Veterinární a farmaceutická univerzita Brno Farmaceutická fakulta Poruchy metabolismu aminokyselin 1 Poruchy metabolismu 2 Poruchy metabolismu • metabolické změny bílkovin, cukrů, tuků a hospodaření s vodou (většinou mentální nebo fyzické postižení) • 7000 popsaných metabolických poruch (7% celkové populace) • dědičnost- geneticky podmíněný enzymový defekt způsobuje metabolický blok s patologickými následky enzymopatie- nejčastěji je metabolická Porucha je způsobena enzymovým defektem − defektní enzym má sníženou enzymovou aktivitu nebo aktivita úplně chybí • primární - genetický podklad sekundární- následek jiných poruch 3 Typy metabolických poruch • Enzymopatie - celkem popsáno více jak 200 poruch funkce enzymů - fenylketonurie akumulace - prostorový problém (glykogenózy, lipidózy), toxicita zvýšeného (cysteinurie, dna) přeměna na jiný škodlivý metabolit, tlumí metabolismus jiného enzymu, přenašeče, nedostatek produktu • Receptory a jejich poruchy - porucha funkce receptorů - familiární hyperlipidemie (hypercholesterolémie) • Poruchy molekulárního transportu - cystická fibróza • Defekt struktury buněk -muskulární dystrofie • Regulace diferenciace pohlaví - gen SRY • Mitochondriální choroby - Leherova atrofie optiku • Geny s dosud neznámým mechanismem působení - syndrom fragilního X ( tripletová nemoc, pruh Xq27.3 – FRAXA, CCG / CGG) • Chybné endokrinní regulace - diabetes mellitus typ defektu příklady postižení defekt enzymů PKU, galaktosémie, deficience adenosindeaminasy defekt receptorů testikulární feminizace, hypercholesterolémie defekt molekulárního transportu cystická fibróza, hypertenze defekt struktury buněk Duchenneova a Beckerova muskulární dystrofie defekt homeostázy antihemofilický globulin, imunoglobuliny defekt regulace růstu a diferenciace determinace pohlaví, inaktivace X chromozomu, tumor supresory defekt mezibuněčné komunikace inzulín, růstový hormon, diferenciace pohlaví defekt mitochondrií Leberova atrofie optiku TEST 4 Enzymopatie - celkem popsáno více jak 200 poruch funkce enzymů – • fenylketonurie, akumulace - prostorový problém (glykogenózy, lipidózy), toxicita zvýšeného (cysteinurie, dna) přeměna na jiný škodlivý metabolit, tlumí metabolismus jiného enzymu, přenašeče, nedostatek produktu Receptory a jejich poruchy - porucha funkce receptorů - familiární hyperlipidemie (hypercholesterolémie) autozomálně dominantní onemocnění, jehož příčinou je genetická porucha v tvorbě nebo funkci LDL receptorů. U homozygotů je katabolismus LDL pomocí LDL receptorů prakticky nefunkční, u heterozygotů je kapacita LDL receptorů snížena na polovinu. V důsledku toho se v krvi hromadí aterogenní LDL částice. Poruchy molekulárního transportu - cystická fibróza Jedná se o autozomálně recesivně (AR) dědičné onemocnění. Defektní gen CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) se nachází na dlouhém raménku 7. chromosomu (7q31.2). Tento gen kóduje chloridový kanál. Je známo asi 2015[2] mutací tohoto genu (v 68 % je mutace ΔF508). Defekt struktury buněk -muskulární dystrofie vrozené dědičné onemocnění charakterizované ztrátou aktivní svalové hmoty. Jedná se o X-vázanou recesivní chorobu, mutací genu, který má na starost tvorbu specifické strukturální bílkoviny sarkolemy, která se nazývá dystrofin. Svalové dystrofie s její abnormalitou se nazývají dystrofinopatie 5 Regulace diferenciace pohlaví - gen SRY Z hlediska karyotypu je mužské pohlaví podmíněno přítomností chromozomu Y rozhodující roli však hraje právě gen SRY. Kóduje specifický transkripční faktor, který stojí na počátku kaskády, determinující rozvoj mužského pohlaví. Mutace tohoto genu způsobují rozvoj ženského fenotypu (žena 46,XY), který je spojený s gonadální dysgenezí. Jelikož se region SRY nachází v blízkosti PAR, tak při nerovnoměrném crossingoveru může dojít k translokaci regionu SRY na chromozom X. V takovém případě je možné, že vzniklé spermie oplodní vajíčko za vzniku tzv. XY-žen (46,XY, na Y se nenachází region SRY a jejich chromozom X je normální) nebo XX-mužů (46,XX, SRY je translokován na paternálním chromozomu X, takto postižení muži jsou obvykle postiženi poruchami reprodukce, jelikož nedošlo k přesunu dalších genů, důležitých pro spermatogenezi). Mitochondriální choroby - Leberova atrofie optiku X-vázané ataxie –Leberova atrofie optiku (mitochondriální onemocnění porucha zraku). maternálně dědičné onemocnění projevující se rychlou, nebolestivou ztrátou zraku v důsledku poruchy funkce a odumírání retinálních gangliových buněk, což v konečném důsledku vede k atrofii zrakového nervu. Více než 95 % pacientů nese jednu ze tří prevalentních bodových mutací v genech mitochondriální DNA: m.11778G>A, m.3460G>A a m.14484T>C. Všechny tři mutace zasahují některou z podjednotek komplexu I, NADH-koenzym Q10 oxidoreduktázy, prvního enzymu z mitochondriálního respiračního řetězce. Přítomnost mutace je nezbytný, ale nikoliv postačující patofyziologický prvek postižení zrakových funkcí, jak je patrno z neúplné penetrance onemocnění. Zcela nedávno bylo prokázáno, že včasné zahájení terapie idebenonem u pacientů po manifestaci LHON vede k významnému zlepšení výsledných zrakových funkcí, a další možnosti terapie jsou ve fázi klinických zkoušek. 6 • Geny s dosud neznámým mechanismem působení - syndrom fragilního X ( tripletová nemoc, pruh Xq27.3 – FRAXA, CCG / CGG) • dle specifické chromozomální abnormality – fragility v subterminální části dlouhých ramen X chromozomu (pruh Xq27.3 – FRAXA), která se vyskytuje v části buněk za speciálních kultivačních podmínek (malý obsah séra, snížený obsah kyseliny listové v médiu). U postižených mentálně retardovaných mužů se v promotoru genu FMR1, který v této oblasti X chromozomu leží, vyskytuje amplifikace (zmnožení) sekvencí trinukleotidů CCG / CGG. Tato mutace vzniká z tzv. premutace vyskytující se u matek postižených mužů, které mají tuto amplifikaci v menším rozsahu (50–200 kopií). I normální osoby mají určité opakování této sekvence, ale v daleko menší míře než osoby s premutací (6–50 kopií). Přeměna nestabilní premutace v plnou mutaci (tj. zvětšení délky amplifikátu na více než 200 kopií) nastává pouze při přenosu ženou, při průchodu elementu spermiogenezí k prodloužení nedochází. • Friedreichova ataxie • Jedná se o nejběžnejší hereditární ataxii. Podkladem tohoto autosomálně recesivně dědičného onemocnění je intronová expanze GAA repeatů genu X25 na 9. chromozomu. Mutace genu způsobuje poškození funkce frataxinu a následný mitochondriální oxidativní stres. Patří k onemocněním neurodegenerativním. • Chybné endokrinní regulace diabetes mellitus 7 Metabolismus AK a proteinů • proteiny z AK spojených peptidovou vazbou (CO-NH) struktura: • – primární - 20 AK,– sekundární – vodíkové a disulfidové vazby - globulin, β-sheet • – terciární – konformace v prostoru, – kvarterní–asociace několika proteinových podjednotek • za fyziol. pH většinou negativní náboj • – pufry (schopnost vázat H+), neustálá obnova a degradace bílkovin spojená s katabolizmem a syntézou AK • avšak proteiny se svým poločasem značně liší • regulační proteiny, enzymy a transkripční faktory, zpravidla několik hodin • - albumin 10 dní, -svalové proteiny ~180 dní, -hemoglobin ~120 dní • - kolagen několik let • – obrat u 70 kg člověka cca 300-400g proteinů/den • – cca 30g/den za den se spotřebuje na substráty pro syntézu nukleotidů, glukózy, ketolátek a neurotransmiterů • – cca 35 – 55g/den je oxidováno na vodu, CO2 a dusík (nenávratně vyloučen jako urea) neexistuje zásobní forma proteinů • – AK “pool” je jen takový, jaká je bezprostřední potřeba • – zbytek oxidován a vyloučen • ztráty (a esenciální AK) musí být hrazeny dietním přívodem bílkovin • – esenciální: His, Val, Leu, Ile, Lys, Met, Thr, Phe, Trp • – neesenciální AK mohou být vytvořeny zejm. z mezipríoduktů citrátového cyklu • dusík uvolněný z AK je ve formě amoniaku a amonných solí toxický, proto je v játrech • zpracován v cyklu močoviny na netoxickou močovinu, která je vyloučena močí 8 Přehled trávení bílkovin TEST 9 1. Žaludek (1.5-3) pepsinogen- endopeptidasa, chymozin (reniin)-tráveí kaseinu 2. Pankreas (pH 8) endopeptidazy (trypsin, chymotrypsin,elastáza, karboxypeptidáza) Trávení bílkovin a resorbce AK v GIT proteiny v GIT – ~50% z potravy, velmi různá “stravitelnost” proteinů – málo tráveny elastin, keratin, mucin enzymy trávení proteinů – viz tabulka • resorbce AK a di- a tripeptidů enterocyty tenk. střeva pomocí transportérů (SLC,solute carriers – mnoho typů) koncentrace AK v buňce obecně mnohem vyšší než extracelulárně, proto nutno udržovat aktivně • – Na+-dependentní transport – akt. transport Na+ facilitovaná difuze Na+/AK (=symport) • – Na+-independentní – facilitovaná difuze (=uniport) resorpce celých proteinů ve střevě – omezeně možná – prostřednictvím endocytózy a nebo místy odpoupaných epitelií – využívá se při systémové enzymoterapii (kapsle odolné účinku HCl a pankreatických enzymů) 10 Poruchy metabolismu bílkovin AMINOKYSELINY • základní stavební složky (stavební bílkoviny, enzymy, hormony,puriny, plazmatické bílkoviny, aminy, hem) • zdroj energie uhlíkaté zbytky aminokyselin se začleňují do Krebsova cyklu, metabolismem bílkovin vzniká amoniak → močovinu → ornitinový cyklus • bílkoviny se neukládají do zásoby incidence postižený enzym hyperfenylalani nemie 1:6500 (ČR), 1:13 000 (svět) fenylalaninhydroxyláza (98 %), tetrahydrobiopterin (2 %) tyrozinemie I 1:100 000 (svět) fumarylacetoacetáthydroláza tyrozinemie II vzácná tyrozinaminotransferáza tyrozinemie III vzácná 4-hydroxyfenylpyruvát dioxygenáza alkaptonurie 1:100 000 - 1:1 000 000 (svět), 1:19 000 (Slovensko) homogentisát-1,2-dioxygenáza homocystinurie 1-9:1 000 000 (svět) cystationin ß-syntáza cystinurie 1:7000 (USA) defekt renálního transportu některých aminokyselin nemoc javorového sirupu 1:185 000 dehydrogenáza větvených alfaketokyselin izovalerová acidemie 1:230 000 (svět) isovaleryl-CoA dehydrogenáza glutarová acidurie 1:40 000 (běloši) glutaryl-CoA dehydrogenáza metylmalonová acidurie vzácná metylmalonyl-CoA mutáza propionová acidemie vzácná propionyl-CoA karboxyláza poruchy cyklu močoviny 1:30 000 (svět) Poruchy metabolismu AMK nebo jejich transportérů 11 TEST Poruchy metabolismu AK • 1) Aminoacidopatie • 2) Organické acidurie • 3) Poruchy detoxikace amoniaku Poruchy transportu AK Poruchy metabolismu peptidů 12 13 incidence postižený enzym hyperfenylalaninemie 1:6500 (ČR), 1:13 000 (svět) fenylalaninhydroxyláza (98 %), tetrahydrobiopterin (2 %) tyrozinemie I 1:100 000 (svět) fumarylacetoacetáthydroláza tyrozinemie II vzácná tyrozinaminotransferáza tyrozinemie III vzácná 4-hydroxyfenylpyruvát dioxygenáza alkaptonurie 1:100 000 - 1:1 000 000 (svět), 1:19 000 (Slovensko) homogentisát-1,2-dioxygenáza homocystinurie 1-9:1 000 000 (svět) cystationin ß-syntáza cystinurie 1:7000 (USA) defekt renálního transportu některých aminokyselin nemoc javorového sirupu 1:185 000 dehydrogenáza větvených alfaketokyselin izovalerová acidemie 1:230 000 (svět) isovaleryl-CoA dehydrogenáza glutarová acidurie 1:40 000 (běloši) glutaryl-CoA dehydrogenáza metylmalonová acidurie vzácná metylmalonyl-CoA mutáza propionová acidemie vzácná propionyl-CoA karboxyláza poruchy cyklu močoviny 1:30 000 (svět) 14 Poruchy metabolismu AK • 1) AMINOACIDOPATHIE • – obecný mechanismus: • Akumulace AA, odchylky v degradaci AK v cytosolu • Akumulace amoniaku • Akumulace uhlíkové kostry, org. kyselin • Nedostatek produktu • Deficity mitochondriálních enzymů (dehydrogenáza ketokyselin s rozvět. řetězci) leucinéza • Nezahrnují CoA aktivované metabolity • Akumulace toxických metabolitů, fenylalanin, fenylpyruvát, fenylacetát – FENYLKETONURIE (specifické poškození orgánů) • Diagnostikovány stanoveném hladiny metabolitů • Terapie: dieta • Aminoacidurie: přítomnost jedné nebo více AK v moči, metabolitech • Hyperaminoacidémie: zvýšená koncentrace 1-více AK v séru 15 • 2) ORGANICKÉ ACIDURIE • Organické acidurie jsou skupina několika desítek onemocnění se společnou charakteristikou: vylučování karboxylových kyselin v moči. • Organické kyseliny se v těle hromadí při poruše metabolismu zejména aminokyselin, dále pak mastných kyselin a sacharidů, vzácně jiných látek. • Deficity enzymů v mitochondriálním metabolismu, • CoA aktivovaných karboxylových kyselin Poruchy metabolismu AK 16 17 DOPA adrenalin melanin ALBINISMUS TyrosemieIII homogentisát TEST fenylpyruvát,fenyl acetát, fenyllaktát tyrosinasa dopachinon Poruchy metabolismu aromatických AMK (Fenylalanin,Tyrozin) Poruchy metabolismu aromatických AMK (Fenylalanin,Tyrozin) FENYLALANIN → TYROSIN (fenylalaninhydroxyláza) 1) hyperfenylalaninémie defekt fenylalaninhydroxylázy – klasická fenylketonurie (PKU) defekt dihydrobiopterinreduktázy – hyperfenylalaninémie typu II a III defekt biosyntézy dihydrobiopterinu (kofaktor) – hyperfenylalaninémie typu IV a V AR dědičné onemocnění hromadění fenylalaninu a metabolitů (kys. fenylpyrohroznová,fenylmléčná,fenyloctová,o-hydroxyfenyloctová) dysbalance plazmatických AMK: poškození vývoj mozku, fenylalanin brzdí enterální resorpci tyrosinu (soutěží spolu o transportér) → porucha syntézy katecholiaminů a melaninůu (pigmentace kůže a vlasů je snížená) → ireverzibilní mentální retardace (vysoké hladiny Phe poškozují mozek), záchvaty, psychózy, ekzémy, moč zápachu po myšině, světlá pigmentace (blond vlasy a modré oči i v tom případě, nejsou-li pro to genetické předpoklady) 2) hypertyrozinémie Tyrozinemie typ 1 - deficit enzymu fumaryl acetoacetát hydroxylázy v krvi se hromadí metabolit sukcynilaceton, který poškozuje játra, ledviny, PNS a CNS zvláštním projevem je sebepoškozování nemocného Tyrozinemie typ 2- deficit enzymu tyrosin-aminotransferázy (postižení očí, kůže a CNS) Přechodná tyrozinemie nebo hyperfenylalanémie novorozenců - opožděné spuštění aktivity enzymu fenylalaninhydroxylázy, Přechodný vzestup tyrozinu v plazmě v prvních 2 týdnech života, daná opožděným zráním enzymů tyrozinaminotransferázy nebo 4-hydroxyfenylpyruvátdioxygenázy v játrech 3) alkaptonurie Defekt homogentisátoxygenásy vysoká koncentrace kyseliny homogentisové (oxidace homogentisátu na benzochininacetát → generalizovaná pigmentace pojiva, sklér, boltců, kůže), arthritida (kyčle, kotníky, páteř),poškození ledvin (urolithiáza) a srdečních chlopní (regurgitace aortální nebo mitrální chlopně), kalcifikace aorty, moč na světle tmavne (hnědý pigment alkapton) 18TEST FENYLALANIN → TYROSIN (fenylalaninhydroxyláza) 1.hyperfenylalaninémie defekt fenylalaninhydroxylázy – klasická fenylketonurie (PKU) defekt dihydrobiopterinreduktázy – hyperfenylalaninémie typu II a III defekt biosyntézy dihydrobiopterinu (kofak.) – hyperfenylalaninémie typu IV a V AR dědičné onemocnění hromadění fenylalaninu a metabolitů (kys. fenylpyrohroznová, fenylmléčná, fenyloctová,o-hydroxyfenyloctová) dysbalance plazmatických AMK: poškození vývoj mozku, fenylalanin brzdí enterální resorpci tyrosinu, tryptofanu, Leu, Ile (soutěží spolu o transportér) → porucha syntézy katecholiaminů a melaninů (pigmentace kůže a vlasů je snížená) → ireverzibilní mentální retardace (vysoké hladiny Phe poškozují mozek), záchvaty, psychózy, ekzémy, moč zápachu po myšině, světlá pigmentace (blond vlasy a modré oči i v tom případě, nejsou-li pro to genetické předpoklady) Poruchy metabolismu aromatických AMK (Fenylalanin,Tyrozin) 19 defekt fenylalaninhydroxylázy –klasická fenylketonurie (PKU) • The first enzyme in the catabolic pathway for phenylalanine (Fig. 17-26), phenylalanine hydroxylase, catalyzes the hydroxylation of phenylalanine to tyrosine. A genetic defect in phenylalanine hydroxylase is responsible for the disease phenylketonuria (PKU). Phenylketonuria is the most common cause of elevated levels of phenylalanine (hyperphenylalaninemia). Phenylalanine hydroxylase inserts one of the two oxygen atoms of O2 into phenylalanine to form the hydroxyl group of tyrosine; the other oxygen atom is reduced to H2O by the NADH also required in the reaction. This is one of a general class of reactions catalyzed by enzymes called mixed-function oxidases (see Box 20-1), all of which catalyze simultaneous hydroxylation of a substrate by O2 and reduction of the other oxygen atom of O2 to H2O. Phenylalanine hydroxylase requires a cofactor, tetrahydrobiopterin, which carries electrons from NADH to O2 in the hydroxylation of phenylalanine. During the hydroxylation reaction the coenzyme is oxidized to dihydrobiopterin (Fig. 17-27). It is subsequently reduced again by the enzyme dihydrobiopterin reductase in a reaction that requires NADH. defekt fenylalaninhydroxyl ázy = klasická PKU, PKU I (aktivita enzymu je nižší než 25%) – 98–99% případů, AR dědičné onemocnění 20 Phe- toxický pro mozek defekt dihydrobiopterinreduktázy – hyperfenylalaninémie typu II a III defekt biosyntézy dihydrobiopterinu (kofaktor) – hyperfenylalaninémie typu IV a V 2.defekt dihydrobiopteridinreduktázy = PKU II a III 3.defekt biosyntézy dihydrobiopteridinu = PKU IV a V fenylalaninhydroxyláza → monooxygenáza = zapojuje jen jeden O, z druhého vzniká voda, dárcem H2 pro vznik vody je tetrahydrobiopteridin (THBP), po uvolnění H2 vzniká dihydrobiopteridin (DHBP), ten je redukován DHBP-reduktázou zpět na THBP 21 22 Metabolity fenylalaninu COOH CHH2N CH2 transaminace COOH C CH2 O fenylalanin fenylpyruvát oxid. dekarboxylace hydrogenace COOH CH2 COOH CH CH2 OH fenylacetát fenyllaktát When phenylalanine hydroxylase is genetically defective, a secondary pathway of phenylalanine metabolism, normally little used, comes into play. In this minor pathway phenylalanine undergoes transamination with pyruvate to yield phenylpyruvate (Fig. 17-28). Phenylalanine and phenylpyruvate accumulate in the blood and tissues and are excreted in the urine: hence the name of the condition, phenylketonuria. Much of the phenylpyruvate is either decarboxylated to produce phenylacetate or reduced to form phenyllactate. Phenylacetate imparts a characteristic odor to the urine that has been used by nurses to detect PKU in infants. The accumulation of phenylalanine or its metabolites in early life impairs the normal development of the brain, causing severe mental retardation. Excess phenylalanine may compete with other amino acids for transport across the blood-brain barrier, resulting in a depletion of some required metabolites. Alternative pathways for catabolism of phenylalanine in phenylketonurics. Phenylpyruvate accumulates in the tissues, blood, and urine. Phenylacetate and phenyllactate can also be found in the urine. Phe se hromadí (hyperfenylalanémie – až 150–630mg/l plasmy) a je přeměněn na fenylpyruvát a fenyllaktát a vylučován močí, často je vylučován ve formě fenylacetylglutaminu nemoc je vzata do novorozeneckého screeningu (metoda tandemové hmotnostní spektrometrie (od 1. 10. 2009); dříve Guthrieho test – odebraná krev dítěte /4.–5.den po porodu/ se přidá ke kolonii Bacillus subtilis, bacilus přežívá akorát v krvi bohaté na Phe) léčba dietou (do ukončení vývoje CNS – tj. cca do 20. roku života), podáváním saptoterinu (Kuvan) → syntetická verze přírodního THBP (zvyšuje aktivitu fenylalaninhydroxylázy, ať je problém v poruše enzymu, nebo v THBP), podávání LDOPA (substituce pro tvorbu katecholaminů), LNAA trasportér (large neutral amino acids trasporter) – blokace přestupu Phe ve vysokých hladinách skrz hematoencefalickou bariéru 23 ZÁPACH PO MYŠINĚ •následky neléčené formy (PKU I) → ireverzibilní mentální retardace (vysoké hladiny Phe poškozují mozek), záchvaty, psychózy, ekzémy, moč zápachu po myšině, světlá pigmentace (blond vlasy a modré oči i v tom případě, nejsou-li pro to genetické předpoklady) •nemoc je vzata do novorozeneckého screeningu (metoda tandemové hmotnostní spektrometrie (od 1. 10. 2009); dříve Guthrieho test – odebraná krev dítěte /4.–5.den po porodu/ se přidá ke kolonii Bacillus subtilis, bacilus přežívá akorát v krvi bohaté na Phe) •léčba dietou (do ukončení vývoje CNS – tj. cca do 20. roku života), podáváním saptoterinu (Kuvan) → syntetická verze přírodního THBP (zvyšuje aktivitu fenylalaninhydroxylázy, ať je problém v poruše enzymu, nebo v THBP), podávání LDOPA (substituce pro tvorbu katecholaminů), LNAA trasportér (large neutral amino acids trasporter) – blokace přestupu Phe ve vysokých hladinách skrz hematoencefalickou bariéru • Mateřská / maternální fenylketonurie (PKU) matka je fenylketonurička - dítě je zdravé; nedodržuje dietu----- vysoké hladiny Phe poškozují CNS dítěte – mentální retardace s obrazem PKU, ale negativní na průkaz mutace genu • Přechodná hyperfenylalanémie opožděné spuštění aktivity enzymu fenyalalaninhydroxylázy léčba přechodným snížením příjmu proteinů 24 25 26 Hyperfenylalaninémie + Fenylketonurie • následek neléčené poruchy - mentální retardace • léčba – přísná dieta s nízkým obsahem Phe do cca 15 roku života • později méně přísná dieta • řada výrobků obsahuje sladidlo aspartam, nevhodné pro fenylketonuriky, hydrolýzou uvolňuje fenylalanin H2N N HOOC O H O O CH3 L-aspartyl-L-fenylalanin methyl ester (180× sladší jak sacharosa) Léčba – dietní opatření • Po celý život • Vysoký obsah Phe tyto potraviny: • vejce, mléko, sýry, maso, drůbež, ryby, sušené fazole a luštěniny, vysoký obsah proteinů -vyloučeny z potravy • Léčba pomocí BH4 –tetrahydrobiopterin, někteří pac. na ni nereagují • reagují na léčbu BH4 v závislosti na jejich mutaci genu PAH. Sapropterin dihydrochlorid (Kuvan, BioMarin Pharma) je perorálně účinná syntetická forma BH4. • Pozn: shodné příznaky vykazuje podobné onemocnění (hyperfenylalaninemie), které má však jiný základ. Příčinou tohoto onemocnění je deficience některého ze 4 enzymů, které se podílí na tvorbě a metabolismu tetrahydrobiopterinu BH4 – viz zde výše • Další možností je enzymatická substituční terapie 27 Obsahy Phe v potravinách Potravina Průměrný obsah PHE v 1g bílkoviny (údaj v mg) Čerstvé ovoce 27 Čerstvá zelenina 35 Čerstvé houby 29 Brambory a výrobky z nich 49 Mléko a mléčné výrobky 51 Pečivo 58 Vepřové maso 44 Hovězí maso 48 Uzeniny 46 Ryby 43 Ořechy 51 Obilí 55 Žloutek 49 Bílek 69 Cukrovinky,čokoláda, sušenky 50 Průměrný obsah fenylalaninu (PHE) v různých druzích potravin 28 Hyperfenylalaninémie (HPA), fenylketonurie (PKU) • Autosomálně recesivní onemocnění • Porucha metabolismu aminokyseliny fenylalaninu (Phe) • Mutace v genu PAH (fenylalaninhydroxyláza), chromosom 12q23.2 • PAH metabolizuje fenylalanin (Phe) za vzniku tyrozinu (Tyr), jako kofaktor je vyžadován tetrahydrobiopterin (BH4). Klasifikace: Porucha metabolismu aminokyselin Dědičnost: Autosomálně recesivní Incidence: 1:13 000 (v ČR 1 : 6 500) Etnicita: Severní Evropa, Irsko (1:4 500), Turecko (1:3 000) Enzym a lokalizace: fenylalaninhydroxyláza, játra; Gen a lokalizace: PAH, 12q24.1 Informace o onemocnění Průběh onemocnění bez léčby: Pozvolná mentální retardace (patrná od 6 měsíců věku). Ostatní symptomy - ekzém, zápach moče, křeče, světlejší pigmentace, zvláštnosti chůze a držení těla. Rozsah klinických příznaků je závislý na stupni enzymového deficitu. Léčba: Standardní péče je léčba všech osob s hladinou fenylalaninu nad 350-400 μmol/l, spočívá v nízkobílkovinné dietě s omezením fenylalaninu a podáváním směsi aminokyselin bez fenylalaninu. Dieta je doporučována po celý život a její dodržování je považováno za nejdůležitější faktor normálního vývoje mozku. Průběh onemocnění s léčbou: Není mentální retardace, mohou být specifické poruchy učení. Při přerušení diety se sníženým obsahem fenylalaninu dochází k poklesu IQ, poruchám chování a soustředění, objevuje se ekzém, zápach a mohou se objevit křeče. Ženy s PKU/HPA mají vysokou pravděpodobnost narození postiženého dítěte (mikrocefalie a postižení mozku plodu, vrozené srdeční vady), jestliže nedrží přísnou dietu před plánovaným otěhotněním a během těhotenství. Nález při novorozeneckém screeningu: zvýšený fenylalanin a poměr Phe/Tyr Hyperfenylalaninémie (HPA), fenylketonurie (PKU), http://www.novorozeneckyscreening.cz/ • Fenylalaninhydroxyláza – enzym obsahující tři funkční domény: • N-koncová regulační doména • katalytická doména • C-koncová oligomerizační doména • Katalytická doména - vazba fenylalaninu, kofaktoru (tetrahydrobiopterin, BH4), iontu železa • Oligomerizační doména – tvorba homotetrameru (aktivní forma enzymu) Fenylalaninhydroxyláza (PAH) • 98% způsobeno mutacemi v genu PAH • 2% mutacemi v genech kódujících enzymy podílejících se na syntéze a regeneraci kofaktoru (tetrahydrobiopterin, BH4) HPA/PKU During the hydroxylation of phenylalanine by PAH (O2, Fe+3), tetrahydrobiopterin (BH4) is oxidised to 4a-hydroxy-BH4 intermediate, which is subsequently regenerated back to BH4 by the enzymes carbinolamine-4a-dehydratase (PCD) and by the NADH-dependent dihydropteridine reductase (DHPR). BH4 is synthesised from guanosine triphosphate (GTP) by three additional enzymes GTP cyclohydrolase I (GTPCH), 6-pyruvoyl-tetrahydropterin synthase (PTPS), and sepiapterin reductase (SR). Mutations in genes coding for PCD, DHPR, GTPCH, PTPS, and SR result in BH4 deficiency. Lancet 2010; 376: 1417–27 Tři mílníky spojené s diagnostikou a léčbou HPA/PKU:  1930, Asbjorn Folling (norský lékař a biochemik) identifikoval u části pacientů s mentální retardací zvýšenou hladinu Phe v krvi  1950, Horst Bickel (německý lékař) zavedl dietu s nízkým obsahem Phe pro pacienty se zvýšenou hladinou Phe v krvi.  1960, Robert Guthrie (americký mikrobiolog) zavedl diagnostický test vhodný pro screening HPA/PKU. HPA/PKU, historie Současný novorozenecký laboratorní screening HPA/PKU – tandemová hmotnostní spektrometrie – analýza hladiny fenylalaninu a poměru fenylalanin/tyrosin. Guthriho test • Semikvantitativní test určený pro detekci zvýšené hladiny Phe využívající schopnosti Phe usnadnit růst bakterií v kultivačním médiu s inhibitorem. • Malý disk filtračního papíru se zaschlou krví se umístí na agarový gel obsahující bakterii Bacillus subtilis a inhibitor B-2-thienylalanin. Agarový gel je schopen podporovat růst bakterií, ale B-2-thienylalanin teto růst inhibuje. • V přítomnosti zvýšeného množství Phe je inhibice překonána a bakterie rostou. Intenzita růstu bakterií je přímo úměrná množství Phe v krvi, který se vyluhuje z filtračního papíru do agaru. • PAH - enzym fungující v jaterních buňkách x mentální retardace jako klinický projev HPA/PKU • Hematoencefalická bariéra – aminokyselinový transportér LAT1 – transport Phe a dalších velkých neutrálních aminokyselin (LNAA: Tyr, Trp) z krve do mozku. Phe má vyšší afinitu k LAT1 než Tyr, Trp → vysokou koncentrací v krvi Phe snižuje příjem dalších LNAA do mozku; tj tyrosinu a tryptofanu (prekurzory dopaminu a serotoninu; neurotransmitery). HPA/PKU, molekulární patologie onemocnění  Terapie – nízkobílkoviná dieta s omezením fenylalaninu a podáváním směsi aminokyselin bez fenylalaninu + podávání velkých neutrálních aminokyselin (LNAA). • Enzymová substituční terapie pomocí fenylalanin amonium-lyázy (PAL) • PAL – konvertuje Phe na kyselinu skořicovou (trans-cinnamic acid) a amoniak (rostliny, houby, kvasinky) • Trapie: i) orální podání je komplikováno proteolytickou degradací enzymu; ii) injektovaná PAL je imunogenní, konjugace PAL a polyethylenglykolu (PEG-PAL) snižuje imunitní odpověď. • Byly provedeny klinické studie hodnotící bezpečnost a účinnost opakovaně podávaných injekci PEG-PAL ..… podkožní podávání PEG-PAL bylo bezpečné a dobře tolerované a zdá se účinné při snižování krevního Phe ...... HPA/PKU, therapie pomocí PAL • Bylo zjištěno, že zvýšená hladina Phe může být redukována podáním BH4. • Klinické zkoušky ukázaly, že BH4 (Sapropterin dihydrochlorid, Kuvan) je bezpečný a efektivní v terapii pacientů s mírnou HPA a mírnou PKU. HPA/PKU, terapie pomocí tetrahydrobiopterinu (BH4) Hladina Phe v krvi:  Norma: 50 - 110 μmol/L  Mírná HPA: 120 - 600 μmol/L  Mírná PKU: 600 - 1200 μmol/L  Klasická PKU:  1200 μmol/L •Tetrahydrobiopterin, BH4 – molekulární chaperon pro PAH. - Partially folded states are problematic - proteins tend to aggregate in concentration dependent manner. - Aggregation primarily results in amorphous structures, oligomers, and amyloid fibrils. Formation of these structures is strongly restricted by chaperones. - Molecular chaperone interact with, stabilize, and help proteins to acquire its functionally active conformation, without being present in its final structure. - Different classes of structurally unrelated chaperones exist in cells. Protein folding The surface free-energy changes of proteins during their moving towards the native state. NATURE | VOL 475 | 21 JULY 2011 • Molekulární chaperony – zabraňují „misfoldingu“ proteinu, pomáhají proteinu získat funkční konformaci, nejsou přítomny v konečné struktuře proteinu. • Mutace v PAH genu mohou vést ke změnám ve výsledné struktuře proteinu („protein misfolding“), které následně vedou k jeho degradaci event. agregaci. • Tetrahydrobiopterin, BH4 – molekulární chaperon pro PAH. • Odpověď na terapii BH4 závisí u pacienta s HPA/PKU na typu mutací v PAH genu – pacienti s mutací zachovávající zbytkovou aktivitu PAH (tj. pacienti s mírnějšími fenotypy) reagují na léčbu BH4. HPA/PKU J Inherit Metab Dis (2010) 33:649–658 Efficacy of BH4 therapy in the management of HPA/PKU. (A) Response rates (%) according to blood phenylalanine levels after sapropterin treatment (10 mg/kg/day) over a period of 8 days. Molecular Genetics and Metabolism 96 (2009) 158–163 Hladina Phe v krvi:  Mírná HPA: 120 - 600 μmol/L  Mírná PKU: 600 - 1200 μmol/L  Klasická PKU:  1200 μmol/L HPA/PKU, terapie pomocí tetrahydrobiopterinu (BH4) Amyloid fibril formation by proteins and polypeptides: • Well-known amyloid-associated disease - Alzheimer’s disease, in which the β-amyloid polypeptide aggregates and learning and memory is affected; Parkinson’s disease, in which α-synuclein protein aggregates and motor function is affected; and type 2 diabetes, in which the islet amyloid polypeptide (IAPP, or amylin) aggregates and pancreatic β-cell function is affected. • It was determined that the single amino acid could form amyloid-like assemblies. The formed assemblies had the same typical ultrastructural morphology as protein amyloids when visualized using electron microscopy. • The ability of phenylalanine to form amyloid assemblies was demonstrate in the brains of PKU-mice and PKU human patients, in which Phe is accumulated due malfunction of PAH. • The mechanism of degeneration appears to be the induction of apoptotic cell death in various organs and tissues in which assemblies are being accumulated. Ehud GazitJ Inherit Metab Dis (2016) 39:483–488 Amyloid fibrils – elongated nanoscale structures Celkový počet pacientů: 758 • Počet pacientů kompletním genotypem (2 mutace): 751 (99,1%) • Počet pacientů s jednou mutací: 7 HPA/PKU, DNA diagnostika • Detekce sekvenčních změn malého rozsahu: PCR + sekvenční analýza exonů a přilehlých intronových oblastí • Detekce rozsáhlých delecí/duplikací: MLPA K. Réblová et al., Clinica Chimica Acta 419 (2013) 1– • 77% mutací je typu missense. • Nejčastější mutace: c.1222C>T, p.(Arg408Trp) – 42% mutantních alel PAH mutations can lead to impaired tetramer assembly Oligomerization profiles of wild-type and variant PAH were determined by size-exclusion chromatography. Arrows mark the elution volumes of soluble aggregates, tetramers, dimers, and monomers. (A) Profiles of variants arising from mutations located in the regulatory domain (R). I65S showed increased amounts of dimers. (B) Profiles of variants arising from mutations located in the catalytic domain (C). S310Y and R408W eluted as high-molecular-weight aggregates without any detectable tetramers. (C) Profiles of variants arising from mutations mapping to the dimerization motif of the oligomerization domain (O). Y417H showed significant amounts of monomers and increased amounts of dimers. S.W. Gersting, The American Journal of Human Genetics 83, 5–17, July 2008 HPA/PKU – functional analysis of mutant protein Včasná diagnostika – test dle Guthrie (newborn screening, NBS) • Test dle Guthrie • Princip vyšetření moči chloridem železitým k průkazu PKUpatří k historii této vrozené metabolické poruchy • 1934, kdy matka se svými dvěma mentálně retardovanými dětmi na klinice v Oslu vyhledala lékaře, profesora Asbjorna Follinga, známého v té době jeho vědeckými pracemi v biochemii. Při rutinním vyšetření nebyla příčina mentální retardace dětí zřejmá. Profesor Folling však věnoval dále pozornost vyšetření jejich moči. Provedl reakci, kdy k moči přidal FeCl3. Výsledkem bylo zelené zbarvení, ale to Folling neočekával a dosud se s ní u člověka nesetkal. V průběhu následujících týdnů se mu podařilo izolovat substanci, která byla zodpovědná za neobvyklou reakci, kyselinu fenylpyrohroznovou - test nebyl specifický reagovaly i jiné látky • Novou éru v diagnostice odstartovalo zavedení testu dle Guthrie (od r.1975 – z kapky krve) Roberta Guthrie, od r.1960 test díky jeho úsilí Princip testu: fenylalanin - růst bakterií Baccillus subtilis – v kultivačním médiu s inhibitorem β-2-thienylalaninem , k růstu nutný fenylalanin. 2.den po narození – test, Robert Guthrie (1916-1995) - americký lékař, mikrobiolog, pracoval v Minesotě, 44 The Guthrie test for diagnosing phenylketonuria © Michael Palmer 2014 45 Large Neutral Amino Acid Supplementation Other novel therapeutic approaches can be categorized by the site of action or target organ (Figure 2) [17]. These categories include enteral, systemic, liver-directed approaches. Dietary restriction of Phe intake is an example of enteral approach. Alternatively Large Neutral Amino Acid (LNAA) can be used. LNAA can compete with the same transporter of Phe across the gastrointestinal and blood brain barrier to reduce Phe absorption and entry into the brain [18]. A double blind, placebo-controlled study indicated a significant decline in blood Phe concentration in patients with PKU treated with LNAA for 2 weeks suggesting that LNAA compete with the transport of Phe in the gastrointestinal trac [19]. These studies suggest that adding LNAA to the diet of patients with PKU could reduce blood Phe concentrations. 46 Poruchy metabolismu aromatických AMK (Fenylalanin,Tyrozin) FENYLALANIN → TYROSIN (fenylalaninhydroxyláza) 2.hypertyrozinémie Tyrozinemie typ 1 - deficit enzymu fumaryl acetoacetát hydroxylázy v krvi se hromadí metabolit sukcinylaceton, který poškozuje játra, ledviny, PNS a CNS zvláštním projevem je sebepoškozování nemocného Tyrozinemie typ 2- deficit enzymu tyrosin-aminotransferázy (postižení očí, kůže a CNS) Přechodná tyrozinemie nebo hyperfenylalanémie novorozenců - opožděné spuštění aktovity enzymu fenylalaninhydroxylázy, přechodnývzestup tyrozinu v plazmě v prvních 2 týdnech života, daná opožděným zráním enzymů tyrozinaminotransferázy nebo 4-hydroxyfenylpyruvátdioxygenázy v játrech 3. Alkaptonurie defekt homogentisátoxygenásy vysoká koncentrace kyseliny homogentisové (oxidace homogentisátu na benzochininacetát → generalizovaná pigmentace pojiva, sklér, boltců, kůže), arthritida (kyčle, kotníky, páteř),poškození ledvin (urolithiáza) a srdečních chlopní (regurgitace aortální nebo mitrální chlopně), kalcifikace aorty, moč na světle tmavne (hnědý pigment alkapton) 47 homogentisát TEST 2. hypertyrozinémie Tyrozinemie typ 2- deficit enzymu tyrosin-aminotransferázy (postižení očí, kůže a CNS) Tyrozinemie typ 1 - deficit enzymu fumaryl acetoacetát hydroxylázy v krvi se hromadí metabolit sukcinylaceton, který poškozuje játra, ledviny, PNS a CNS zvláštním projevem je sebepoškozování nemocného Přechodná tyrozinemie nebo hyperfenylalanémie novorozenců opožděné spuštění aktovity enzymu fenylalaninhydroxylázy, Přechodný vzestup tyrozinu v plazmě v prvních 2 týdnech života, daná opožděným zráním enzymů tyrozinaminotransferázy nebo 4-hydroxyfenylpyruvátdioxygenázy v játrech 48 Tyrosinemie II. (Richter-Hanhartův syndrom) Tyrosinemie II-obdoba prvního typu, ale defekt je v jiném enzymu - tyrosin aminotransferasa- v. kroku metabolismu (katabolismu) tyrosinu Konverse tyrosinu na acetát-manifestován onemocněním zvaným keratosa • velmi vzácné onemocnění, AR dědičné • zvýšená hladina tyrosinu (40–50mg/l plasmy) • mírná mentální retardace, hyperkeratózy (na dlaních a ploskách nohy), zanícení spojivek, ulcerace na rohovce, nystagmus, glaukom (zakalení krystaly tyrosinu), tyrosin a jeho metabolity jsou přítomny v moči • léčba dietou 49 Tyrozinemie typ I. - deficit enzymu fumaryl acetoacetát hydroxylázy v krvi se hromadí metabolit sukcynilaceton, který poškozuje játra, ledviny, PNS a CNS zvláštním projevem je sebepoškozování nemocného Tyrosinémie I. typu (tyrosinósa) defekt ve fumarylacetacetáthydroláze (exprimována hlavně v játrech a ledvinách) a pravděpodobně také maleinylacetacetáthydroláze, AR dědičné vysoká hladina Tyr (60–120mg/l plasmy) i Met, vysoké hladiny metabolitů ovlivňují činnosti jiných enzymů a transportních systémů – těžká patologie – hepatorenální selhání (cirhóza jater, hepatomegalie, koagulopatie, Fanconiho syndrom – onemocnění proximálních tubulů ledvin, vylučování fosfátů → hypofosfátemická křivice), postižení CNS (křeče, hyperextenze, sebepoškozování, zástava dechu), ascites, hromaděné metabolity (maleylacetoacetát, fumarylacetoacetát) a jejich deriváty (sukcinylaceton a sukcinylacetoacetát) tvoří deriváty glutathionu (vyřazení z funkce jednoho antioxidantu) – poškození tkáně radikály •akutní tyrosinóza bez léčby → průjmy, zvracení, neprospívání kojenců •zápach po hlávkovém zelí, umírají do 6–8 měsíců (jaterní selhání) •chronická tyrosinémie → příznaky stejné, ale slabší, umírají do 10 let •léčba dříve dietou bez Phe, Tyr; dnes NTBC → blokátor p-hydroxyfenylpyruváthydroxylázy 50 Léčba Nitisone - znám jako NTBC, látka původně vyvinuta jako herbicid. Nyní – používán jako látka zpomalující účinky tyrosinemie typu I. Poprvé k této indikaci použita v r.1991-odvrátila nutnost transplantace jater poškozených tímto onemocněním, jako lék první volby. Je studována v souvislosti s alkaptonurií. Komerční název léku - Orfadin. Mechanismus účinku nitisinonu zahrnuje reversibilní inhibici 4hydroxyphenylpyruvate oxidasy , tak účinkuje preventivně, zabrání tvorbě kyselinu maleylacetoacetic acid a fumarylacetoacetic acid, mohou být potenciálně konvertovány na succinylaceton, toxin který poškozuje játra a ledviny 51 Poruchy metabolismu aromatických AMK (Fenylalanin,Tyrozin) FENYLALANIN → TYROSIN (fenylalaninhydroxyláza) 3- alkaptonurie defekt homogentisátoxygenásy vysoká koncentrace kyseliny homogentisové (oxidace homogentisátu na benzochininacetát → generalizovaná pigmentace pojiva, sklér, boltců, kůže), arthritida (kyčle, kotníky, páteř), poškození ledvin (urolithiáza-močové kameny) a srdečních chlopní (regurgitace aortální nebo mitrální chlopně), kalcifikace aorty, moč na světle tmavne (hnědý pigment alkapton) Léčba NTBC 52 53 In most ethnic groups, the prevalence of alkaptonuria is between 1:100,000 and 1:250,000.[4] In Slovakia and the Dominican Republic the disease is much more common, with prevalence estimated at 1:19,000 people.[4] As for Slovakia, this is not the result of a single mutation but due to a group of 12 mutations in specific "hot spots" of the HGD gene.[4] The Slovakian clustering probably arose in a small area in the northwest of the country and spread after the 1950s due to migration.[4] Poruchy metabolismu větvených AMK (Val, Leu, Isoleucin) 1. transaminace (transamináza)→ 2-oxokyseliny (val → 2-oxoisovalerát, leu → 2oxokapronát, ile → 2-oxometylvalerát 2. dekarboxylace 3. dehydrogenace (specifická multienzymová dehydrogenáza) 1) Hypervalinémie nízká aktivita společné transaminázy pro valin, velmi vzácné onemocnění, 2) Nemoc javorového sirupu (leucinóza) deficit nebo nedostatečná činnost dekarboxylázy zvýšené hladiny Val, Leu i Ile a jejich 2-oxokyselin poškození mozku, neprospívání, spavost, kóma, později vegetativně nervové problémy (poruchy činnosti srdce – bradykardie, hypotermie,ažapnoe), těžká dehydratace 3) Intermitentní formy leucinózy méně závažné modifikace dekarboxylázy metabolismus Val, Ile a Leu je snížen, ale zachován, příznaky leucinózy se objevují později a příležitostně (po požití velkého množství AMK) 4) Isovalerová acidémie deficit isovaleryl-CoA-dehydrogenázy metabolická acidemie (pH 7,3), ketonurie, hyperamonémie, hypokalcémie, hyperlactémie, zápach dechu, tělních tekutin, kóma po požití velkého množství bílkovin, povšechná pancytopenie 5) Methylmalonová acidurie vzniká při avitaminóze B12, B12 je kofaktorem enzymu měnícího metylmalonyl-CoA na sukcinyl-CoA (radikálová isomerace), metabolická acidóza 54TEST Přehled metabolismu rozvětvených AMK • první tři reakce společné pro všechny tyto AMK , AMK procházejí játry • Společné reakce • transaminace (1. reakce) společnou transaminázou (aktivita nejvyšší v myokardu a kosterním svalu, nízká v játrech) – vznikají příslušné 2-oxokyseliny (val → 2oxoisovalerát, leu → 2-oxokapronát, ile → 2-oxometylvalerát); blok u hypervalinémie • dekarboxylace (2. reakce) a dehydrogenace (3. reakce) – probíhá v mitochondriích → specifická multienzymová dehydrogenáza → vzniká acyl-CoA o jeden uhlík kratší než původní oxokyselina; blok (2 – dekarboxylace) u nemoci javorového sirupu; blok (3 – dehydrogenace) u isovalerové acidémie • výsledek: • Val → methylakryoloyl-CoA • Leu → β-metylkrotonoyl-CoA • Ile → tigloyl-CoA 1. transaminace (transamináza)→ 2-oxokyseliny (val → 2-oxoisovalerát, leu → 2-oxokapronát, ile → 2-oxometylvalerát 2. dekarboxylace 3. dehydrogenace (specifická multienzymová dehydrogenáza) 55 56 Srovnejte konečné produkty Leucin acetyl-CoA + acetoacetát ketogenní AK Isoleucin acetyl-CoA + sukcinyl- CoA smíšená AK Valin sukcinyl-CoA glukogenní AK B12 B12 57 Rozvětvené AK - shrnutí • BCAA (branched chain amino acids) • všechny tři jsou esenciální • první reakce katabolismu jsou podobné (transaminace, oxid. dekarboxylace, dehydrogenace), konečné produkty jsou různé • leucin - ketogenní AK • po jídle je jejich zastoupení v krvi vysoké (cca 70 % všech AK), protože játra je nevyužívají (nedostatek aminotransferas) • nejvíce jsou utilizovány ve svalech a CNS • příznivě ovlivňují katabolické stavy (infuze) 1) Hypervalinémie nízká aktivita společné transaminázy pro valin, velmi vzácné onemocnění, 2) Nemoc javorového sirupu (leucinóza) 1:185 000, dehydrogenáza větvených alfaketokyselin deficit nebo nedostatečná činnost dekarboxylázy zvýšené hladiny Val, Leu i Ile a jejich 2-oxokyselin poškození mozku, neprospívání, spavost, kóma, později vegetativně nervové problémy (poruchy činnosti srdce – bradykardie, hypotermie,ažapnoe), těžká dehydratace 3) Intermitentní formy leucinózy, méně závažné modifikace dekarboxylázy metabolismus Val, Ile a Leu je snížen, ale zachován, příznaky leucinózy se objevují později a příležitostně (po požití velkého množství AMK) 4) Isovalerová acidémie, 1:230 000 (svět), isovaleryl-CoA dehydrogenáza deficit isovaleryl-CoA-dehydrogenázy metabolická acidemie (pH 7,3), ketonurie, hyperamonémie, hypokalcémie, hyperlactémie, zápach dechu, tělních tekutin, kóma po požití velkého množství bílkovin, povšechná pancytopenie 5) Methylmalonová acidurie, metylmalonyl-CoA mutáza vzniká při avitaminóze B12, B12 je kofaktorem enzymu měnícího metylmalonyl-CoA na sukcinylCoA (radikálová isomerace), metabolická acidóza 58 2) Nemoc javorového sirupu (Leucinóza ),MSUD Porucha v mtb Leu, Ile, Val – rozvětvené aminokyseliny – deficit dehydrogenasy rozvětvených AK, hromadí se organické kyseliny (alfa –ketokyselinové deriváty ) -závažná toxicita. Deficit nebo nedostatečná činnost dekarboxylázy. Dehydrogenaza/dekarboxylázamultienzymový komplex volně asociovaný s vnitřními membránami mitochondrie. • Přebytek toxic. metabolitů – vždy po zátěži zvýšeným množstvím rozvětvených AK, např. novorozenecký úbytek poporodní váhy, odbourávání proteinů –při horečce, hladovění, diety, nemoc, toxicita pro mozek • Několik variant, mutace genů pro podjednotky MSUD, AR, • Klinický projev:(pot,moč –zápach po javor.sirupu, karamelu, suš.ovoce) • Novorozenec - časně po narození, letargie, špatně přijímají kojení – slabě sají, podrážděnost, mírnější forma – mentální retardace. Hyperacidosa, hyperamonemie →křeče, kóma – bez léčby smrt!!! Léčba: • Dieta se sníženým leucinem a limitovaným valinem a izoleucinem, doplnění spec. výživou s AK důležitými pro růst ( přispívají zdrav. pojišťovny) • Opatření: zabránit hladovění, omezení příjmu proteinů – nahraz. glukosou /v době nemoci apod.) • Co nejdříve zahájit léčbu!!! po 14.dnu zahájení léčby – postižení intelektu, jen vzácně- normální intelekt 59 v ČR je diagnostikováno nejméně 7 případů Gen je lokalizován na 19q13.1-q13.2 (E1α), 6p21-p22 (E1β), 1p31 (E2), 7q31-q32 (E3); MSUD patří mezi organické acidurie 3) Intermitentní formy leucinózy, méně závažné modifikace dekarboxylázy Intermitentní formy méně závažné modifikace dekarboxylázy metabolismus Val, Ile a Leu je snížen, ale zachován, příznaky leucinózy se objevují později a příležitostně (po požití velkého množství AMK) 60 Při narození se děti jeví normální a vývoj klinických příznaků nastupuje mezi 4.–7. dnem života. Prvními známkami jsou letargie a špatné sání následované alternativně hyper- nebo hypotonií, podrážděností a dystonií (připomínající boxování nebo jízdu na kole). Typický je zápach moči, potu, dechu a ušního mazu po javorovém sirupu (karamelu, sušených hruškách, nebo maggi). Onemocnění dále progreduje k těžké ketoacidóze, hyperamonémii s křečemi a kómatem (a bez léčby ke smrti následkem edému mozku) 4) Isovalerová acidémie deficit isovaleryl-CoA-dehydrogenázy, metabolická acidemie (pH 7,3), ketonurie, hyperamonémie, hypokalcémie, hyperlactémie, zápach dechu, tělních tekutin, kóma po požití velkého množství bílkovin, povšechná pancytopenie 61 patří mezi organické acidurie, je způsobená neschopností organismu zpracovávat aminokyselinu leucin díky deficitu isovaleryl-CoA dehydrogenázy. Enzym isovaleryl-CoA dehydrogenasa je třetím stupněm v metabolismu organických kyselin s rozvětveným řetězcem z leucinu. Při deficitu tohoto enzymu dochází ke zvýšení hladiny toxických metabolitů.[1] IVA je AR dědičná nemoc (gen 15q14-q15-IVD, OMIM #243500 Od 1. 10. 2009 je součástí celoplošného novorozeneckého screeningu v ČR. Pro výskyt IVA svědčí zvýšený C5 karnitin (isovalerylkarnitin). Při podezření na IVA se ihned provádí analýza acylkarnitinů v plazmě (potvrzuje zvýšený C5) a analýza organických kyselin v moči (prokáže isovalerylglycin) k potvrzení diagnózy. V některých případech se IVA dalšími vyšetřeními neprokáže, protože první screeningový test ji není schopen odlišit od neškodné laboratorní odchylky – 2-methylbutyrylglycinurie.[1] zápach „zpocených nohou“ či „zpocených ponožek“ (díky akumulaci izovalerové kyseliny), LÉČBA: prevence katabolických stavů pacienta a hladovění •nízkoproteinová dieta s restrikcí leucinu (Dieta s omezením bílkovin spočívá v konzumaci povoleného množství speciálních nízkobílkovinných potravin, které si pro svou výživu zajišťuje každý pacient sám a zdravotní pojišťovny je nehradí.) •suplementace glycinem a karnitinem (glycin umožňuje tvorbu isovaleryl-glicinu, který není tak toxický a lze s jeho pomocí odbourat toxičtější isovaleryl–CoA) •při každé běžné virové nebo bakteriální infekci je nutné v raném stádiu nemoci krátkodobě ještě více omezit příjem bílkovin a poskytnout více energie ve formě glukózy s inzulínem pomocí nitrožilní infuze[1] •v době akutních atak je nutné použít eliminační metody, které z těla vyfiltrují toxické metabolity 5) Metylmalonová acidurie vzniká při avitaminóze B12, B12 je kofaktorem enzymu měnícího metylmalonyl-CoA na sukcinyl-CoA (radikálová isomerace), metabolická acidóza, patří do skupiny organických acidurií. • porucha metylmalonyl-CoA mutázy (přeměňuje izoleucin, valin, methionin a threonin, podílí se na syntéze CHOL a MK). AR dědičná. • Klinický obraz: krátké bezpříznakové období po narození; pak zvracení; letargie; progredující porucha vědomí; edém mozku; selhání jater a ledvin; děti umírají pod obrazem sepse, krvácení nebo šokového stavu; • v akutním stádiu – ketoacidóza a laboratorní známky jaterního a ledvinného selhání; • v krvi i moči je vyšší glycin, valin, methionin a některé organické kyseliny, hlavně metylmalonová. 62 • Diagnóza • vyšetření organických kyselin a AMK v moči a krvi; • přesný typ defektu určí enzymatické vyšetření kultivovaných fibroblastů. • Terapie při podezření by měl být zastaven přísun bílkovin a musí se zabránit katabolismu – koncentrovaná glc infúze; při včasné léčbě může být prognóza dobrá; • u kriticky nemocných musíme k detoxikaci užít eliminační metody; • se sestupnou účinností: hemodialýza, hemodiafiltrace, peritoneální dialýza a výměnná transfúze; nutná je celoživotní dieta s omezením příjmu přirozených bílkovin s přídavkem směsi eseciálních AMK bez izoleucinu, valinu, methioninu a threoninu. Poruchy metabolismu sirných AMK Homocystinurie porucha aktivity β-cystathionin syntethasy (transsulfurace methioninu na cystin) projevy jsou celkem rozmanité a postihují různé tkáně a orgány – porucha duševního vývoje, marfanoidní fenotyp (vysoká štíhlá postava, arachnodaktylie, kyfosa, skoliosa, osteoporóza), ektopie čoček, glaukom a centrální i periferní trombembolické příhody Cystinóza je důsledkem deficitu lyzosomů buněk uvolňovat cystin, který se v nich pak hromadí hromaděním je postižen RES (slezina, játra, uzliny a kostní dřeň poškození ledvin – glykosurie, fosfaturie, albuminurie, hyperaminoacidurie, chronická acidóza a uremie Cystinurie AR porucha transportu AMK – cystinu, lysinu, ornitinu a argininu v ledvinách a ve střevě, renalní a střevní problémy, cystin v moči krystalizuje Hartnupova choroba -AR porucha transportérů neutrálních AMK v ledvinových tubulech a tenkém střevě, deficit tryptofanu - kožní změny Poruchy metabolismu Tryptofanu a Tyrozinu TEST 63 1) Homocystinurie porucha aktivity β-cystathionin syntethasy (transsulfurace methioninu na cystin), může vést ke zvýšené hladině homocysteinu v krvi. Projevy jsou celkem rozmanité a postihují různé tkáně a orgány – porucha duševního vývoje, marfanoidní fenotyp (vysoká štíhlá postava, arachnodaktylie, kyfosa, skoliosa, osteoporóza), ektopie čoček, glaukom a centrální i periferní trombembolické příhody AR dědičná četnost 1 : 200 000 klinický obraz: projevy nejsou zřetelné hned po narození, ale v dalším vývoji dochází k symptomům postihujícím různé tkáně a orgány – objevují se v batolecím nebo předškolním věku – porucha duševního vývoje (psychomotorická retardace v 60% případů[4]), marfanoidní fenotyp (vysoká štíhlá postava, arachnodaktylie, kyfosa, skoliosa, osteoporóza), ektopie čoček, glaukom a centrální i periferní trombembolické příhody – luxace čoček způsobují silnou myopii, trombózy vznikají nejčastěji na bazi lební a ohrožují na životě, dochází ke gangrénám orgánů, které zpravidla ukončí život nemocného v 20.-30. roce – atrofie zrakového nervu, cor pulmonale, hypertenze • laboratoř: zvýšení homocysteinu v krvi, častá metabolická osteopatie – nutno potvrdit na enzymatické a molekulární úrovni • dif.dg: homocysteinémie je i při – poruše metabolismu metylmalonové kys., kobalaminu nebo při nedostatku B12 • terapie: část pacientů (cca 50%[4]) příznivě reaguje na vysoké dávky pyridoxinu (vit B6) (v množství 300-900 mg/d[4]), který reguluje činnost β-cystathionin syntethasy – je nutné zahájit dietní léčbu s omezeným přísunem methioninu – je dostupná prenatální diagnostika 64 Homocystein • Homocystein (systematický název 2-amino-4-sulfanylbutanová kyselina) je aminokyselina, která vzniká při normálním metabolismu u lidí a jiných savců z aminokyseliny methioninu. Normálně se odbourává na potřebnou aminokyselinu cystein pod vlivem vitamínů B (zvláště B6, B12, kyseliny listové). • Nedostatek těchto vitamínů, například ve stravě vegetariánů, anebo vzácná dědičná choroba „homozygotní homocystinurie“[1] může vést ke zvýšené hladině homocysteinu v krvi. β-cystathionin syntethasy 65 β-cystathionin syntethasy 66 2) Cystinóza • AR dědičná • četnost 1 : 50 000 - 1 : 1 000 000[4] (nefropatická,ne nefropatická-adultní) • jedná se o defekt lyzozomálních transportu cystinu (Cys2), který vede k jeho ukládání • hromaděním je postižen RES (slezina, játra, uzliny a kostní dřeň), depozita lze prokázat i v buňkách tubulů ledvin a spojivek klinické projevy jsou patrné pouze v ledvinách, kde dochází k těžkému porušení jejich funkce laboratoř: projevy poškození ledvin – glykosurie, fosfaturie, albuminurie, hyperaminoacidurie, chronická acidóza a uremie – povšechná aminoacidurie je dána poklesem GF, což brzy vyústí v selhání ledvin 67 terapie: symptomatická léčba tubulární dysfunkce, většinou jsou nutné vysoké dávky vitaminu D[4] , podáváním cysteaminu, který účinkuje dvojím způsobem , vazbou na cystin vytváří cystein, který může být vylučovaný z lyzozomu pomocí cysteintransporteru[4] vazbou na cystin se vytváří disulfid cystein-cysteamin, který může být vylučovaný z lyzozomu pomocí lyzintransporteru[4] cystinóza • cystinóza – vrozená porucha metabolismu cystinu s autozomálně-recesivní dědičností; volný cystin se hromadí v lyzozomech buněk celého organismu, zejm. v retikuloendotelovém systému, kostech, ledvinách a sítnice. • V popředí je tubulární atrofie ledvin a různě rozsáhlé postižení kostí, dochází-li také k hromadění feritinu v lyzozomech, vyvíjí se retinopathia retinitis pigmentosa. • Infantilní c. – těžká forma s renální rachitidou rezistentní k vitaminu D s trpasličím vzrůstem, postižení ledvin se projevuje tubulární acidózou s hypokalemií a aminoacidurií, dále je retinopatie. • Juvenilní c. – v popředí je postižení ledvin zejm. glomerulů s proteinurií a postupným selháním ledvin, je retinopatie. C. dospělých – benigní forma, poruchu lze prokázat laboratorně a histologicky krystaly cystinu, funkce ledvin není výrazně narušena. Syn. Abderhaldenův-Kaufmannův-Lignacův syndrom, Lignacův-Fanconiho syndrom, FanconihoAbderhaldenův syndrom speciálně typ I 68 3) Cystinurie AR porucha transportu AMK – cystinu, lyzinu, ornitinu a argininu v ledvinách a ve střevě, renalní a střevní problémy, cystin v moči krystalizuje • AR dědičná • četnost 1 : 2000 - 1 : 7000[4] • vrozená porucha transportu dibázických AMK – cystinu, lyzinu, ornitinu a argininu v tubulech ledvin a ve střevě • klinický obraz: cystinová nefrolitiáza, která je způsobená špatnou rozpustností cystinu ve vodě a dále jeho krystalizací v kyselém prostředí • diagnostika: zvýšené hladiny cystinu, ornitinu, argininu, lyzinu v moči; sono ledvin a vylučovacího systému[4] • terapie: cílem je zabránění vzniku nefrolitiázy a doporučuje se tedy vysoký příjem tekutin spojený i s nočním pitím – u těžkých případů je možné uvažovat o medikamentózní terapii D-penicilaminem nebo merkaptopropionylglycinem, které způsobí tvorbu lépe rozpustných bisulfidů s cystinem[4] 69 Terapie: Pomoci mohou látky zvyšující pH moči, příkladem takové sloučeniny je citrát draselný. Při vyšším pH se zlepšuje rozpustnost cystinu a snižuje tvorba kamenů. Tato terapie by měla být podporována dostatečným přísunem tekutin. V případě těžších případů se podává sloučenina penicilamin, který se váže na molekuly cystinu a taktéž výrazně zvyšuje jejich rozpustnost. Komplikace v podobě již vzniklých močových kamenů řeší urologové. Cílem je pochopitelně odstranit kameny, které způsobují poruchu odtoku moči, případně zajistit odtok moči jinými metodami. 70 Hartnupova choroba -AR porucha transportérů neutrálních AMK v ledvinových tubulech a tenkém střevě deficit tryptofanu - kožní změny • AR dědičná. • podkladem je abnormální resorpce neutrálních AMK ve střevě a v ledvinách. • obvykle nevyvolává žádné klinické příznaky. • příp. je v popředí fotosenzitivita kůže. Poruchy metabolismu Tryptofanu a Tyrozinu esenciální AMK, mj. na tvorbu kyseliny nikotinové a serotoninu. 71 Hartnupova choroba je způsobena mutacemi v nově objeveném genu, který kóduje přenašeč neutrálních aminokyselin SLC6A19 na chromozomu 5p15.33. Diagnostické testy: Charakteristické masivní vylučování neutrálních aminokyselin močí a jejich normální nebo nízké normální koncentrace v plazmě potvrdí diagnózu. Vylučování indolových sloučenin močí může být v normálním rozmezí, má-li pacient normální nebo nízké množství bílkoviny ve stravě, ale p.o. zátěž Ltryptofanem vede u většiny případů ke zvýšenému vylučování indolů. Léčba a prognóza: Dermatitida a neurologické symptomy obvykle, ale ne vždy, mizí po p.o. podání nikotinamidu (50 - 300 mg/den). Přiměřená suplementace vysoce kvalitní bílkoviny je pravděpodobně důležitá pro prevenci symptomů. Tryptofanetylester byl úspěšně použit k překlenutí transportní poruchy. Podání neomycinu p.o. snižuje degradaci tryptofanu ve střevě a zvýšenou tvorbu indolu, ale role indolových sloučenin u choroby dosud nebyla vysvětlena. Časná diagnostika poruchy v novorozeneckých screenigových programech umožňuje přiměřené sledování a prevenci symptomů. Bylo popsáno nejméně 14 těhotenství u žen s Hartnupovou chorobou a zdá se, že maternální Hartnupova choroba nepoškozuje plod. Organické acidurie Organické acidurie jsou skupina několika desítek onemocnění se společnou charakteristikou: vylučování karboxylových kyselin v moči. Organické kyseliny se v těle hromadí při poruše metabolismu zejména aminokyselin, dále pak mastných kyselin a sacharidů, vzácně jiných látek. Dědičnost: •AR Patogenese: •porucha cytosolové, mitochondriální či peroxisomální metabolické dráhy (deficit enzymu, deficit kofaktorů) •hromadění substrátu před poruchou • •http://www.wikiskripta.eu/index.php/D%C4%9Bdi%C4%8Dn%C3%A9_po ruchy_metabolismu_aminokyselin 72 Příznaky: •jsou různé podle typu acidurie, mnohokrát nespecifické •vysoce suspektní je zvláštní zápach •často metabolická acidóza •často hyperamonémie Formy: 1.Akutní novorozenecká •závažná porucha intermediárního metabolismu •projeví se v prvních dnech či týdnech života 2.Intermitentně probíhající •částečný deficit enzymu, který postačuje pro intermediární metabolismus za normálních podmínek •vyvolávající podnět je zvýšený katabolismus (např. operace), zvýšený přívod bílkovin, dlouhé hladovění •projevují se atakami akutní encefalopatie, acidózou, hypoglykémií 3.Chronicky probíhající •méně běžná, progresivní, těžko ovlivnitelná •poruchy CNS Mezi organické acidurie vyšetřované v rámci celoplošného novorozeneckého screeningu v ČR patří: •glutarová acidurie typ I (GA I) •izovalerová acidurie (IVA) •leucinóza (MSUD) 73 Glutarová acidurie typ I (GA I) patří mezi organické acidurie, je způsobená neschopností organismu zpracovávat aminokyseliny lysin a tryptofan díky deficitu glutaryl-CoA dehydrogenázy. Enzym glutaryl-koenzym A dehydrogenasa je uložen v mitochondriích. V játrech, ledvinách, ve fibroblastech a leukocytech katalyzuje oxidativní dekarboxylaci glutaryl-CoA na krotonyl-CoA. Při deficitu tohoto enzymu dochází ke zvýšení hladiny toxické kyseliny glutarové a jejích metabolitů.[1] K zaplavení organismu toxickými metabolity dochází při každém zatížení zvýšeným množstvím lysinu a tryptofanu (např. při běžném úbytku váhy v novorozeneckém období, při odbourávání tělesných bílkovin dítěte při horečce a hladovění, při běžných infekcích, po operacích a za podobných zátěžových situací).[1] GA 1 je AR dědičná nemoc (gen GCDH- na 19p13.2, OMIM #231670). Od 1. 10. 2009 je součástí celoplošného novorozeneckého screeningu v ČR. Pro výskyt GA I svědčí zvýšený C5-DC acylkarnitin. Při podezření na GA I se ihned provádí analýza organických kyselin v moči prokáže zvýšenou hladinu kyseliny glutarové a kyseliny 3-hydroxyglutarové k potvrzení diagnózy. Pokud analýza diagnózu nepotvrdí, specialista na DMP zváží analýzu glutarylkarnitinu v moči a kyseliny 3-hydroxyglutarové v krvi a mozkomíšním moku, analýzu enzymů ve fibroblastech a molekulární analýzu GCDH genu.[1] Incidence GA I: 1:40 000 u bělošských populací a 1:30 000 ve Švédsku.[1] 74 •léčba riboflavinem a dietní restrikce lysinu a tryptofanu (Dieta s omezením bílkovin spočívá v konzumaci povoleného množství speciálních nízkobilkovinných potravin, které si pro svou výživu zajišťuje každý pacient sám a zdravotní pojišťovny je nehradí.) •při každé běžné virové nebo bakteriální infekci je nutné v raném stádiu nemoci krátkodobě ještě více omezit příjem bílkovin a poskytnout více energie ve formě glukózy s inzulínem pomocí nitrožilní infuze •okamžitá léčba katabolických stavů s agresivní léčbou horečky •glukóza, inzulin a karnitin mohou být prevencí neurologického postižení u pacientů bez poškození bazálních ganglií •přijetí do nemocnice je nutné při jakékoliv nemoci doprovázené zvracením[1] deficit acyl-CoA dehydrogenázy mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem (deficit MCAD) • Incidence: 1:6000 • Věk:4.měs-3 roky • 25% nepřežije 1.atak, neurologické změny • Patogeneze produkce energie, deficit mitochondriálního CoA, hromadění toxických acyl-karnitinů • Vyvolávací faktor: hladovění 8-16h, nemoc, operace 75 hydroxy-methylglutarová acidurie (HMG), deficit mitochondriálního enzymu HMG-CoA lyázy, prekurzor pro vznik ketolátek Poruchy cyklu močoviny skupina enzymatických poruch, jejichž důsledkem je nahromadění dusíku ve formě amoniaku, který je pro organismus velice toxický a způsobuje ireverzibilní poškození mozku 1) Hyperamonemie – deficit kteréhokoliv enzymu MC, křeče, zvracení, koma, psychomotorickou retardací, poruchy chování, opakované mozečkovými ataxiemi, bolesti hlavy, metabolická acidóza 2) Dna (arthritis urika) defekt v odbourávání purinů - nadměrná tvorba kys. močové Vysoká koncentrace kyseliny močové v krvi způsobuje krystalizaci této látky v kloubech a jiných tkáních (záněty) může způsobit dnavé záchvaty kloubů, ledvinové kameny blokádu vývodných cest močových. Krystaly kyseliny močové mohou zablokovat i tubuly ledviny a způsobit k ledvinou nedostatečnost. 3) Hyperurikémie - průmyslové země (vysoký příjem purinů v potravě, alkohol, obezita, olovo v potravě) poškozený enzym umístění typ dědičnosti Hyperamonémie I karbamoylfosfátsyntetáza (CPS1) mitochondrie AR dědičná Hyperamonémie II ornitinkarbamoyltransferáza (OTC) mitochondrie X vázaná projevy také u heterozygotních dívek Citrulinémie argininsukcinátsyntetáza (ASS) cytosol AR dědičná Argininsukcináturie argininsukcináza (ASL) cytosol AR dědičná Argininémie argináza (ARG1) cytosol AR dědičná TEST 76 poruchy cyklu močoviny -skupina enzymatických poruch, jejichž důsledkem je nahromadění dusíku ve formě amoniaku, který je pro organismus velice toxický a způsobuje ireverzibilní poškození mozku -závažnější deficity prvních enzymů Hyperamonemie - křeče, zvracení, koma, psychomotorickou retardací, poruchy chování, opakované mozečkovými ataxiemi, bolesti hlavy, metabolická acidóza poškozený enzym umístění typ dědičnosti Hyper amonémie I Karbamoylfosfátsyntetá za I (CPS1) mitochondrie AR dědičná, vzácné, mentální retardace Hyper amonémie II ornitinkarbamoyltransf eráza (OTC) mitochondrie X vázaná projevy také u heterozygotních dívek Citrulinémie argininsukcinátsyntetáz a (ASS) cytosol AR dědičná Argininsukcin áturie argininsukcináza (ASL) cytosol AR dědičná Argininémie argináza (ARG1) cytosol AR dědičná 77 Hyperamonémie (typ I) • Jedná se o defekt karbamoylfosfátsynthetázy, • 2 formy: letální neonatální (těžké poškození mozku, hyperamonemické kóma, ketoacidóza) a mírnější forma s pozdějším nástupem (hyperamonemické kóma, Reye-like syndrom, zvracení, hypotonie, neprospívání, psychomotorická retardace)[3], • laboratorně nacházíme nízké koncentrace argininu a citrulinu a vysoké koncetrace glutaminu, • uracil a kyselina orotová jsou v normě. 78 Citrulinémie (typ I) •jedná se o defekt argininosukcinátsyntházy, •2 formy: neonatální (krátce po narození hyperamonemické kóma, laktátová acidóza) a chronická juvenilní forma (nechutenství, zvracení, hypotonie, růstová a psychomotorická retardace, křeče), •typ II - deficit mitochondriálního přenašeče aspartátu a glutamátu (citrinu) → intramitochondriální deficit aspartátu, •typ III - částečný deficit argininsukcinátsyntetázy s vysokou reziduální aktivitou enzymu[4] •laboratorně nacházíme nízké koncentrace argininu, ale vysoké koncetrace citrulinu i glutaminu, •uracil a kyselina orotová jsou zvýšené. Cyklus močoviny: 1 – L-ornitin, 2 – karbamoylfosfát, 3 – Lcitrullin, 4 – argininsukcinát, 5 – fumarát, 6 – L-arginin, 7 – urea (močovina), L-Asp – L-aspartát, CPS-1 – karbamoylfosfátsyntetáza I, OTC – ornitintranskarbamyláza, ASS – argininsukcinátsyntetáza, ASL – argininsukcinátlyáza, ARG1 – argináza 1 Argininsukcináturie • Jedná se o defekt argininsukcinát lyázy, • 2 formy: časná (těžké hyperamonemické kóma krátce po narození, často fatální) a pozdní (během dětství hypotonie, neprospívání, nechutenství, chronické zvracení a poruchy chování); hepatomegalie a lomivost vlasů (trichorrhexis nodosa)[5], • laboratorně nacházíme nízkou koncetraci argininu a zvýšené koncetrace glutaminu a citrulinu, • v moči prokážeme zvýšení koncentrace kyseliny orotové a uracilu. 79 Argininémie • Jedná se o defekt arginázy I, • mezi příznaky patří spastická diplegie, epilepsie, psychomotorická retardace, hyperaktivita, iritabilita, neutišitelný pláč, anorexie, zvracení a zřídka se vyskytující symptomatická hyperamonémie přecházející do kómatu, • laboratorně prokážeme hyperargininaemii a zvýšené vylučování kyseliny orotové močí. hyperamonemie; ABR – nejprve respirační alkalóza, později metabolická acidóza • Diagnostika • hyperamonemie; ABR – nejprve respirační alkalóza, později metabolická acidóza • chromatografie aminokyselin v plazmě: zvýšená koncentrace glutaminu a kyseliny glutamové, snížená hladina argininu; zvýšená koncentrace aminokyselin před enzymatickým defektem a snížené koncetrace aminokyselin za defektem orotová kyselina v moči: zvýšena při poruchách všech enzymů kromě CPS1 biopsie jater: stanovení enzymatické aktivity z jaterní tkáně • analýza mutací[2] • Terapie • první pomoc: přeměna katabolismu na anabolismus (i.v. vysoké dávky glukózy s inzulinem, vysokokalorická parenterální výživa) a detoxikace (benzoát sodný, fenylbutyrát, ev. hemodialýza, hemofiltrace) • substituce chybějících aminokyselin (obvykle argininu a citrulinu) • celoživotně snížení příjmu bílkovin a jejich substituce směsí esenciálních aminokyselin • při těžkém postižení transplantace jater[2] 80 Hyperlysinemie -(hyperamonemie) –vysoké konc. Lys v krvi, séru -blok enzymuarginasy (v ornitinovém, močovinovémcyklu) – vysoké koncentrace NH3 a arginin – onemocnění, mentální postižení. Souvisí s příjmem proteinů, potíže se zmírňují při omezení prot. Hyperprolinemie I -vysoké hodnoty Pro (nízká aktivita Pro-dehydrogenasy) – způsobuje renální malformace, hematurii, renálníinsuficience = selhávání ledvin, snížení sluchových funkcí, huchota – tyto poruchy = tzv.Alportův syndrom Hyperprolinemia II – nepostihuje ledviny, zpomalenírůstu a dušev.vývoje 81 V České republice se od 1. 6. 2016 vyšetřuje 18 onemocnění: 1. vrozená snížená funkce štítné žlázy (kongenitální hypotyreóza - CH) 2. vrozená nedostatečnost tvorby hormonů v nadledvinách (kongenitální adrenální hyperplazie - CAH) 3. vrozená porucha tvorby hlenu (cystická fibróza - CF) 4. dědičné poruchy látkové výměny aminokyselin* 1. vrozená porucha látkové výměny aminokyseliny fenylalaninu (fenylketonurie - PKU a hyperfenylalaninemie - HPA) 2. argininémie (ARG) 3. citrulinémie I. typu (CIT) 4. vrozená porucha látkové výměny větvených aminokyselin (leucinóza, nemoc javorového sirupu - MSUD) 5. homocystinurie z deficitu cystathionin beta-syntázy (CBS), pyridoxin non-responzivní forma 6. homocystinurie z deficitu methylentetrahydrofolátreduktázy (MTHFR) 7. glutarová acidurie typ I (GA I) 8. izovalerová acidurie (IVA) 5. dědičné poruchy látkové výměny mastných kyselin* 1. deficit acyl-CoA dehydrogenázy mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem (deficit MCAD) 2. deficit 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenázy mastných kyselin s dlouhým řetězcem (deficit LCHAD) 3. deficit acyl-CoA dehydrogenázy mastných kyselin s velmi dlouhým řetězcem (deficit VLCAD) 4. deficit karnitinpalmitoyltransferázy I (deficit CPT I) 5. deficit karnitinpalmitoyltransferázy II (deficit CPT II) 6. deficit karnitinacylkarnitintranslokázy (deficit CACT) 6. dědičná porucha přeměny vitamínů* 1. deficit biotinidázy (BTD) *Metodika tandemové hmotnostní spektrometrie použitá pro vyšetřování dědičných metabolických poruch může zachytit dalších přibližně 20 onemocnění. 1_Patobiochemie 2018 82 • Novorozenecký screening je aktivní a celoplošné (=celostátní) vyhledávání chorob v jejich časném, preklinickém stadiu tak, aby se tyto choroby diagnostikovaly a léčily dříve, než se stačí projevit a způsobit novorozenci nevratné poškození zdraví. • Novorozeneckým screeningem se rozumí vyhledávání onemocnění na základě stanovení koncentrace specifické látky (event. i průkazu genové mutace) v suché kapce krve odebírané všem novorozencům. • Kapka krve se odebírá novorozencům za stanovených podmínek z patičky na filtrační papír - tzv. novorozeneckou screeningovou kartičku, který je po zaschnutí odeslána do příslušné laboratoře. Novorozenecký screening 83