Patogeneze, diagnostika a léčba vybraných dědičných metabolických poruch Doc. MUDr. Dagmar Procházková, PhD. Pediatrická klinika LF MU a FN Brno 1. •v současnosti známo asi 900 typů • •tvoří asi 15% onemocnění z tzv. „rare diseases“ • •celková kumulativní incidence 1:500 • •klinické příznaky se mohou projevit v kterémkoliv věku • • • Skupiny nejčastějších DPM •Poruchy metabolizmu lipidů (1:300-500) • • Poruchy metabolizmu purinů a pyrimidinů (1:500-600) • •Mitochondriální poruchy (1:3 500) • •Poruchy metabolizmu aminokyselin (1:8 000) • •Lysozomální poruchy (1:8 000) • •Poruchy beta-oxidace mastných kyselin (1:10 000) • •Porfyrie (1:10 000) • •Poruchy glykosylace proteinů (1:20 000) Rozdělení DPM •Dle patofyziologie • •A/ poruchy komplexních molekul např. poruchy lysozomální • •B/ akutní intoxikační typ – např. organické acidurie • •C/ poruchy energetického metabolizmu – např. poruchy beta-oxidace MK • •Dle věku při manifestaci a klinických projevů • •A/ onemocnění s akutním začátkem v novorozeneckém a kojeneckém věku • •B/ pozdní infantilní typ s rekurentními stavy akutního zhoršení • •C/ chronický a progresivní typ • •D/ onemocnění se specifickými orgánovými příznaky • Rozdělení DPM •Rozdělení v klinické praxi • •A/ nemoci malých molekul (<1500Da) • •Obvykle způsobeny poruchami metabolizmu látek přiváděných stravou • •Nejčastěji již v novorozeneckém věku či jako opakované ataky metabolického rozvratu • •Často hyperamonémie a hypoglykémie • • •B/ nemoci komplexních molekul (>1500Da) •Porucha tvorby, transportu nebo odbourávání endogenně syntetizovaných složitých makromolekul, dochází k abnormalitám buněčných membrán a organel, zvl. lysozomů a peroxizomů • •Dochází k hromadění neodbouraných molekul • •Neprobíhají v závislosti na podnětech zvenčí • •Bývá strukturální postižení orgánů, dysmorfie, organomegálie, postižení CNS Pro většinu DPM platí mendelovský typ dědičnosti, mutace-porucha je uložena v jaderné DNA •Nejčastějši se dědí autosomálně recesivně • •Rodiče jsou nosiči vlohy-heterozygoti • •Pro každé těhotenství takových rodičů platí riziko 25%, že jejich dítě může být postiženo danou poruchou Image:Autorecessive.svg •Pro mitochondriální poruchy: platí maternální typ dědičnosti, tj. preferenční přenos na potomky od matky, porucha-mutace je uložena v jaderné či mitochondriální DNA • Příznaky DPM •Anamnéza • •Konsanguinita (10x vyšší výskyt DPM) • •Sourozenci, příbuzní s nevysvětlitelnou poruchou, např. encephalopatie, sepse, SIDS, metabolický rozvrat • •Familiální progresivní neurologické postižení, dítě nedosahuje milníky PMV, křeče, poruchy svalového tonu, ataxie, dystonie • •Psychiatrické příznaky • •Opakované potraty, mateřská PKU • •Malnutrice, neprospívání • •Opakované nevysvětlené infekce • •V populaci není na chorobu screening Příznaky DPM •Dekompenzace: • •Hladovění: infekce, horečka, očkování, operace, úraz • •Vysoká dodávka proteinů nebo naopak deficit proteinů ve stravě • •Vysoký přívod cukrů • •Rychlé vstřebávání cukrů • •Zavedení ovoce • •Zavedení mléka • •Vysoká dodávka tuků • •Léky, drogy Typické příznaky DPM mso74E msoADFF4 • Figure Typické příznaky DPM msoFA17C mso7DAFE Medek perif 12 11 29 1 Bez názvu Diagnostika DPM •Zápach moči a potu – těla (magi, myšina, zelí, rybina, zpocené nohy...) • •Barva moči, barva skrvn na pleně (např. černá při alkaptonurii) • •Zamrazit vzorek séra a moče z ataky Diagnostika DPM •Biochemická • •KO+diff, Astrup, ionty, JT, amoniak ze žilní krve, glykémie a laktát na lačno a po jídle, CB, albumin, prealbumin, urea, kreatinin, kys. močová, chol. celk., TGL, TSH, T4, B12, koagulace, IgF1 • •Mozkomíšní mok • •Moč • Diagnostika DPM tzv. selektivní screening •Provádí již specializovaná centra • •Vyšetření: AMK v séru, v moči, sacharidy v moči, oligosacharidy v moči, moč na MPS, organické kyseliny, karnitin v séru, laktát v moči a další •Pomocné vyšetřovací metody –RTG, UZ, NMR, NMR spektroskopie • •Enzymologická – např. erytrocyty,leukocyty, fibroblasty • •Histologická – biopsie jaterní, střevní biopsie, trepanobiopsie • •Histochemická • •DNA diagnostika • • Terapie DPM •Speciální dieta s vyloučením škodlivé látky nebo podáním náhradního substrátu • •Podávání speciálních farmak, vitamínů • •Malé molekuly „chaperony“ – PKU, Gaucherova choroba, Fabryho choroba (zvýšení reziduální aktivity daného enzymu) • •Enzymová náhradní terapie (ERT) nebo tzv. substrát redukující terapie (SRT), varianta „gene expression-targeted therapy“ (genistein snižuje syntézu GAG, jejich akumulaci a střádání u MPS III) • •Transplantace tkání, orgánů, kmenových buněk • •Genová terapie (deficit LPL, Glybera) •Komplexní vyšetření, multioborová spolupráce, koncentrace do metabolických center, diagnostická zkušenost Wilson-Jungnerova kriteria pro screening choroby v populaci •vyšetřovaná choroba je jasně definována • •významný zdravotně sociální problém (je častá) • •včasná diagnóza umožňuje takovou léčbu, která zásadně pozitivně ovlivní průběh nemoci •existuje obecně uznaný screeningový test • •věrohodnost scr. testu: cut-off, fal.neg. • •zátěž zdravé populace: recally, fal.poz. • •společnost je schopna zabezpečit NS a následnou péči o zachycené pacienty po stránce organizační a ekonomické Wilson-Jungnerova kriteria pro screening choroby v populaci •Náklady dg a léčby musí být ekonomicky vyvážené v systému zdravotní péče • •přínos NS je pozitivní vůči jeho nákladům „benefit/cost“ • •NS je kontinuální proces – efektivita musí být trvale vyhodnocována •Rozvoj technologií = nárůst počtu diagnostikovatelných chorob, vznikají nové etické otázky. Původní kriteria - revize ??? Novorozenecký screening v ČR • Endokrinní onemocnění (EO): •a) kongenitální hypotyreóza (CH) •b) kongenitální adrenální hyperplazie (CAH) • • Dědičné poruchy metabolismu (DMP): •c) fenylketonurie (PKU) a hyperfenylalaninemie (HPA) •d) leucinóza (nemoc javorového sirupu, MSUD) •e) deficit acyl-CoA dehydrogenázy mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem (MCAD) •f) deficit 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenázy mastných kyselin s dlouhým řetězcem (LCHAD) •g) deficit acyl-CoA dehydrogenázy mastných kyselin s velmi dlouhým řetězcem (VLCAD) •h) deficit karnitinpalmitoyltransferázy I (CPT I) •i) deficit karnitinpalmitoyltransferázy II (CPT II) •j) deficit karnitinacylkarnitintranslokázy (CACT) •k) glutarová acidurie typ I (GA I) •l) izovalerová acidurie (IVA) •m) poruchy metabolizmu homocysteinu (6/2016) •n) argininemie (6/2016) •o) deficit biotinidasy (6/2016) • • Jiná onemocnění: •m) cystická fibróza (CF) Pilotní studie od 1.1.2022 •SMA – spinální muskulární atrofie • •SCID – kombinovaný imunodeficit Výsledky novorozeneckého screeningu 2012 Počet zachycených případů www.novorozeneckyscreening.cz •PKU/HPA 24 (1:5 869) •MSUD 1 (1:334 412) • •MCCAD 4 (1:16 721) •LCHADD 3 (1:47 773) •VLCADD 2 (1:111 470) • •CPTI 0 •CPTII/CACT 0 • •GA I 1 (1:444 470) •IVA 2 (1:167 206) • •CH 45 (1:2 633) • •CAH 9 (1:13 934) • •CF 14 (1:6 688) • • Odběr vzorku krve z patičky novorozence •demografická data •správné sušení (3 hod), pokoj. t, bez kontaktu • Scrkartička nst_col_03 Tandemový hmotnostní spektrometr (MS/MS) TMS Tandemová hmotnostní spektrometrie •moderní analytická metoda • •možnost profilového vyšetření více analytů v jedné reakci • •široké spektrum metabolitů (běžně AMK, acylkarnitiny, event.i aktivity enzymů) • •vysoká citlivost • •detekuje patologické metabolity, nikoliv choroby • • Fenylketonurie (PKU) •dědičná metabolická porucha aminokyseliny fenylalaninu (Phe) • • Incidence v kavkazské populaci pro formu klasickou 1: 6000-8000 První rodiče a děti s PKU (Egelandovi, děti Liv, Dag) Robert Guthrie • • • • • •Bakteriální inhibiční test -B. subtilis – novorozenecký screening PKU Z historie • • •r.1934 Fölling – objevena jako ,,phenylpyruvic oligophrenia‘‘ • •r.1954 – Bickel – nízkobílkovinná dieta s nízkým obsahem fenylalaninu ve stravě • •50.léta - objevena fenylalaninhydroxyláza - PAH(EC 1.14.16.1) - enzymatický defekt v játrech • •r.1963 – Kaufman – objeven kofaktor fenylalaninu-tetrahydrobiopterin - BH4 • •r.1963 zaveden - novorozenecký screening HPA (v ČR ze zákona až v r. 1975) • • • Skenovaný obrázek002 • •Onemocnění je způsobeno deficitem enzymu PAH, který je lokalizován v játrech, pacienti s PKU mají 0-50% aktivitu enzymu oproti normě tj. zdravým lidem • •Genová lokalizace – 12q24.1 • •Je známo více než 1000 patogenních sekvenčních variant (dříve mutací) genu, nejčastější p.R408W • •Novorozenecký screening PKU v regionu Moravy od r. 1963 • •Ze zákona až od 1.1. 1975 • •Normální hodnota fenylalaninu v krvi činí 0,4-2 mg/ dl. • Skenovaný obrázek005 Skenovaný obrázek007 Rozdělení •Dle hladiny fenylalaninu (Phe) v krvi před zahájením terapie: • •>1200 µmol/l ( >20 mg/ dl) - klasická PKU • •1200-600 µmol/l (10-20 mg dl) – mild (mírná) PKU • •600-120 µmol/l (10-2 mg/ dl) – mild (mírná) HPA • • • • •Časná postnatální, dostatečně intenzivní a dlouhodobá dieta s nízkým obsahem Phe ve stravě umožňuje normální či téměř normální vývoj kognitivních funkcí • • Dieta při PKU •Nízkofenylalaninová, nízkobílkovinná s použitím směsí aminokyselin bez Phe • •Je stanovována individuálně podle věku, pohlaví, hmotnosti pacienta, tolerance Phe, potřeby bílkovin, sacharidů, tuků a kalorií • •fenylalanin=esenciální AMK, ve stravě pacienta s PKU musí být malé množství přirozených bílkovin • •Celoživotní dieta •,,medical food‘‘ nebo ,,formulas‘‘, potraviny pro zvl. lékařské účely, směsi AMK bez Phe • •,,low protein‘‘ products, nízkobílkovinné výrobky • Potraviny pro zvláštní lékařské účely: směs AMK bez Phe •Prášek s příchutí či bez • •Kapsle • •Tyčinky • •Tablety • •Již hotové nápoje („ready to drink formulas“) • PKUCOOLER-x3-2 C:\Users\Public\Pictures\Sample Pictures\images[4].jpg Nízkobílkovinné výrobky při PKU: •Chléb •Těstoviny: kolínka, mušle, vlasové nudle, hvězdice, vřetena •Vaječná náhražka •Nízkobílkovinné mléko •Nízkobílkovinná čokoláda, cornflakes, müsli tyčinky, cracery •Nízkobílkovinná paštika, knedlíky, zmrzlina, sušenky, sýr • •Vysoká cena výrobků, úhrada zdravotními pojišťovnami z fondu prevence, sociální příspěvek na PKU dietu Nízkobílkovinné výrobky • cytrynowiec-pku ANd9GcRtdWf--ZpJ2zkx4UAw2camhLT3t78Gni1OHPPPDtMwxOxythLa • C:\Users\3713\Pictures\imagesCA8EO2N3.jpg C:\Users\3713\Pictures\imagesCALQNJT3.jpg Maternální PKU r. 1957 – Charles Dent: mentálně retardovaná žena s PKU, která měla 3 mentálně retardované děti bez PKU vyslovena doměnka, že příčinou poškození vyvíjejícího se mozku by mohla být vysoká hladina Phe v krvi matky r. 1966 – Fish: dva potomci matek s PKU s mikrocefálií a intrauterinní růstovou retardací r. 1967 – Stevenson a Huntley: vrozená srdeční vada u dětí matek s PKU r. 1980 – Lenke a Levy: do povědomí lékařské veřejnosti syndrom maternální PKU = fenylalaninová embryopatie Doporučení pro maternální PKU a HPA •Před početím genetická porada s partnerem, DNA analýza PAH genu partnera k vyloučení nosičství PKU • •U žen s PKU 3-6 měsíců před početím nutná přísná nízkobílkovinná dieta s nízkým obsahem Phe ve stravě • •Cílová hodnota Phe v krvi 1-6mg/dl, tj. max. 360µmol/l • •Ve 12., 20. a 32. týdnu gravidity genetický ultrazvuk plodu • •Ve stravě minimálně 75g bílkovin/den a ne méně než 2500 kcal • •Suplementace vitamíny, stopovými prvky, zvl. kyselina listová, pyridoxin, železo • •Pravidelné kontroly v metabolickém centru, i častěji podle individuální potřeby Komplikace při nedodržování diety: •Porucha exekutivních funkcí • •Vizuálně – prostorový deficit • •Poruchy nálady • •Poruchy chování • •Problémy s plánováním diety, nemá schopnost pamatovat si Phe v potravinách, nebere formuli, jí zakázaná jídla, nekontroluje Phe v krvi • •potíže s psaním, geometrií, kreslením • •úzkost, agarofobie (strach z velkých ploch), deprese • Jiné možnosti léčby PKU/HPA • Neutrální AMK s dlouhým řetězcem (LNAAs) •L-Phe přestupuje hematoencefalickou bariéru na tzv. L-typu nosiče, který sdílí s LNAAs, na podobném typu nosiče přechází Phe z buňky do krve (transport ze střeva) • • Skenovaný obrázek003 •Podávání diety s definovaným množství Phe a LNAAs vede k poklesu koncentrace Phe v mozku a k redukci hladiny Phe v krvi asi na ½ • Glykomakropeptid, GMP •Glykofosfopeptid, složen z 64 AMK • •Vzniká ze syrovátky při výrobě sýra; 2,5-5 mg Phe/g proteinu • •Obsahuje i LNAA´s, nutno obohacovat o esenciální AMK • •Výroba potravin a nápojů z GMP • • Léčba BH4 ( sapropterin dihydrochlorid, Kuvan®) • •Mechanismus účinku BH4: BH4 zvyšuje termální stabilitu a ochranu proti proteolytické degradaci a oxidační inaktivaci mutovaného proteinu, „chaperone-like effect‘‘ • •Mutace v databázi: BIOPKU.org nebo www.metagene.de • •V evropské populaci asi 55% mutací PAH genu BH4 resposivních, nejčastější A403V, R261Q,Y414C BH4 test, léčba •30 min před jídlem BH4 20mg/ kg •Odběr krve na Phe a Tyr v čase 0, 4, 8, 24 hod •Positivní test: Phe poklesne o více než 30% a zvýší se hladina tyrosínu • •Léčba: BH4 5-20mg/ kg/den 1-2x denně •Cíl: snížit množství směsi AMK bez Phe a zvýšit obsah přirozených bílkovin ve stravě • • • •Graf 1: pokles Phe v krvi v testu s BH4 o 15,52% • •Graf 2: pokles Phe v krvi v testu s BH4 o 70% • • •podle očekávání může řada pacientů reagovat při HPA/PKU na substituci BH4 a postupně uvolnit nízkobílkovinnou dietu • •nejlepšími respondéry jsou pacienti s mírnou HPA • • Enzymová náhradní terapie (ERT) PKU: fenylalaninamoniaklyaza •Rekombinantní enzym • •Myší model: aplikace1x týdně s.c. • •Změna barvy srsti je reversibilní • •Dávkování je závislé na pohlaví, lépe reagují samci • •Phe je alternativně metabolizován na stopové množství NH3 a kys. trans-skořicovou • zpq9990860420003 Enzymová náhradní terapie pacientů s PKU (Pegvaliasa®) •V současnosti povolena v EU léčba u pacientů od 16 let • •Aplikace s.c. 1x denně • •Personalizovaná léčba • •Četné nežádoucí účinky Nežádoucí účinky: otok, zarudnutí v místě vpichu, ekzantém na těle, bolest hlavy, kloubů apod. Phe Monitor – měření hodnot fenylalaninu v krvi v domácím prostředí finger_stick Picture1 Další DPM aminokyselin •MSUD-nemoc javorového sirupu, leucinoza • •Mírná forma: opoždění vývoje, zvracení • •Těžká forma: encefalopatie 3.-5. den života, letargie, koma, potíže s krmením, hypoglykémie • •Terapie: nízkobílkovinná dieta se sníženým obsahem valinu, leucinu a izoleucinu • • Hereditární tyrosinémie Typ I •Typ I – deficit enzymu fumarylacetoacetázy • •Po zavedení mateřského mléka - zvracení, sepse, hepatomegálie, zvýšení jaterních testů, ikterus, stav může připomínat neonatální hepatitidu, v játrech fibroza, cirhoza • •Mohou být poruchy renálních funkcí, křivice, sekundární Fanconiho syndrom, neuropatie • •Pacienti umírají na hepatocelulární Ca jater • •Dg. vysoké hodnoty AFP v krvi, moč positivní na succinylaceton, DNA diagnostika – gen FAH • •Terapie: NTBC 2-(Nitro-4-Trifluormethyl-Benzoyl)-1,3-Cyclohexandion, inhibitor 4-0H- phenylpyruvátdioxygenázy, blokuje tvorbu toxických metabolitů, tj. succinylacetonu • • •Dávkování: 1-(2) mg/kg/den ve 2-3 dávkách • •+ kombinace s nízkobílkovinnou • •Konečným řešením je transplantace jater • • • • •Klasická homocystinurie • •Deficit cystationin-beta-syntasy (CBS gen) • •V plazmě zvýšen Met, Hcy, snížen cystein • •Marfanoidní habitus, epilepsie, mentální postižení, myopie, dislokace čočky, osteoporoza, trombembolie • •Terapie: nízkobílkovinná dieta se sníženým obsahem methioninu • •Podávání pyridoxinu, kyseliny listové, vitaminu B12 a C vitaminu, betainu • Poruchy cyklu močoviny a vrozené hyperamonémie •Incidence asi 1:8000 • •Manifestace: všechny věkové kategorie • •Základ: hladina amoniaku ze žilní krve>150µmol/l • •Např. OTC deficit, citrulinémie typ I a II, argininémie, HHH syndrom (hyperamonémie, hyperornitinémie, hypercitrulinémie), CBS1 deficit • • • Příznaky: •Novorozenec: po zavedení MM-letargie, potíže s krmením, křeče, hyperventilace, progresivní encefalopatie, koma, intrakraniální krvácení, teplotní nestabilita, ztráta reflexů • •Děti: neprospívání, potíže s krmením, zvracení, epizody letargie, ataxie, křečí • •Adolescenti a dospělí: chronické neurologické a psychiatrické příznaky, zvláštní chování, epizody dezorientace, psychoza, vázáno na zvýšený příjem bílkovin, katabolismus a stres Léčba •Akutně: •i.v. glukoza, doporučená hodnota v krvi 4,5-9 mmol/l • •Dlouhodobě: •Nízkobílkovinná dieta, kojenec dostává max. 1g bílkovin/kg/den • •K odstranění hyperamonémie: Na-benzoát a/nebo Na-fenylbutyrát, laktulóza, u některých kyselina karglomová • • • •Při akutní dekompenzaci DPM aminokyselin se doporučuje vysadit bílkoviny na 1, max. 2 dny; zvláště to platí při UCD • •Při hodnotách NH3 v krvi pod 180µmol/l má pacient dobrou prognozu, při hodnotách nad 360µmol/l již špatná prognoza • •Při hodnotách NH3 v krvi nad 500 µmol/l je nutno použít hemofiltraci nebo hemodialýzu, event. peritoneální dialýzu • •Konečným řešením je transplantace jater • •Nové metody- myší model-změna mikroflory ve střevě, která toxiny zpracuje Organické acidurie •Izovalerová acidurie • •Forma neonatální : letargie, potíže s krmením, dehydratace, hypotonie, myoklonické křeče, neurovegetativní dysregulace, multiorgánové selhání • •Chronická intermitentní forma : opakované epizody komatu, letargie, ataxie, Reye-like syndrom • •Chronická progresivní forma : neprospívání, opakované zvracení, nechutenství, osteoporoze, PMR, opakované infekce, zvl. kvasinkové •Terapie: •akutně infuze glukózy, zastavený přísun proteinů •nízkobílkovinná dieta s omezením leucínu, suplementace L-glycinu, karnitinu a mikronutrientů Galaktosémie klasická Deficit enzymu GALT: galaktozo-1-P-uridyl –transferáza •Symptomy se objevují po zařazení mateřského mléka do stravy – zvracení, ikterus, sepse, katarakta, zvýšení JT, selhání jaterní, porucha koagulace • •Terapie: dieta s omezením galaktozy, bez laktozy • •laktoza se štěpí na glukozu a galaktozu, tj. bezmléčná dieta, bez luštěnin, vnitřností, hrachu, čočky a papáje • •Terapie: PZLU bez laktozy, např.Neocate • •Soja se nedoporučuje obecně u dětí pro obsah fytoestrogenů s nejasným vztahem k nádorovému bujení (výjimka GSD) • •Doporučený příjem galaktozy na den: kojenec 50-200 mg, batolata 150-200 mg, školní děti 200-300 mg, adolescenti 250-400 mg, dospělí 300-500mg • • Wilsonova choroba •Porucha transportu a utilizace mědi, ATP7B gen-mutace v genu pro WD • •Forma hepatální (typická pro dětský věk), neurologická a psychiatrická (vzácně u dětí) • •Léčba: cheláty (Metalcaptaza), zinek (zinek acetát,Wilzin® nebo zincum sulphuricum) + dieta se sníženým obsahem Cu • •V běžné stravě 3-5mg Cu za 24 hodin, WD 1-1,5 mg • •vyšetřit zdroj vody na Cu (max. 0,2ppm) • •Zakázáno: játra, houby, čokoláda, kakao, ořechy, madle, ryby, silný čaj a káva – celoživotně • •Přísná dieta s omezením jiných potravin bohatých na Cu max. 6 měsíců • • Rizika terapeutické restriktivní diety •Proteinová i energetická malnutrice • •Karence mikronutrientů • •Neprospívání, malý vzrůst • •Opoždění psychomotorického vývoje dítěte • •Nedodržování nízkobílkovinné diety a zvýšená konzumace nízkobílkovinných výrobků (sacharidy) vede naopak k nadváze a obezitě (zejména u pacientů s PKU) • •Sociální izolace, úzkost a deprese • •Nízký sociálně-ekonomický standard (dosažené vzdělání, péče o pacienta - dítě) •Děkuji za pozornost