VIII. Наследственные нарушения обмена веществ

Глава 36. Принципы диагностики и лечения наследственных нарушений обмена веществ

С. Цедербаум, Д. Доннелл

I. Общие сведения. Хотя отдельные наследственные нарушения обмена веществ встречаются редко, их общая распространенность превышает 1:500. Наследственные нарушения обмена веществ обусловлены мутациями — изменениями последовательности нуклеотидов ДНК. Мутации приводят к синтезу дефектных белков (в том числе — структурных белков, ферментов, гормонов, факторов роста, белков-рецепторов). В частности, если мутация затрагивает ген, кодирующий фермент, то последний частично или полностью утрачивает каталитическую активность. Подавляющее большинство наследственных нарушений метаболизма обусловлено генетическими дефектами ферментов, участвующих в обмене аминокислот, углеводов и липидов. Патогенез и клинические проявления определяются отсутствием промежуточных или конечных нормальных метаболитов и накоплением токсических метаболитов. Клиническая картина в значительной мере зависит от степени проявления (экспрессивности) мутантного гена, а также от других генетических факторов и условий окружающей среды. Самые частые и тяжелые последствия биохимических дефектов у большинства больных — умственная отсталость и неврологические расстройства.

А. Наследственные нарушения обмена веществ наследуются аутосомно-рецессивно, аутосомно-доминантно либо рецессивно, сцепленно с полом. Чаще всего встречаются аутосомно-рецессивные заболевания. У некоторых женщин — носительниц рецессивного мутантного гена, локализованного на X-хромосоме, может проявляться биохимический дефект. Это обусловлено инактивацией второй X-хромосомы, несущей нормальный доминантный ген.

Б. Можно выделить по крайней мере 7 категорий наследственных нарушений обмена веществ (см. табл. 36.1). Нарушения метаболизма водорастворимых веществ с небольшой молекулярной массой (аминокислот, органических кислот, моно- и дисахаридов) и нарушения энергетического обмена обычно проявляются сразу после рождения и протекают остро; другие нарушения обмена веществ нередко протекают скрыто, с медленным развитием поражений различных органов.

В. Стремительный прогресс молекулярной биологии открыл новые возможности диагностики и лечения наследственных нарушений обмена веществ. Одно из самых крупных достижений в этой области — разработка метода выявления генетических дефектов путем ПЦР и последующей гибридизации со специфическими олигонуклеотидными зондами. Этот метод в последнее время широко используется в пренатальной диагностике наследственных метаболических нарушений.

II. Диагностика

А. Общие правила. Некоторые болезни (фенилкетонурию, галактоземию, болезнь кленового сиропа и другие) выявляют при массовом обследовании новорожденных. Менее распространенные заболевания диагностируют у новорожденных или детей старшего возраста из групп высокого риска. Заподозрить наследственное нарушение метаболизма следует при наличии одного и, в особенности, нескольких анамнестических, клинических и биохимических признаков, перечисленных в табл. 36.2. Надо помнить, что разные наследственные болезни могут проявляться сходными биохимическими нарушениями. Кроме того, многие клинические проявления наследственных нарушений метаболизма у новорожденных сходны с клиническими проявлениями других заболеваний. При остром проявлении нарушений метаболизма у новорожденных или у детей старшего возраста, а также при рецидивирующем течении болезни безотлагательно начинают лечение и стараются как можно быстрее установить метаболический дефект, лежащий в основе заболевания. Детальное обследование проводят в следующих случаях:

1. Если на фоне лечения сохраняется один или несколько симптомов.

2. Если обнаружено необычное сочетаниенескольких симптомов, не обусловленных сопутствующим заболеванием.

Б. Лабораторная диагностика

1. Наследственные нарушения метаболизма малых молекул и энергетического обмена. В табл. 36.3 перечислены пробы, необходимые для исчерпывающей оценки метаболического дефекта. Стандартные исследования выполнимы практически в любой клинике. Остальные пробы выполняются в специализированных лабораториях или центрах. Самое распространенное специальное исследование — это количественный и качественный анализ аминокислот в моче. Его проводят при умеренном риске наследственных нарушений метаболизма. При остром начале заболевания на первом этапе обследования рекомендуется провести количественный анализ аминокислот в плазме. При остром, хроническом или рецидивирующем метаболическом ацидозе требуется определение органических кислот в моче. Обычно для исследования достаточно одной капли крови или мочи.

2. Лизосомные болезни накопления характеризуются сравнительно небольшими сдвигами уровней метаболитов в биологических жидкостях и более существенными — в пораженных клетках. Характерные внешние признаки: грубые черты лица, множественный дизостоз, спланхномегалия. Стандартные лабораторные исследования перечислены в табл. 36.4. По наличию частично гидролизованных внутриклеточных компонентов в моче можно судить о дефектах некоторых лизосомных ферментов. Накопление аномальных метаболитов в клетках доказывают с помощью биопсии. Исследование биоптатов конъюнктивы дает больше информации, чем исследование биоптатов кожи, поскольку клеточный состав конъюнктивы более разнообразен. Исследование наличия и активности лизосомных ферментов в плазме не всегда надежно, поскольку методы определения лизосомных ферментов не стандартизованы. Тем не менее таким путем диагностируют муколипидоз типа II (болезнь Леруа) и те лизосомные ферментопатии, на определении которых специализируется данная лаборатория.

В. Неврологическое и офтальмологическое обследование во многих случаях играет решающую роль в диагностике наследственных нарушений обмена веществ. Специальные методы: анализ слуховых, зрительных и соматосенсорных вызванных потенциалов; определение скорости распространения возбуждения; ЭМГ. Часто применяются КТ и МРТ головы или ЭЭГ, но, по нашему мнению, эти исследования малоинформативны.

Г. Определение активности ферментов. Если известно, что нарушение метаболизма обусловлено дефектом только одного фермента, то выявление пониженной или отсутствующей активности этого фермента на фоне накопления его субстрата позволяет избежать долгих поисков и размышлений и сразу установить диагноз. К сожалению, в большей части случаев накопление одного и того же субстрата может быть обусловлено дефектом одного из нескольких ферментов, участвующих в последовательных превращениях субстрата. В таких ситуациях успешность лечения и надежность прогноза зависят от точности выяснения дефекта. Самые частые причины ошибочных диагнозов — это небрежный анализ накапливающихся субстратов и недостаточное знание нормального метаболизма. Таким образом, если врач предполагает, что наследственное нарушение метаболизма обусловлено определенным ферментным дефектом, он должен непременно подтвердить свое предположение.

Д. Молекулярно-биологические исследования. За последние десятилетиявыяснены генетические дефекты, лежащие в основе многих наследственных нарушений обмена веществ. Получены олигонуклеотидные зонды, позволяющие точно и быстро установить генетический дефект. Метод ПЦР дает возможность использовать следовые количества ДНК больного. Анализ ДНК незаменим, если определение активности фермента затруднено или невозможно, особенно при пренатальной диагностике, когда нельзя измерить накопление субстрата.

III. Лечение

А. Общие правила

1. Нарушения метаболизма малых молекул и энергетического обмена. Цель лечения: снижение накопления субстратов или восполнение недостающих продуктов реакции. Возможные подходы: коррекция уровней субстратов или продуктов либо коррекция активности соответствующих ферментов (см. табл. 36.5).

а. Диета с исключением определенных веществ — самый распространенный способ лечения. Он был впервые использован для лечения галактоземии и фенилкетонурии. При галактоземии назначают диету со сниженным содержанием галактозы, а при фенилкетонурии и большинстве других нарушений используют полусинтетические смеси. В США такие смеси выпускают лаборатории Mead—Johnson (Эвансвилл, Индиана) и Ross (Колумбус, Огайо). Неправильное использование смесей может вызвать нарушение питания, поэтому лечение лучше проводить под наблюдением врача. Диету подбирают строго индивидуально. Лечение угрожающих жизни состояний описано ниже (см. гл. 36, п. III.Б).

б. Метод восполнения продукта применяют для лечения гликогенозов (введение глюкозы) и недостаточности пируватдегидрогеназы (создание запаса липидов). При некоторых ферментопатиях, например при недостаточности пируватдегидрогеназы или пируваткарбоксилазы, требуется очень точный расчет количества восполняемого продукта. В противном случае лечение будет неэффективным.

в. Метод регуляции уровня субстрата или его предшественника заключается в применении лекарственных средств, направляющих обмен неметаболизируемых субстратов или их предшественников по обходному пути, что уменьшает нагрузку на дефектную ферментную систему. Например, для лечения гипераммониемии используют бензойную кислоту и фенилацетат натрия. Бензойная кислота экскретируется в виде бензоилглицина (гиппурата), а фенилацетат — в виде фенилацетилглутамина. При введении 1 моля бензойной кислоты из организма выводится 1 моль азота, а при введении 1 моля фенилацетата натрия — 2 моля азота. Синтез гиппурата и фенилацетилглутамина «отвлекает на себя» аммиак, который иначе включился бы в цикл мочевины. Таким же образом лечат нарушения метаболизма органических кислот — метилмалоновую ацидемию и гомоцистинурию. В первом случае применяют левокарнитин, во втором — бетаин.

2. Витаминные добавки эффективны лишь при сохраненной чувствительности дефектной ферментной системы к витаминам. Назначают только тот витамин (кофактор), который в норме участвует в нарушенной биохимической реакции. Такой подход возможен в двух случаях.

а. Если нарушение метаболизма обусловлено дефектом фермента, участвующего в синтезе активной формы кофактора. Пример — чувствительная к витамину B₁₂ метилмалоновая ацидемия (недостаточность кобаламинредуктазы). В норме витамин B₁₂ подвергается многоэтапному процессингу, после чего становится кофактором в реакции превращения метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА. При чувствительной к витамину B₁₂ метилмалоновой ацидемии процессинг витамина B₁₂ нарушен.Чтобы «обойти» дефектные этапы процессинга,вводят очень высокие дозы гидроксикобаламина (в 1000 раз больше суточной потребности) 2 раза в неделю.

б. Если каталитическая активность дефектного фермента частично сохранена и усиливается в присутствии избытка кофактора. Пример — чувствительная к витамину B₆ гомоцистинурия (недостаточность цистатионинсинтетазы); применяют большие дозы пиридоксина.