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

3-Methylglutaconsäure

3-Methylglutaconsäure
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
μmol/L (Plasma, Liquor).
Referenzbereich – Kinder
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