Stoffwechselerkrankungen im Kindes- und Jugendalter (eBook)

Hansjosef Böhles: Stoffwechselerkrankungen im Kindes- und Jugendalter 1
Innentitel 4
Anschrift 5
Impressum 5
Widmung 6
Vorwort 7
Abkürzungsverzeichnis 8
Inhaltsverzeichnis 13
Teil 1 Grundlagen 22
1 Historische Einführung: Zur Entwicklung des metabolischen Denkens 23
Sammlung der Grundlagen 23
Frühe Welt der Gärung, Gase, Säuren und Basen 23
Am Anfang war das Feuer 24
Inhaltsstoffe des Harns 25
Erste Farbreaktionen zur Erkennung von Säuren oder Laugen 25
Der lange Weg zum Verständnis der Grundnährstoffe 26
Anfänge der Kohlenhydratchemie 26
Diabetes mellitus als Quelle der Erkenntnisse zum Zuckerstoffwechsel 27
Anfänge der Fettchemie 29
Anfänge der Eiweißchemie 29
Verständnis des Energiestoffwechsels durch indirekte Kalorimetrie 31
Proteinstoffwechsel und Stickstoffbestimmung 32
Fortschritte im funktionellen Verständnis des Intermediärstoffwechsels am Beispiel der Ammoniakentgiftung und der Harnstoffsynthese 32
Probleme des Wasser-, Elektrolyt- und Säure-Basen-Haushalts Lehren aus Durchfallerkrankungen
Mikroskop, Elektronenmikroskop, Ultrazentrifuge und subzelluläre Strukturen 35
Mitochondrien 35
Lysosomen 36
Farbreaktionen und chromatografische Trennsysteme 37
Anfänge der Molekularbiologie und Genetik 40
2 Anatomische und funktionschemische Grundlagen der Stoffwechselorte 42
Allgemeiner Zellaufbau 42
Zytoplasmamembran 42
Exportpumpen für Schadstoffe 42
Glykokalyx 42
Membranrezeptoren 43
Zytoskelett 43
Zellorganellen 43
Organbezogener Zellaufbau 46
Leber 46
Niere 49
Nervengewebe und seine Zellen 53
Skelettmuskulatur 57
Herzmuskulatur 60
Erythrozyten 60
Haut 61
Haare 62
Stützgewebe 64
Bindegewebe 66
Extrazelluläre Matrix 66
Fettgewebe 67
Auge 68
Innenohr 72
Körperwasser 72
Gesamtkörperwassergehalt 72
Wasserstoffwechsel 73
Methoden zur Bestimmung der Flüssigkeitsräume im Körper 73
Körperfunktionsräume 74
Extrazellularraum 74
Intrazellularraum 74
Interstitieller Raum 74
Transzelluläre Flüssigkeit 75
Flüssigkeitsräume des sehr kleinen Frühgeborenen (< €?1500g)
Flüssigkeitsumsatz 75
Postnataler Gewichtsverlust 75
Perspiratio insensibilis 75
Schweißverluste 75
Renale Wasserverluste 76
Wasserverluste mit dem Stuhl 76
Oxidation als versteckte Form der Wasserzufuhr 76
Begriffe zu Konzentrationen in Körperflüssigkeiten 77
Flüssigkeitsumsatz in Abhängigkeit vom Entwicklungsalter 78
Liquorraum und Schrankenfunktionen – Liquorphysiologie 78
Blut-Hirn-Schranke und Blut-Liquor-Schranke 78
Transportmechanismen im Endothel und Plexusepithel 79
Liquorphysiologie 79
Liquorproteine und ihre Nachweisverfahren 81
Albuminquotient (Liquor/Serum) 81
Immunglobuline im Liquor 81
Laktat, Glukose, Aminosäuren und Neurotransmitter im Liquor 82
Membrantransportsysteme 82
Glukosetransporter 82
Kreatintransporter 82
Aminosäuretransporter 83
3 Chemische Grundlagen der Stoffwechselsubstrate 84
Aminosäuren 84
Klassifizierung von Aminosäuren 84
Eigenschaften ionisierter Aminosäuren 86
Gluko- und ketoplastische Aminosäuren 86
Vitamine als Koenzyme des Aminosäurestoffwechsels 86
Kurze Charakterisierung der einzelnen Aminosäuren 88
Spezialisierte Aminosäureabkömmlinge 98
Aminosäurekatabolismus und Schicksal der Aminogruppen 105
NH& sub
Regulation der Harnstoffsynthese 109
Alternative Wege der Ammoniakentgiftung 109
Organische Säuren 111
Proteine 111
Aufbau 111
Klassifizierung von Proteinen 112
Funktionen von Proteinen 112
Enzyme 113
Isoenzyme 114
Glutathion 114
Lipide 114
Fettsäuren 114
Triglyzeride 116
Eikosanoide 117
Ketonkörper 118
Cholesterin und Metabolite der Cholesterinsynthese 121
Cholesterinabkömmlinge 123
Lipidtransport mit Lipoproteinen als Verständnisgrundlage von angeborenen oder erworbenen Dyslipidämien 124
Phospholipide 128
Sphingolipide 130
Kohlenhydrate 132
Monosaccharide 132
Zuckeralkohole 136
Disaccharide und Oligosaccharide 137
Komplexe Kohlenhydrate (Polysaccharide) 140
Elektrolyte 147
Natrium 147
Kalium 149
Chlorid 150
Kalzium 151
Magnesium 152
Phosphor und Phosphat 153
Spurenelemente 153
Kupfer 153
Zink 154
Eisen 155
Selen 156
Jod 156
Molybdän 157
Mangan 157
Chrom 157
Vitamine 158
Wasserlösliche Vitamine 158
Fettlösliche Vitamine 169
Nukleoside und Nukleotide 174
Grundlagen des Pyrimidinstoffwechsels 174
Grundlagen des Purinstoffwechsels 176
4 Chemische Grundlagen der funktionalen Stoffwechselzusammenhänge 178
Glukoseaufnahme in das Zytosol 178
Glykogensynthese 178
Glykogenolyse 179
Glykolyse 181
Regulation der Glykolyse 183
Pyruvatdehydrogenase – Verbindung der Glykolyse mit dem Krebszyklus 183
Grundlagen zum Verständnis einer Hyperlaktatämie 185
Abläufe in Zyklen 185
Leerlaufzyklen 185
Cori-Zyklus 186
Glukose-Alanin-Zyklus 186
Pentosephosphat-Shunt 186
Glukoneogenese 189
Regulation des Substratflusses im Hungerstoffwechsel 190
Kreatinsynthese 192
Abläufe in den Mitochondrien und Grundlagen der Bioenergetik 192
Rolle von ATP im Energiestoffwechsel 193
Biologische Oxidation 194
Citratzyklus 194
Atmungskette 196
Carnitintransportsysteme 201
Reaktionen der ?-Oxidation 202
Koordinierte Regulation von Fettsäuresynthese und ?-Oxidation 203
Verknüpfungen zwischen Stoffwechselwegen 204
Verzweigungsstellen des Kohlenhydratstoffwechsels 204
Überkreuzungen zwischen Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel 205
Hormonelle Steuerung von Kohlenhydrat-, Lipid- und Proteinstoffwechsel 205
Möglichkeiten der Interkonversion energetischer Substrate 206
Säuren und Basen 206
Säure-Basen-Haushalt und Puffersysteme 207
Die wichtigsten biologischen Puffersysteme 207
5 Grundlagen bildgebender Verfahren bei metabolischen Erkrankungen 209
Radiologie 209
Klassische Röntgenaufnahmen 209
Computertomografie (CT) 209
Magnetresonanztomografie (MRT) 210
Positronen-Emissionstomografie 213
Spektroskopie 213
Magnetresonanzspektroskopie von Geweben 213
In-vitro-& sup
6 Elektrophysiologische Funktionsuntersuchungen 216
Elektroenzephalogramm 216
Elektroenzephalogramm im Neugeborenenalter 216
Elektroenzephalogramm mit zunehmendem Alter 217
Epilepsietypische Wellen 217
Elektroneurografie 217
Motorische Nervenleitgeschwindigkeit 218
Sensible Nervenleitgeschwindigkeit 218
Elektrokardiografie 219
Elektromyografie 220
Elektroretinografie 221
7 Beurteilung der körperlichen Entwicklung 222
Auxologie des kindlichen Körpers 222
Röntgenaufnahme des Handskeletts zur Beurteilung des Entwicklungsalters 222
8 Methoden des metabolischen Labors 224
Gerüche und Farbreaktionen als diagnostische Hinweise 224
Geruchshinweise 224
Urinverfärbungen ohne chemische Zusätze 224
Diagnostische Farbreaktionen im Urin 225
Trennverfahren 229
Chromatografische Trennverfahren 229
Massenspektrometrische Trennverfahren 234
Elektrophoretische Trennverfahren 234
Nephelometrie und Turbidimetrie 236
Nephelometrie 236
Turbidimetrie 236
Immunoassays 236
9 Methoden der metabolischen Forschung 237
Pulse-Chase-Analyse 237
Komplementierungsanalyse 237
Isotopenmarkierungen 237
Radioaktive Isotope 237
Stabile Isotope 239
Glukose-Clamp-Technik 239
Kreatininausscheidung im Urin 240
Direkte und indirekte Kalorimetrie 240
Direkte Kalorimetrie 240
Indirekte Kalorimetrie 240
Bio-Impedanz-Analyse 240
In-vivo-Neutronenaktivierungsanalyse 241
Doppelröntgen-Absorptionsmessung ( 241
Auftrennung der Zellbestandteile durch Zentrifugation 241
Fraktionierte oder Differenzialzentrifugation 242
Dichtegradientenzentrifugation 242
Trennung durch Immunabsorption 242
Analytische Ultrazentrifugation 242
Oxidativer Stress 242
Definition von oxidativem Stress 242
Quellen reaktiver Sauerstoffradikale 243
Nicht enzymatische oxidative Schutzmechanismen 243
Enzymatische oxidative Schutzmechanismen 243
Nachweismethoden von oxidativem Stress 244
Fourier-Transform-Infrarotspektrometrie (FTIR) 244
Röntgendiffraktometrie 244
Isotopenverdünnungsmethode 244
10 Molekulargenetik 245
Molekulargenetische Begriffe 245
Heterozygotenvorteil 245
Mendel’sche Formen der Vererbung 245
Nicht-Mendel-Vererbung 245
Private Mutation 246
Aufbau und Grundfunktion eines eukaryoten Gens 246
Ribonukleinsäure 246
Plasmide 246
Phagen 246
Compound-Heterozygotie 246
Klonieren 246
Primer 247
Operon 247
Operator 247
Promotor 247
Repressor 248
Rekombination 248
Restriktionsenzyme 248
Reverse Transkriptase 248
Schaukelvektor 248
Spleißen 248
Springende Gene 248
Sticky Ends 248
Contiguous Gene Syndrome 248
Terminator 248
Gründer-Effekt 249
Variable Number Tandem Repeats 249
Online Mendelian Inheritance in Man 249
Lyonisierung, Lyon-Hypothese 249
Haploinsuffizienz 249
Dominant negativer Effekt bei heterozygoten Anlageträgern 250
Kopplung 250
Kopplungsgleichgewicht 250
Kopplungsungleichgewicht 250
Kandidatengen 250
Loss of Heterozygosity 250
Transposon 250
Einzelnukleotidpolymorphismen 250
Small nuclear RNA 250
Mikrosatelliten 250
Morgan-Einheit 250
Gesetzliche Bestimmungen in der genetischen Diagnostik 251
Methoden der genetischen Erkrankungsvermeidung und Erkrankungserkennung 252
Frühzeitige Erkennung von Erkrankungsüberträgern 252
Präimplantationsdiagnostik 252
Pränataldiagnostik 252
Stoffwechselscreening 252
Molekulargenetische Methoden 256
Präparation genomischer Desoxyribonukleinsäure 256
Präparation von Ribonukleinsäure 256
Agarosegel-Elektrophorese 256
Polyacrylamidgel-Elektrophorese 256
Kapillarelektrophorese 256
Blot-Methoden 256
Polymerasekettenreaktion 257
Quantitative Echtzeit-Polymerasekettenreaktion 257
Restriktionsenzyme (Restriktionsendonukleasen) 257
Restriktionssegmentlängenpolymorphismus 258
Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamidgelelektrophorese (SDS-PAGE) 258
Komplementierungsanalyse 258
Kopplungsanalyse 258
Mutationsanalyse 259
Array-based comparative genomic Hybridization (Array CGH) 259
Arrayer 259
Sequenzierung 260
Next Generation Sequencing 260
11 Histologische Färbemethoden bei metabolischen Fragestellungen 261
Grundlagen histologischer Techniken 261
Färbung mit Farbstoffen 261
Elektive Löslichkeit 261
Metallische Imprägnierung 261
Histochemische Reaktionen 262
Gewebe und ihre spezifischen Farbreaktionen 262
Allgemeine Struktur: Hämatoxylin und Eosin 262
Bindegewebe 262
Muskulatur 262
Nervengewebe 263
Lebergewebe 263
Kohlenhydrate und Schleimsubstanzen 264
Lipide 264
Eisen 264
Verkalkungen 264
Enzymhistochemie 264
Erhaltung der Enzymaktivität bei der Gewebeaufarbeitung 264
Histochemische Methodik 265
Diagnostische Anwendung histochemischer Reaktionen 265
12 Elektronenmikroskopie 266
Grundsätzlicher Aufbau und Typen von Elektronenmikroskopen 266
Transmissionselektronenmikroskopie 266
Rastertransmissionselektronenmikroskopie 266
Probenvorbereitung zur Elektronenmikroskopie 267
Charakteristische Elektronenmikroskop-Befunde bei metabolischen Erkrankungen 267
Teil 2 Metabolische Erkrankungen 268
13 Ethnische Gewichtung metabolischer Erkrankungen 269
Europa 269
Arabische Ethnie 269
Osteuropäische Ethnie der Aschkenasim-Juden 269
Südafrika 270
Asien 271
Japan 271
Indien 271
Türkei 271
Amerika 271
Australien 272
Ethnische Verteilung der Phenylketonurie 273
14 Diagnostischer Einstieg in metabolische Probleme des Kindesalters 274
Allgemeiner Aufbau einer metabolischen Diagnostik 274
Organbezogene Veränderungen als Leitsymptome metabolischer Erkrankungen 275
Auffälligkeiten am Zentralnervensystem 275
Symptome metabolischer Erkrankungen am Auge 309
Symptome metabolischer Erkrankungen an der Niere 316
Symptome metabolischer Erkrankungen am Skelett 330
Symptome metabolischer Erkrankungen an der Haut 337
Symptome metabolischer Erkrankungen an den Haaren 340
Symptome metabolischer Erkrankungen am Bindegewebe 341
Symptome metabolischer Erkrankungen am Darm 343
Symptome metabolischer Erkrankungen am Pankreas 344
Symptome metabolischer Erkrankungen an der Skelettmuskulatur 344
Symptome metabolischer Erkrankungen an der Herzmuskulatur 350
Symptome metabolischer Erkrankungen an der Lunge 359
Symptome metabolischer Erkrankungen an der Leber 360
Symptome metabolischer Erkrankungen der Lysosomen 374
Symptome metabolischer Erkrankungen des endoplasmatischen Retikulums 390
Symptome metabolischer Erkrankungen des Mitochondriums 391
Symptome metabolischer Erkrankungen der Peroxisomen 398
Substanzgruppen ohne eindeutigen Organbezug 401
Symptome bei Störungen des Phosphatstoffwechsels 401
Symptome bei Störungen des Stoffwechsels von Spurenelementen 402
Symptome bei Störungen des Stoffwechsels von Vitaminen 406
Symptome bei Störungen des Pyrimidinnukleotidstoffwechsels 412
Symptome bei Störungen des Purinnukleotidstoffwechsels 413
Symptome metabolischer Störungen des Lipid- und Lipoproteinstoffwechsels 418
Symptome bei Störungen des Porphyrinstoffwechsels 427
15 Exemplarische Symptome, ihre Verknüpfungen und sich daraus ergebende diagnostische Strategien 432
Sepsisartiges Krankheitsbild bei jungen Säuglingen 432
Auffälligkeiten der klinischen Chemie als hilfreiche diagnostische Hinweise 432
Hypoglykämie 433
Klinische Zeichen einer Hypoglykämie 433
Anamnese 433
Alter bei erstmaligem Auftreten einer Hypoglykämie 434
Hinweise durch die körperliche Untersuchung 434
Sinnvolle Verknüpfung von klinischen Merkmalen mit Labordiagnostik 435
Auffälligkeiten der Serumlipide 439
Gemischte Hyperlipidämien 439
Reine Hypercholesterinämien 441
Reine Hypertriglyzeridämien 441
Hyperammoniämie 441
Pathophysiologie und diagnostisches Vorgehen 441
Besondere Ursachen einer Hyperammoniämie 443
Ketonämie 443
Entstehung einer Ketonämie 443
Allgemeines zur Ketonämie bei Stoffwechselstörungen 443
Ketogenese-Defekte 444
Ketonkörperabbaustörungen, Ketolyse-Defekte 444
Störungen des Säure-Basen-Haushalts 445
Azidose 445
Alkalose 448
Störungen des Säure-Basen-Haushalts durch Veränderungen des extrazellulären Volumens 449
Gerinnungsstörungen 449
Verminderte Gerinnung (Blutungsneigung) 449
Vermehrte Gerinnung (Thromboseneigung) 450
Hepatomegalie, Hepatosplenomegalie und Splenomegalie 450
Hepato- und Hepatosplenomegalie 450
Splenomegalie ohne Hepatomegalie 451
Erhöhung der Lebertransaminasen und Entwicklung eines Leberversagens 452
Vergröberung der Gesichtszüge, Hernien und Kleinwuchs 454
Nierensteine 455
Ausscheidung einiger exemplarischer auffälliger organischer Säuren im Urin 456
3-Methylglutaconsäure 456
4-Hydroxybutyratazidurie 458
Pathologische Augenbefunde 459
Kirschroter Fleck der Makula 459
Optikusatrophie 459
Verfärbungen des Augapfels 460
Katarakt 460
Auffälligkeiten der Elektrolyte 461
Hyponatriämie 461
Hypernatriämie 462
Hyperchlorämie 463
Hypochlorämie 463
Hypokaliämie 463
Hyperkaliämie 464
Hypokalzämie 465
Hyperkalzämie 468
Hypomagnesiämie 470
Hypermagnesiämie 472
Rhabdomyolyse, Myoglobinurie 472
Hämatologische Symptome 473
Neutropenie 473
Abklärung und Differenzialdiagnose der Anämieformen 473
Hämolytische Anämien 473
Abklärung und Differenzialdiagnose der mikrozytären Anämie 476
Abklärung und Differenzialdiagnose der makrozytären Anämie 476
Neurologische Symptome 482
Differenzialdiagnose parkinsonartiger Bewegungsstörungen im frühen Kindesalter 482
Hypokinetisch-dystone, parkinsonartige Bewegungsstörung im späten Kindes- und Jugendalter 482
Krampfanfälle 482
Hyperekplexie 489
Hyperelastizität der Haut 489
Abklärung von Gallensteinen 490
Chronische Durchfälle 492
Diagnostische Verknüpfungen bei Hydrops fetalis 493
Hörstörungen 493
16 Grundsätze therapeutischer Strategien am Beispiel exemplarischer Erkrankungen 494
Ernährungsbezogene Strategien 494
Strategien mit der Elimination von Nährsubstraten 494
Glykogenosen 503
Störungen der Fettsäureoxidation 503
Supplementierung mit Vitaminen und anderen Mikronährstoffen 504
Exemplarische Strategien mit chemischen körpereigenen wie auch körperfremden Substanzen 505
Anaplerotische Therapie 505
Fremdstoffe mit Eingriff in den Intermediärstoffwechsel 506
Enzymersatztherapien 512
Knochenmark- und Stammzelltransplantation 513
Teil 3 Literatur 514
Literatur 515
Sachverzeichnis 535