Niedobór dehydrogenazy acylo-coa średniołańcuchowej
Etiologia i przyczyny
Niedobór dehydrogenazy acylo-CoA średniołańcuchowej (MCADD) jest autosomalnie recesywnym zaburzeniem metabolicznym spowodowanym mutacjami w genie ACADM na chromosomie 1p31, prowadzącym do deficytu enzymu MCAD niezbędnego w β-oksydacji średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych (C6-C10). Najczęstszą mutacją jest c.985A>G (p.Lys304Glu), obecna u około 80% pacjentów homozygotycznych, skutkująca całkowitą utratą funkcji enzymu. Patofizjologia MCADD obejmuje niemożność prawidłowego przekształcania kwasów tłuszczowych do acetylo-CoA, co prowadzi do hipoglikemii, hipoketonurii oraz akumulacji toksycznych kwasów dikarboksylowych (C6-C12), w tym kwasu oktanowego (C8), który jest mitochondrialną toksyną. Klinicznie choroba manifestuje się w okresie niemowlęcym lub później, szczególnie podczas głodzenia, infekcji czy stresu metabolicznego, powodując ryzyko ciężkiej dekompensacji metabolicznej, encefalopatii i niewydolności wielonarządowej. Diagnostyka opiera się na badaniach przesiewowych noworodków, które wykrywają podwyższone poziomy oktanoilokarnityny, a leczenie polega na unikaniu głodzenia i monitorowaniu stanu metabolicznego pacjenta.
Etiologia Niedoboru Dehydrogenazy Acylo-CoA Średniołańcuchowej
Niedobór dehydrogenazy acylo-CoA średniołańcuchowej (MCADD) to dziedziczne zaburzenie metaboliczne, spowodowane mutacjami w genie ACADM zlokalizowanym na chromosomie 1p31. Gen ten koduje enzym mitochondrialny – dehydrogenazę acylo-CoA średniołańcuchową (MCAD), który jest niezbędny w procesie β-oksydacji kwasów tłuszczowych.123 Mutacje w tym genie prowadzą do zmniejszenia lub całkowitego braku aktywności enzymu MCAD, co uniemożliwia prawidłowe przekształcanie średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych w energię, szczególnie w okresach głodzenia.45
Mechanizm dziedziczenia
MCADD jest chorobą dziedziczoną w sposób autosomalny recesywny. Oznacza to, że pacjent z MCADD musi odziedziczyć dwie wadliwe kopie genu ACADM – po jednej od każdego z rodziców – aby wykazywać objawy choroby.67 Rodzice zwykle są nosicielami – każdy z nich posiada jedną zmutowaną kopię genu i jedną prawidłową, nie wykazując przy tym objawów choroby.89 Jeśli oboje rodzice są nosicielami, prawdopodobieństwo urodzenia dziecka z MCADD wynosi 25% przy każdej ciąży.1011
Osoba, która odziedziczyła tylko jeden zmutowany gen, nie rozwinie MCADD, ale jest nosicielem i może przekazać nieprawidłowy gen swoim dzieciom. Rozwój choroby nastąpi jednak tylko wtedy, gdy dziecko odziedziczy również zmutowany gen od drugiego rodzica.1213
Mutacje genetyczne w MCADD
Gen ACADM obejmuje 44 kb DNA i zawiera 12 intronów. Dotychczas opisano około 400 różnych wariantów genu ACADM, z czego 68 sklasyfikowano jako patogenne, 82 jako prawdopodobnie patogenne, a około 165 jako „niepewne”. Około 69% tych patogennych wariantów to mutacje zmiany sensu.14
Najczęstszą mutacją jest c.985A>G, która powoduje zastąpienie lizyny glutaminianem w pozycji 304 dojrzałego białka (p.Lys304Glu). Ta zamiana aminokwasu prowadzi do nieprawidłowego fałdowania białka i całkowitej utraty jego funkcji.1516 Mutacja c.985A>G występuje u około 80% pacjentów objawowych w postaci homozygotycznej, ale może również występować w heterozygotyczności z innymi wariantami, co skutkuje łagodniejszą postacią choroby.1718
Drugą często występującą mutacją jest c.583G>A, która jest powszechna w niektórych populacjach. Badania wykazały, że osoby homozygotyczne pod względem mutacji c.985A>G lub c.583G>A miały najwyższe poziomy oktanoilokarnityny, nawet będąc bezobjawowymi, oraz wykazywały najcięższe objawy kliniczne.19
Opisano również inne rzadsze mutacje, takie jak c.145C>G, która powoduje zamianę glutaminy na kwas glutaminowy w pozycji 24 dojrzałego białka (Q24E). W połączeniu z heterozygotycznością dla mutacji c.985A>G, ta mutacja jest odpowiedzialna za łagodny fenotyp MCADD.20
Konsekwencje biochemiczne niedoboru MCAD
W wyniku niedoboru enzymu MCAD, organizm nie może prawidłowo metabolizować średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych (o długości 6-10 atomów węgla) do acetylo-CoA, który jest wykorzystywany do syntezy ATP, ketogenezy i cyklu Krebsa.21 Patofizjologia MCADD wynika z niezdolności do przeprowadzenia pierwszego etapu β-oksydacji. Molekularne implikacje większości mutacji w tym zaburzeniu to utrata funkcji enzymatycznej z powodu nieprawidłowego fałdowania białka.22
W sytuacjach klinicznych, w których wymagana jest oksydacja kwasów tłuszczowych, takich jak głodzenie lub stres metaboliczny spowodowany chorobą, następuje ciągłe zużycie glukozy przy znacznie zmniejszonej lub nieobecnej odpowiedniej produkcji ciał ketonowych. Badania z 2016 roku sugerują, że stres metaboliczny powodujący przeciążenie szlaku β-oksydacji substratem może przyczyniać się do konkurencyjnego hamowania, zwiększając tym samym dekompensację metaboliczną.23
Ostatecznym klinicznym skutkiem jest ciężka hipoglikemia i hipoktonuria z akumulacją monokarboksylowych kwasów tłuszczowych i dikarboksylowych kwasów organicznych, które są strukturalnymi analogami kwasów tłuszczowych, które nie mogą przejść przez etap MCAD. Te kwasy dikarboksylowe obejmują kwas adypinowy (C6), kwas suberowy (C8), kwas sebacynowy (C10) i kwas dodekanodikarboksylowy (C12).24
Kwas oktanowy (kwas tłuszczowy C8), który gromadzi się podczas zbliżającej się dekompensacji metabolicznej u pacjenta z MCADD, jest znaną toksyną mitochondrialną. Może to tłumaczyć zaburzenia metabolizmu amoniaku, które często towarzyszą klinicznej prezentacji MCADD.25
Ponadto, glukoneogeneza jest skutecznie wyłączona w MCADD, ponieważ zależy od aktywności karboksylazy pirogronianowej do produkcji szczawiooctanu, reakcji, która jest zmniejszana przez zmniejszoną ilość mitochondrialnego acetylo-CoA.26
Czynniki powodujące dekompensację metaboliczną w MCADD
W normalnych warunkach organizm potrafi przełączyć się z wykorzystywania glukozy na wykorzystywanie tłuszczów jako źródła energii podczas głodzenia. Osoby z MCADD mają problem z rozkładaniem tłuszczów w celu uzyskania energii, co staje się szczególnie niebezpieczne w określonych sytuacjach:2728
- Przedłużone okresy bez jedzenia (głodzenie) – gdy organizm musi szybko rozkładać tłuszcze, energia nie może być wytwarzana wystarczająco szybko, aby zaspokoić potrzeby organizmu2930
- Infekcje z gorączką – zwiększają zapotrzebowanie metaboliczne3132
- Choroby przebiegające z wymiotami lub biegunką – mogą szybko prowadzić do odwodnienia i uniemożliwiać przyjmowanie pokarmów3334
- Intensywna aktywność fizyczna – zwiększa zapotrzebowanie energetyczne35
W tych sytuacjach osoby z MCADD nie mogą prawidłowo wykorzystywać zmagazynowanych tłuszczów, co prowadzi do gromadzenia się średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych i ich metabolitów w organizmie. Powstają toksyczne substancje, które mogą prowadzić do poważnych objawów, w tym niewydolności wątroby, encefalopatii, a nawet śmierci, jeśli stan nie zostanie szybko rozpoznany i leczony.363738
Heterogenność fenotypowa w MCADD
Istnieje znaczna heterogenność fenotypowa w MCADD, przy czym niektórzy pacjenci są bardziej podatni na dekompensację metaboliczną niż inni.39 Genotyp jednostki nie koreluje dobrze z ich fenotypem klinicznym dla MCADD.40 Mimo to, unikanie głodzenia pozostaje normą leczenia wszystkich osób z rozpoznaniem MCADD.41
Najnowsze badania sugerują, że związek między podatnością na rozwój dekompensacji metabolicznej a genotypem pacjenta z MCADD nie jest prosty i że podatność ta w dużej mierze zależy od czynników środowiskowych, takich jak stres głodowy, infekcja i/lub gorączka.42
Epidemiologia MCADD
MCADD jest najczęstszym zaburzeniem oksydacji kwasów tłuszczowych, o zmiennej częstości występowania w zależności od grupy etnicznej.4344 Szacowana częstość występowania MCADD przy urodzeniu waha się od 1/4 900 do 1/27 000 w populacjach kaukaskich i jest najwyższa u osób pochodzenia północnoeuropejskiego.45 Ogólnoświatowa częstość występowania przy urodzeniu wynosi 1/14 600.46
MCADD występuje najczęściej u osób pochodzenia północnoeuropejskiego. W północnych Niemczech zapadalność wynosi 1:4000, co jest obecnie najwyższym wskaźnikiem na świecie.47 Według innych źródeł, MCADD dotyka jednego na 10 000 noworodków.48
Śmiertelność wśród dzieci z MCADD zależy od długości obserwacji, ponieważ zgony związane z tym zaburzeniem mogą występować co najmniej do 3 roku życia.49 Ogólny wskaźnik śmiertelności wśród wszystkich dzieci z MCADD jest z konieczności niższy niż wśród tych, które doświadczają kryzysów metabolicznych, ponieważ część osób z tym zaburzeniem nie wykazuje objawów w dzieciństwie.50
Częstość zgonów wśród starszego rodzeństwa dzieci z MCADD wydaje się podwyższona w stosunku do częstości wśród probantów.51 Istnieją doniesienia o śmiertelności sięgającej 50% u niediagnozowanych pacjentów prezentujących ostrą dekompensację metaboliczną, co podkreśla znaczenie tego zaburzenia.52
Większość przypadków MCADD jest obecnie diagnozowana poprzez programy badań przesiewowych noworodków, przy czym wprowadzenie tego zaburzenia do paneli badań przesiewowych miało miejsce w 2005 roku w Australii Zachodniej i w wielu innych krajach w podobnym okresie.53
Implikacje kliniczne niedoboru MCAD
Objawy MCADD zazwyczaj rozwijają się po 2-3 miesiącach życia, chociaż mogą czasami pojawić się dopiero w wieku dorosłym.5455 Objawy te mogą wystąpić po okresie głodzenia (nawet tak krótkim jak 12 godzin) lub w odpowiedzi na powszechne choroby.5657
U niemowląt z MCADD rozpoznanie ma kluczowe znaczenie, gdyż zwykle nie wykazują one objawów przy urodzeniu, ale mogą szybko rozwinąć objawy hipoglikemii, drgawki, uszkodzenie mózgu, niewydolność serca i poważną chorobę, jeśli nie są dobrze karmione.58 Niemowlęta mogą wejść w stan wstrząsu lub nagle umrzeć, jeśli mają problemy z karmieniem przez więcej niż 4 godziny.59
Głównym celem leczenia MCADD jest zapobieganie problemom spowodowanym zaburzeniami metabolizmu, które mogą prowadzić do niskiego poziomu cukru we krwi.60 Zrozumienie choroby przez rodziców i rodzinę jest kluczowe dla ciągłej opieki i zapobiegania epizodom niskiego poziomu cukru we krwi i innym powikłaniom.61
Chociaż MCADD jest chorobą, która trwa całe życie, istnieją skuteczne metody leczenia dostępne, aby zapobiec jej negatywnym skutkom. Mogą one obejmować starannie zarządzaną dietę i/lub leki.62
Znaczenie poradnictwa genetycznego
Poradnictwo genetyczne może przynieść korzyści zarówno osobom dotkniętym chorobą, jak i ich rodzinom.63 Ważne jest, aby zawsze ustalić, czy w rodzinie występuje MCADD, aby można było podjąć odpowiednie działania.64 Jeśli matka lub jej partner ma w rodzinie przypadki MCADD, należy skierować ich do pediatry lub genetyka w celu uzyskania porady.65
W zależności od ryzyka zachorowania dziecka na MCADD, rodzicom można doradzić, że ich dziecko potrzebuje wczesnych badań przesiewowych w kierunku MCADD.66 Jeśli w rodzinie występuje MCADD, ważne jest, aby zidentyfikować nosicieli i zaoferować odpowiednie doradztwo genetyczne, zwłaszcza przed planowaniem ciąży.67
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.