-Mangels.
Literatur
Blau N, Duran M, Gibson KM, Dionisi-Vici C (Hrsg) (2014) Physician’s guide to the diagnosis, treatment, and follow-up of inherited metabolic diseases. Springer, Berlin/Heidelberg