へム生合成関連物質の測定意義 近藤雅雄 独立行 政法 人 国立 健 康・栄養研 究所 栄 養 生化学 研究 室 ヘム関連物質の測定は先天性ポルフィリン症の確定診断や鉛作業者の職業病検診に不可欠 である。そこで、医療現場からの要望のとくに高い物質について、民間諸検査機関が行って いるポルフィリン代謝関連物質の測定項目を中心に、その概要、基準値、異常値を呈する疾 患、臨床的意義、検査のすすめ方などについて、さらにポルフィリン関連物質測定に関する 諸情報をまとめた。 Key words; ポ ル フ ィ リ ン 代 謝 関 連 物 質 、 ポ ル フ ィ リ ン 症 、 診 断 、 測 定 意 義 はじめに そこで、本稿では正確な早期診断が成さ ヘムはヘモグロビン、ミオグロビン、シ れること期待して、臨床の医師を含め医療 ト ク ロ ム 類 、 シ ト ク ロ ー ム P-450、 NO 合 成 スタッフにポルフィリン代謝に関連する物 酵素、グアニル酸シクラーゼ、サイクリッ 質について、とくに、民間諸検査機関が行 ク GMP、 カ タ ラ ー ゼ 、 ペ ル オ キ シ ダ ー ゼ 、 っているポルフィリン代謝関連物質の測定 トリプトファンピロラーゼなど、生体の呼 項 目 を 中 心 に 、概 要 、臨 床 的 意 義 、基 準 値 、 吸システム、エネルギー生産システム、薬 検査結果の判定などについて項目ごとにま 物代謝、血流調節、情報伝達システム、酸 とめた。 化ストレス防御システムなど生命維持に不 可欠な多様な機能の中心的役割を果たすが、 このヘムは全て共通の代謝、すなわちポル 1. ポルフィリン代 謝 porphyrin metabolism フィリンの代謝によって生産される。 ポ ル フ ィ リ ン 代 謝 産 物 の 測 定 は 1980 年 別名:ヘム合成経路 代までは溶媒抽出法が主流であったが、近 測 定 方 法 : HPLC 法 (蛍 光 検 出 器 )な ど 年は殆どが高速液体クロマトグラフィー法 基準値:各論参照 (HPLC)に よ っ て 遂 行 さ れ て い る 。 し か し 、 検査企業ベースでは需要とコストの関係か 1)異常値を呈する疾患 らごく一部の企業が特殊検査として稀に行 高値 ポ ル フ ィ リ ン 代 謝 産 物:ポ ル フ ィ リ うに過ぎず、そのため、精度管理を含め検 ン 症 の 各 病 型 、鉛 中 毒 、肝 障 害 、造 血 障 害 査データの信頼性にも問題が出ることは否 な ど の 屎 尿 お よ び 血 液 。ポ ル フ ィ リ ン 代 謝 めない。また、ポルフィリン代謝異常症全 酵 素 活 性:ポ ル フ ィ リ ン 症 、血 液 疾 患 、肝 般についていえることであるが、ポルフィ 疾患など。 リンの検査をしていないために、またはた 低値 とえ検査してもそのデータに誤りがあるこ ィリン症の各病型における血液中の当該 とがあるために未だに誤診が絶えないのが 障 害 酵 素 、各 種 血 液 、肝 疾 患 お よ び 鉛 な ど 現状である。 の酵素阻害物曝露など。 ポ ル フ ィ リ ン 代 謝 酵 素 活 性:ポ ル フ 1 検 体 : ヘ パ リ ン 加 血 液 2.0ml( 遮 光 ・凍 結 保 存 )、尿 10ml( 随 時 尿 、遮 光 ・凍 結 (porphyria) の 語 源 は ギ リ シ ャ 語 の porphyros( 由 緒 あ る 紫 ) に 由 来 す る 。 保 存 )、便 1g( 随 時 便 、遮 光 ・凍 結 保 存) 3)臨床的意義 ① ポ ル フ ィ リ ン 代 謝 産 物:肝 性 ポ ル フ ィ リ 2)概要 ン症の場合は肝ヘム生産量の減少に基づく ポルフィリン代謝は、ヘム合成経路とも 負 の フ ィ ー ド バ ッ ク 解 除 に よ り ALA 合 成 酵 呼 ば れ 、 δ -ア ミ ノ レ ブ リ ン 酸 (ALA)か ら プ 素活性が上昇し、障害酵素までの各種中間 2+ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ に Fe が キ レ ー ト し て 代謝物が、また、赤芽球性ポルフィリン症 ヘムが合成されるまでの経路をいう。この の場合は主に障害酵素の基質が過剰蓄積さ 代謝には 8 個の酵素が関与し、その多くが れる。また、鉛中毒予防規則によって、ポ SH 酵 素 で あ る 。ヘ ム は ミ ト コ ン ド リ ア を 有 ルフィリン代謝産物の測定が義務付けられ する全組織細胞内で合成されるが、体内の ている。 二大ヘム生産臓器は骨髄と肝臓である。ヘ ②ポルフィリン代謝酵素活性:先天性ポ ム は ヘ モ グ ロ ビ ン 、 チ ト ク ロ ー ム P-450、 ルフィリン症の場合は当該酵素活性の低下 カ タ ラ ー ゼ 、ペ ル オ キ シ ダ ー ゼ 、NO 合 成 酵 によって、確定診断が行われる。鉛中毒で 素、可溶性グアニル酸シクラーゼ、ミオグ は 赤 血 球 ALA 脱 水 酵 素 活 性 の 測 定 が 低 濃 度 ロビンなどの補欠分子族として生命現象の 鉛暴露の生物学的モニタリングとして利用 根元反応に関与している。したがって、ヘ されている。 ム合成の異常はポルフィリン代謝関連物質 の過剰生産とこれらヘム蛋白の様々な機能 に重大な影響を与える。 4)どういうとき検査するか 原因不明の光線過敏症で、皮膚露出部に このヘム合成に関与する酵素異常によっ 水疱形成、瘢痕形成、色素沈着、皮膚の脆 て生じる一群のポルフィリン代謝異常症と 弱性などをみる場合や原因不明の激しい腹 して最も重要なのがポルフィリン症である。 痛、嘔吐、便秘(または下痢)などの症状 ポルフィリン症は先天性と後天的原因に がみられる場合、さらに両者が混在してみ よるものがあるが、ヘム合成の調節機序が られる場合。 肝と赤芽球とでは異なるために、ポルフィ リンの代謝異常症は肝性と赤芽球性に分類 される。 5)今後の検査の進め方 血液中のポルフィリン代謝関連酵素活性 先天性ポルフィリン症はヒポクラテスに の測定または遺伝子診断を行う。血液、肝 よ っ て 紀 元 前 460 年 頃 に 記 載 さ れ て い る こ 機能検査は必須である。家族歴の聴取を行 と が 報 告 さ れ て い る が 、 今 日 的 に は 1876 い不顕性遺伝子保有者の早期診断を行う。 年 JH.Schultz に よ る も の が 最 初 で あ る 。わ が 国 で は 1920 年 佐 藤 ら に よ る 初 め て の 報 6)予想外の値が認められたとき 告 以 来 2002 年 ま で に 約 826 例 の 報 告 を 見 る 尿中のポルフィリンは各種肝障害や精神 にすぎない。しかし、ポルフィリン症の不 機能障害および各種薬物投与時に増量する 顕性遺伝子保有者はその数十倍に達するも ことがある。ポルフィリン症の判定には屎 の と 思 わ れ る 。こ の ポ ル フ ィ リ ン 症 は 1923 尿および血液中のポルフィリン分画分析を 年 AE. Garrod に よ っ て inborn errors of 行う。 metabolism と 提 唱 さ れ た 代 表 的 な 先 天 性 代謝異常症である。ポルフィリン症 2 3)臨床的意義 2 . コプロポルフィ リン (血液、便 ) coproporphyrin 健 常 者 の 糞 便 COPRO は Ⅰ 型 異 性 体 が 優 勢 であるが、遺伝性コプロポルフィリン症 ( hereditary coproporphyria; HCP, 常 染 別 名:4-carboxylate porphyrin, COPRO, CP 色 体 優 性 遺 伝 )、 多 様 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 測 定 方 法 : HPLC 法 (蛍 光 検 出 器 ) (variegate porphyria; VP, 常 染 色 体 優 性 基 準 値:血 液:0.6~ 3.0μ g/dlRBC,糞 便 : 遺 伝 ) で は Ⅲ 型 異 性 体 ( ~ 3.5mg/g 乾 燥 重 Ⅰ 型 異 性 体 1.6~ 5.4μ g/g 乾 燥 重 量 , 量 )が 、ま た 先 天 性 赤 芽 球 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 Ⅲ 型 異 性 体 1.2~6.0μ g/g 乾 燥 重 量 (congenital erythropoietic porphyria; 1)異常値を示す疾患 高値 CEP, 常 染 色 体 劣 性 遺 伝 ) で は Ⅰ 型 異 性 体 遺 伝 性 コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ン 症( 血 液 (~ 7mg/g 乾 燥 重 量 )が 著 明 に 増 量 す る 。 赤 中 で は 軽 度 上 昇 )、 先 天 性 赤 芽 球 性 ポ ル フ 芽 球 性 プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン 症 (erythro- ィ リ ン 症 、多 様 性 ポ ル フ ィ リ ン 症( 血 液 中 poietic protoporphyria; EPP, 常 染 色 体 優 で は 軽 度 上 昇 )、 鉄 欠 乏 性 貧 血 ( 血 液 中 で 性 遺 伝 ) 及 び ヒ 素 中 毒 で は 軽 度 (~ 0.1mg/g 軽 度 上 昇 )、 鉄 芽 球 性 貧 血 ( 血 液 中 で 軽 度 乾 燥 重 量 )上 昇 す る 。 上 昇 )、 鉛 中 毒 、 ヒ 素 中 毒 ( 血 液 は 正 常 ) 血液中では主に造血障害によって増量す など る が 、 HCP お よ び CEP 以 外 は 診 断 的 根 拠 が 低値の報告はない あまりない。 検 体 : ヘ パ リ ン 加 血 液 2.0ml( 遮 光 ・凍 結 4)どういうとき検査するか 保 存 )、 便 1g( 随 時 便 、 遮 光 ・凍 結 保存) 原因不明の光線過敏症で、皮膚露出部に 水疱形成、瘢痕形成、色素沈着、皮膚の脆 弱性などをみる場合、原因不明の激しい腹 2)概要 痛、嘔吐、便秘(または下痢)などの症状 コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ン (COPRO)は ポ ル フ ィ がみられる場合、または両者が混在して見 リン代謝の第 4 番目の反応を触媒するウロ ら れ る 場 合 。 特 に HCP に 関 し て は 糞 便 中 の ポルフィリノゲン脱炭酸酵素によって生産 COPRO 量 の 測 定 は 診 断 上 重 要 な 決 め 手 と な さ れ る コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ノ ゲ ン (COPROgen) る。家族歴がある場合は不顕性遺伝子保有 の酸化物である。生体内では主に赤芽球と 者の早期診断に有用である。 肝 で 生 産 さ れ る が 殆 ど が COPROgen と し て 存在する。I とⅢ型異性体が存在するがミ 5)今後の検査の進め方 ト コ ン ド リ ア 膜 に 局 在 す る COPROgen 酸 化 通常は、血液及び糞便中のポルフィリン 酵素の基質となるのはⅢ型異性体だけであ スクリーニング検査により陽性が認められ る 。COPROgen は 糞 便 中 に 排 泄 さ れ る と 自 動 た場合、ポルフィリン代謝異常症の鑑別診 酸 化 さ れ COPRO と な る 。 COPRO(C 38 H 38 N 4 O 8 ) 断 を 目 的 と し て 、HPLC に よ り ポ ル フ ィ リ ン は 分 子 量 654.7、 波 長 401nm( 0.1N 塩 酸 ) パターン分析を行う。これでも確定できな に Soret 帯 ( 吸 収 極 大 ) の あ る 赤 紫 色 の 生 い 場 合 は 血 液 中 COPROgen 酸 化 酵 素 活 性 の 体色素であり、遠紫外線照射により強い赤 測定または遺伝子診断を行う。 色 蛍 光 を 発 す る 。し か し 、生 体 内 COPROgen は無色で紫外線照射による赤色蛍光は見ら れ な い 。 し た が っ て 、 COPRO 量 の 測 定 に は 必ず完全酸化しなければならない。 6)予想外の値が認められたとき 血 液 中 の COPRO 量 の 測 定 意 義 は あ ま り な い 。 糞 便 中 の COPRO 量 は 腸 内 細 菌 の 分 布 、 3 食事内容などで変動を受けやすく、異常値 フィリノゲンである。したがって、尿中の が出現したときは日を変え、再検査するこ COPRO 量 の 測 定 に は ヨ ウ 素 な ど で 完 全 に 酸 とが望ましい。 化しなければならない。 3)臨床的意義 3 . コプロポルフィ リン( 尿 ) coproporphyrin 一般的に尿中には糞便と異なりⅠ型より もⅢ型異性体の出現率が高く、その比率も 健常者ではおおよそ一定しているが、尿中 別 名:4-carboxylate porphyrin, COPRO, CP の I 型とⅢ型異性体の比率については先天 測 定 方 法 : HPLC(蛍 光 検 出 器 ) 性 赤 芽 球 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 ( CEP ) や 基 準 値 : コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ン Ⅰ 異 性 体 0.5 Dubin-Johnson 症 候 群( 常 染 色 体 劣 性 遺 伝 ) ~ 50μg/g ク レ ア チ ニ ン ; コ プ ロ ポ ル フ ィ で は 完 全 に 逆 転 し 、鑑 別 診 断 に 重 要 で あ る 。 リ ン Ⅲ 異 性 体 0.6~ 150μ g/g ク レ ア チ ニ ン ま た 、 Roter 型 症 候 群 、 肝 硬 変 や 肝 が ん な どの肝障害および赤芽球性プロトポルフィ 1)異常値を示す疾患 高値 リン症の肝障害タイプではⅠ型異性体が増 遺 伝 性 コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ン 症 、先 天 量してくる。遺伝性コプロポルフィリン症 性 赤 芽 球 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 、多 様 性 ポ ル フ をはじめとして、その他のポルフィリン代 ィ リ ン 症 、急 性 間 歇 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 、δ 謝異常症では通常Ⅲ型異性体が過剰増量す -アミノレブリン酸脱水酵素欠損性ポル る。先天性ポルフィリン症や鉛中毒では健 フ ィ リ ン 症 、鉛 中 毒 、晩 発 性 皮 膚 ポ ル フ ィ 常者の平均値の数十倍~数百倍の増量が認 リ ン 症 、各 種 肝 障 害 、ヒ 素 中 毒 、赤 芽 球 性 められる。 プロトポルフィリン症(肝障害型) 低値の報告はない 4)どういうとき検査するか 原因不明の光線過敏症で、皮膚露出部に 検 体 : 尿 10ml( 随 時 尿 、 遮 光 ・凍 結 保 存 ) 水疱形成、瘢痕形成、色素沈着、皮膚の脆 弱性などをみる場合、原因不明の激しい腹 2)概要 痛、嘔吐、便秘(または下痢)などの症状 コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ン (COPRO)は ウ ロ ポ ル がみられる場合、または両者が混在して見 フィリノゲン脱炭酸酵素によって生産され られる場合。先天性ポルフィリン症および る コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ノ ゲ ン (COPROgen)の 酸 Dubin-Johnson 症 候 群 で は Ⅰ 型 と Ⅲ 型 排 泄 化物である。生体内では主に赤芽球と肝で の比率が鑑別診断に重要な情報を与える。 生 産 さ れ る が 殆 ど が COPROgen と し て 存 在 家族歴がある場合は不顕性遺伝子保有者の する。I 型とⅢ型異性体が存在するがミト 早期診断を行う。 コ ン ド リ ア 膜 に 局 在 す る COPROgen 酸 化 酵 素の基質となるのはⅢ型異性体だけである。 5)今後の検査の進め方 COPROgen は 尿 中 に 排 泄 さ れ る と 自 動 酸 化 鑑 別 診 断 と し て 、HPLC に よ り ポ ル フ ィ リ さ れ COPRO と な る 。COPRO(C 38 H 38 N 4 O 8 )は 分 子 ン パ タ ー ン 分 析 を 行 う 。 COPRO は 鉛 な ど の 量 654.7、波 長 401nm( 0.1N 塩 酸 )に Soret 金属中毒や肝障害で増量するため、先天性 帯(吸収極大)がある赤紫色の生体色素で ポルフィリン症と鑑別することが重要であ あり、遠紫外線照射により強い赤色蛍光を るが、この場合は、赤血球または白血球中 発 す る 。し か し 、排 尿 直 後 の COPROgen は 無 の各種酵素活性の測定を行う。鉛中毒が疑 色で赤色蛍光はなく、殆どが還元型のポル われる場合は尿中δ-アミノレブリン酸 4 (ALA)や 赤 血 球 ALA 脱 水 酵 素 活 性 並 び に 血 素の基質となるのはⅢ型異性体だけである。 清鉛量の測定を行う。 UROgen は 尿 中 に 排 泄 さ れ る と 自 動 酸 化 さ れ URO と な る 。 URO(C 4 H 38 N 4 O 16 ) は 分 子 量 6)予想外の値が認められたとき 尿 中 の COPRO 量 は 乳 幼 児 期 に 高 く 、ま た 、 830.8、 波 長 406nm( 0.5N 塩 酸 ) に Soret 帯(吸収極大)のある赤紫色の生体色素で 色素性乾皮症や精神神経性疾患など多くの あり、遠紫外線照射により強い赤色蛍光を 疾患、薬剤投与時並びにホルモンなどの生 呈 す る 。し か し 、生 体 内 UROgen は 無 色 で 赤 理的因子などで増量するため、異常値が出 色蛍光はなく、排尿直後では殆どが還元型 現したときは日を変え、再検査することが のポルフィリノゲンである。したがって、 望ましい。 URO の 測 定 に は 必 ず ヨ ウ 素 な ど で 完 全 に 酸 化しないと蛍光物質としての測定が困難と なる。 4 . ウロポルフィリ ン (尿 、血液 ) uroporphyrin 3)臨床的意義 URO の 増 量 が 診 断 上 重 要 と な る の は 晩 発 別 名 : 8-carboxylate porphyrin, URO, UP 性 皮 膚 ポ ル フ ィ リ ン 症( porphyria curanea 測 定 方 法 : HPLC 法 (蛍 光 検 出 器 ) tarda; PCT、 先 天 性 (常 染 色 体 優 性 )と 後 天 基 準 値 : 尿 2~ 44μ g/g ク レ ア チ ニ ン 、 性がある)である。本疾患はポルフィリン 血 液 1μ g/dlRBC 以 下 症 の 中 で 最 も 頻 度 が 高 く 、URO(~ 13mg/g ク レ ア チ ニ ン )と ヘ プ タ カ ル ボ キ シ ル ポ ル フ 1)異常値を示す疾患 高値 ィ リ ン (HEPTA)( ~ 3 mg/g ク レ ア チ ニ ン ) 先 天 性 赤 芽 球 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 、多 が 著 明 に 増 量 す る 。 PCT の 肝 障 害 は 重 く 肝 様 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 、晩 発 性 皮 膚 ポ ル フ ィ 硬変や肝がんへの移行頻度が高い。また、 リ ン 症 、遺 伝 性 コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ン 症 、急 ヘキサクロロベンゼンなどのような多ハロ 性 間 歇 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 、肝 赤 芽 球 性 ポ ル ゲ ン 芳 香 族 化 合 物 中 毒 も PCT と 同 じ 症 状 及 フ ィ リ ン 症 、多 ハ ロ ゲ ン 芳 香 族 化 合 物 中 毒 、 びポルフィリンの代謝異常を起こすので、 鉛中毒 診断的価値が高い。先天性赤芽球性ポルフ 低値の報告はない ィ リ ン 症( CEP)で は 尿 中 URO が 過 剰 排 泄 (~ 0.3g/g ク レ ア チ ニ ン )さ れ 、 光 線 過 敏 症 状 検 体:尿 10ml( 随 時 尿 、遮 光 ・凍 結 保 存 )、 も ポ ル フ ィ リ ン 症 の 中 で 最 も 重 い 。 PCT, ヘ パ リ ン 加 血 液 2ml( 遮 光 ・凍 結 保 存 ) CEP の 尿 は 暗 赤 色 で あ り 、 紫 外 線 照 射 に よ り 赤 色 蛍 光 を 発 す る 。 PCT で は 肝 障 害 と 皮 2)概要 ウ ロ ポ ル フ ィ リ ン (URO)は ポ ル フ ィ リ ン 膚障害を合併し、さらに肝障害においては 患者の約 8 割以上がC型肝炎の合併をみる。 代謝の第3番目の反応を触媒するハイドロ キシメチルビラン合成酵素(別名ポルフォ 4)どういうとき検査するか ビ リ ノ ゲ ン (PBG)脱 ア ミ ノ 酵 素 )に よ っ て 生 原因不明の光線過敏症で、皮膚露出部に 産 さ れ る ウ ロ ポ ル フ ィ リ ノ ゲ ン (UROgen)の 水疱形成、瘢痕形成、色素沈着、皮膚の脆 酸化物である。生体内では主に赤芽球と肝 弱性などをみる場合、原因不明の激しい腹 で 生 産 さ れ る が 、 殆 ど が 還 元 型 の UROgen 痛、嘔吐、便秘(または下痢)などの症状 として存在する。I 型とⅢ型異性体が存在 がみられる場合、または肝機能障害と光線 す る が 細 胞 質 に 局 在 す る UROgenⅢ 合 成 酵 過敏症が合併している場合。 5 5)今後の検査の進め方 2)概要 鑑 別 診 断 と し て HPLC に よ る ポ ル フ ィ リ プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ (PROTO)は ポ ル フ ン 分 画 分 析 を 行 う 。 URO と HEPTA が 増 量 す ィリン代謝の第 7 番目の反応を触媒するプ れ ば PCT の 可 能 性 が 高 い 。 HEPTA の 著 明 な ロ ト ポ ル フ ィ リ ノ ゲ ン Ⅸ (PROTOgen)酸 化 酵 増 量 が 認 め ら れ な い と き は CEP ま た は 急 性 素 に よ っ て PROTOgenⅨ か ら 生 産 さ れ る ポ ポ ル フ ィ リ ン 症 を 疑 い 、尿 中 前 駆 物 質( ALA ルフィリン代謝系の最終産物であり、これ お よ び PBG) の 測 定 お よ び URO の 異 性 体 分 にヘム合成の最終酵素であるフェロキラタ 析 を 行 う 。 CEP で は 赤 色 歯 牙 が み ら れ 、 暗 ー ゼ に よ っ て Fe 2+ が 導 入 さ れ ヘ ム が 生 産 さ 所で紫外線を照射すると赤色蛍光を認める。 れ る 。 PROTO は 生 体 内 で は 主 に 赤 芽 球 と 肝 貧血、肝機能検査は必須。 で生産される唯一の酸化型のポルフィリン であり、脂溶性であるため、尿中には排泄 6)予想外の値が認められたとき 尿 中 の URO 量 は 乳 幼 児 期 に 高 く 、 ま た 、 さ れ な い 。 赤 血 球 中 の PROTO に は 2 種 類 が あ り 、 遊 離 型 (free protoporphyrin; FP) 鉛中毒などの重金属中毒や多ハロゲン芳香 と 亜 鉛 結 合 型 ( zinc protoporphyrin; ZP) 族化合物中毒でも高値を見るため、ポルフ が 存 在 し 、ZP は ヘ モ グ ロ ビ ン と 結 合 す る た ィリン代謝異常の原因検索並びに ポルフィ め 赤 血 球 内 に 存 在 し 、FP は 赤 血 球 内 か ら 血 リン症の鑑別などのために必要な諸検査を 漿 中 に も 出 現 す る ( ヘ モ グ ロ ビ ン 量 は ZP 行う。 と 逆 相 関 す る が FP と は 相 関 が 見 ら れ な い )。 糞 便 で は FP と ZP が 出 現 す る が 殆 ど が PROTO と し て 測 定 さ れ る 。 5 . プロトポルフィ リン (血液、便 ) protoporphyrin PROTO は (C 34 H 34 N 4 O 4 )分 子 量 562.7, 波 長 409nm( 2.8N 塩 酸 )に Soret 帯( 吸 収 極 大 ) のある赤紫色の生体色素であり、遠紫外線 別 名 : 2-carboxy porphyrin, PROTO, PP 照 射 に よ り 強 い 赤 色 蛍 光 を 発 す る 。FP と ZP 測 定 方 法 : HPLC 法 (蛍 光 検 出 器 ) (C 34 H 32 N 4 O 4 Zn, 分 子 量 626.1)の 分 離 は HPLC 基準値:赤血球遊離プロトポルフィリン に お い て 可 能 で あ り (移 動 相 溶 媒 pH5.2 で (FP)2~ 70μ g/dlRBC、 赤 血 球 亜 鉛 ( Zn) 結 の ZP の 励 起 波 長 414nm, 蛍 光 波 長 577nm に 合 プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン (ZP)20 ~ 120 μ 対 し て 、PROTO の 励 起 波 長 403nm, 蛍 光 波 長 g/dlRBC、便 プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン 0.4~ 20μ 619nm で あ る )、そ の 場 合 、ZP は 酸 に よ っ て g/g 乾 燥 量 容 易 に Zn が 外 れ PROTO と な る た め 、注 意 を 要 す る 。 PROTO は 組 織 沈 着 性 が あ り 、 特 に 1)異常値を示す疾患 肝蓄積性が高い。 高値 赤芽球性プロトポルフィリン症(赤 血 球 FP,便 )、多 様 性 ポ ル フ ィ リ ン 症( 便 )、 3)臨床的意義 鉄 欠 乏 性 貧 血( 赤 血 球 ZP)、鉛 中 毒( 赤 血 診断上重要となるのは赤芽球性プロトポ 球 ZP)、 鉄 芽 球 性 貧 血 ( 赤 血 球 FP)、 不 応 ル フ ィ リ ン 症 (EPP)と 肝 赤 芽 球 性 ポ ル フ ィ 性 貧 血 (赤 血 球 FP)、 ヒ 素 中 毒 ( 便 で 軽 度 リ ン 症 (hepato-erythropoietic porphy- 上昇) ria; HEP、常 染 色 体 劣 性 遺 伝 )で あ る 。ど ち 低値の報告はない ら も 血 中 FP の 異 常 高 値 (~ 30mg/dlRBC)を 示し、肝障害の原因となる。また、多様性 検 体 : ヘ パ リ ン 加 血 液 2ml( 遮 光 ・凍 結 保 ポ ル フ ィ リ ン 症 (VP) で は 糞 便 PP が 増 量 存 )、 便 1g( 随 時 便 、 遮 光 ・凍 結 保 存 ) (0.3mg/g 乾 燥 重 量 )す る 。 赤 血 球 PROTO は 6 EPP で FP(~ 25mg/dlRBC)、 鉛 中 毒 や 鉄 欠 乏 ル ボ キ シ ル ポ ル フ ィ リ ン (PENTA)< 15、 コ 性 貧 血 で は ZP が 高 値 (~ 1mg/dlRBC)を 示 す 。 プ ロ ポ ル フ ィ リ ン (COPRO)Ⅰ < 50、 コ プ ロ 溶血性貧血、鉄芽球性貧血などの造血障害 ポ ル フ ィ リ ン (COPRO)Ⅲ < 150 で も FP が 軽 度 高 値 を 示 す 。 便( 単 位 μ g/g 乾 燥 重 量 ) :HEXA< 8、PENTA < 28、COPROⅠ < 28、COPROⅢ < 20、イ ソ コ 4)どういうとき検査するか 原因不明の光線過敏症で、皮膚露出部に 水疱形成、瘢痕形成、色素沈着、皮膚の脆 プ ロ ポ ル フ ィ リ ン ( iso-CP) 0、 ハ ル デ ロ ポ ル フ ィ リ ン (HARDERO)< 12、 プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン (PROTO)< 50 弱性などをみる場合、または日光被曝直後 の皮膚の激しい痛み、腫脹、発赤がみられ 1)異常値を示す疾患 る場合。また、通常の光線過敏症 や原因不 高値 明の激しい腹痛、嘔吐、便秘などの症状が (悪性貧血、溶血性貧血、鉄欠乏性貧血、 伴 う 場 合 に 行 う 。 鉛 作 業 者 の 健 康 診 断 (鉛 鉄芽球性貧血、不応性貧血、再生不良性貧 中 毒 予 防 規 則 に 基 づ く )。 血 な ど )、 肝 疾 患 ( 肝 硬 変 、 胆 汁 性 肝 硬 変 、 ポルフィリン症、鉛中毒、血液疾患 肝炎、肝がん、薬剤性肝障害、アルコール 5)今後の検査の進め方 中 毒 、ヘ モ ク ロ マ ト ー シ ス な ど )、代 謝 亢 進 EPP の 場 合 は PROTO の 肝 沈 着 に よ る 肝 障 (発熱、運動、甲状腺機能亢進症など)ビ 害を伴うことが多く、肝機能検査を必ず行 タ ミ ン 欠 乏 症( ナ イ ア シ ン 、ビ タ ミ ン B 2 , う 。 HEP が 疑 わ れ る 場 合 は 尿 中 ウ ロ ポ ル フ B 6 な ど )、化 学 物 質 暴 露( 鉛 、ヒ 素 、水 銀 、 ィリンおよびヘプタカルボキシルポルフィ 銅、錫、セレン、タリウム、インジウム、 リ ン を 測 定 す る 。糞 便 PROTO は VP、遺 伝 性 亜鉛、鉄、金、銀などの元素、多ハロゲン コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ン 症 (HCP)お よ び 晩 発 性 芳香族化合物、アリル基含有化合物、グリ 皮 膚 ポ ル フ ィ リ ン 症 (PCT)の 鑑 別 に 有 用 で セオフルビン、フェノバルビタール、セド あ る 。 PROTO の 増 量 す る 疾 患 で は 肝 機 能 、 ルミッド、カルバマゼピン、アルコール、 貧血検査は必須である。 フェンスクシミド、ピル、トリクロロエチ レ ン 、ジ フ ェ ニ ル エ ー テ ル 化 合 物 な ど 多 数 ) 6)予想外の値が認められたとき 低値の報告はない 赤 血 球 PROTO は FP と ZP を 分 画 定 量 す る こ と に よ っ て 、EPP, 各 種 造 血 性 疾 患 、鉛 中 毒などの鑑別が可能となる。 検 体 : 尿 10ml( 随 時 尿 、 遮 光 ・凍 結 保 存 )、 便 1g( 随 時 便 、 遮 光 ・凍 結 保 存 ) 2)概要 6 . ポルフィリン分 画(尿、便) porphyrin fractionation ポルフィリンは 4 個のピロールが 4 個の メチン橋で結合された環状のテトラピロー ルであり、ヘムの中間体あるいは中間体由 測 定 方 法 : HPLC(蛍 光 検 出 器 ) 来の酸化物である。ヒトでは主に赤芽球と 基準値:以下は、すべて当教室での日本人 肝で生産されるが、それ自体には生理的な 成人の実測値から得た基準値である 作用はない。ポルフィリンの側鎖の種類と 尿 ( 単 位 μ g/g ク レ ア チ ニ ン ): ウ ロ ポ ル 配列の違いにより多数のポルフィリン類が フ ィ リ ン (URO)< 44 、ヘ プ タ カ ル ボ キ シ ル 検 出 さ れ る が 、 そ の 命 名 は Fischer 方 式 が ポ ル フ ィ リ ン (HEPTA) < 15、ヘ キ サ カ ル ボ 一般的に用いられている。生体に見出され キ シ ル ポ ル フ ィ リ ン (HEXA)< 2 、ペ ン タ カ る ポ ル フ ィ リ ン は URO の よ う な カ ル ボ キ シ 7 ル基数の多いものは水溶性であり、主に尿 5)今後の検査の進め方 中 に 排 泄 さ れ , PROTO の よ う な 少 な い も の 急性ポルフィリン症が疑われた場合は尿 は脂溶性であり胆汁を介して便中に排泄さ 中ポルフィリン前駆物質および血液中の酵 れ る 。 健 常 人 で は 主 に URO, COPRO, PROTO 素活性の測定を行う。 の 3 種類が検出されるが、ポルフィリン症 では多数のポルフィリンが屎尿中に排泄さ 6)予想外の値が認められたとき れ、そのパターンが各種疾患に特異的であ 各種薬物や神経障害などでポルフィリン ることを利用してポルフィリン分画測定が 代 謝 産 物 が 増 量 す る (特 に COPRO)こ と が あ 行われる。ポルフィリンは紫外~可視領域 る。糞便中ポルフィリンは腸内細菌叢の種 に強い吸収スペクトルを持ち、紫外領域で 類の違いや摂取食事内容の違いによって変 は 400nm 付 近 に 極 め て 強 い 吸 収 帯 (分 子 吸 動を受ける。このときは尿、糞便、血液中 5 光 係 数 3~ 6 ×10 、Soret 帯 )と 480~650nm のすべてのポルフィリン分画測定を同時に を 中 心 と し た 可 視 領 域 に Q 帯 (分 子 吸 光 係 行う。 5 数 3~ 6 ×10 )が あ り 、 暗 所 で は ウ ッ ド 灯 (紫 外 線 )照 射 に よ り 赤 色 蛍 光 を 呈 す る 。 3)臨床的意義 7. ポル フォビリノ ゲン porphobilinogen (PBG) ①尿中ポルフィリン分画:尿中ポルフィ リ ン は URO~ COPRO の 各 々 Ⅰ 型 と Ⅲ 型 異 性 測定方法:イオン交換法(比色法)または 体が検出され、病型によって異なったパタ HPLC 法 (UV 検 出 器 ) ーンを示す。赤芽球性プロトポルフィリン 基 準 値 : 2mg/g ク レ ア チ ニ ン 以 下 症 (EPP)以 外 の ポ ル フ ィ リ ン 症 で は 尿 中 に 過剰のポルフィリンを排泄するため、尿自 体が暗赤色を呈することが多い。 ②糞便ポルフィリン分画:糞便中には 1)異常値を示す疾患 高値 急性間歇性ポルフィリン症、遺伝 性 コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ン 症 (急 性 期 )、多 様 性 URO~ PROTO の す べ て が 検 出 さ れ 、そ の 数 は ポ ル フ ィ リ ン 症 (急 性 期 )。 30 種 類 近 く に も 及 ぶ が 臨 床 的 意 義 を 持 つ 低値の報告はない の は PENTA~ PROTO で あ り 、ポ ル フ ィ リ ン 症 の診断および病態鑑別に重要である。 検 体:尿 10ml( 随 時 尿 、遮 光・凍 結 保 存 ) EPP, 多 様 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 、遺 伝 性 コ プ ロポルフィリン症および先天性赤芽球ポル 2)概要 フィリン症では糞便に直接紫外線照射する PBG は 1939 年 Waldenstrom に よ っ て 命 名 ことにより、赤色蛍光を見ることが多い。 されたポルフィリンの前駆物質であり、細 胞 質 に 局 在 す る δ -ア ミ ノ レ ブ リ ン 酸 (ALA) 4)どういうときに検査するか 脱 水 酵 素 ( ALAD) に よ っ て 2 分 子 の ALA を 原因不明の光線過敏症で、皮膚露出部に 材 料 と し て 生 産 さ れ る 。 PBG の 生 産 は 他 の 紅斑、水疱形成、瘢痕形成、色素沈着、皮 ポルフィリン代謝産物と同様、主に赤芽球 膚の脆弱性などをみる場合、または原因不 と肝細胞において行われるが、赤芽球細胞 明 の 激 し い 腹 痛 、嘔 吐 、便 秘( ま た は 下 痢 )、 内では過剰生産されることは殆どなく、急 イレウスなどの症状や多彩な神経症状がみ 性ポルフィリン症のような肝細胞のポルフ られる場合、または両者が混在する場合。 ィリン代謝異常によって過剰生産され、尿 中に出現する。 8 PBG(C 10 H 14 N 2 O 4 、分 子 量 226.2)は ピ ロ ー ル より服用薬物の有無、種類、各種生体内外 物 質 で あ り 、エ ー ル リ ッ ヒ 試 薬 中 の p-ジ メ の生理的状態などを聴取し、本症発症の誘 チルアミノベンズアルデヒドと反応すると 因を追及する。次に、急性ポルフィリン症 波 長 553nm と 525nm に 二 つ の 吸 収 極 大 が 見 (AIP, VP, HCP)の 鑑 別 診 断 を 行 う 。 鉛 中 毒 ら れ ( 吸 収 極 大 比 525/552nm=0.81)、 ピ ン 時でも同じような症状を起こすため、血液 ク色を呈する。 中のポルフィリンおよび血清鉛の測定も同 時 に 行 う (鉛 中 毒 で は 尿 中 の PBG の 増 量 は 3)臨床的意義 急性ポルフィリン症ではヘム合成酵素の 遺 伝 的 異 常 に 加 え て 、各 種 ス ト レ ス 、薬 剤 、 認 め ら れ な い )。急 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 で は 血 液中のポルフィリンは増量しない。家族歴 を 調 べ 、発 症 予 防 の た め の 生 活 指 導 を 行 う 。 月 経 ・妊 娠 ・分 娩 ・ピ ル 服 用 、感 染 、飢 餓 な ど の誘因が生じた場合に発症する。これはチ 6)予想外の値が認められたとき ト ク ロ ー ム P-450 を 誘 導 す る 因 子 や 、 ヘ ム 尿 中 PBG が 予 測 に 反 し て 低 値 な 場 合 、PBG 分解酵素(ヘムオキシゲナーゼ)の生産を は無色であるが、濃縮液中では光や空気酸 促進する因子などによって肝ヘム生産量が 化によって非酵素的にポルフィリンに変換 著明に減少し、その結果、ヘム合成調節に されるので、採尿および尿の保存には注意 お け る 抑 制 解 除 の 機 構 に よ り ALA 合 成 酵 素 を要する。測定には出来る限り新鮮尿が望 お よ び ALAD 酵 素 の 活 性 が 増 加 し 、こ れ ら 酵 ま し い 。 PBG の 測 定 に 関 し て は 、 Watson- 素 の 生 産 物 質 で あ る ALA お よ び PBG が 過 剰 Schwartz 反 応 が 簡 便 で 臨 床 分 野 で 広 く 用 生産されるため、本症の診断および病状経 い ら れ て い る が , 尿 中 PBG が 予 測 に 反 し て 過把握に重要である。これら疾患の急性発 高値の場合は、多数のエールリッヒ反応陽 症 期 で は 著 明 に 増 量 (~ 0.2g/g ク レ ア チ ニ 性物質の混入を否定するためイオン交換樹 ン )し 、寛 解 期 で 減 少 す る 。急 性 間 歇 性 ポ ル 脂などにより分離除去して、定量する。 フィリン症では寛解期でも健常者に比べて 高 く 、 診 断 的 意 義 が 高 い 。 PBG が 過 剰 生 産 されても皮膚の光線過敏症は発症しない。 8.ポル フォ ビリノ ゲン脱アミノ酵素 porphobilinogen deaminase (PBGD) 4)どういうとき検査するか 原因不明の激しい腹痛、嘔吐、便秘(ま 別 名 :ヒ ド ロ キ シ メ チ ル ビ ラ ン 合 成 酵 素 たは下痢)などの消化器症状がみられる場 (hydroxymethylbilane synthase) 、ウ ロ ポ 合、原因不明の光線過敏症で、皮膚露出部 ル フ ィ リ ノ ゲ ン I 合 成 酵 素 (UROS,uropor- に紅斑、水疱形成、瘢痕形成、色素沈着、 phyrinogen I synthase) 皮膚の脆弱性などをみる場合、または両者 測 定 方 法 : 蛍 光 法 ま た は HPLC 法(蛍 光 検 出 の症状が混在する場合、さらに急性ポルフ ィ リ ン 症 は 急 性 期 に は 急 性 腹 症 、イ レ ウ ス 、 器) 基 準 値 : 29.2±5.4nmol URO I/ml RBC/h(平 虫 垂 炎 、ヒ ス テ リ ー 、急 性 膵 炎 、急 性 胃 炎 、 均 値 ±標 準 偏 差 ) 胃十二指腸潰瘍、妊娠壊疽などと誤認され ることが多く、これらの症状がある場合に 測定する。 1)異常値を示す疾患 高値 赤芽球性プロトポルフィリン症、 先天性赤芽球性ポルフィリン症、鉄欠乏 5)今後の検査の進め方 尿 中 PBG の 高 値 が 確 認 さ れ た ら 、 問 診 に 性貧血、鉄芽球性貧血、溶血性貧血、不 応性貧血、鉛中毒、肝硬変 9 低値 急性間歇性ポルフィリン症 過敏症の原因とはならない。 検 体 : ヘ パ リ ン 加 血 液 2ml( 遮 光 ・凍 結 保 4)どういうとき検査するか 存) 原因不明の激しい腹痛、嘔吐、便秘ある いは下痢などの消化器症状がある場合や原 2)概要 PBGD は ヘ ム 合 成 の 第 3 番 目 の 反 応 を 触 媒 する細胞質酵素であり、4 分子のポルフォ 因不明の神経症状がある場合、さらに尿中 の PBG が 陽 性 で あ っ た ら 赤 血 球 PBGD 活 性 を 測定する。 ビ リ ノ ゲ ン (PBG)を 脱 ア ミ ノ 縮 合 さ せ 直 線 状のテトラピロールであるヒドロキシメチ 5)今後の検査の進め方 ル ビ ラ ン (HMB)の 生 成 を 行 う 。HMB は 非 酵 素 AIP は 発 症 原 因 が 必 ず 存 在 す る た め 、 ス 的に環状化してウロポルフィリノゲンⅠ トレス、服用薬剤、女性の場合は月経など (UROgenⅠ )に な る か 、ま た は UROgenⅢ 合 成 生理的因子などについて問診すると共に、 酵 素 (UROⅢ S)の 存 在 下 で UROgenⅢ と な る 。 貧血、肝機能、内分泌、神経生理学などの し た が っ て 、PBGD 活 性 は 生 成 し た HMB を 光 諸 検 査 を 行 う 。 AIP は 常 染 色 体 優 性 遺 伝 な や酸などで酸化し、ウロポルフィリンⅠ の で 家 族 の PBGD 活 性 の 測 定 に よ る 早 期 診 (UROⅠ)に 変 え て か ら 、 蛍 光 測 定 す る 。 断を行う。 ヒ ト の PBGD 遺 伝 子 は 第 11 染 色 体 の 長 腕 q24.1-q24.2 に 位 置 し て い る 。 PBGD に は 赤 6)予想外の値が認められたとき 血 球 型 (PBGD-E)と 非 赤 血 球 型 (PBGD-N)の 2 AIP に は 赤 血 球 PBGD 活 性 が 正 常 範 囲 内 に つのアイソザイムがある。これらのアイソ あ る 患 者 ( 全 AIP 患 者 の 10~ 15%に 出 現 ) ザ イ ム は 同 一 遺 伝 子 上 に 2.8kb 離 れ て 存 在 が知られている。したがって、臨床症状か す る 2 個 の プ ロ モ ー タ (上 流 が N 型 、酵 素 の ら AIP が 疑 わ れ る に も か か わ ら ず 、赤 血 球 分 子 量 は 44,000, 下 流 が E 型 、酵 素 の 分 子 PBGD 活 性 が 正 常 範 囲 内 で あ る 場 合 は 肝 量 が 42,000)を 利 用 し て 転 写 さ れ る 。 PBGD PBGD 活 性 を 測 定 す る か 、ま た は 遺 伝 子 診 断 活性は赤血球系細胞に比べて肝細胞で著し を 行 う 。ま た 、赤 血 球 PBGD 活 性 は AIP 患 者 く 低 い た め 、PBGD の 遺 伝 的 異 常 を 有 す る 急 とそのキャリアとの間に相違が認められず、 性 間 歇 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 (AIP) で は 肝 、 末 さらに、妊娠やヘマチン治療などによって 梢赤血球、リンパ球、神経細胞などの各組 も 影 響 を 受 け な い の で 、赤 血 球 PBGD 活 性 の 織 細 胞 中 の PBGD 活 性 が 正 常 の 50%に 減 少 し 減 少 は AIP の 診 断 に き わ め て 重 要 で あ る が 、 ているにもかかわらず、ポルフィリン代謝 発病における直接的な原因とはならない。 の異常は肝細胞にのみ出現する。 3)臨床的意義 9. δ-アミノレブリン酸 (尿) δ-aminolevulinic acid (ALA) AIP の 確 定 診 断 と し て 重 要 で あ る 。 す な わ ち 、赤 血 球 PBGD 活 性 が 高 値 を 示 す 疾 患 は 多 い が 、 低 値 を 示 す 疾 患 は 今 の と こ ろ AIP 測 定 方 法:HPLC 法 ま た は イ オ ン 交 換 法( 比 のみであり、重要な診断的意義を有する。 AIP は ポ ル フ ィ リ ン 症 の 中 で は ADP や 鉛 中 色法) 基 準 値 : 0.7~ 2.5mg/g ク レ ア チ ニ ン 毒 と 同 様 、皮 膚 症 状 を 伴 わ な い 病 型 で あ り 、 肝 PBGD 活 性 の 低 下 に よ っ て ALA や PBG が 過 1)異常値を示す疾患 剰生産されるが、これらの増量は皮膚光線 高値 急 性 間 歇 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 、遺 伝 性 10 コ プ ロ ポ ル フ ィ リ ン 症 (急 性 期 )、多 様 性 ポ の異常に基づく活性低下による増量がある。 ル フ ィ リ ン 症 (急 性 期 )、 ALA 酸 脱 水 酵 素 欠 ALA が 増 量 す る 疾 患 は す べ て 似 た よ う な 消 損 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 、遺 伝 性 チ ロ シ ン 血 症 、 化器、神経症状を呈するが、いまだに神経 鉛中毒、鉄欠乏性貧血、再生不良性貧血、 症状発症機序解明に関しての証拠はない。 溶血性貧血、ヒ素中毒など ALA 自 体 あ る い は ALA 増 量 に 基 づ く ポ ル フ 低値はない ィリン生産の増加によって各種の活性酸素 が増量・蓄積することによる酸化ストレス 検 体 : 尿 5ml( 随 時 尿 、 遮 光 ・ 凍 結 保 存 ) 2)概要 であると考えられている。 4)どういうとき検査するか ALA は 1953 年 Shemin ら に よ っ て 発 見 さ 原因不明の腹痛、嘔吐、便秘あるいは下 れたヘム合成鎖の第 1 番目に位置する中間 痢などの消化器症状がある場合や原因不明 体 で あ り 、ポ ル フ ィ リ ン の 前 駆 物 質 で あ る 。 の 多 彩 な 神 経 症 状 が あ る 場 合 。 尿 中 ALA は ヒ ト で は ミ ト コ ン ド リ ア に 局 在 す る ALA 合 PBG と 同 様 、 急 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 の 鑑 別 に 成 酵 素 ( ALAS) に よ っ て 生 産 さ れ る が 、 植 重要である。また、治療後の経過観察ある 物や細菌ではグルタミン酸から合成される いは誘発因子の判定などに重要である。鉛 も の が 多 い 。 ALA (H 2 NCH 2 COCH 2 CH 2 CO 2 、 分 作業者の場合は労働安全衛生規則による鉛 子 量 131.1)は 動 植 物 の ポ ル フ ィ リ ン ー ヘ 中毒予防規則に従って測定する。 ム合成の共通基質であり、植物ではクロロ フ ィ ル の 生 産 に も 関 与 す る 。 尿 中 ALA 量 の 5)今後の検査の進め方 測定はアミノケトン物質であることを利用 中毒が疑われる場合は血清鉛の測定と赤 してアセチルアセトンやアセト酢酸エチル 血 球 ALA 脱 水 酵 素 活 性 な ど 鉛 予 防 規 則 に あ などと縮合させ、化学的にピロール化合物 わせて検討する。その他の場合も原因究明 (ALA ピ ロ ー ル;2-メ チ ル -3 -ア セ チ ル -4 - の た め に 赤 血 球 ALAD 脱 水 酵 素 活 性 の 測 定 プ ロ ピ オ ン 酸 ピ ロ ー ル )に 変 化 し た 後 、エ ー は必須である。その他ポルフィリン代謝関 ルリッヒ試薬で発色させる方法が一般的で 連物質の測定を行う。急性ポルフィリン症 あ る 。 ALA ピ ロ ー ル ・ エ ー ル リ ッ ヒ 反 応 液 では発症原因が必ず存在するため、ストレ は 波 長 553nm に 吸 収 極 大 が あ り 、 525nm に ス、服用薬剤、女性の場合は月経など生理 シ ョ ル ダ ー が 見 ら れ る 。 こ の 比 率 的因子などを問診し、貧血、肝機能、内分 (525/553nm)が 0.69 で あ る こ と を 確 認 し て 、 泌、神経生理学などの諸検査を行う。 4 分 子 吸 光 係 数 5.3×10 を 用 い て 計 算 す る 。 6)予想外の値が認められたとき 3)臨床的意義 測 定 方 法 に よ っ て は ALA 類 似 の 夾 雑 物 や 急性ポルフィリン症、遺伝性チロシン血 ピロール陽性物質などを測りこむことが予 症、鉛中毒で著明に増量する。その他の高 測されるので、異なった測定機序による測 値を示す疾患では軽度上昇するが、臨床的 定法を試みる。 意 義 は 低 い 。 ALA の 増 量 す る 原 因 と し て 、 ① ALA 脱 水 酵 素 (ALAD)欠 損 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 (ADP)を 除 い た 急 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 な ど の よ う な 、ヘ ム 濃 度 減 少 に 基 づ く ALAD 活 性 上昇(負のフィードバック機序)による増 10 . δ - ア ミ ノ レ ブ リ ン 酸 脱 水 酵 素 δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) 量 、② ADP や 鉛 中 毒 の よ う な ALAD 酵 素 自 体 11 別名:ポルフォビリノゲン合成酵素 (PBGS, porphobilinogen synthase) 受け易く、特に鉛においては、ごく微量の 鉛によって活性障害を受けるため、低濃度 測定方法:比色法 鉛暴露の生体影響評価の指標として測定意 基準値: 義が高い。ヨーロッパでは標準測定法が開 -DTT 法 : 0.5~ 1.5 μ mol PBG/ml RBC/h 発されている。 +DTT 法 : 1.0~ 3.8 μ mol PBG/ml RBC/h 3)臨床的意義 1)異常値を示す疾患 高値 異常値を示す多くの疾患が知られている 赤芽球性プロトポルフィリン症、 が、臨床的意義が高いのは鉛中毒、先天性 溶血性貧血、鉄欠乏性貧血、鉄芽球性貧 チ ロ シ ン 血 症 お よ び ALAD が 欠 損 ( 正 常 の 血 10%以 下 )し て い る 新 し い 型 の ポ ル フ ィ リ ン 低値 ALAD 欠 損 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 、鉛 中 症 で あ る ALAD 欠 損 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 (ADP, 毒、先天性チロシン血症、晩発性皮膚ポ ALAD deficiency porphyria)で あ り 、い ず ル フ ィ リ ン 症 、糖 尿 病 、ア ル コ ー ル 多 飲 、 れも強いヘム合成障害を引き起こす。鉛中 腎不全、肝硬変、多ハロゲン芳香族化合 毒 で は 鉛 イ オ ン が ALAD 酵 素 の SH 基 に 結 合 物暴露、トリクロロエチレン中毒、ヒ素 し 拮 抗 阻 害 を 起 こ し 著 明 に 活 性 低 下 (-DTT 中毒など 法 ) す る が 、 反 応 液 に Zn 2+ や DTT ( dithiothreitol) を 添 加 す る と 活 性 が 回 検 体 : ヘ パ リ ン 加 血 液 2ml( 遮 光 ・凍 結 保 存) 復 (+DTT 法 )す る 。先 天 性 チ ロ シ ン 血 症 の 患 者ではチロシンの代謝異常に基づくスクシ ニ ル ア セ ト ン (4,6-dioxoheptanoic acid) 2)概要 が ALAD と ALA の 結 合 を 阻 害 す る た め 、強 い ALAD は ヘ ム 合 成 の 第 2 番 目 の 反 応 を 触 活性阻害が見られるが、酵素蛋白量は減少 媒する細胞質酵素であり、2分子のδ-ア し て い な い 。 ま た 、 ADP は 酵 素 蛋 白 絶 対 量 ミ ノ レ ブ リ ン 酸 (ALA)を 脱 水 縮 合 さ せ て 1 が 減 少 し て い る た め ALA の 大 量 蓄 積 、 排 泄 分子のピロールであるポルフォビリノゲン を 伴 い 、 急 性 間 歇 性 ポ ル フ ィ リ ン 症 (AIP) ( PBG) の 合 成 を 行 う 。 ヒ ト の ALAD 遺 伝 子 と 同 じ 神 経 症 状 を 呈 す る 。 AIP,ADP お よ び は 第 9 染 色 体 の 長 腕 q34 に 位 置 し て い る 。 鉛中毒には皮膚症状はない。 ALAD は 同 一 サ ブ ユ ニ ッ ト か ら な る 8 量 体 構 造 を と り 、 ヒ ト ALAD サ ブ ユ ニ ッ ト は 330 4)どういうとき検査するか 個 の ア ミ ノ 酸 か ら な る 分 子 量 約 36kDa の 亜 原因不明の腹痛、嘔吐、便秘あるいは下 鉛 を 含 有 す る 蛋 白 質 で あ る 。ALAD は 赤 芽 球 痢などの消化器症状や原因不明の多彩な神 と肝細胞のヘム合成に重要な臨床的意義を 経症状がある場合。 持つが、赤血球中ではヘム合成は見られな い た め 、赤 芽 球 で 合 成 さ れ た ALAD の 残 渣 が 5)今後の検査の進め方 そのまま存在する。本酵素は他のヘム合成 ALAD 活 性 の 異 常 が 確 認 さ れ た ら 、 尿 中 諸 酵 素 に 比 べ 大 量 ( PBG 脱 ア ミ ノ 酵 素 活 性 ALA お よ び ポ ル フ ィ リ ン の 測 定 を 行 い 、 ポ の 約 90 倍 の 活 性 を 有 す る )に 存 在 す る た め ルフィリン代謝異常を確認する。 中毒が疑 ALAD 活 性 の 多 少 の 変 動 は ヘ ム 合 成 に 殆 ど われる場合は血清鉛の測定を行う。 影 響 を 及 ぼ さ な い 。 ALAD は サ ブ ユ ニ ッ ト 1 個 当 り 8 個 の SH 基 が 存 在 す る た め に そ の 活 性は生体内外の様々な因子によって影響を 6)予想外の値が認められたとき ALAD は ヘ ム 合 成 系 酵 素 の 中 で 最 も 量 が 12 多 く 、 赤 血 球 ALAD 活 性 (-DTT ま た は +DTT) 1~ 6 に は ポ ル フ ィ リ ン 代 謝 関 連 物 質 測 定 が 正 常 の 90%以 上 減 少 し て も ポ ル フ ィ リ ン に関する諸情報をまとめた。 の 代 謝 異 常 は 通 常 見 ら れ な い 。 ま た 、 ALAD 活性は生体内外の様々な因子によって影響 を受けるので、これらの因子を除去、また は日を変えて再検査する。 Measurements meaning of substrates of heme biosynthesis Masao Kondo おわりに 本 原 稿 は 臨 床 検 査 項 辞 典 、 月 刊 Medical Technology 別 冊 、2003、お よ び 臨 床 検 査 ガ イ ド 2003~ 2004、文 光 堂 、2003 に 掲 載 し た ものを加筆・修正してまとめた。 また、表 National Institute of Health and Nutrition, Laboratory of Nutritional Biochemistry The measurements meaning of the substrates relevant to heme biosynthesis were summarized. 表1 デシジョンレベル 考えられる疾患 ALA 軽~中等度増 AIP 寛解期および潜在性AIP 鉛中毒 鉄欠乏性貧血 急性ポルフィリン症(AIP,ADP,VP,HCP)急性期 鉛中毒 既往歴、家族歴、尿中PBG 値など 血中鉛、赤血球中ZP値 貧血、赤血球中ZP値 尿中PBG、血液・糞中ポルフィリン値 臨床症状(神経症状、皮膚症状など) 血中鉛量 軽~中等度増 AIP 寛解期、潜在性AIP 既往歴、家族歴、尿中PBG 値、臨床症状 著 増 急性ポルフィリン症(AIP,VP,HCP)急性期 (神経症状、皮膚症状など) 軽~中等度増 HCP, AIP, HEP 著 増 溶血性貧血,鉛中毒 CEP, VP 著 増 PBG UP PCT 多ハロゲン化芳香族化合物中毒 7P 診断上参考にすべき事項 著 増 貧血、赤血球FP値 臨床症状(日光過敏症、赤色尿など) 赤血球中UP、CP 値 皮膚症状、肝障害、C型肝炎の合併 原因物質の検索、職場~住環境など PCT, VP, CEP, HEP (上記) 多ハロゲン化芳香族化合物中毒 (上記) Dubin-Johnson 症候群, Roter 症候群 各種ポルフィリン尿症(表4参照) 肝臓障害,PCT 鉛中毒,溶血性貧血, EPP CEP, HEP 肝障害、黒色肝など 原因物質の検索、職場~住環境など CPⅢ 微増 軽~中等度増 各種ポルフィリン尿症 AIP, HEP, 鉛中毒 原因物質の検索 (上記) 著 増 鉛中毒, HCP, VP, CEP (上記) CPⅠ 微増 軽~中等度増 著 増 赤血球中ZP, FP値 臨床症状(日光過敏症、肝障害など) 報告者および測定法の違いにより正常値に大きな幅があることなどの理由で、デシジョンレベルを数値で表示す ることは困難である。そこで、便宜上、微増(1~2 倍) 、軽~中等度増(ALA,PBG:2 ~5 倍、UP, CP:2~10倍) および著増とする。ALA:δ-アミノレブリン酸、PBG:ポルフォビリノ-ゲン、UP: ウロポルフィリン、7P: ヘプ タカルボキシルポルフィリン、CP: コプロポルフィリン、FP: 遊離型プロトポルフィリン、ZP: 亜鉛結合型プロ トポルフィリン 13 表2 尿中ポルフィリンおよびその前駆物質の正常(基準)値 報告者及び機関 ALA PBG UP CP Mauzerall, Granick <2.5mg/日 <1mg/日 Watson <0.3mg/日 佐々木 <1.8mg/日 <0.9mg/日 0~1.68μg/日 浦田 0.8 ~2.8mg/l 0 ~0.8mg/l 5~30μg/日 50~120 μg/日 佐々 <2.1mg/日 <2.2mg/日 0~21μg/日 100~250 μg/日 SRL <5mg/l <2mg/日 BML <5mg/l <2mg/日 住金バイオサイエンス <2 mg/ 日 <2mg/日 <20μg/日 <110μg/日 近藤 <3mg/g Cr <2mg/g Cr <30μg/g Cr <200μg/g Cr 0 10~30μg/日 <20μg/日 100~250 μg/日 28~250 μg/日 <100μg/日 2~25μg/g Cr 8~168 μg/g Cr これら尿中ポルフィリン関連物質の量が減少する疾患というのは特になく、高値の場合に問題と なる。CPⅠ/Ⅲ異性体の比率は通常1以下である。Cr: クレアチニン 表3.尿中ポルフィリン代謝産物の異常高値を示す疾患 ポルフィリン症(略語) 障害 血 液 尿 糞 便 参考(臨床症状) 酵素 赤 先天性赤芽球性ポルフィリン症(CEP) UROS CP,ZP UP>CP CP 日光過敏症、赤色尿 FeC 肝障害により CPⅠ PP 日光過敏症 UROD FP,CP UP,7P PP, iso-CP 日光過敏症、肝障害 型 晩発性皮膚ポルフィリン症(PCT) UROD 正常 UP,7P iso-CP,CP>PP 日光過敏症、肝障害 急 ALAD欠損性ポルフィリン症(ADP) 急性間欠性ポルフィリン症(AIP) 遺伝性コプロポルフィリン 症(HCP) 性 性 多様性ポルフィリン症(VP) ALAD PBGD CPO PPO 正常 正常 正常 正常 ALA,CPⅢ ALA,PBG CPⅢ,ALA,PBG CP>UP,ALA,PBG CP,PP PP>CP CP>PP PP>CP, X-P 神経症状 神経症状 神経症状、皮膚症状 神経症状、皮膚症状 ZP>FP CPⅢ,ALA CP,PP 曝露歴、貧血、末梢神 PP>CP PP>CP 経症状 貧血 貧血 芽 皮 赤芽球性プロトポルフィリン 症(EPP) 球 性 膚 肝赤芽球性ポルフィリン症(HEP) FP 肝 鉛中毒 鉄欠乏性貧血 溶血性貧血 ZP>FP FP>ZP ALA UP,7P 14 表4 ポルフィリン尿症を起こす疾患および薬物 1.体質性黄疸 Dubin-Johnson 症候群、Roter 病 2.肝胆道疾患 閉塞性黄疸、胆汁うっ滞症、アルコ-ル性肝障害、急性・慢性肝炎、肝硬変、 原発性胆汁性肝硬変、肝癌、薬物性肝障害、ヘモクロマト-シスなど 3.血液疾患 悪性貧血、溶血性貧血、鉄欠乏性貧血、鉄芽球性貧血、白血病など 4.代謝疾患 糖尿病、甲状腺機能亢進症など 5.ビタミン欠乏症 ナイアシン、ビタミン B2 、B6 欠乏など 6.金属、薬剤、化学物質曝露 重金属(鉛、水銀、ヒ素、銅、鉄、錫、金、銀、亜鉛、タリウム、ベリリウムなど) 多ハロゲン化芳香族化合物(HCB,PCBなど)、アリル基含有化合物、グリセオフルビン 四塩化炭素、フェノバルビタール、セドルミッド、カルバマゼピン、フェンスキシミ ド、DDC 、ピル、アルコール、トリクロロエチレンなど ポルフィリン尿症はポルフィリン症としての症状を欠き、何らかの機序により尿中のポル フィリン(多くはCP) が増加するものをいう。 表5.ポルフィリン関連物質の市販状況及び分子量 値 段(円) sigma- フナコシ株式会社 コスモ・バイオ 品 名 化 学 式 分子量 単位 aldrich porphyrin-product 株式会社 5-aminolevulinic acid hydrochloride H2NCH2COCH2CH2CO2・・HCl 167.59 1g 17,600 19,000 8000(0.5g) 22,800 (各種ALA) cell culture用 porphobilinogen C10H14N2O4 226.2 10mg 26,100 15,000 uroporphyrin I dihydrochloride C40H38N4O16・2HCl 903.68 5mg 79,700 15,000(10mg) uroporphyrin III dihydrocloride 5mg 27,000 coproporphyrin I dihydrochloride C36H38N4O8・2HCl 727.6 1mg 1,300 16,000(10mg) coproporphyrin III dihydrochloride 10mg 12,000 protoporphyrin IX C34H34N4O4 562.68 1g 9,900 10,000 Zn-protoporphyrin C34H32N4O4Zn 626.05 50mg 14,500 18,000(0.1g) ALAD EC4.2.1.24 2002/7/23調べ 和光純薬 株式会社 16,000 (13CALA) 16,000(5mg) 22,200(1mg) 67,300 CPIII ester 12,400 16,500 5 units 29,100 15 表6.各検査企業の測定項目一覧 検査企業 検査項目 大塚 CP SRL 参考基準値 所要日数 検査料 PP PBG ALA 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光凍結 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光凍結 HPLC法 蛍光法 比色法 HPLC法 蛍光法 蛍光法 比色法 HPLC法 1.0μ g/diRBC 47~151μ g/gCr - <1.0μ g/diRBC <20μ g/day 記載なし 2.42mg/day 記載なし CP UP PP CP定性 CP UP PBG ALA 血液 2.0ml 血液 2.0ml 血液 2.0ml 尿 6.0ml 尿 3.0ml 尿 3.0ml 尿 2.0ml 尿 2.0ml 遮光 遮光 遮光 遮光 遮光 遮光 遮光 遮光 HPLC法 HPLC法 HPLC法 比色法 HPLC法 HPLC法 比色法 HPLC法 1μ g/dlRBC以下 1μ g/dlRBC以下 30~86μ g/dlRBC (-) 8~168μ g/gCr 2~25μ g/gCr 2.0mg/gCr 記載なし CP定性 部分尿 1.5ml 畜尿 15ml 部分尿 5ml 畜尿 5ml 部分尿 10ml 畜尿 3ml 部分尿 1ml 畜尿 1ml 血液 3.0ml 血液 3.0ml 血液 30ml 血液 1.0ml 24時間便 10g 24時間便 10g 24時間便 10g 24時間便 10g 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光凍結 遮光凍結 遮光凍結 遮光凍結 蛍光法 蛍光法 蛍光法 蛍光法 Rimington 比色法 HPLC法 HPLC法 HPLC法 HPLC法 HPLC法 蛍光法 HPLC法 HPLC法 HPLC法 HPLC法 (-) (-) 100μ g/l未満 100μ g/l未満 20μ g/day以下 2mg/day以下 記載なし 記載なし 1μ g/dlRBC 1μ g/dlRBC 30~86μ g/dlRBC 記載なし <640μ g/day <80μ g/day <1830μ g/day <20μ g/day 7~10 7~10 7~10 7~10 7~10 7~10 7~10 7~10 5~12 5~13 5~14 4~14 14~16 14~16 14~16 14~16 14 14 190 190 160 230 160 160 210 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 遮光冷蔵 HPLC法 比色法 HPLC法 蛍光法 HPLC法 HPLC法 蛍光法 <2.2ml/l <2.0mg/day <36μ g/gCr (-) <1μ g/dl <170μ g/gCr 記載なし 4~5 6~11 5~12 5~8 5~11 5~12 5~10 160 230 160 14 210 190 320 遮光冷凍 遮光冷凍 遮光冷凍 遮光冷凍 HPLC法 HPLC法 HPLC法 HPLC法 CP UP PBG ALA CP UP PP FP 便中CP 便中UP 便中PP 便中7 MBC 保存条件 検査方法 ヘパリン血液 2.5ml 新鮮尿 10ml 尿 5.0ml ヘパリン血液 3.0ml 畜尿 10ml ヘパリン血液 1.0ml 畜尿 3.0ml 尿 1.0ml CP定性 UP BML 検体必要量 ALA 尿 1ml PBG 畜尿 3ml UP 畜尿または部分尿3ml CP定性 尿 5ml CP ヘパリン血液 3ml CP 畜尿または部分尿3ml PP ヘパリン血液 0.5ml ポルフィリン分画 血液10ml 洗浄赤血球 畜尿20ml 畜便100g 5~12 5~12 4~5 5~12 5~8 3~10 5~12 4~8 210 190 14 160 320 230 160 210 320 14 190 160 230 160 320 320 14~21 14~21 14~21 14~21 16
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