StudyMed医師国家試験

1滴の血液で何がわかる?―タンデムマス法が見ているのは「アミノ酸」と「アシルカルニチン」

第110回医師国家試験 B問題 第12問

国試問題にチャレンジ

第110回 B問題 第12問

タンデムマス法による新生児マススクリーニングの検査対象となるのはどれか。

  1. a.核酸代謝異常
  2. b.金属代謝異常
  3. c.有機酸代謝異常
  4. d.ムコ多糖体代謝異常
  5. e.ミトコンドリアDNA異常

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は、新生児マススクリーニングのうち、タンデムマス法でどんな病気を見つけているかを問う問題だ。病名を一つずつ覚えるより、「この装置は血液の中の何を測っているのか」から考えると、自然に答えにたどり着ける。まず、新生児マススクリーニングがどんな検査か覚えているかな。
医学生医学生
生まれて数日の赤ちゃんの踵から血を採って、ろ紙にしみこませて送る検査ですよね。産婦人科の実習で見学しました。
ドクタードクター
そう、生後4〜6日ごろ、哺乳が確立した時期に採る乾燥ろ紙血だ。目的は、症状が出る前に先天代謝異常症や内分泌疾患を見つけて、知的障害や突然死、重い代謝クリーゼを防ぐこと。そのうちタンデムマス法は、質量分析計を2台直列につないだ装置で、1枚のろ紙血から多くの物質を一度に測れる。わが国では2014年度から全国で導入された。
医学生医学生
質量分析でいろいろ測れるなら、代謝異常なら何でも見つかりそうな気がします。
ドクタードクター
そこが落とし穴だ。タンデムマス法で測っているのは、主に血中のアミノ酸とアシルカルニチンなんだ。アシルカルニチンは、脂肪酸などのアシル基がカルニチンと結合した物質だね。この2つの指標で異常が出る病気だけが対象になる。
医学生医学生
アミノ酸が上がるのは、フェニルケトン尿症みたいなアミノ酸代謝異常症ですね。アシルカルニチンはどんなときに増えるんですか。
ドクタードクター
いい質問だ。アミノ酸の分解経路の途中で酵素が欠けると、その上流の有機酸がアシルCoAの形でたまる。それがカルニチンと結合してアシルカルニチンとして血中に出てくる。これが有機酸代謝異常症だ。また、ミトコンドリアでの脂肪酸β酸化が障害されると、特定の鎖長のアシルカルニチンが増える。これが脂肪酸代謝異常症だ。
医学生医学生
つまり対象は、アミノ酸代謝異常症、有機酸代謝異常症、脂肪酸代謝異常症の3つのグループということですね。選択肢では有機酸代謝異常が当てはまります。
ドクタードクター
正解。代表例はプロピオン酸血症やメチルマロン酸血症で、どちらもプロピオニルカルニチンが上がる。ほかにイソ吉草酸血症、グルタル酸血症1型なども対象だ。新生児期に代謝性アシドーシスや高アンモニア血症で急激に悪くなることがあるから、早く見つける意義が大きい。では、ほかの選択肢がなぜ違うかも確認しよう。核酸代謝異常はどうかな。
医学生医学生
核酸代謝異常といえばLesch-Nyhan症候群です。生化学の講義で、高尿酸血症と自傷行為が特徴と習いました。
ドクタードクター
よく覚えているね。HGPRTの欠損で起こり、尿酸値や酵素活性、遺伝子検査で診断する。アミノ酸やアシルカルニチンの異常を指標にするわけではないから、タンデムマス法の対象ではない。
医学生医学生
金属代謝異常だとWilson病が思い浮かびますが、あれは銅の検査が必要ですよね。
ドクタードクター
その通り。Wilson病は血清セルロプラスミンや血清銅、尿中銅で診断するし、発症も幼児期以降なので新生児期の検査では見つけにくい。Menkes病のような銅欠乏の病気も同様に対象外だ。
医学生医学生
ムコ多糖症は、蓄積病なので代謝異常のスクリーニングに入っていそうな気がしてしまいました。
ドクタードクター
迷いやすいところだね。Hurler症候群やHunter症候群などのムコ多糖症はライソゾーム酵素の欠損でグリコサミノグリカンがたまる病気で、尿中ムコ多糖や酵素活性で診断する。公費で全国一律に行うタンデムマス法の対象ではない。一部の地域では任意の拡大スクリーニングとして酵素活性を測っているけれどね。
医学生医学生
ミトコンドリアDNA異常はどうでしょう。脂肪酸β酸化もミトコンドリアで行われるので、少し引っかかります。
ドクタードクター
そこを疑問に思えたのは立派だ。MELASやMERRFのようなミトコンドリアDNA異常は、乳酸・ピルビン酸の上昇や筋生検、遺伝子解析で診断し、アシルカルニチンに特異的な異常は出ない。一方、脂肪酸代謝異常症はミトコンドリアで働く酵素の異常ではあるけれど、その酵素は核DNAにコードされている。場所が同じでも、別物として区別しよう。
医学生医学生
測っている物質で異常が出るかどうか、という一本の軸で考えれば全部整理できますね。
ドクタードクター
その通り。発展として、タンデムマス法以外の方法で調べる疾患も押さえておこう。先天性甲状腺機能低下症はTSH、先天性副腎過形成症は17-OHP、ガラクトース血症はガラクトースや酵素活性を別に測っている。これらとタンデムマス法の対象を合わせて、公費で全国実施される基本の疾患群になる。
医学生医学生
脂肪酸代謝異常症は、見つかったらどう管理するんですか。
ドクタードクター
空腹や感染のときに脂肪酸をエネルギーとして使えないため、低ケトン性低血糖や急性脳症、横紋筋融解、乳幼児突然死の原因になりうる。診断がつけば、長時間の空腹を避けるといった生活指導で予後を大きく改善できる。症状が出る前に見つけて予防できることこそ、スクリーニングの価値なんだ。最近は脊髄性筋萎縮症や重症複合免疫不全症などの拡大スクリーニングも各地で進んでいるから、今後の動きにも注目しておこう。

まとめ

新生児マススクリーニングは、生後4〜6日ごろに踵から採った乾燥ろ紙血を用いて、発症前に先天代謝異常症や内分泌疾患を見つけ、早期治療で障害や突然死を防ぐための事業です。タンデムマス法は血中のアミノ酸とアシルカルニチンを一括測定する方法で、対象はアミノ酸代謝異常症、有機酸代謝異常症(プロピオン酸血症、メチルマロン酸血症など)、脂肪酸代謝異常症の3群です。核酸代謝異常、Wilson病などの金属代謝異常、ムコ多糖症、ミトコンドリアDNA異常はこれらの指標に特異的な異常を示さないため対象外であり、先天性甲状腺機能低下症や先天性副腎過形成症、ガラクトース血症は別の方法で測定されます。「何を測定しているか」から対象疾患を導く考え方を身につけると、スクリーニング全体の仕組みを体系的に理解でき、保護者への説明や陽性例の初期対応にも役立ちます。

解答・解説

正解はcです

新生児マススクリーニングは、症状が出る前の新生児期に先天代謝異常症や内分泌疾患を見つけ出し、早期治療によって知的障害・突然死・重い代謝クリーゼなどを防ぐことを目的とした公的事業である。生後4〜6日ごろ(哺乳が確立した時期)に踵から少量の血液をろ紙に採取し(乾燥ろ紙血)、これを検体として測定する。 タンデムマス法(タンデム質量分析法、MS/MS)は、質量分析計を2台直列につないだ装置で、1枚のろ紙血から多数のアミノ酸とアシルカルニチン(脂肪酸とカルニチンが結合した物質)を一度に定量できる。わが国では2014年度から全国で導入された。 考え方の要点は、「タンデムマス法で測っているのは血中のアミノ酸とアシルカルニチンである」という点である。 ・アミノ酸の上昇 → アミノ酸代謝異常症(フェニルケトン尿症など)や尿素サイクル異常症の一部 ・アシルカルニチンの異常 → 有機酸代謝異常症(有機酸がアシルCoAとして蓄積し、カルニチンと結合して血中に出る)および脂肪酸代謝異常症(脂肪酸β酸化の障害で特定の鎖長のアシルカルニチンが増える) したがって、検査対象は大きく「アミノ酸代謝異常症」「有機酸代謝異常症」「脂肪酸代謝異常症」の3群となり、選択肢の中では有機酸代謝異常が該当する。

選択肢考察

  1. ×a.  核酸代謝異常

    誤り。核酸(プリン・ピリミジン)代謝異常の代表はLesch-Nyhan症候群(ヒポキサンチン-グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ〔HGPRT〕欠損)で、高尿酸血症や自傷行為を呈する。診断は尿酸値や酵素活性・遺伝子検査で行い、アミノ酸やアシルカルニチンを指標とするタンデムマス法の新生児スクリーニングの対象には含まれていない。

  2. ×b.  金属代謝異常

    誤り。金属代謝異常には銅代謝異常のWilson病(肝・脳への銅蓄積)やMenkes病(銅の吸収障害による銅欠乏)、鉄過剰のヘモクロマトーシスなどがある。これらは血清セルロプラスミン・血清銅・尿中銅などで診断し、タンデムマス法によるスクリーニングの対象ではない。Wilson病は発症が幼児期以降で、新生児期の検査では見つけにくい点も対象外の理由である。

  3. ○c.  有機酸代謝異常

    正しい。有機酸代謝異常症では、アミノ酸の分解経路の途中にある酵素が欠損し、上流の有機酸がアシルCoAの形でたまる。これがカルニチンと結合したアシルカルニチンとして血中に増えるため、タンデムマス法で検出できる。例としてプロピオン酸血症・メチルマロン酸血症(いずれもプロピオニルカルニチン〔C3〕が上昇)、イソ吉草酸血症(C5が上昇)、グルタル酸血症1型(C5-DCが上昇)、メチルクロトニルグリシン尿症、HMG-CoAリアーゼ欠損症、複合カルボキシラーゼ欠損症などが対象である。新生児期に代謝性アシドーシスや高アンモニア血症で急激に悪化することがあり、早期発見の意義が大きい。

  4. ×d.  ムコ多糖体代謝異常

    誤り。ムコ多糖症(Hurler症候群〔I型〕、Hunter症候群〔II型〕など)はライソゾーム酵素の欠損によりグリコサミノグリカン(ムコ多糖)が組織に蓄積するライソゾーム病である。診断は尿中ムコ多糖の測定や白血球などでの酵素活性測定で行う。公費で全国一律に行われるタンデムマス法の新生児マススクリーニングの対象疾患には含まれていない(一部地域で任意の拡大スクリーニングとして酵素活性測定が行われている)。

  5. ×e.  ミトコンドリアDNA異常

    誤り。ミトコンドリアDNAの変異による疾患(MELAS、MERRF、Leigh脳症の一部、慢性進行性外眼筋麻痺など)は、乳酸・ピルビン酸の上昇、筋生検、遺伝子解析などで診断する。血中アミノ酸やアシルカルニチンに特異的な異常パターンを示さないため、タンデムマス法による新生児スクリーニングの対象ではない。なお、脂肪酸β酸化はミトコンドリアで行われるが、脂肪酸代謝異常症は核DNAにコードされた酵素の異常であり、ミトコンドリアDNA異常とは別物である。

わが国の新生児マススクリーニングの対象疾患(公費で全国実施の基本20疾患)

1. アミノ酸代謝異常症(タンデムマス法): フェニルケトン尿症、メープルシロップ尿症、ホモシスチン尿症、シトルリン血症1型、アルギニノコハク酸尿症 2. 有機酸代謝異常症(タンデムマス法): メチルマロン酸血症、プロピオン酸血症、イソ吉草酸血症、メチルクロトニルグリシン尿症、HMG-CoAリアーゼ欠損症(ヒドロキシメチルグルタル酸血症)、複合カルボキシラーゼ欠損症、グルタル酸血症1型 3. 脂肪酸代謝異常症(タンデムマス法): 中鎖アシルCoA脱水素酵素(MCAD)欠損症、極長鎖アシルCoA脱水素酵素(VLCAD)欠損症、三頭酵素(TFP)欠損症、カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1(CPT1)欠損症、CPT2欠損症 4. タンデムマス法以外で測定するもの: 先天性甲状腺機能低下症(TSH測定)、先天性副腎過形成症(主に21-水酸化酵素欠損症、17-OHP測定)、ガラクトース血症(ガラクトース・酵素活性測定)

歴史

わが国では1977年にフェニルケトン尿症など5疾患を対象にガスリー法(細菌の発育阻止を利用した方法)などで開始された。その後、先天性甲状腺機能低下症・先天性副腎過形成症が追加され、2014年度からタンデムマス法の全国導入によって有機酸・脂肪酸代謝異常症まで対象が広がった。近年は脊髄性筋萎縮症(SMA)や重症複合免疫不全症(SCID)などの拡大スクリーニングも各地で進められている。

脂肪酸代謝異常症の臨床的意義

空腹や感染で脂肪酸をエネルギー源として使えず、低ケトン性低血糖、急性脳症、横紋筋融解、乳幼児突然死の原因となる。診断後は長時間の空腹を避ける指導で予後を大きく改善できる。

POINT

・タンデムマス法はろ紙血中のアミノ酸とアシルカルニチンを一括測定する。 ・対象は「アミノ酸代謝異常症」「有機酸代謝異常症」「脂肪酸代謝異常症」の3群。 ・先天性甲状腺機能低下症・先天性副腎過形成症・ガラクトース血症は別法で測定する。 ・核酸代謝異常、金属代謝異常(Wilson病など)、ムコ多糖症、ミトコンドリアDNA異常は対象外。 ・採血は生後4〜6日ごろ、踵からのろ紙血。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。