Zespół Bartha (BTHS) jest rzadką chorobą sprzężoną z chromosomem X, charakteryzującą się kardiomiopatią o wczesnym początku, miopatią mięśni szkieletowych, opóźnieniem wzrostu, neutropenią, zmienną dysfunkcją mitochondrialnego łańcucha oddechowego i nieprawidłową strukturą mitochondriów1,2,3,4,5. Częstość występowania BTHS wynosi jeden przypadek na milion mężczyzn, a obecnie na całym świecie jest mniej niż 250 znanych przypadków, chociaż powszechnie przyjmuje się, że choroba jest niedostatecznie zdiagnozowana2,6. BTHS wynika z mutacji powodujących utratę funkcji genu Tafazzin (TAFAZZIN) zlokalizowanego na chromosomie Xq28.127,8 powodując niedostateczną przebudowę mitochondrialnej fosfolipidowej kardiolipiny (CL), proces, który zwykle prowadzi do wysoce symetrycznego i nienasyconego składu acylowego9,10. CL został uznany za charakterystyczny lipid mitochondriów, gdzie jest ważnym składnikiem błony wewnętrznej, niezbędnym do fosforylacji oksydacyjnej (tj. metabolizmu energii mitochondrialnej), tworzenia nadkompleksów, importu białek i bierze udział w dynamice mitochondriów, mitofagii i apoptozie11,12,13,14,15,16. Po utracie funkcji TAFAZZYNY, przebudowa CL kończy się niepowodzeniem i w mitochondriach pacjentów z BTHS powstają specyficzne nieprawidłowości fosfolipidowe: poziom dojrzałej CL (CLm) jest obniżony, podczas gdy zwiększony poziom monolizokardiolipiny (MLCL) i zmieniony skład acylowy CL (tj. niedojrzałe gatunki CL, CLi) występują. Prowadzi to do znacznego wzrostu stosunku MLCL/CL17.
Diagnoza BTHS jest często trudna, ponieważ zaburzenie ma bardzo zmienne cechy kliniczne i biochemiczne i może się różnić między dotkniętymi osobami z tej samej rodziny i w obrębie pacjenta w czasie3,5. Wielu chłopców z BTHS wykazuje bardzo wysoki poziom wydalania z moczem kwasu 3-metyloglutakonowego (3-MGCA), ale poziom moczu może być normalny lub tylko nieznacznie zwiększony u pacjentów w miarę upływu czasu3. Jednak zwiększony poziom 3-MGCA jest cechą różnych innych zaburzeń mitochondrialnych i niemitochondrialnych, takich jak niedobór hydratazy 3-metyloglutakonylo-CoA (defekt AUH), acyduria 3-metyloglutakonowa, dystonia-głuchota, encefalopatia, zespół podobny do Leigha (MEGDEL), zespół Costeffa i zespół kardiomiopatii rozstrzeniowej z ataksją (DCMA)18,19. W związku z tym słaba swoistość 3-MCGA jako markera BTHS i ogromna zmienność u pacjentów sprawiają, że diagnoza biochemiczna jest niejednoznaczna.
Ponadto, opisano ponad 120 różnych mutacji TAFAZZIN powodujących to zaburzenie5, a zatem diagnoza genetyczna może być skomplikowana, powolna i kosztowna. Co więcej, analiza molekularna genu TAFAZZIN może prowadzić do wyników fałszywie ujemnych w obecności mutacji w sekwencjach niekodujących lub regulujących3. BTHS można jednoznacznie przebadać poprzez określenie względnych ilości i rozmieszczenia gatunków (monolizo-)CL i potwierdzić za pomocą sekwencjonowania genu TAFAZZIN lub odwrotnie.
Praktycznym testem diagnostycznym jest pomiar stosunku MLCL/CL za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) i analizy jonizacji elektrorozpylającej / spektrometrii mas (ESI/MS) w plamce krwi20,21. Sam pomiar CL nie jest wystarczający do postawienia diagnozy, ponieważ niektórzy pacjenci mają prawie normalny poziom CL, ale zmieniony stosunek MLCL/CL. W związku z tym pomiar stosunku MLCL/CL ma 100% czułość i swoistość dla diagnozy BTHS21. Inna zwalidowana metoda oparta na analizie HPLC i ESI/MS została opracowana na leukocytach22, ale skomplikowane techniki chromatograficzne do separacji wcześniej wyekstrahowanych lipidów i koszt instrumentów ograniczają tę analizę do kilku laboratoriów klinicznych. Wszystkie te czynniki, wraz z brakiem prostego testu diagnostycznego, przyczyniły się do niedostatecznej diagnozy choroby.
MALDI-TOF/MS to kolejne ważne narzędzie do analizy lipidów23,24. Ta technika analityczna może być wykorzystana do bezpośredniego uzyskania profili lipidowych różnych próbek biologicznych, pomijając w ten sposób etapy ekstrakcji i separacji25,26,27,28,29, w tym w sekcjach tkanek do zastosowań obrazowania MS30. Biorąc pod uwagę tę przewagę, opracowano prostą i szybką metodę diagnozowania BTHS poprzez profilowanie mitochondrialnego CL w nienaruszonych leukocytach za pomocą MALDI-TOF/MS28. Izolacja leukocytów z zaledwie 1 ml krwi pełnej przez sedymentację i lizę erytrocytów jest prosta i nie wymaga specjalnego sprzętu ani odczynników. Ponadto opisano protokół szybkiej "mini-ekstrakcji" lipidów mający zastosowanie do niewielkich ilości leukocytów, aby zagwarantować pomyślne uzyskanie widm z czystszymi sygnałami MS o wyższym stosunku sygnału do szumu (S / N) niż w przypadku widm uzyskanych z nienaruszonych leukocytów28. Ten kolejny krok zajmuje niewiele czasu i pozwala na powtarzalność analiz nawet w przypadku przeprowadzania ich na urządzeniach MS o słabej czułości. Podsumowując, opisana tutaj metoda analityczna wymaga minimalnego przygotowania próbki, ponieważ czasochłonne i pracochłonne chromatograficzne rozdzielanie lipidów można pominąć, przyspieszając w ten sposób badanie.