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Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik

Info

Publiziert am: 15.01.2018

3-Methylglutaconsäure

Verfasst von: G. F. Hoffmann, C.-D. Langhans und A. Schulze

Synonym(e)

3-Methyl-1,5-Penten-2-Disäure

Englischer Begriff

3-methylglutaconic acid; (2E)-3-methylpent-2-enedioic acid

Definition

Die verzweigtkettige ungesättigte Dicarbonsäure tritt als pathologischer Metabolit im Stoffwechsel der Aminosäure Leucin auf. Angesichts der Doppelbindung sind cis-/trans-Isomere (E-/Z-Isomere) möglich.

Struktur

C₆H₈O₄; Strukturformel:

Molmasse

144,13 g.

Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination

Im Verlauf des Abbaus der Aminosäure Leucin, der letztlich im Acetyl-CoA endet, wird 3-Methylglutaconyl-CoA durch die 3-Methylglutaconyl-CoA-Hydratase zu 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-CoA umgesetzt. Ein Defekt dieses Enzyms führt zu einer Akkumulation von 3-Methylglutaconyl-CoA, das wiederum durch Hydrolyse 3-Methylglutaconsäure bildet. Auch bei Defekten des darauffolgenden Enzymes, der 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-CoA-Lyase, staut sich in geringem Maße 3-Methylglutaconyl-CoA an und wird zu 3-Methylglutaconsäure umgesetzt.

Funktion – Pathophysiologie

3-Methylglutaconsäure hat keine bekannte Funktion im Intermediärstoffwechsel. Untersuchungen zur individuellen Toxizität der verschiedenen Säuren im Katabolismus von Leucin liegen erst in Ansätzen vor.

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 Di-Trimethylsilylester

Z-Isomer:

Retentionsindex RI:1444
M+ (m/z): 288
Quant Ion (m/z): 198
Conf. Ion (m/z): 183

E-Isomer:

Retentionsindex RI:1485
M+ (m/z): 288
Quant Ion (m/z): 198
Conf. Ion (m/z): 273

Internationale Einheit

mmol/mol Kreatinin (Urin).

μmol/L (Plasma, Liquor).

Referenzbereich – Kinder

Normalbereich:

0–9 mmol/mol Kreatinin

Pathologische Bereiche:

168–2900 mmol/mol Kreatinin (3-Methylglutaconacidurie Typ I)
18–600 mmol/mol Kreatinin (3-Methylglutaconacidurie Typ II)
9–187 mmol/mol Kreatinin (3-Methylglutaconacidurie Typ III)
23–1793 mmol/mol Kreatinin (3-Methylglutaconacidurie Typ IV)
140–24.200 mmol/mol Kreatinin (3-Hydroxy-3-Methylglutaracidurie)

Indikation

Metabolische Ketoacidose, psychomotorische Retardierung, Optikusatrophie, Kardiomyopathie mit Neutropenie.

Interpretation

Erhöhte Ausscheidungen von 3-Methylglutaconsäure findet man bei verschiedenen Erkrankungen mit nur zum Teil geklärter biochemischer und genetischer Basis, den 3-Methylglutaconacidurien Typ I–V:

Typ I beruht auf einem Defekt der 3-Methylglutaconyl-CoA-Hydratase, der sich enzymatisch und molekularbiologisch sichern lässt.
Typ II: Barth-Syndrom (Kardiopathie, Myopathie, Minderwuchs, Neutropenie) wird durch eine Tafazzindefizienz verursacht.
Typ III: Costeff-Syndrom (Optikusatrophie, extrapyramidale Dysfunktion, Spastik) wird durch Defekte im OPA3-Gen verursacht, das ein mitochondriales Membranprotein kodiert.
Typ IV umfasst bislang nicht klassifizierbare Entitäten.
Typ V: Dilatative Kardiomyopathie mit Ataxie (DCMA) beruht auf Mutationen im DNAJC19-Gen.

Als Begleitmetabolit findet man in niedrigerer Konzentration 3-Methylglutarsäure.

Des Weiteren tritt 3-Methylglutaconsäure auch erhöht bei der 3-Hydroxy-3-Methylglutaracidurie im Urin auf.

Diagnostische Wertigkeit

Erhöhte Urinausscheidungen von 3-Methylglutaconsäure weisen auf einen Defekt im Leucinstoffwechsel hin.

Die weitere Differenzierung erfordert Kenntnisse über die o. g. weiteren Metabolite bzw. die enzymatische oder molekularbiologische Bestätigungsdiagnostik.

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

Springer Medizin

3-Methylglutaconsäure