Fenilcetonúria

Introdução à fenilcetonúria A fenilcetonúria (PKU) é uma doença hereditária causada pela deficiência de fenilalanina hidroxilase (PAH) ou diminuição da atividade da fenilalanina hidroxilase, que é uma desordem genética no metabolismo de aminoácidos hereditários. É mais comum. O padrão genético desta doença é herança autossômica recessiva, e as manifestações clínicas não são uniformes, sendo as principais características clínicas o retardo mental, sintomas mentais e neurológicos, eczema, arranhões na pele, perda de pigmento, odor de rato e EEG anormal. Se o diagnóstico precoce e o tratamento precoce estiverem disponíveis, as manifestações clínicas mencionadas anteriormente podem não ocorrer, a inteligência é normal e as anormalidades no EEG podem ser restauradas. Conhecimento básico A proporção de doença: 0,002% Pessoas suscetíveis: mais que crianças Modo de infecção: não infecciosa Complicações: retardo mental

Etiologia da fenilcetonúria

Fatores Genéticos (90%):

A doença é autossômica recessiva, e o gene mutado está localizado no braço longo do cromossomo 12 (12q24.1) A pequena mutação desse gene pode causar doença, não devido à deleção gênica, e é causada pelo casamento de dois heterozigotos. As doenças sexuais, os filhos de parentes próximos são mais comuns, cerca de 40% das crianças com irmãos, devido à mutação do gene fenilalanina hidroxilase, resultando em uma falta de fenilalanina hidroxilase no fígado, este é As anormalidades bioquímicas básicas da doença, se os pares de bases das mutações são diferentes, causam sérias diferenças nas manifestações clínicas, que podem se manifestar como PKU típica ou hiperfenilalaninemia leve.

Patogênese

A fenilalanina (PA) é um aminoácido essencial que está envolvido na formação de vários componentes proteicos, mas não pode ser sintetizado no corpo humano.Em circunstâncias normais, cerca de 50% do PA ingerido é usado para sintetizar vários tipos. A proteína do componente, o resto é alterado para tirosina pela ação da fenilalanina hidroxilase, e depois convertido em dopa, dopamina, adrenalina, norepinefrina e melanina por outras enzimas, fenilalanina A hidroxilase ácida é um complexo sistema enzimático, além da própria hidroxilase, inclui também a diidropterina redutase e a coenzima tetra-hidrobiopterina, e qualquer deficiência enzimática pode causar um aumento da fenilalanina no sangue.

Quando a PA hidroxilase é deficiente, a fenilalanina, que não está envolvida na síntese da proteína do primeiro passo, é armazenada no plasma e depositada nos tecidos do corpo inteiro, incluindo o cérebro, e a fenilalanina no sangue é descarregada além do limiar renal para produzir aminoácidos fenilalanina. Urina

Depois que a via principal da PA (hidroxilação) é bloqueada, a via metabólica secundária da PA é compensatoriamente hiperativa, e a gravidade específica da PA é convertida em fenilpiruvato, fenilactato, ácido n-hidroxifenilacético e ácido fenilacético. O bypass metabólico é realizado muito pouco, então o conteúdo desses metabólitos é muito pequeno, quando a hidroxilase PA é deficiente, esses metabólitos atingem um nível anormalmente alto, acumulado nos tecidos, plasma e líquido cefalorraquidiano, e uma grande quantidade da urina. Excretado para produzir fenilcetonúria.

1. De acordo com a diferença de defeitos bioquímicos podem ser divididos em:

(1) PKU típica: deficiência congênita de fenilalanina hidroxilase.

(2) hiperfenilalaninemia persistente: encontrada na deficiência de fenilalanina hidroxilase isomerase ou fenilcetonúria heterozigótica, aumento da fenilalanina no sangue.

(3) hiperfenilalaninemia leve transitória: mais comum em prematuros, é causada pela maturação tardia da fenilalanina hidroxilase.

(4) Deficiência de fenilalanina aminotransferase: Embora o teor de fenilalanina no sangue seja aumentado, o fenilpiruvato e o ácido hidroxifenilacético na urina podem não aumentar, e a tirosina sangüínea não aumenta após a administração oral de uma carga de fenilalanina.

(5) deficiência de diidropterina redutase: falta completa ou parcial da atividade da enzima, além de afetar o desenvolvimento do cérebro, pode fazer calcificação dos gânglios da base.

(6) Defeitos na síntese de diidropterina: falta de metanol amoníaco desidratase ou outras enzimas diversas.

As crianças típicas de PKU têm sistema nervoso normal ao nascimento Devido à falta de medidas neuroprotetivas em crianças com homozigotos, o sistema nervoso é exposto a fenilalanina por um longo tempo.Se a mãe é homozigótica, o nível de fenilalanina no sangue é alto. As crianças são heterozigotas, e danos no sistema nervoso central podem ocorrer no útero, que se manifesta como retardo mental ao nascer.

PKU ordinária e algumas variantes leves e severas, o estágio inicial da doença pode ser mentalmente degradado sem tratamento, presumivelmente uma mutação alélica, manifestada como hiperfenilalaninemia, sem fenilcetonúria E o sistema nervoso está envolvido, além disso, mesmo um pequeno número (cerca de 3%) dos pacientes controlam a hiperfenilalaninemia, não pode impedir a progressão de doenças neurológicas.

2. Estudos de Biologia Molecular A proteína PAH humana normal tem uma dobra e tem um sítio de ligação de ferro A retenção da estrutura do sítio de ligação de ferro está relacionada com a serina na posição 349 localizada na estrutura 3D associada ao sítio ativo. A polimerização estável das estruturas de serina e PAH e as propriedades catalíticas da PAH também são importantes, Fusetti et al determinaram a estrutura cristalina da HAP humana (resíduos 118-452) e descobriram que cada uma dessas enzimas e zonas constituintes catalíticas e de tetramerização Os monômeros aparecem como cristais de tetrâmero, e a zona de tetramerização é caracterizada pela presença de braços de troca que interagem com outras espécies monoméricas, formando assim uma espiral espiral antiparalela, e é significativamente assimétrica devido a A região quelante que causa a espiral da espiral é causada por duas configurações alternadas, algumas das quais ocorrem na junção das regiões catalítica e tetramérica.

Mutações em diferentes genes da PAH têm diferentes efeitos na atividade da PAH, e têm diferentes efeitos na estrutura da PAH Camez e colaboradores revelaram mutações da PAH com diferentes sistemas de expressão: Leu348Val, Ser349Leu, Val388Met causam defeitos de folding na proteína PAH, que serão mutados. A expressão da proteína PAH em Escherichia coli mostrou instabilidade térmica em comparação com a proteína selvagem tipo PAH, e o tempo de degradação foi diferente, Bjorgo e colaboradores estudaram 7 tipos de mutações do ponto missense, R252G / Q, L255V / S, A259V. / T e R270S, outra mutação é G272X Quando estas proteínas mutantes PAH são co-expressas com a maltase como uma proteína de fusão em Escherichia coli, está provado que a proteína PAH humana é dobrada e polimerizada no mesmo tetrâmero / A capacidade dos dímeros é defeituosa, a maioria deles são agregados inativos, R252Q e R252G recuperam tetrâmeros e dímeros cataliticamente ativos, R252G recupera alguns dímeros e as três mutações acima causam atividade de PAH Apenas 20%, 44% e 4,4% da atividade do tipo selvagem, quando expressos in vitro por um sistema acoplado de transcrição-tradução, todos os PAHs mutantes recuperaram o fósforo com baixa atividade aloespecífica Uma mistura de quimiocinas e formas fosforiladas, todas as variantes das proteínas PAH expressas por mutações no gene da PAH são defeituosas na oligomerização, sensibilidade aumentada à lise da proteína de restrição in vitro e estabilidade reduzida nas células. A atividade catalítica é também reduzida a graus variados.Todos os efeitos precedentes parecem ser devidos à desordem da estrutura monomérica.De acordo com a estrutura cristalina da região catalítica de PAH humano, o efeito da mutação no enrolamento e na oligomerização monomérica proporciona uma análise. .

Estas são as correlações entre a estrutura da proteína PAH e a variação de atividade causada por algumas mutações no gene PAH, 99% da hiperfenilalaninemia ou PKU são causadas pela mutação do gene PAH, somente 1% é devido à biossíntese cofatorial ou A regeneração é causada por distúrbios. As mutações do gene PAH podem envolver exons e introns, que podem ser mutações de sentido errado ou mutações sem sentido.Os tipos de mutação são um pouco mutados, inseridos ou excluídos, codificação para precoce, splicing e polimorfismo e mutações. Os genótipos são heterozigotos homozigotos, heterozigotos e complexos, e Scriver é equivalente à mutação do gene PAH revisada em 1996. Em 26 países do mundo, 81 pesquisadores analisaram 3986 cromossomos mutantes e identificaram 243 mutações diferentes. Em março de 1999, Zekanowski e colaboradores apontaram no estudo que existem mais de 350 mutações no gene da HAP no mundo.O autor estudou a região reguladora da enzima PAH: parte da mutação do exon 3 pode causar PKU clássica, PKU leve. E leve hiperfenilalaninemia, a última mutação é frequentemente localizada nos resíduos de aminoácidos 71-94, Wang Ning apontou que em abril de 1998, a mutação global do gene da PAH aumentou para 390, em nosso país de 1996 Xu Ling Outros relatos identificaram mais de 20 mutações da HAP, representando cerca de 80% do gene mutante da HAP.A maioria dos estudiosos acredita que existe uma correlação entre o genótipo da mutação da HAP e o fenótipo, com a exceção de alguns pacientes.Guldberg et al. Inconsistências entre genótipos e fenótipos de mutações da HAP podem ser devidas a métodos usados ​​para examinar mutações ou devido a diferenças na classificação fenotípica.

As mutações no gene da HAP de pacientes com PKU em diferentes países e regiões são diferentes, e a distribuição dos tipos de mutação do gene PAH no norte e no sul da China também é inconsistente, sendo a mutação mais comum no subgrupo de ancestrais turcos IVS1O-11 G → A (de acordo com os alelos analisados). 38% dos genes); as mutações do gene PAH em pacientes romenos com PKU foram principalmente Arg408Trp (47,72% dos alelos), Lys363fsdelG (13,63%) e Phe225Thr representaram 6,81% e 3 mutações foram responsáveis ​​por 70% dos alelos mutantes; A mutação Arg408Trp em pacientes com PKU representou 54,9%, e a distribuição dos tipos de mutações no gene PAH em diferentes regiões pode refletir múltiplos mecanismos da mutação do gene PAH, incluindo efeito fundador, deriva genética e troca excessiva. Hipermutabilidade e seleção.

A estrutura do gene da PAH, a natureza e as mutações e mutações causadas pelas anormalidades da proteína PAH são expressas em tecidos não hepáticos, incluindo rim, pâncreas e cérebro, e níveis de PAH no rim. A estrutura é consistente com a do fígado, exceto que sua regulação é diferente da HAP no fígado, mas no equilíbrio de fenilalanina do corpo, a HAP do rim pode desempenhar um papel.

Além da falta ou diminuição da atividade hepática da PAH pode causar PKU, também há alterações nos cofatores da HAP, e o principal cofator envolvido na ação da HAP é a 5,6,7,8-tetraidrobiopterina (5,6). , 7,8-tetrahydrobiopterin), uma substância necessária para a hidroxilação de fenilalanina, tirosina e triptofano.O gene responsável por codificar esta substância é 6-pyruvyltetrahydropterin sintase (6- Pyruvoyltetrahydropterin) sintase (PTPS) gene, se o gene da enzima é mutado, PTP é deficiente, PAH atividade pode causar PKU, mesmo se é normal, e outra enzima que causa PKU é dihydropterin redutase. A patogênese da PKU envolve pelo menos três genes da enzima, um dos quais pode causar uma deficiência ou diminuir a atividade da PAH, resultando em PKU.

3. Alterações patológicas no cérebro

É caracterizada por alterações não específicas, geralmente as alterações da substância branca são óbvias, e há aproximadamente os seguintes casos.

(1) Transtorno de maturidade cerebral, o feto começa a ter desenvolvimento cerebral anormal no final da gravidez, a matéria branca do cérebro, a estratificação da substância cinzenta não é clara, e há uma substância cinzenta ectópica na substância branca.

(2) Distúrbios da formação da mielina, o mais óbvio é a formação de mielina do trato óptico, trato corticoespinhal, fibras do feixe cortical-ponsal-cerebelar.

(3) matéria cinzenta e substância branca degeneração cística, além disso, há substantia nigra do cérebro, a pigmentação da mancha azul desaparece, e o peso do cérebro é reduzido.

Prevenção de fenilcetonúria

(1) Promover gradativamente e de forma abrangente o rastreamento da fenilcetonúria no período neonatal Detectar precocemente crianças com fenilcetonúria foi detectado em famílias heterozigotas, evitando casamentos com parentes próximos, heterozigotos não devem ser casados ​​e aconselhamento genético deve ser feito. Orientar o planejamento familiar e reduzir a taxa de natalidade de pacientes com fenilcetonúria. Para famílias com crianças existentes, o diagnóstico pré-natal deve ser realizado quando nascerem de novo, isto é, vilosidades fetais ou líquido amniótico são tomadas no início ou na metade da gravidez, e o diagnóstico genético é realizado por tecnologia de DNA recombinante para diagnosticar se o feto é uma criança normal, portadora ou criança. Isso faz com que a decisão de continuar ou interromper a gravidez.

(2) mulheres grávidas devem limitar a ingestão de fenilalanina, se a concentração de fenilalanina no sangue exceder 726,4-908 / μmol / L deve ser tratada, para que a concentração sanguínea seja mantida em 363,2 - 484,3 μmol / L, a concentração é muito baixa Ou a deficiência de fenilalanina também pode causar danos fetais. Fornecer proteína suficiente durante a gravidez, a quantidade mínima diária é de 75-80g.

(3) Promover o aleitamento materno, encontrar portadores e crianças com fenilcetonúria o mais cedo possível e iniciar o tratamento precocemente para evitar o retardo mental. Popularize medidas como fraldas de cloreto férrico.

Complicações de fenilcetonúria Complicações, retardo mental

Cerca de 2/3 das crianças apresentavam malformações cranianas pequenas leves, fundo de olho normal, sem aumento visceral ou ossos anormais.

Os sintomas de fenilcetonúria sintomas comuns fenilalanina distúrbio metabólico retardo mental cabelo pálido e marrom repetidamente contraindo mal-estar cerebelar eczema

A PKU é uma doença hereditária, portanto os neonatos têm hiperfenilalaninemia, pois não são alimentados, a concentração de fenilalanina no sangue e seus metabólitos nocivos não é alta, portanto não há manifestação clínica ao nascimento. As crianças não foram rastreadas para fenilcetonúria e, como o tempo de alimentação foi prolongado, a fenilalanina e seus metabólitos no sangue aumentaram gradualmente, e os sintomas clínicos gradualmente apareceram. As principais manifestações clínicas foram:

1. Retardo de crescimento: Além do crescimento somático e retardo de desenvolvimento, manifesta-se principalmente em retardo mental, que se manifesta em QI mais baixo do que em crianças normais da mesma idade, podendo ocorrer de quatro a nove meses após o nascimento e menor que 50, cerca de 14%. As crianças acima atingem o nível dos idiotas, especialmente o distúrbio do desenvolvimento da linguagem, que sugere distúrbios cerebrais do desenvolvimento, restringindo a ingestão neonatal de fenilalanina para prevenir retardo mental e distúrbios mentais do desenvolvimento em crianças com PKU grave em comparação com a fenilalanina mais leve. A alta concentração, segundo a qual pode ser considerado que o retardo mental está relacionado com a toxicidade fenilalanina, mas o mecanismo fisiopatológico detalhado permanece incerto.

2. Manifestações neuropsiquiátricas: Existem malformações cerebelares devido à atrofia cerebral, convulsões recorrentes, mas com o aumento da idade, a tensão muscular é aumentada, a hiperreflexia, muitas vezes tem excitação, hiperatividade e comportamento anormal.

3. Pele e cabelos: A pele é frequentemente seca, propensa a eczemas e arranhões na pele Devido à inibição da tirosinase, a síntese de melanina é reduzida, pelo que o cabelo da criança é pálido e castanho.

4. Outros: Devido à falta de fenilalanina hidroxilase, a fenilalanina produz fenilactato e ácido fenilacético a partir de outra via, que é excretada pelo suor e pela urina e tem odor a mofo (ou odor de rato).

Em geral, as manifestações clínicas e os tipos de mutações no gene da HAP estão associados à gravidade dos fenótipos clínicos, e a deficiência de cofator é menos fenotípica do ponto de vista clínico do que as anormalidades da proteína HAP.

Exame de fenilcetonúria

1. Teste de fenilpiruvato úrico: Devido ao aumento do fenilpiruvato na urina de crianças, podem ser realizados testes qualitativos, os quais são os seguintes:

(1) Teste de cloreto férrico: cloreto férrico a 5% foi instilado em 5 ml de urina e a reação verde imediatamente se tornou positiva.O recém-nascido não foi alimentado e o teste foi negativo.A urina do diabético também pode ser positiva Especificidade pobre.

(2) Ensaio da 2,4-nitrofenil-hidrazina: positivo se for produzido um precipitado amarelo-turvo.

2. Determinação de fenilalanina no sangue: a fenilalanina no sangue humano normal é de 60 ~ 180μmol / L, os pacientes com PKU podem atingir 600 ~ 3600μmol / L, se 258μmol / L é o ponto de divisão entre pacientes normais e PKU Existem até 4% de falsos positivos, enquanto que a cromatografia de cor pode causar falsos negativos em recém-nascidos após alguns dias de vida.MS / MS pode reduzir a taxa de falsos positivos.Este método pode medir simultaneamente a fenilalanina e a tirosina no sangue. Ácido, e pode calcular a proporção de fenilalanina / tirosina.Se a proporção de 2,5 é o ponto de corte entre crianças normais e aqueles com PKU, o falso positivo pode ser reduzido para 1 %.Portanto, este método é usado atualmente para rastrear benzeno neonatal. Acetoneuria, este método também pode ser usado para triagem de galactosemia, diabetes bordo, homocistinúria e hipotireoidismo congênito.Um exame único pode rastrear uma variedade de doenças congênitas.

3. Eletroencefalograma (EEG): principalmente onda lenta da coluna, ocasionalmente distúrbio do ritmo de alta amplitude, estudo de acompanhamento de EEG mostrou que com o aumento da idade, o desempenho anormal do EEG aumentou gradualmente, e as anormalidades do EEG diminuíram gradualmente após os 12 anos de idade.

4. Exame pré-natal: Como as células vilosas e líquidas amnióticas não conseguem detectar a atividade da fenilalanina hidroxilase, o problema do diagnóstico pré-natal não pode ser resolvido por muito tempo.Atualmente, 25 mutações genéticas causadoras da PKU na China foram identificadas, representando cerca de 80% do gene mutante da fenilalanina hidroxilase na China tem sido utilizado com sucesso na detecção de mutações mutadas e diagnóstico pré-natal em pacientes com PKU.

5. Exame radiográfico: microcefalia visível, tomografia computadorizada e ressonância magnética podem encontrar alterações inespecíficas, como atrofia cortical difusa.

Identificação diagnóstica de phenylketonuria

Critérios diagnósticos

O diagnóstico desta doença deve enfatizar o diagnóstico precoce, a fim de obter tratamento precoce para evitar o retardo mental, e o rastreamento para fenilcetonúria deve ser realizado em recém-nascidos para diagnóstico precoce.

1. Método de triagem: O método de triagem de rotina reconhecido internacionalmente é o método de inibição bacteriana descoberto por Guthrie.O kit de triagem PKU doméstico está disponível.Este método é baseado no crescimento da variabilidade da banda de crescimento de B. subtilis. Para estimar o nível de fenilalanina no sangue, se o nível estimado de fenilalanina no sangue for positivo em 0,24 mmol / L, este método pode ser usado para bebês 3 a 5 dias após o nascimento, para recém-nascidos com histórico familiar Mais triagem neonatal deve ser realizada.

2. Teste de carga de fenilalanina: Este teste pode entender diretamente a atividade da HAP, a dose de carga é 0,1 mg / kg de fenilalanina por via oral, e até mesmo servido por 3 dias, as crianças PKU clássico com nível de fenilalanina no sangue em 1,22 Acima de mmol / L, os casos leves estão frequentemente abaixo de 1.22mmol / L. Este último resultado sugere que essas crianças podem ser hiperfenilalaninemia sem PKU.

3. Diagnóstico etiológico: O gene causador da fenilcetonúria é o gene PAH O diagnóstico etiológico é para detectar a mutação do gene PAH.A detecção da mutação do gene PAH pode não só diagnosticar a causa do paciente, mas também fazer diagnóstico pré-natal do feto, genótipo. Existe uma correlação entre o fenótipo e o fenótipo na maioria dos pacientes, e diferentes tipos de mutações têm diferentes efeitos na atividade da PAH e, portanto, a detecção de mutações no gene da HAP também é útil para determinar o prognóstico e orientar o tratamento.

Existem muitos métodos para detectar mutações no gene da PAH, mas um deles é a reação em cadeia da polimerase (PCR) combinada com um ou dois dos seguintes métodos de detecção, incluindo o polimorfismo de conformação de cadeia simples (SSCP), e o comprimento dos fragmentos da enzima de restrição é grande. Estado da tnica (RFLP), electroforese em gel com gradiente desnaturante (DGGE), sequenciao directa de ADN, sonda oligonucleotica especica do sio de mutao (ASO), electroforese em gel de poliacrilamida-colorao com prata, impress digital com dideoxilo , um sistema de mutação refratária de amplificação (ARMS), método de clivagem por incompatibilidade enzimática, etc., pode analisar o DNA amplificado, também pode realizar a análise de SSCP no RNA, analisar linfócitos do sangue periférico para espécimes, diagnóstico pré-natal O corpo polar (produto de gameta) pode ser analisado, e o corpo polar e ASO podem ser usados ​​para diagnóstico pré-natal.O gene PAH de local de mutação conhecido também pode ser examinado pelo método ASO.Existem cinco tipos de mutações do gene PAH na China: R243Q, Y204C, V399V, Y356X, R413P, estas 5 mutações do gene PAH representaram 56,7%, as mutações pontuais mais comuns na mutação, representando 77,4% do tipo de mutação, Huang Shangzhi propôs um procedimento de diagnóstico rápido para a mutação do gene PAH: Passo 1 para o ponto de mutação Análise de sonda oligonucleotídica específica, taxa de diagnóstico Até 66%; passo 2 para análise SSCP do exão 4, a taxa de diagnóstico aumentada para 80%; o passo 3 utiliza a análise SSCP para detectar vários locais de mutação comuns, nomeadamente R243Q (exão 7), V339V e Y356X (Exon 11), a taxa de diagnóstico pode chegar a 87%.

O método para detectar o gene PTPS é também baseado em PCR e combinado com o método DGGE para rastrear as seis sequências codificantes do gene e os locais de splice de todos os genes de PTPS.

Diagnóstico diferencial

Pacientes com PKU causada por deficiência clássica e cofatorial têm hiperfenilalaninemia, mas aqueles com hiperfenilalaninemia não necessariamente causam PKU, então a PKU deve ser diferenciada de outros pacientes com hiperfenilalaninemia. .

Hiperfenilalaninemia transitória, embora a causa desta doença também seja devido à deficiência de HAP, mas não devido à mutação do gene HAP, mas PAH imatura, resultando em concentração elevada de fenilalanina no sangue de 1,22 mmol / L, No entanto, ao longo do tempo, a concentração de fenilalanina no sangue pode ser reduzida ao normal, o que pode ser identificado pelos níveis de fenilalanina no sangue.

Hiperfenilalaninemia transaminase é causada por uma falta de fenilalanina aminotransferase, esta doença não causa fenilcetonúria, em geral, o nível de fenilalanina no sangue é normal, somente quando comer alta proteína dieta benzeno no sangue A concentração de alanina é elevada e o nível dos metabólitos da fenilalanina é normal, portanto não é difícil identificá-la com a PKU.

A PKU Light também possui apenas a identificação de PKU causada por hiperfenilalaninemia e cofatores.A relação fenilalanina / tirosina pode ser determinada por diagnóstico genético e determinação do nível sérico de tirosina ou teste de carga de fenilalanina. Identificação.

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