Nghiên cứu tiết lộ vai trò then chốt của axit amin trong nước tiểu đối với quá trình trao đổi chất

Cơ thể con người hoạt động như một nhà máy hóa sinh tinh vi, với các axit amin đóng vai trò là nguyên liệu thô thiết yếu. Những khối xây dựng cơ bản của protein này tham gia vào nhiều quá trình sinh lý quan trọng. Khi hệ thống phức tạp này bị trục trặc, quá trình chuyển hóa axit amin có thể bị gián đoạn, dẫn đến sự tích tụ bất thường hoặc thiếu hụt một số axit amin nhất định—những thay đổi thường có thể phát hiện được trong nước tiểu. Nhưng chính xác thì phân tích định lượng axit amin trong nước tiểu có thể tiết lộ điều gì về sức khỏe của chúng ta?

Axit amin, các đơn vị cơ bản của protein, đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp protein, chuyển hóa năng lượng, sản xuất chất dẫn truyền thần kinh và các chức năng sinh lý khác. Tuy nhiên, các yếu tố di truyền hoặc mắc phải có thể phá vỡ các con đường trao đổi chất này, dẫn đến các rối loạn chuyển hóa axit amin khác nhau.

Các tình trạng chuyển hóa di truyền như phenylketon niệu (PKU) và tyrosinemia ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển hoặc chuyển hóa axit amin. Mặc dù những rối loạn này có thể biểu hiện ở mọi lứa tuổi, các triệu chứng thường xuất hiện trong thời thơ ấu hoặc thời thơ ấu. Những người bị ảnh hưởng có thể bị chậm phát triển, các triệu chứng thần kinh, các vấn đề về tiêu hóa, bất thường về da và suy giảm nhận thức hoặc phát triển thể chất. Nếu không được chẩn đoán và điều trị kịp thời, những tình trạng này có thể dẫn đến khuyết tật trí tuệ hoặc thậm chí gây tử vong.

Ngoài các rối loạn bẩm sinh, các tình trạng mắc phải bao gồm các bệnh nội tiết, rối loạn gan, bệnh cơ, khối u, tình trạng thần kinh, thiếu hụt dinh dưỡng, suy thận và bỏng nặng đều có thể phá vỡ quá trình chuyển hóa axit amin và làm thay đổi nồng độ axit amin trong nước tiểu.

Phân tích định lượng axit amin trong nước tiểu đo lường chính xác nồng độ của các axit amin khác nhau, cung cấp dữ liệu quan trọng để chẩn đoán và theo dõi các rối loạn chuyển hóa. Xét nghiệm này giúp các bác sĩ lâm sàng xác định các bất thường chuyển hóa cụ thể, đánh giá mức độ nghiêm trọng của bệnh và hướng dẫn các chiến lược điều trị.

Các phòng thí nghiệm hiện đại thường sử dụng sắc ký lỏng hiệu năng cao-phổ khối liên tiếp (LC-MS/MS) để phân tích axit amin trong nước tiểu. Kỹ thuật tiên tiến này mang lại độ nhạy, độ đặc hiệu và thông lượng cao, cho phép đo đồng thời nhiều axit amin. Quá trình xét nghiệm bao gồm:

• Thu thập mẫu: Các mẫu nước tiểu ngẫu nhiên được thu thập từ bệnh nhân
• Chuẩn bị mẫu: Nước tiểu trải qua quá trình lọc và tạo dẫn xuất để loại bỏ các chất gây nhiễu và tăng cường độ nhạy phát hiện
• Tách sắc ký: Sắc ký lỏng hiệu năng cao tách các axit amin riêng lẻ
• Phát hiện phổ khối: Định lượng xảy ra thông qua phép đo phổ khối
• Phân tích dữ liệu: Kết quả được so sánh với các khoảng tham chiếu để xác định các bất thường về chuyển hóa

Phân tích định lượng axit amin trong nước tiểu tiêu chuẩn thường đo hơn 30 axit amin khác nhau, bao gồm:

• Taurine, threonine, serine, asparagine
• Hydroxyproline, glutamic acid, glutamine, aspartic acid
• Ethanolamine, sarcosine, proline, glycine
• Alanine, citrulline, α-aminoadipic acid, α-amino-n-butyric acid
• Valine, cystine, cystathionine, methionine
• Isoleucine, leucine, tyrosine, phenylalanine
• β-alanine, β-aminoisobutyric acid, ornithine, lysine
• 1-methylhistidine, histidine, 3-methylhistidine
• Argininosuccinic acid, alloisoleucine, homocitrulline
• γ-aminobutyric acid, hydroxylysine, tryptophan, arginine

Việc giải thích thích hợp phân tích axit amin trong nước tiểu đòi hỏi phải có mối tương quan với biểu hiện lâm sàng, tiền sử bệnh án và các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm khác. Mặc dù các kết quả bình thường thường nhận được báo cáo đơn giản, nhưng các phát hiện bất thường đòi hỏi phải phân tích toàn diện bao gồm:

• Tóm tắt về mức độ axit amin tăng hoặc giảm
• Mối tương quan lâm sàng của các bất thường với các triệu chứng của bệnh nhân
• Chẩn đoán phân biệt các tình trạng tiềm ẩn
• Khuyến nghị xét nghiệm xác nhận (xét nghiệm enzyme hoặc nghiên cứu phân tử)

Sự gia tăng tổng quát của axit amin trong nước tiểu (aminoaciduria) có thể là kết quả của:

• Khiếm khuyết vận chuyển: Các rối loạn di truyền như không dung nạp protein lysinuric và bệnh Hartnup làm suy yếu sự tái hấp thu axit amin ở ống thận
• Rối loạn chức năng ống thận: Các tình trạng như hội chứng Lowe và bệnh Dent làm tổn hại đến cơ chế tái hấp thu ở ống thận

Các kiểu axit amin đặc trưng giúp xác định các rối loạn cụ thể:

• Phenylketon niệu (PKU): Phenylalanine tăng cao do thiếu hụt phenylalanine hydroxylase
• Tyrosinemia: Tyrosine tăng lên do rối loạn chuyển hóa tyrosine
• Bệnh nước tiểu có xi-rô phong (MSUD): Sự tích tụ của các axit amin chuỗi nhánh (leucine, isoleucine, valine) do thiếu phức hợp dehydrogenase α-keto acid chuỗi nhánh

Phân tích axit amin trong nước tiểu phục vụ nhiều mục đích lâm sàng ngoài chẩn đoán rối loạn chuyển hóa, bao gồm đánh giá bệnh và theo dõi điều trị.

Xét nghiệm này tạo thành một thành phần quan trọng của các chương trình sàng lọc sơ sinh, cho phép phát hiện sớm các lỗi chuyển hóa bẩm sinh như PKU, tyrosinemia và MSUD. Can thiệp sớm có thể ngăn ngừa khuyết tật trí tuệ và các biến chứng nghiêm trọng khác.

Xét nghiệm này hỗ trợ chẩn đoán nhiều tình trạng bao gồm:

• Rối loạn chuyển hóa di truyền (PKU, tyrosinemia, MSUD, homocystinuria)
• Bệnh thận (nhiễm toan ống thận, hội chứng Fanconi)
• Rối loạn chức năng gan (xơ gan, suy gan)
• Thiếu hụt dinh dưỡng (suy dinh dưỡng protein-năng lượng, thiếu vitamin)
• Một số bệnh tân sinh tạo ra hoặc giải phóng quá nhiều axit amin

Đối với các rối loạn chuyển hóa đã được chẩn đoán, các phép đo axit amin trong nước tiểu liên tiếp giúp đánh giá hiệu quả điều trị và hướng dẫn các điều chỉnh điều trị.

Mặc dù vô giá, phân tích axit amin trong nước tiểu có những hạn chế. Kết quả có thể bị ảnh hưởng bởi lượng thức ăn, thuốc và chức năng thận. Ngoài ra, các phương pháp hiện tại chỉ phát hiện các axit amin đã biết, có khả năng bỏ sót các rối loạn chuyển hóa hiếm gặp hoặc mới lạ.

Những tiến bộ công nghệ liên tục tiếp tục nâng cao độ nhạy, độ đặc hiệu và phạm vi xét nghiệm, hứa hẹn khả năng chẩn đoán mở rộng trong y học chuyển hóa.