27 березня, 2015

Наследственные нарушения метаболизма (продолжение)

Так как биохимический фенотип различных форм ФКУ неодинаков, большой интерес представляет вопрос о состоянии процессов обмена аминокислот при ФКУ. В связи с этим мы провели исследование нарушения звеньев метаболизма фенилаланина с целью разработки подходов к патогенетической терапии (В. А. Варенко).

С этой целью было обследовано 28 больных с ФКУ (10 мальчиков в возрасте 0-14 лет и 18 девочек в возрасте 0-16 лет). Контролем служили 168 человек (60 мальчиков и 108 девочек), из которых сформировали 28 групп, по полу и возрасту соответствующих 28 человекам из группы детей с ФКУ. Кроме того? обследована такая же группа детей с соединительнотканными дисплазиями. Использованы тонкослойная хроматография аминокислот и высокоэффективная жидкостная хроматография.

В группе ФКУ получены такие данные: отмечена наибольшая частота повышения концентрации фенилаланина — 89,32%±5,84; аланина — 51,77%±9,44; пролина — 38,18%±9,18; глицина — 39,64%±9,24; серина — 24,67%±8,15; аспарагиновой кислоты — 82%±7,93; валина — 15,73%±6,88; глутамина 6,99%±4,82; лизина — 6,17±4,55 и гистидина — 5,91±4,46%.

В контрольной группе частота умеренного повышения фенилаланина составила 0,595% ± 1,45; аланина — 28,86%±8,56; глицина — 25,01%±8,18; пролина — 8,93%±5,39; серина — 6,84%±4,77; аспарагиновой кислоты — 13,69%±6,5. Статистически значимой была разница показателей фенилаланина, аланина, валина, пролина, серина. Резкого повышения концентрации какой-либо аминокислоты в группе контроля не отмечалось.

У 28 детей с соединительнотканными дисплазиями частота повышения содержания фенилаланина составила 3,27%±3,36; аланина — 57,61%±9,34; пролина 37,49%±8,7; валина — 15,06%±6,76; глутамина — 12,69%±6,29; лизина — 7,74%±5,05 и гистидина — 4,17%±3,78. Отмечена статистически достоверная разница в содержании фенилаланина в группах больных ФКУ и СТД. Содержание остальных аминокислот соответствует таковому в группе детей с ФКУ. Отмечено резкое повышение содержания пролина, глицина, серина. Статистически достоверной разницы в содержании аминокислот (АК) в крови у групп детей с ФКУ и соединительнотканевыми дистрофиями (СТД) не выявлено.

Полученные данные позволили предположить существование связи между повышением уровня свободных АК и деструктивно-дистрофическими процессами в печени, снижением интенсивности синтеза белка гепатоцитами и нарушением деятельности ферментных систем в обмене аминокислот. Аналогичное мнение высказал и В. И. Западнюк (1982). Ультразвуковое исследование печени определяет диффузные и реактивные изменения паренхимы печени, периваскулярную инфильтрацию печеночных вен, венозное полнокровие, дисфункцию желчевыводящих путей, панкреатопатию.

Известно, что большинство АК являются субстратами аланиновой трансаминазы (ALT) и трансаминазы аспарагиновой кислоты (AST) (за исключением Lys, Thr и циклических Аr-Рrо НуPrо).

Мы обнаружили повышение активности аминотрансфераз у детей с ФКУ, что свидетельствует о повреждении миоцитов в результате мышечной дистрофии. По мнению N. W. Tietz et al. (1997), умеренное повышение активности AST наблюдается при некрозе или травме скелетных мышц, а также некрозе гепатоцитов любой этиологии. Умеренное повышение ALT обусловлено мышечной дистрофией. При ФКУ повышение активности AST сопровождается умеренным повышением или нормальной активностью ALT, что подтверждает предположение о мышечной дистрофии.

Повышенное содержание Val и Ser также свидетельствует о мышечной дистрофии. После приема пищи в мышечной ткани накапливаются поглощенные АК с разветвленной боковой цепью, в постабсорбционном периоде значительные количества этих АК высвобождаются из мышечной ткани, которая частично поглощает Ser (R. Marry et al., 1993). Одним из ведущих клинических признаков у обследованных пробандов была мышечная гипотония.

В группе детей с СТД В. А. Варенко наблюдала повышение концентрации трансаминаз, но она была достоверно ниже при ФКУ, что подчеркивает большую повреждаемость печени при этой патологии. Не исключено, что повышение в сыворотке крови Cys, Asp, Glu, Arg, Taur, Ala, Gly, Ser, Asn, Gln, His, Orn вызвано деструктивно-дистрофическими процессами в печени и нарушением деятельности ферментных систем. Указанные аминокислоты, по-видимому, накапливаются в гепатоцитах, участвуют в биосинтезе белка, в катаболических реакциях (переаминирование, окислительное дезаминирование, синтез мочевины). При окислительном дезаминировании аминокислот образуется аммиак, детоксикация которого происходит через образование мочевины. Если снижается детоксикация, то повышается уровень АК.

Установлено, что АК можно разделить на три группы в зависимости от их способности продуцировать аммиак:

Ser, Gly, Thr, Gin, Lys, His, Asn — образуют много аммиака.
Orn, Туr, Ala — способность синтезировать аммиак невысокая.
Asp, Glu, Arg, Pro, Trp — не образующие аммиак.

Возможно, с этим связано повышение концентраций Ala, Ser, Gly, Gln, Lys, His, Asn, Orn.

Особый интерес вызывает Ala — главная транспортная форма азота, которая поглощается в печени. Можно рассматривать повышение концентраций Ala с двух позиций — как признак нарушения энергетического обмена или как результат суммации деструктивных эффектов нарушения ферментных систем и способности синтезировать аммиак.

Видимо, эти позиции протекают последовательно, а первичным все же является нарушение энергетического обмена. Повышение активности трансаминаз хорошо с этим предположением согласуется.

Обращает на себя внимание повышение концентрации у наших больных и глицина, и пролина при отсутствии статистически значимой разницы между ними. Также нарушено содержание Lys, что свидетельствует о деструкции коллагена. Изменение метаболизма Gly, Pro и Lys ведет ко вторичному нарушению соединительной ткани — СТД. Подтверждением правильности этого предположения является отсутствие статистически достоверной разницы в содержании этих АК при ФКУ и СТД.

Проведенное исследование подтвердило взаимодействие трех важных факторов при нарушении обмена фенилаланина — деструктивно-дистрофических изменений в печени, нарушений ферментных систем и снижение способности обезвреживать аммиак.

Задержка метаболизма глицина — аминокислоты, продуцирующей большое количество аммиака, сопровождает явления соединительно-тканной дисплазии и влечет за собой нарушение обмена пролина и лизина.

Отсутствие статистически достоверных различий в содержании АК (кроме фенилаланина) при ФКУ и СТД может быть свидетельством того, что при наследственных болезнях обмена действуют общие патогенетические механизмы.

Все это заставляет нас согласиться с мнением, что «Мир метаболических болезней состоит не из множества отдельных дефектов ферментов и белков, а из структурной взаимосвязи, которая делает эту важную группу нарушений постижимой для клиницистов, а это приносит пользу пациентам».

Нарушение промежуточного метаболизма

Аминоацидопатии являются результатом нарушений расщепления аминокислот в цитозоле и относятся к наиболее частым наследственным заболеваниям обмена веществ. Аминоацидопатии диагностируются путем анализа концентрации аминокислот в сыворотке крови или в моче, иногда с помощью определения уровня органических аминокислот в моче. Большая часть аминоацидопатий легко корригируются с помощью диетических ограничений употребления как белков, так и аминокислот, задействованных в дефектных путях метаболизма. Другой путь коррекции аминоацидопатий — срочное лечение катаболических состояний, сопровождающихся расщеплением большого количества белка. В последние годы разработана еще одна терапевтическая стратегия, которая проявила себя с успехом при лечении гепаторенальной тирозинемии.

Проведение соматогенетического обследования с синдромологическим анализом, использованием современных биохимических методов позволяют подозревать определенные наследственные болезни обмена аминокислот на долабораторном уровне. Мы выделили несколько групп, которые соответствуют определенным заболеваниям (И. В. Новикова):

сочетание задержки умственного развития с патологией органов зрения чаще всего встречается при гомоцистинурии;
сочетание задержки умственного развития с судорогами свидетельствует о некетотической гиперглицинемии, фенилкетонурии, нарушении обмена аминокислот цикла мочевины, гиперлизинемии;
сочетание задержки умственного развития с поражением кожи свидетельствует о фенилкетонурии, наследственной ксантуренурии, гистидинемии;
сочетание поражений печени и центральной нервной системы наблюдается при аргининемии;
нарушение слуха, опорно-двигательного аппарата и функции почек — при гиперпролинемии и цистинурии.

Эти наблюдения способствовали изучению спектра нарушения обмена аминокислот у детей и взрослых в регионе исследования. В 108 семьях проведены клинико-генеалогический, синдромологический анализ и трехэтапное лабораторное обследование пациентов с признаками метаболических нарушений. На первом этапе проводились качественные тесты для определения аминокислот и их метаболитов в моче; на втором — определение аминокислот в сухих пятнах крови или в суточной моче с помощью тонкослойной хроматографии. На третьем этапе использовалась высокоэффективная жидкостная хроматография для анализа свободных аминокислот в биологических жидкостях («Waters», колонка PICO-TAG tm 3,9х30 см, градиентное элюирование).

При анализе 108 хроматографических профилей и клинических данных больных с признаками метаболических нарушений пролинемия диагностирована в 5 (4,6%±2,0) случаях; глицинемия — в 6 (5,6%±2,2); нарушения обмена аминокислот с разветвленной цепью — в 2 (1,9%±1,3); значительное повышение аланина выявлено в 2 (1,9%±1,3) случаях; нарушение обмена ароматических аминокислот — в 1 (0,9%±0,9); лизинемия и гистидинемия по одному (0,9%±0,9) — каждое нарушение. Нарушение обмена других аминокислот выявлено в 10 (9,3%±2,8) случаях. Недифференцированное повышение аминокислот в сыворотке крови и/или суточной моче определялось в 17 (15,7%±3,5) случаях наблюдений, вторичная аминоацидопатия — в 25 (23,1%±4,1). Органические ацидемии выявлены в 4 (3,6%±0,9) случаях. Другие заболевания, которые не сопровождались изменениями в обмене аминокислот, выявлены в 22 (20,4%±3,9) наблюдениях. Снижение количества особенно незаменимых аминокислот также имеет диагностическое значение и может быть следствием метаболических нарушений.

Мы провели анализ 6775 больных, которые были обследованы в Центре в связи с подозрением на наследственную патологию в 1998–2001 гг. и среди них у 269 выявили наследственные нарушения обмена, которые объединены в 80 нозологических единиц. Обращает на себя внимание увеличение количества выявленных больных и разнообразие нозологических форм (из анализа исключены соединительнотканные дисплазии, митохондропатии и органические ацидурии) (табл. 3).

Адекватная оценка фенотипа пробанда, анализ генеалогических данных, осведомленность врача-генетика в основах фундаментальной геномики и патогенетических механизмах метаболических заболеваний позволили провести целенаправленное лабораторное исследование, повысить количество нозологических форм наследственных болезней обмена и проводить эффективное лечение и социальную реабилитацию пробандов.

Используя такой подход в последующем, мы значительно увеличили и количество и спектр установленных нозологических форм наследственных болезней обмена, что стало возможным благодаря тесному сотрудничеству биохимиков (А.П. Степанец, И.В. Новикова) и врачей Центра. Так, гиперпролинемия выявлена у 47 больных, гиперпролинурия — у 22, пролинемия — у 14, пролинурия — у 3, оксипролинурия — у 6, гипероксипролинурия — у 3, глицинемия — у 19, кетотическая глицинемия — у 6, некетотическая глицинемия -у 11, гиперпролинурия с глухотой — у 7, гомоцистинурия — у 10, валинемия — у 3, цитруллинемия — у 2 (графики 1,2,3,4,5).

Во время проведения исследования мы обратили внимание на существование генерализованных ацидурий и ацидемий и изучили их диагностическое значение. При этом были установлены данные, соответствующие данным, полученным зарубежными коллегами (Norbert W. Tietz et al., 1997). Генерализованную аминоацидурию мы наблюдали у здоровых новорожденных, при нефротическом синдроме, у беременных, при цистинозе, тирозинозе, галактоземии, непереносимости фруктозы, лактозы, при хромосомных болезнях, хромосомном полиморфизме, который сопровождался фенотипическими изменениями. Эту группу нарушений мы считали вторичными ацидуриями, отличая их от первичных ацидурий.

Диагностика аминоацидурий позволила установить сложные нарушения обмена веществ, которые сопровождаются изменениями промежуточного метаболизма. Это — органические ацидурии (ОА), третий этап наших исследований, развивающийся в настоящее время.

Органические кислоты являются универсальными продуктами обмена практически любого вещества на пути его распада до воды и углекислого газа, в случае азотсодержащих соединений — до мочевины.

Источниками органических кислот в организме выступают аминокислоты, жирные кислоты, углеводы, холестерол, пурины, пиримидины, нейротрансмиттеры, пища, лекарственные вещества, продукты жизнедеятельности бактерий.

Органические ацидурии — это нарушения промежуточного обмена с накоплением токсических соединений, которые нарушают 27 сложных внутриклеточных биохимических путей обмена. При органических ацидуриях нарушается и катаболизм глюкозы (гликолиз), и ее синтез (глюконеогенез), метаболизм аминокислот и аммиака, пуринов, пиримидинов и жиров. Накопление в клетках, плазме крови и цереброспинальной жидкости органических кислот приводит к органической ацидурии (ацидемии). Термин «органическая ацидурия» является наилучшим, так как концентрация органических кислот в моче в 100 раз превышает их концентрацию в сыворотке крови и поэтому их легче выявлять в моче. Количество известных и выявленных органических кислот превышает 1000.

Клинические признаки органических ацидурий отличаются широкой вариабельностью и неспецифичностью, к ним относятся:

дистресс-синдром или сепсис новорожденного, развившийся в течение нескольких часов или дней после рождения при отсутствии акушерского или инфекционного анамнеза.
внутрижелудочковое кровоизлияние у доношенного новорожденного (Georg F. Hoffmann, William L. Nyhan et al., 2002);
кровоизлияния в сетчатку, хронический субдуральный выпот, субдуральная гематома у ребенка 1-2 лет жизни (Georg F. Hoffmann, William L. Nyhan et al., 2002);
синдром внезапной смерти, синдром апноэ во сне у больного или сибсов;
симметричные признаки нарушения миелинизации, глиоза, фронтотемпоральной и мозжечковой атрофии, выявляемые при проведении КТ или ЯМРТ (Georg F. Hoffmann, William L. Nyhan et al., 2002);
иммунологическая недостаточность;
отсутствие точного диагноза, объясняющего рецидивирующее ухудшение общего состояния больного (А. А. Глухова, 2003);
клинико-лабораторные признаки гепатита при отсутствии инфекционного или токсического поражения печени (Л. С. Озерова, 2003);
кома, синдром Рейе, развившиеся на фоне видимого благополучия или вирусной инфекции (И. Г. Гольдфарб);
приступы гипокетотической гипогликемии (В. А. Варенко, 2003);
плохая переносимость физических нагрузок, жары, голода (Е. Я. Гречанина, Ю. Б. Гречанина, 2003);
синдром «вялого ребенка», миопатия, мышечная гипотония, рецидивирующие боли в мышцах, признаки миолиза (Е. Я. Гречанина, Ю. Б. Гречанина, 2003);
специфический, нехарактерный для здорового человека запах, исходящий от тела, волос, мочи (Е. Я. Гречанина, 2003);
аномальный (черный, голубой, красный, зеленый) цвет мочи;
грубое нарушение поведения, регресс психомоторного развития, возникшие после «легкой» простуды или кишечной инфекции (Е. Я. Гречанина, 2003);
аллопеция;
дерматит (Т. Б. Пилипенко, 2002);
несвязанные с хромосомными аномалиями или воздействием тератогенов врожденные пороки развития, дизморфии лица, пороки сердца;
задержка физического развития;
неврологическая патология, включая периферическую нейропатию (Л. В. Молодан, 1999);
нарушение слуха и зрения неизвестной этиологии;
нарушение речи;
отвращение к белковой или жирной пище и возникающие после ее приема тошнота и рвота;
ревматоидный артрит и другая артропатия, не связанные с аутоиммунными реакциями и инфекциями;
расторможенность и гиперактивность
психоз и аутизм;
необъяснимые длительные запоры и поносы;
лекарственная аллергия.

Продолжение в № 82.