SÚHRN
Autori charakterizujú dedičné poruchy metabolizmu, zdôrazňujú ich klinické príznaky, ktoré upozorňujú lekára na ich diagnózu a osobitne sa zameriavajú na súčasné možnosti diagnostiky a liečby fenylketonúrie. Nová organizácia skríningu fenylketonúrie na Slovensku priniesla od roku 1995 podstatné zlepšenie včasného zachytenia choroby a skrátenie času definitívnej diagnózy. V klinických prejavoch a odpovedi na liečbu existujú značné rozdiely medzi pacientmi s fenylketonúriou.

V práci sa rozoberá súčasný stav diétnej terapie, v liečbe sa upozorňuje na využitie sapropterínu, enzýmovú náhradnú terapiu, suplementáciu veľkými neutrálnymi aminokyselinami a génovú terapiu.
Kľúčové slová: dedičná porucha metabolizmu – hyperfenylalaninémia – diagnostika – skríning – sapropterín – génová liečba.
Lek Obz, 60, 2011, č. 7-8, s. 328 – 332.

Treatment of phenylketonuria yesterday, today and tomorrow

Jaroslava STRNOVÁ, Oto ÜRGE, Adriana NOGEOVÁ

(Z Kliniky pre deti a dorast A. Getlíka LF SZU,  prednostka doc. MUDr. K. Furková, CSc., mim. prof.)

SUMMARY
Authors characterize inborn errors of metabolism; stress their clinical symptoms which call attention to the diagnosis and especially to current possibilities in phenylketonuria diagnostics and therapy. New phenylketonuria screening organization in Slovakia from 1995 brought a substantial improvement in the disease recording and in the time shortening of the early definitive diagnosis. In the clinical symptoms and in the response to the treatment there are in phenylketonuria patients’ considerable differences. In the article is analyzed current state of the diet therapy, is stressed use of sapropterine, enzymatic substitution therapy, supplementation with neutral aminoacids and gene therapy.
Key words: inborn error of metabolism, hyperphenylalaninemia, diagnostics, screening, sapropterine, gene therapy.

Lek Obz, 60, 2011, 7-8, p. 328-332.

Úvod

Dedičné metabolické poruchy (DPM) predstavujú rôznorodú skupinu geneticky podmienených chorôb, pri ktorých často nie je možné chorobu rozpoznať ani podrobným klinickým vyšetrením, pretože môžu byť úplne bezpríznakové. Iné sa prejavia len pri záťažových situáciách, napr. pri infekcii, chirurgickom výkone, hladovaní.

Podstatou choroby je znížená aktivita alebo úplné chýbanie enzýmu v intermediárnom metabolizme, v dôsledku čoho dochádza k hromadeniu metabolitu pred prekážkou, čo spôsobuje poškodenie tkanív organizmu dieťaťa, predovšetkým centrálneho nervového systému (2, 10, 11). Pri podozrení na dedičnú metabolickú poruchu sa sústreďujeme vzhľadom na často nešpecifické príznaky choroby na:

1.    všeobecné príznaky:

výskyt DMP v rodine,

syndróm náhleho úmrtia dieťaťa (SIDS) v rodine,

úmrtie súrodenca v novorodeneckom (dojčenskom) veku často zavinené sepsou neznámej etiológie, atypický priebeh bežnej choroby a neúčinnosť bežnej liečby, a

2.    zvláštne príznaky:

•    zvláštny zápach moču a potu,

•    drobné stigmy a dysmorfie,

•    zvláštny typ vlasov,

•    svalová hypotónia,

•    poruchy termoregulácie,

•    vracanie bez zjavnej príčiny.

Anamnéza a klinické vyšetrenie môžu viesť k podozreniu, že ide o dedičnú metabolickú poruchu, preto

by mala ihneď nasledovať laboratórna diagnostika. Diferenciálna diagnostika sa opiera o vyšetrenie

krvi, moču a likvoru, o využitie pomocných vyšetrení röntgenologických, ultrasonografických, ev. EKG, CT, MRI.

Medzi najčastejšie dedičné metabolické poruchy patria poruchy metabolizmu a transportu aminokyselín. Podľa typu zúčastnených aminokyselín sa delia na:

•    hyperfenylalaninémie,

•    poruchy metabolizmu tyrozínu,

•    organické acidúrie,

•    poruchy cyklu močoviny,

•    poruchy metabolizmu sírnych aminokyselín,

•    poruchy metabolizmu ornitínu,

•    nekrotickú hyperglycinémiu,

•    poruchy metabolizmu prolínu a serínu,

•    poruchy transportu aminokyselín cez bunkovú membránu (2, 3).

Hyperfenylalaninémia

Hyperfenylalaninémia (HPA) je skupina dedičných metabolických porúch aminokyseliny fenylalanínu, pri ktorých je jeho koncentrácia v krvi nad 240 µmol/l.

Klasifikácia HPA

HPA I    - klasická fenylketonúria,

HPA II    - mierna (mild) fenylketonúria,

HPA III    - benígna fenylketonúria,

HPA IV    - malígna fenylketonúria,

HPA V    - malígna fenylketonúria,

HPA VI    - deficit fenylalanínaminotransferázy,

HPA VII    - tranzientná fenylketonúria,

HPA VIII    - sekundárna fenylketonúria,

HPA IX    - maternálna fenylketonúria (3).

Fenylketonúria

Najčastejšou príčinou vysokej koncentrácie fenylalanínu v krvi je geneticky podmienená porucha aktivity enzýmu fenylalanínhydroxylázy (PAH) v pečeni, ktorý katalyzuje hydroxyláciu fenylalanínu v prítomnosti kofaktora BH4 na tyrozín. V PAH géne, ktorého lokus je na 12. chromozóme, je v súčasnosti známych viac ako 500 mutácií, ktoré sú príčinou hyperfenylalaninémie I. typu – klasickej fenylketonúrie.

Najčastejšou mutáciou klasickej fenylketonúrie v našej populácii je R 408 W, v rómskom etniku na Slovensku R 252 W. Choroba je autozómovo recesívne dedičná, čo znamená, že sa manifestuje iba v homozygotnom stave. Rodičia heterozygoti majú 25 % chorých detí, 25 % zdravých detí a 50 % heterozygotných nosičov patologického génu.

Podľa správy Skríningového centra novorodencov je incidencia fenylketonúrie na Slovensku 1 : 6276 živo narodených (8).

Úspešná liečba fenylketonúrie sa datuje od roku 1953, kedy nemecký detský lekár prof. Horst Bickel po prvýkrát použil pre fenylketonurikov diétu so zníženým obsahom fenylalanínu, ktorou sa podarilo zabrániť ireverzibilnému poškodeniu mozgu chorého dieťaťa. K tomuto objavu dospel jednoduchou úvahou, že keď už nie je možné odstrániť dedične vyvolanú prekážku v spracovaní fenylalanínu, tak ju jednoducho treba obísť a fenylalanín v strave obmedziť.

Fenylketonúria sa dlho považovala za klasický príklad jednoduchej genetickej choroby, ktorá je liečiteľná. V súčasnosti vieme, že v klinických prejavoch a odpovedi na liečbu existujú značné rozdiely medzi pacientmi s fenylketonúriou. V dôsledku veľkého počtu mutácií v géne pre fenylalanínhydroxylázu nie je ľahké stanoviť koreláciu medzi genotypom a fenotypom pacienta. Samostatnú kapitolu predstavujú hyperfenylalaninémie IV. a V. typu – malígne fenylketonúrie, pretože chýbanie kofaktora tetrahydrobiopterínu (BH4) znamená, že fenylalanín sa nemôže metabolizovať na tyrozín, čo vedie k zvyšovaniu koncentrácie fenylalanínu v krvi pacienta. Diétna liečba je v týchto prípadoch neúčinná (3, 9).

Liečba fenylketonúrie prešla mnohými etapami a vylepšeniami, avšak eliminačná diéta má v nej stále významné miesto. Rozhodujúcim faktorom je včasné začatie liečby, pretože platí: „kto zavčasu dáva, dvakrát dáva“. Dieťa s fenylketonúriou sa narodí bez príznakov choroby a fenylalanín ako esenciálna aminokyselina začne v krvi stúpať až po príjme bielkovinovej potravy. V roku 1972 sa začal skríning fenylketonúrie na Slovensku. Skríningovou metódou bolo semikvantitatívne stanovenie koncentrácie fenylanínu Guthrieho metódou. Guthrieho metóda bola ako skríningová síce vhodná, ale bola zaťažená vysokým percentom recallových vyšetrení, čím sa predlžovala doba definitívneho stanovenia diagnózy – s priemerným vekom dieťaťa 6,3 týždňa.

V roku 1995 došlo k zásadnej zmene v organizácii skríningu. Zmenila sa skríningová metóda na kvantitatívne stanovenie koncentrácie fenylalanínu zo suchej kvapky krvi. Pre skríning fenylketonúrie je stanovený cut-off limit 150 µmol/l. Hodnoty v rozmedzí 150 – 300 µmol/l sú nahlasované ako šedá zóna, hodnoty nad 300 µmol/l ako horúci recall príslušným centrám pre diagnostiku a liečbu fenylketonúrie.

Nová organizácia skríningu priniesla:

•    minimálne recallové hodnoty,

•    pozitívny skríning = diagnóza,

•    skrátenie definitívnej diagnózy v priemere na 2,3 týždňa,

•    jednotnú evidenciu, kódovanie, sledovanie záchytu (8).

Zabezpečenie skríningu a následnej starostlivosti o zachytené prípady určuje Metodický pokyn Ministerstva zdravotníctva SR – Vestník MZ-SR z decembra 2008 (5). Rozhodujúcim faktorom pri zostavovaní diétneho režimu je obmedzenie množstva fenylalanínu v strave dieťaťa tak, aby jeho koncentrácia v krvi nedosahovala nebezpečné hodnoty, ale aby nevznikol ani jeho nedostatok. Bielkoviny ako základné stavebné jednotky dostáva pacient s fenylketonúriou vo forme špeciálnych diétnych prípravkov s redukciou alebo úplným vynechaním fenylalanínu.

Začiatky liečby fenylketonúrie neboli ľahké. Prípravky bolo možné doviesť iba na mimoriadny dovoz a mnohé z pohľadu kvality, prípravy a chuťových vlastností robili problémy nielen chorým deťom, ich rodičom, ale aj lekárom. Napriek tomu však takáto možnosť liečiť pacientov s fenylketonúriou bolo veľkým víťazstvom, nakoľko pacienti dostali šancu zlepšiť kvalitu svojho života, ktorú dovtedy nemali.

Vďaka vedeckému a technickému pokroku sa možnosti liečby fenylketonúrie zlepšovali, takže v súčasnosti sú k dispozícii diétne prípravky, ktoré nielenže spĺňajú náročné kritériá čo do obsahu fenylalanínu, bielkovín, minerálnych látok, stopových prvkov a vitamínov, ale ktoré umožňujú, aby pacienti dostávali plnohodnotnú stravu, ktorá je dostatočne pestrá a spĺňa aj chuťové požiadavky. Typická fenylketonurická výživa neobsahuje tradičné zdroje omega-3-polynenasýtených mastných kyselín, ktoré sú esenciálne pre zdravý vývoj nervového systému, kognitívnych funkcií, mentálneho zdravia, vývoja sietnice, kardiovaskulárnych funkcií a ďalších dôležitých systémov. Kľúčovou sa stala požiadavka, aby sa 3-omega-polynenasýtené mastné kyseliny stali štandardnou súčasťou diéty. Túto požiadavku riešia moderné diétne prípravky, pretože prirodzené zdroje týchto mastných kyselín sú pre diétu pacientov s fenylketonúriou značne obmedzené. Účinné a pacientmi dobre tolerované sú aj koncentrované nízkoobjemové proteínové produkty, ktoré môžu nahradiť jednu alebo niekoľko dávok diétneho prípravku, čím sa zlepšuje compliance, najmä u starších pacientov (pobyt v internáte, zamestnaní a pod.).

V roku 1957 si anglický profesor Charles Dent všimol, že jeho pacientka s fenylketonúriou má tri mentálne poškodené deti, ktoré fenylketonúriu nemali. Vyslovil domnienku, že príčinou ich postihnutia je vysoká koncentrácia fenylalanínu v krvi matky počas tehotenstva. Zásluhou lekárov Lenkeho a Levyho bol uznaný maternálny PKU syndróm. V štúdii, ktorú títo lekári vykonali, sa zistilo, že 92 % detí neliečených fenylketonuričiek malo mentálne poškodenie, 73 % mikrocefáliu a 12 % vrodenú chybu srdca. Vysoká koncentrácia fenylalanínu v krvi matky ovplyvňuje fetálny vývoj rôznymi spôsobmi. Jedna z teórií hovorí, že pravdepodobne podobným spôsobom ako alkohol. Pri liečbe fenylketonuričky počas tehotenstva sa musí zaistiť koncentrácia fenylalanínu v bezpečnom rozmedzí 120 – 240 µmol/l, pretože fetálne koncentrácie fenylalanínu u plodu sú 1,5- až 2-krát vyššie ako u matky v dôsledku aktívneho transportu cez placentu z matky doň (4, 9).

V súčasnosti sa zistilo, že mnohí pacienti s fenylketonúriou priaznivo odpovedajú na liečbu tetrahydrobiopteríno-sapropterínom (BH4), ktorý ako kofaktor hydroxyláz fenylalanínu je podmienkou aktivity fenylalanínhydroxylázy, a tým premeny fenylalanínu na tyrozín. BH4 zvyšuje termálnu stabilitu a ochranu proti proteolytickej degradácii a oxidačnej inaktivácii mutovaného proteínu, tzv. chaperone-like effect. V prípade hyperfenylalaninémie sapropterín = šaperón, ktorý sa snaží o opravu mutácie.

Z týchto skutočností vyplýva, že jednoznačným dôvodom na podávanie sapropterínu je jeho chýbanie, takže fenylalanín sa nemôže transformovať na tyrozín, výsledkom čoho je vysoká koncentrácia fenylalanínu v krvi. V takomto prípade ide o substitučnú liečbu.

Podľa očakávania môžu mnohí pacienti reagovať na liečbu BH4, čo umožňuje postupné uvoľnenie (nie vynechanie) diéty s nízkym obsahom fenylalanínu. Najlepšími respondérmi sú pacienti s miernou hyperfenylalaninémoiu, ktorí majú ešte určitú reziduálnu aktivitu fenylalanínhydroxylázy. Známe sú aj prípady, keď dlhodobá liečba BH4 zvyšuje toleranciu fenylalanínu aj u pacientov so závažným fenotypom. Veľkým pozitívom v liečbe hyperfenylalaninémie je, že je k dispozícii dihydrochlorín sapropterín, ktorý je vhodný na liečbu od 4. rokov života, pre adolescentov aj dospelých. Výber pacientov pre takúto liečbu sa robí na základe kritérií, ktoré uvádza algoritmus stanovenia odpovede na liečbu (obr. 1 - 3). Praktickým problémom je hraničná hodnota fenylalanínu, ktorá sa pohybuje medzi 400 – 600 µmol/l k vykonaniu záťažového testu s BH4. Za vhodného respondéra sa považuje pacient, u ktorého po podaní BH4 poklesne koncentrácia fenylalanínu o 30 % pôvodnej hodnoty (1, 7).

Degradácia fenylalanínu v črevnom lúmene (enzýmová náhradná terapia)

Podstatou je podávanie enzýmu fenylalanínamoniakolyázy (PAL), ktorý znižuje absorpciu fenylalanínu z lúmena čreva tým, že ho premieňa na menej toxické metabolity – kyselinu transškoricovú a amoniak. Problémom bola jeho inaktivácia tráviacimi enzýmami. V experimente na zvieratách (myši) je použitie rekombinantnej fenylalanínamoniakolyázy chemicky konjugovanej s polyetylénglykolom PEG-PAL. Klinická štúdia na ľudských jedincoch predpokladá 3 klinické fázy:

•    klinickú fázu I: dávka PAL 0,1 mg/kg

•    klinickú fázu II: dávka PAL 2 mg/kg 1x za 8 dní

•    klinickú fázu III: prebieha od roku 2012, je zameraná na bezpečnosť liečby.

Suplementácia veľkými neutrálnymi aminokyselinami

Fenylalanín a iné veľké neutrálne aminokyseliny (LNAA – tyrozín, tryptofán, leucín, izoleucín, valín, metionín) sú cez hematoencefalickú bariéru transportované pomocou L-typového nosiča aminokyselín, o ktorý navzájom súperia. Na tomto princípe bola založená terapia so suplementáciou LNAA okrem fenylalanínu, ktorá blokuje prienik fenylalanínu cez hematoencefalickú bariéru, čím znižuje cerebrálnu koncentráciu fenylalanínu. Spočiatku sa táto liečba ukazovala vhodnou pre adolescentných a dospelých pacientov, ktorí mali problém s dodržiavaním nízkobielkovinovej diéty. Pätnásťročné skúsenosti však nezistili rozdiel v kvalite kognitívnych funkcií medzi týmito pacientmi a klasicky liečenými fenylketonurikmi.

Génová terapia

Príprava správnej kópie porušeného génu je síce ideálnou liečbou genetických chorôb, ale zatiaľ pre množstvo prekážok nerealizovanou. Gén pre fenylalanínhydroxylázu sa exsprimuje najmä v pečeni, ako vektor sa použil adenovírus. Gén sa „opravuje“ veľmi pomaly, oprava je zatiaľ iba na obmedzenú dobu. Okrem technických problémov sú aj špecifické aspekty samotnej choroby (6, 7, 9).

Záver

Liečba fenylketonúrie je celoživotná. Jej hlavným cieľom je čo najlepšia kvalita života pacientov s fenylketonúriou, čo je podmienené kvalitným a dôsledným skríningom, včasnou a optimálnou liečbou, uplatňovaním nových, moderných liečebných postupov. Diétna liečba fenylketonúrie je náročná, obmedzujúca a hlavne u starších detí, adolescentov a dospelých klesá compliance k takejto liečbe.

Veľkou výhodou je, že aj v súčasnosti môžeme týmto pacientom ponúknuť alternatívny spôsob liečby. Každá liečebná stratégia má svoje výhody aj nevýhody, ale nízkobielkovinová diéta je stále metódou voľby. Hoci pacient musí aj naďalej dodržiavať diétny režim, nové alternatívy liečby zlepšujú jeho compliance nielen k samotnej liečbe, ale aj k vlastnej chorobe.

Literatúra

1.    BURTON, B.K., GRANDE, D.K., MILANOWSKI, A.: The response of patients with phenylketonuria and elevated serum phenylalanine to treatment with oral sapropterin dihydrochloride (GR-tetra-hydrobiopterin). J Inherit Metab Dis, 30, 2007, s. 700-707.
2.    FERNANDES, J., SAUDUBRAY, J-M., BERGHE, G., WALTER, J.H.: Diagnostika a léčba dědičných metabolických poruch. 4. vyd. Praha: Triton, 2008, s. 257-268.
3.    HOFFMANN, G.F., NYHAN, W.L., ZSCHOCKE, J., KAHLER, S.G., MAYATEPEK, E.: Dědičné metabolické poruchy. Praha: Grada publishing, 2006, s. 125-135.
4.    KOCH, R., TREFZ, F., WAISBREN, S.: Psychosocial issues and outcomes in maternal PKU. Mol Genet Metab, 99, 2010, Supplement, s. 568-574.
5.    Metodický pokyn MZ-SR, Vestník MZ-SR, 2008, čiastka 58-60.
6.    SARKISIAN, C.N., GAMEZ, A.: Phenylalanine ammonia lyase, enzyme substitution therapy for phenylketonuria, where are we now? Mol Genet Metab, 86, 2005, Suppl 1, s. 22-26.
7.    SINGH, R.H., DOUGLAS, T.D., QUIRK, M.E.: Current trials for alternative treatment of phenylketonuria. Symposium Advances and Chalenges in PKU, Abstrakt, Lisabon, Portugal, March, 2011.
8.    Skríning novorodencov SR, správa skríningového centra SR za rok 2010.
9.    ÜRGE, O., STRNOVÁ, J.: Nové prístupy v liečbe fenylketonúrie na Slovensku. Det Lekár, 16, 2009, č. 1, s. 5-7.
10.    ÜRGE, O., STRNOVÁ, J., MOSENDZOVÁ, B.: Súčasné možnosti diagnostiky dedičných metabolických porúch. Det Lekár, 2, 1994, s. 62-63.
11.    ZSCHOCKE, J., HOFFMANN, G.F.: Vademecum metabolicum. Manual of Metabolic Pediatrics, 2. vyd., Friedrichdorf, Germany: Die Deutsche Bibliothek, 2004, s. 16.