بیوشیمی

وب سایتی برای علاقه مندان علوم زیستی
بیماری ادرار شربت افرا (Maple Syrup Urine Disease (MSUD
نویسنده:
11 سپتامبر 10

کار تحقیقی آقای بهرام راستاد . دانشجوی علوم آزمایشگاهی مهر 87 ….

علل بیماری : بطور کلی نوعی بیماری ناتوانی بدن در استفاده از سه اسید آمینه ضروری موجود در پروتئینها است. لوسین ، ایزولوسین ، والین که اسیدهای آمینه شاخه دار هستند تحت عنوان (BCAAS)  Branched – chain Amino  Acids معروف می باشند.اپتدا اين بيماري را با فقدان آنزیم ضروری( برانش چین آلفاکتواسید دهیدروژناز BCKDH) که توسط شمار زیادی از موتاسیون ها اتفاق می افتد شناسايي نمودند. اين آنزيم يك دكربوكسيله كننده اكسيداتيو روي كربن مشتق از آمينو اسيدهاي شاخه دار است و  وظيفه اين آنزيم  كنترل چرخه دسترسي BCAA  است.( از نظر عملكرد كاملا شبيه آلفا كتو گلوتارات دهيدروژناز  KGDHوپيرووات دهيدروژناز PDH بوده و حتي كوفاكتور مصرفي مشابهي نيز دارد). این عارضه مربوط به فقدان یا کاهش شدید فعالیت آنزیم آلفا کتو اسید  دکربوکسیلاز می باشد.هنگامی که یک موتاسیون باعث اختلال در آنزیم دی هیدرولیپوات رودکتاز[E3] شود.بیمار مجموعا نمی تواند واکنش های دکربوکسیلاسیون پیروات آلفا.

کتوگلوتارات و آلفا کتواسیدهای شاخه دار را انجام دهد.

واکنش های ابتدایی در مسیر کاتابولیسم لوسین ، ایزولوسین و والین مشابه یکدیگرند .سپس اسکلت کربنی هر یک از این اسیدهای آمینه وارد مسیر منحصر به فردی شده،به ترکیبات واسطه ای آمفی بولیک ( شکل های زیر) بر حسب نوع ساختمان خود تبدیل می شوند ، به طوری که والین گلیکوزنیک بوده لوسین کتوزنیک است و ایزو لوسین در هر دو مسیر  وارد می شود .بسیاری از واکنش های این مسیر مشابه واکنش های مسیر کاتا بولیسم اسید های چرب با زنجیره جانبی مستقیم و شاخه دار است

کاتابولیسم اسید های آمینه با زنجیره جانبی شاخه دار در کبد، کلیه ،عضله، قلب و بافت های چربی انجام می گیرد و با ورود این اسید امینه به داخل سلول از طریق ترکیب ناقل غشا سلول آغاز می شود .به دنبال ترانس آمیناسیون قابل برگشت، آلفا-کتو اسید های به دست آمده وارد میتوکندری می شوند و در اینجا  توسط آلفا کتو اسید دکربوکسیلاز منفرد مربوط به ترکیب شاخه دار ، به صورت اکسیداتیو  دکربوکسیله میشوند،  این کمپلکس دارای چند آنزیم اتصال سستی به غشائ داخلی میتوکندری دارد. سپس ترکیبات تیو استر آلفا –کتواسیل- COAشاخه دار حاصله در مسیرهای جداگانه ای کاتابولیزه می شوند.

با توجه به پیچیدگی کمپلکس چند آنزیمی که آلفا_کتواسید های  شاخه دار به ترکیبات تیو استراسیل _کو آنزیم آ(coA) متناظر تبدیل می کند.جای تعجبی نیست که موتاسیون های متعددی منجر به ایجاد بیماری شربت افرا می شوند .به عنوان مثال نقص مربوط به  مورد شناخته شده.

(Pennsylvania old ordermennonite of Lancaster and Lebanon canties) نام  فرقه ای از مسیحیان ساکن  بخش های لنکستر و لبنان ایالت پنسلوانیا که میزان بروز بیماری ادرار شربت افرا در بین انان یک مورد در هر 175 تولد بوده است. که مربوط به جهش هموزیگوت ربشه ی تیروزین 395 و تبدیل آن به آسپارازین در زیر واحد آلفای(E1)  آنزیم دکربوکسیلاز می باشد که مانع اتصال آن به زیر واحد های بتای (E1) می شود .البته دیگر زیر واحد ها نیز مثل بتا (E1,E2.E3) نیز دچار جهش می گردند .البته تمام این زن ها در کروموزوم 19 قرار دارند..

بیماری MSUD بر حسب طبقه بندی به چهار گروه تقسیم می شود.

1-   کلاسیک  (classic)

2-   واسطه ای (Intermediate)

3-   متناوب (Intermittent)

4-   پاسخ دهنده به تیامین (Thiamine – Responsive)

1) نوع کلاسیک (Classic) : اين نوع بيماري به دليل فقدان آنزيم كمپلكس آلفا كتو اسيد دهيدروژناز ميتوكندريال رخ داده و شيوع آن 1 تولد در 000/200 كودك ميباشد. عمومی ترین نوع این بیماری است. در این حالت آتریم یا فعالیت ندارد یا فعالیت اندکی دارد. (فعالیت معمولاً کمتر از 2% نرمال)

کودکان مبتلا در همان چند روز اول عمر علائم را بروز می دهند. و معمولاً به BCAAS تحمل نشان نمیدهند، بنابراین در رژیم غذایی ایشان بایستی چندین محدودیت پروتئینی لحاظ شود.

2) واسطه ای (Intermediate) : متفاوت از حالت کلاسیک سطح آتریمی بالاتری داشته و  حدود (8-3% نرمال) است. این گروه معمولاً مقادیر بیشتری از لوسین را تحمل می کنند. البته در شرایط بیماری و گرسنگی وضعیت کودک شبیه به حالت کلاسیک شده و نوع درمان یکسان خواهد بود.

3) متناوب (Intermittent) : شکل جزئی وضعیت این نوع بیماری است که بدلیل بالاتر بودن میزان فعالیت آتریمی که تقریباً 15 – 8% است طبقه بندی می گردد.

در این گروه اغلب کودکان 12 تا 24 ماه علائمی ندارند، و طی مدت بیماری یا گرسنگی سطوح BCAAS بالا رفته علائم آغاز میگردند مشخصات این بیماری بودار شدن بیمار است که بوی شربت افرا (قند سوخته) از او به مشام می رسد و کودک گرفتار بحران متابولیک می گردد.

4) پاسخ دهنده به تیامین ( Thiamine – Responsive)  در این مورد دریافت مقادیر بالای تیامین منجر به افزایش فعالیت آتریم گشته که باعث شکستن لوسین ، ایزولوسین و والین می گردد. در اغلب موارد تنها محدودیت متوسط پروتئین نیاز است . این دسته در واقع نوع نادرتر بیماری MSUD است.

زنتیک و نحوه وراثت: MSUD در واقع نوعی بیماری ارثی اوئوزمی مغلوب شیوع (1:185000) است به این معنی که هر دو والدین کودک مبتلا به بیماری بایستی جهش یکسانی در یک ژن حامل خود موجود داشته باشند (کد ژنتیکی یکسان). این ژنهای جهش یافته عملکرد نرمالی ندارند بنابراین سبب بیماری می شوند.  بدین ترتیب شخصی که یک ژن جهش یافته دارد حامل نامیده می شود.

هر شخص حامل دو ژن مربوطه است که کدی برای فعالیت آتریمی با عملکرد شکنندگی اسیدهای آمینه مذکور را دارد.

. یک ژن از پدر و دیگری از مادر است. اگر یکی عملکرد نرمال داشته و دیگری عملکردنرمال نداشته باشد، شخص حامل بیماری MSUD است.و در صورتیکه شخص هر دو ژن معیوب را حمل کند مبتلا به MSUDمحسوب میگردد. زمانی که والدین هر دو حامل ژن MSUD باشند با هر حاملگی 1 در 4 شانس داشتن کودک بیمار MSUD وجودخواهد داشت و شانس 2 در 4 اینکه کودک تنها حامل یک ژن برای MSUD بوده و مثل والدین خود حامل باشد و 1 در 4 شانس اینکه کودک نه حامل و نه بیمار MSUD

باشد محاسبه میگردد..

علایم:بارزترین مشخصه این بیماری اتوزومی مغلوب بوی مخصوص ادرار می باشد.که مشابه بوی شیره افرا یا شکر سوخته است.در این بیماری مقدار لوسین .ایزولوسین و والین وآلفاکتو اسیدهای مربوط به این ترکیبات در پلاسما و ادرار مبتلایان افزایش می یابد.البته مقادیر کمی آلفا  هیدروکسی اسید شاخه دار که در اثر احیای آلفا کتو-اسید ها تشکیل می شود نیز در ادرار مبتلایان وجود دارد.این بیماری تا انتهای هفته اول زندگی خارج از رحمی بارز می شود و نوزاد مبتلا به سختی غذا می خورد.دچار خواب آلودگی استفراغ وسستی است.اسیدوز و کتوز و  از دست دادن آب بدن از علایم این بیماری می باشد.

تشخیص:

زمان غربالگری ׃تمام نوزادان تا قبل از 5 روزگی و ترخیص از بیمارستان باید مورد آزمایش قرار بگیرند.ذر تشخیص می توان به شاخصه مهم بوی ادرار مظنون شد. و با بررسی سطوح غیر نرمال اسید های آمینه و کتو اسید ها در ادرار و خون بر آن صحه و تایید گذاشت.دیگر علایم شامل سطوح پایین آلانین سرم و اسیدوز متابولیک است

از متدهای تشخیص و غربال گری قبل از تولد میتوان به بررسی نقص فعالیت آنزیم برانش چین آلفاکتواسید دهیدروژناز از طریق کشت ویلی های لایه کرونیک یا مایع آمینوتیک  اشاره کرد .در آزمایشگاه زنتیک  Emory’s که فقط تست های مربوط به MSUDانجام می دهند می توانند تنها با یک نمونه ادرار به طور همزمان این موارد را sovaleryl, 3-methyl crotonyl,)

tiglyl, hexanoyl and suberyl glycine.  )تشخیص دهند.

تست تشخیصی اختصاصی

تست غربالگری دی نیتروفنیل هیدرازین که حضور آلفا کتو اسیدها را در ادرار مشخص می کند .اگر تست مثبت باشد هیدازین به فرم نامحلول در می آید .البته این تست در مواردی مثل فنیل کتنوریا (فینل پیروویک اسید ) ، هیستید نیما (ایمیدازول پیرویک اسید)، و سو جذب متییونین (سندروم  oasthouse)  .

روش کار

1_معرف و کنترل(کتو گلوتاریک اسید  25mg در  cc100 ادرار نرمال) باید در دمایی اتاق باشند.

2_اضافه کردن 10قطره معرف (  mg 100 4و2دی نیتروفیل هیدرازین درml 100 2 N HCL ) .

3_در طول ده دقیقه رسوب زرد یا سفید گچی واکنش مثبت را نشان می دهد. البته این رسوب باید مشابه یا بزرگتر از رسوب کنترل باشد.

نکته ׃ برای تایید این روش از کروماتوگرافی گازی یا کروماتوگرافی لایه نازک یا NMR

(Nuclear Magnetic Resonance)

پیش آگهی غربالگری Screening and Diagnosis

طبق یک برنامه غربالگری کودکان مبتلا را می توان بر حسب طبقه بندی MSUD مورد بررسی قرار داد. متأسفانه در برنامه های غربالگری نوزادان علائم بیماری را از خود بروز نمی دهند. بعلاوه روشهای مورد استفاده نیز قدیمی بوده و محاسبات ناصحیح دارند. بنابراین اغلب نوزادان قبل از تولد تنها پس از شروع نشان دادن علائم بيماري قابل پیش آگهی هستند.

کودکان بیماردر گروه کلاسیک  هنگام تولد در طی 3 تا 7 روزگی علائم نرمال  از خود نشان می دهند. کودکان MSUD گروه واسطه ای علائمی جزئی تر داشته و سريع بروز نمی کند.

علائم شامل نق نق کردن، بی حالی، کاهش میل به غذا ، عدم وزن گیری، هایپوتونیا (تون ضعیف ماهیچه)  هایپرتونیا (تنش شدید ماهیچه) ، تهوع ، گریه با صدای بلند، حمله ناگهانی بیماری و بوی مشخص شربت افرا از اداراست که هنگام تعویض کهنه بچه پس از خشک شدن، بوی قابل توجهتری از آن بروز می کند.

پیش آگهی ها می توانند توسط آنالیز اسیدهای آمینه BCAA و تست خونی که نشان دهنده سطوح 20 اسید آمینه و ارتباط آنها با یکدیگر است مورد بررسي قرارگيرند.

در يك گزارش ارائه شده هنگامی که در یک سپوزیوم 2000 نفری درماساچوست 300 نفر از بیماران MSUD شرکت نموده بودند در بین آنها 75 خانواده به همراه کودکان مبتلای خود جلب توجه میکردند. این خانواده ها از 24 ایالت و 5 کشور کانادا ، شیلی و پروتوریکا ، برزیل و ایرلند شرکت کرده بودند. در یکی از مقالات مورد بررسی توسط دکتر هولمز مورتون راجع به پیشرفت و تشخیص درمان بیماری تمرکز اصلی درمان روی سیستم عصبی مرکزی بیمار قرار داشت و او برای روشن شدن پیشرفت درمان مواردی از کودکان 9 روزه را که به دلیل مثبت بودن تست غربالگری به کلینیک ارجاع شده بودند مورد بررسی قرار داد. متأسفانه بدلیل تاخیر در نتیجه آزمایش  کودکان از وضعیت نوع کلاسیک بیماری رنج می برند. ولی به هر حال باشروع نوع درمان پس از گذشت حدود 36 ساعت سطوح اسیدهاي آمینه شاخه دار بطور عمده اي کاهش یافت و پس از 48 ساعت تقریباً در دامنه نرمال قرار گرفت. پس از گذشت 72 ساعت از درمان این کودکان فرمولایی را از طریق دهان دریافت کرده و سپس نتایج آزمایشات نرولوژیکال به سمت نرمال پیش رفت و این کودکان پس از 7 روز آماده بازشگت به خانه شدند. این مدیریت درمان متابولیکی درست در مقابل روش قدیمی دیالیز بکار برده شد. و در جهت کاستن از سطوح اسیدهای آمينه شاخه دار با هیدراته نمودن آنها و خروج از بدن همراه بود كه در نتیجه منجر به کاسته شدن از سطوح لوسین گشت.

دکتر مورتون شنوندگان خود را با داستانهای موفقیت آمیز در زمینه نتایج درمانهای متابولیکی از 37 کودک بيمارMSUDو تازه تولد یافته در کلینک استارزبورگ متحیر نمود. او موفق شد با یافتن والدین ژنهای معیوب طی 18 مورد پیش آگهی در 12 تا 24 ساعت پس از تولد با شروع به موقع درمانهای متابولیکی آنها رااز این خطر برهاند. هم اکنون متوسط ماندن بیماران وی در بیمارستان 4 روز در مقایسه با ماهها بستری شدن بيمار و گرفتاری خانواده های آنها در گذشته قابل مقايسه با درمانهاي قبلي می باشد.

در گزارش ديگري یک نمونه خانم 46 ساله بیمارکه انرژی مصرفی وی توسط گزارش فعالیتهای روزانه و کالری متری غیرمستقیم محاسبه شده است ، در طی درمان با Parentenl  nutrition نیتروژن مورد نیاز و سطح تحمل اسید آمینه هاي شاخه دار (BCAAS) در وي  تخمین زده شد.رژیم طراحی شده با محدودیت های لازم و برنامه نرم افزاري کمکی بیماررا در محاسبات رژیمی خود و تعيين محدوده مجازمصرف پروتئين بسیار ياري نمود.

همچنين دريك مطالعه دختر بچه 6 ساله با شکل سخت بیماری و علائم شدید نورولوژیکی شامل آتاکسی متناوب، اوهام و تشنج همراه با اسیدوز متابولیک و افزایش سطوح خونی (BACCS) مشاهده گشت، این علائم تنها در طول دوران عفونت مشاهده شدو ما بین این دوران دختربچه سالم و یافته های بیو شیمیایی وی نرمال بودند. پس از طی این وضعیت به کمک رژیم غذايي که پروتئین و بیکربنات سدیم معيني داشت عفونت بطور موفقیت آمیزی درمان شد.

آنالیزهای صورت گرفته در آنزيم1– c14 – لوسین دكربوكسيلاز در فیبروپلاست ها ، فعالیت نرمال آتریم را در دختربچه10%  و در والدین او 70 – 50% نشان داد.

درمان: با شروع درمان در هفته اول تولد می توان تا حد زیادی جلوی عواقب وخیم بیماری را گرفت. روش های دزمان شامل جایگزینی پروتئنی های رزیم غذایی توسط مخلوطی از اسید های آمینه فاقد لوسین ،ایزولوسین و والین می باشد.هنگامی که سطح پلاسمایی این اسید های آمینه به حد طبیعی باز می گردد. مقداری از این ترکیبات به شیر و سایر مواد غذایی اضافه می شود.به طوری که هیچ گاه از میزان نیاز متابولیک شیر خوار فراتر نرود .. دیالیز به تنهایی روش مرجعی جهت کاستن از سطوح بالای اسیدهای آمینه شاخه دار (BACCS) نمی باشد. یک درمان موثرتر، تجویز محلولهای حاوی اسیدهای آمینه که محتوی (BACSS) نباشد و از طریق تزریق درون ریه ی (IU) همراه با گلوکز وارد بدن شود،مورد نیاز ميباشد.

پس از تزریق محلول که بطور اختصاصی بدین منظور تجویز می شود، اجازه داده می شود که لوسین، والین و ایزولوسین جهت سنتز پروتئینی در بدن مصرف شوند، بنابراین بسرعت سطوح این سه اسید آمینه شاخه دار (BACCS) کاهش یابد. در بعضی مواقع انسولین یا عواملی مشابه آن جهت سرعت بخشیدن به مصرف (BACCS) بطور جداگانه تجویز می گردد.

تجویز ایزولوسین و والین اضافی جهت کمک به کمبودهای این دو اسید آمینه هنگامی که سطح سرمی آنها نسبت به لوسین بسرعت کاهش می یابد کمک کننده است، چرا که سطوح بسیار پایین ایزولوسین و والین می تواند سبب جوشهای شدید پوستی در کودکان شود. پیشگیری از سقوط سطح لوسین از حد قابل قبول با تجویز در اسید آمینه دیگر مرتفع می گردد.

درمان دراز مدت MSUD مشتمل بر کنترل دائمی دقیق و محدودیت شدید رژیمی در مصرف پروتئین به منظور پیشگیری از تجمع (BCAAS) در خون است. ترکیب عمده رژیم غذایی، فرمول خاص طراحی شده برای کودکان گرفتار MSUD است.

این فرمول شامل کلیه ویتامین ها، مواد معدنی، کالری ها و آمینو اسیدهای دیگر تامين كننده جهت رشد کامل می باشد. در عین حال محدودیت در مصرف این اسید آمینه لحاظ شده است.

اساساً کودکی که تحت درمان با فرمول تغذیه ای کمکی MSUD است تحت کنترل شدید بر حسب فرمول پروتئینی آن نیز می باشد از جمله فرمولاهای معرفی شده Enfamil یا Similac می باشد.

پس از مصرف اين فرمولاها کنترل شدید سطوح خونی و آزمایشات لازم جهت تعدیل احتمالی ترکیب فرمول ضروری است که جهت اطمینان از سطوح متعادل و متناسب هر سه اسید آمینه شاخه دار (BACCS) انجام می گردد .کودک گرفتار MSUD در هنگام رشد باستی همچنان به مصرف فرمول مخصوص اقدام نماید. و مقادیر توزین شده جیره غذایی بر حسب میزان لوسین روزانه تجویز می شود. بطور نمونه رژیم غذایی MSUD نمی تواند شامل غذاهای پرپروتئین از قبیل، گوشت، دانه ها، تخم مرغ و اغلب محصولات لبنی باشد.

بررسی غلظتهای اسید آمینه های پلاسما در کودکان با استفاده از (HPLC) کروماتوگرافی گازی نشان داد در طول یک دوره 3 ساله 14 نمونه بیمار در بیمارستان بستري شدند که بطور اخطار آمیزی شیوع این بیماری را در بریتانیا نسبت به بقیه کشورهای غربی نشان می دهد.

به نظر می رسد با استفاده از HPLC روش قابل اطمینانی جهت محاسبه مقادیر اسیدهای آمینه شاخه دار و اسیدهای آمینه دیگر در نمونه های خونی پلاسمای کودکان مبتلااعمال شده است. بعلاوه اخیراً همچنین یک روش آتریماتیک براساس فلوئورومتریک COBAS جهت اندازه گیری سریع و نیمه کمی (BACC) در بیماران در جهت افزایش پیش آگهی اولیه بکار گرفته می شود

اگر یکی از فرزندان مبتلا بهMSUD  است، شما میتوانید آزمایش DNA را در طول بارداری بعدی انجام دهید. این آزمایش به شما خواهد گفت که، کودک بعدی شما مبتلا به این بیماری هست یا خیر. نمونه مورد نیاز برای انجام این تست از آمینوسنتز و یا CVS  به دست می آید. روش دیگر تشخیص بیماری در طول بارداری، تستهای آنزیمی برروی سلولهای بدن جنین است.  نمونه مورد نیاز برای این تست از آمینوسنتز و یا   CVSبه دست می آید. والدین میتوانند تصمیم بگیرند که، تستهای آزمایشگاهی را در طول بارداری بر روی جنین انجام دهند و یا بعد از تولد کودک، تستها را روی نوزاد انجام دهند.  مشاوران درباره این که کدام روش بهتر است به والدین توضیح خواهند داد.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>