Evoluzione fulminante di malattia metabolica da
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Evoluzione fulminante di malattia metabolica da
UNIVERSITA’ degli STUDI di ROMA “LA SAPIENZA” Anno accademico 2009/2010 MASTER DI TERAPIA INTENSIVA NEONATALE PEDIATRICA CASO CLINICO Un evoluzione fulminante di malattia metabolica da difetto del ciclo dell’urea Dottssa. A. Motta U.O. Neonatologia-UTIN Azienda Ospedaliera Garibaldi-Nesima Catania CASO CLINICO V.C., primogenita, nata alla 40° settimana di gestazione, da parto spontaneo con il peso di 3310 gr ed un APGAR di 9/10. Gravidanza riferita normodecorsa. Anamnesi positiva per poliabortività (3 aborti descritti precedenti alla gravidanza in questione). Dalla nascita allattamento misto. Dopo circa 24 la madre riferiva che la piccola non completava tutta la poppata e presentava una suzione meno valida rispetto alla nascita. Si trasferiva pertanto la piccola in terapia intensiva per osservazione clinica ed eventuali esami ematologici. La piccola all’ingresso in reparto appariva in buone condizioni cliniche, colorito roseo, buono il turgore e lo stato d’idratazione; In respiro spontaneo, eupnoico; Toni cardiaci ritmici Fc 134 b/min. Addome trattabile, feci meconiali, diuresi attiva, SaO2 in aria ambiente del 98%; Alla prova alimentare la paziente, seppure lentamente, completava tutta la poppata. Gli esami ematologici mostravano un emocromo nella norma (GB 15.200 GR 4.310.000 Hb 15,6 Ht 44,3 PLT 295.000) e nella norma risultavano pure il dosaggio degli elettroliti, gli indici di funzionalità renale ed epatica, le proteine totali, gli indici di flogosi e l’emogasanalisi. L’unico dato patologico era la presenza di una lieve ipocalcemia (7 mg/dl) corretta con calcio gluconato per os. Dopo circa 24 ore di osservazione, durante le quali la piccola aveva mantenuto buone saturazioni e discrete condizioni cliniche, si è osservato improvviso e repertino peggioramento del quadro clinico con insorgenza di torpore, rifiuto ostinato dell’alimentazione ed all’EGA acidosi metabolica (pH 7,21 pCO2 35,2 pO2 55 mmHg, HCO-3 -7,3 EB – 5,4) associate dopo poco alla comparsa di convulsioni tonico-cloniche generalizzate che richiedevano somministrazione di più boli di fenobarbitale, rianimazione cardio-respiratoria e ventilazione meccanica. 2 I nuovi esami ematologici eseguiti in urgenza mostrava all’emocromo un quadro di anemizzazione (GB 14.400, GR 2.740.000, Hb 10,1 g/dl, Ht 28%, PLT 222.000), un aumento dell’azotemia (19 mg/dl), della creatinina 1,6 mg/dl, delle transaminasi (AST/ALT 340/162 U/l) e un notevole aumento dell’ ammoniemia (4845 mmol/dl) mentre si aveva una riduzione delle proteine totali (4,4 g/dl). Negative risultavano invece tutte le colture (Emocoltura, Liquor coltura, Urinocoltura) e le ricerche infettivologiche per CMV, Toxoplasma, Rubeo, VDRL/TPHA ed Herpes. Agli esami strumentali l’ecografia encefalo mostrava un quadro di edema cerebrale diffuso con circonvoluzioni cerebrali poco marcate e di aspetto distese. IVH 1°a destra. L’rx addome mostrava invece la presenza di distensione meteorica di tutte le anse intestinali ileali e della cavità gastrica. Nella norma le dimensioni del colon. Per la persistenza delle convulsioni refrattarie alla terapia anticonvulsivante si eseguiva TAC encefalo: “non apprezzabile né il IV né il III ventricolo con riduzione di ampiezza dei ventricoli laterali. Non apprezzabili gli spazi liquorali periencefalici della base e della convessità. Scarsamente differenziabile la corteccia della sostanza bianca. Iperdensità del circolo venoso intracranico, come per importante congestione, da diffuso edema del parenchima encefalico”. Eseguito nel frattempo il dosaggio degli aminoacidi plasmatici che mostrava il seguente quadro: Glutamina: 726 N/A Idrossiprolina: 23 N/A Prolina: 234 N/A Arginina: 16 N/A Profilo aminoacidemico di grave scompenso metabolico. L’aumento della glutamina associato alla riduzione della citrullina e dell’arginina deponevano per il sospetto di un difetto di carbamil fosfato sintetasi (CPS) o di N acetil glutamato sintetasi (NAGs) 3 Lo stesso quadro si metteva in evidenza con la ricerca degli aminoacidi urinari in cui si evidenziava aumentata escrezione urinaria di acido lattico, 3-OH butirrico, 3 ketobutirrico, 3 metilglutaconico e piroglutammico. Veniva pertanto immediatamente sospeso l’ apporto proteico mantenendo però adeguato apporto calorico con la nutrizione parenterale per evitare il catabolismo proteico endogeno ed iniziata somministrazione di sodio benzoato (250 mg/Kg/die), L-arginina (200 mg/Kg/die)e resine a scambio ionico per la progressiva insufficienza renale. Non è stata eseguita dialisi per l’evoluzione fulminante della malattia che ha portato la piccola ad uno stato comatoso in terza giornata di vita che non ha reso possibile trasferimento presso struttura appropriata. La piccola ha infatti presentato dopo qualche giorno dal ricovero episodio di iperpiressia, trattata con paracetamolo che ha ulteriormente aggravato il quadro metabolico a cui è seguita insufficienza renale progressiva, acidosi metabolica non responsiva alle terapie e stato comatoso fino all’exitus in 7 gg. 4 ERRORI CONGENITI DEL METABOLISMO 1.1 INTRODUZIONE Le anomalie congenite del metabolismo rappresentano un gruppo eterogeneo di malattie, geneticamente determinate, in cui la mancata attività di una proteina (enzima, proteina di trasporto, recettore o pompa di membrana, proteina con funzione strutturale) altera un processo biochimico fisiologico dell’organismo con accumulo di sostanze a monte del danno che provocano lesioni primitive o secondarie in vari organi ed apparati. Fu Sir A. Garold , nel 1908, che per la prima volta introdusse il concetto di errore congenito del metabolismo nella sua descrizione dell’alcaptonuria. Da allora grazie alle nuove tecniche di indagine che consentono l’individuazione e il dosaggio quantitativo dei metaboliti nei liquidi organici come, ad esempio, l’impiego della gascromatografia accoppiata alla spettrometria di massa unitamente alle moderne tecnologie di biologia molecolare, sono stati individuati centinaia di nuovi errori congeniti del metabolismo e continuano tuttora ad essere segnalati. Attualmente sono stati identificati più di 500 difetti genetici relativi ad anomalie di sintesi, metabolismo, trasporto e accumulo di composti biochimici. Per molti errori congeniti del metabolismo è possibile la diagnosi prenatale attraverso l’esame del liquido amniotico, delle cellule amniotiche o dei villi coriali. Per altri è possibile una diagnosi precoce, prima dell’esordio clinico, attraverso gli screening neonatali di massa: iperfenilalaninemia, galattosemia, deficit d bionidasi, malattie delle urine a sciroppo d’acero (MSUD), omocistinuria e fibrosi cistica. La diagnosi precoce in questi casi consente una terapia tempestiva volta ad evitare danni irreversibili. 5 Esistono però anche una grandissima percentuale di malattie metaboliche congenite in cui non è possibile fare uno screening peri o neonatale e in cui la diagnosi non è sempre semplice poiché spesso la sintomatologia è sovrapponibile, talora, a quella di patologie più comuni quali la sepsi neonatale, le miningiti o i tumori cerebrali. 1.2 CLINICA Gli organi maggiormente interessati da queste patologie sono il sistema nervoso centrale e/o periferico, il fegato e la milza, l’apparato scheletrico, il muscolo e gli organi sensoriali. Le malattie metaboliche ereditarie hanno diverse caratteristiche in comune: • Sono certamente rare, ma nel loro complesso raggiungono un’incidenza significativa, • Sono progressive • Sono gravi e le lesioni sono per lo più irreversibili • L’età infantile è la più colpita • Vengono interessati quegli organi in cui è prevalentemente presente l’enzima carente e quindi è più elevato il substrato che si accumula. Il decorso clinico può essere: 1. ACUTO (con convulsioni, obnubilamento del sensorio, torpore, ipotonia, to e turbe respiratorie) 2. EPISODICO (con quadro tipico acuto, ad esempio dopo digiuno, eccessiv apporto proteico, infezioni) 3. CRONICO (con quadro clinico evolutivo, regressione psicomotoria, ipo o ipertonia, distonie, atassie, degenerazione retinica, scarso accrescimento, epatosplenomegalia, cardiomiopatia) 6 1.3 DIAGNOSI Sebbene la diagnosi definitiva sia spesso ardua, è possibile sospettare una malattia metabolica ereditaria sulla base di una attenta anamnesi (morti in età neonatale nella fratria, genitori consanguinei, inizio sintomatologia dopo intervallo libero, progressività ed ingravescenza dei sintomi, odore insolito del corpo e/o delle urine, anormalità del pianto) e soprattutto su una serie di indagini di I, II, III livello ANALISI DI I LIVELLO: Sangue Urine Liquor Emocromo Esame urine Esame chimico fisico Elettroliti Corpi chetonici Funz. renale Urino coltura Funz. epatica Glicemia Ammoniemia Chetonemia Emocoltura EAB Gap anionico ANALISI II LIVELLO: Sangue Urine Aminoacidemia Aminoacidi Lattacidemia Acidi organici Piruvatemia Zuccheri Acido orotico 7 ANALISI DI III LIVELLO: Dosaggio attività enzimatica su leucociti, emazie, fibroblasti o su prelievo bioptico epatico. 1.4 TERAPIA In presenza di una malattia metabolica l’intervento terapeutico può avvenire a livello del substrato e dei metaboliti da esso derivati mediante una terapia dietetica e l’eliminazione dall’organismo delle sostanze accumulate. Un altro tipo di intervento mira a ripristinare la normale funzione enzimatica o la somministrazione del coenzima in eccesso per stimolare l’attività enzimatica residua. Inoltre si può intervenire fornendo al paziente le sostanze carenti a causa del difetto enzimatico. Un ultimo approccio terapeutico, più complesso ma mirato alla risoluzione definitiva del problema, agisce direttamente sul genoma delle cellule somatiche interessate. 8 DIFETTI DEL CICLO DELL’UREA 2.1 DEFINIZIONE Il catabolismo degli aminoacidi conduce alla formazione di ammonio libero, altamente tossico per il sistema nervoso centrale. L’ammonio viene detossificato ad urea attraverso una serie di reazioni note come ciclo di Krebs-Henseleit o ciclo dell’urea. Quest’ultimo rappresenta un efficace sistema in cui per ogni due moli di ammonio viene escreta una mole di urea con il consumo di 3 moli di ATP. Le prime due tappe hanno luogo a livello mitocondriale mentre le successive si realizzano nel citosol. L’ammoniaca viene carbossilata per azione dell’enzima carbamil-fosfato-sintetasi (CPS) a carbamil-fosfato e questo per azione diretta dell’ornitinatranscarbamilasi (OCT) si unisce all’ornitina per formare la citrullina. La citrullina passa dal mitocondrio al citosol dove, attivata dall’enzima argininsuccinico-sintetasi (ASS), si lega all’acido aspartico per formare acido argininsuccinico. Questo composto viene scisso ad opera dell’enzima arginin-succinicoliasi (AL) in arginina e acido fumarico. L’arginina cosi formata viene scissa dall’enzima arginasi in urea, che viene eliminata per via renale, e in ornitina che ritorna nel mitocondrio, dove viene riutilizzata. (Fig 1) Fig 1. Ciclo dell’urea 9 Il blocco di una delle prime 4 tappe del ciclo per il deficit di uno degli enzimi interessati determina iperammoniemia. Sono da considerare normali valori di ammonio, nel neonato sano, inferiori a 65 μmoli/l. Nel neonato malato sono tollerati valori di ammonio fino a 180 μmoli/l ma generalmente valori uguali o superiori a 150 μmoli/l associati ad un normale gap anionico e normali concentrazioni glicemiche sono fortemente indicativi di un disordine del ciclo dell’urea. 2.2 CAUSE DI IPERAMMOMNIEMIA Le cause più frequenti di iperammoniemia sono ovviamente i disordini congeniti del ciclo dell’urea, tuttavia questa condizione può verificarsi anche in coincidenza con altri disordini metabolici genetici come le organicoacidurie, il disordine del metabolismo degli aminoacidi dibasici, della β-ossidazione degli acidi grassi e le lattico-acidosi. Condizioni patologiche che si associano a iperamoniemia sono inoltre l’insufficienza epatica, sindrome di Reye, l’asfissia neonatale, gli stati convulsivanti prolungati. Bisogna inoltre tener presente che l’elevato apporto proteico con la nutrizione parenterale e l’uso di alcuni farmaci come il valproato e i salicilati, possono determinare iperammoniemia. PRINCIPALI CAUSE DI IPERAMMONIEMIA Malattie genetico-metaboliche Difetti del ciclo dell’urea Difetti della β-ossidazione Lattico acidosi Acidemia organiche Aminoacidopatie (AA dibasici) Malattia di Wilson* 10 Tirosinemia* Galattosemia* Deficit di C1 antitripsina* Malattie acquisite Sindrome di Reye Asfissia neonatale Insufficienza epatica grave Stato convulsivo Iatrogena Alimentazione parenterale iperproteica Valproato Salicilati * (in conseguenza della grave insufficienza epatica) 3.2 SEGNI E SINTOMI La gravità dei segni clinici è proporzionale all’incremento dell’ammoniaca e della durata di esposizione a questi elevati livelli. L’ammonio infatti è tossico per il cervello dove determina edema cerebrale, necrosi focale ed emorragie intracraniche. Inizialmente i sintomi possono essere erroneamente considerati di origine gastrointestinale in quanto caratterizzati da rifiuto ostinato dell’alimentazione, fino a simulare l’anoressia, e vomito. Con il perdurare dell’iperammoniemia compaiono letalgia, convulsioni e quindi coma. Per l’azione stimolante dell’ammonio sui centri respiratori, i bambini affetti possono presentare tachipnea ed alcalosi respiratoria. 11 La presentazione clinica dei pazienti con deficit di CPS, OTC, AS e AL è praticamente identica, ma esiste una grande variabilità all'interno e fra queste malattie. Le manifestazioni cliniche possono comparire nel periodo neonatale, ed essere fatali, o in seguito, con gradi diversi di gravità. La variabilità è presumibilmente una funzione della diversità delle mutazioni responsabili, e quindi del diverso grado di attività enzimatica. A causa della drammatica presentazione clinica di queste malattie nel periodo neonatale e a causa delle conseguenze a lungo termine dell'iperammoniemia neonatale, è utile suddividere i deficit di CPS, OTC, AS e AL in due gruppi clinici: un gruppo con presentazione nel periodo neonatale ed un secondo con presentazione non nel periodo neonatale. Comunque, bisogna riconoscere che questa è una suddivisione arbitraria, imposta dalla presenza di mutazioni differenti e da altri fattori genomici, di uno spettro continuo di malattia. Il gruppo ad insorgenza neonatale Il decorso clinico del gruppo ad insorgenza neonatale è spesso regolare. Il bambino, quasi sempre nato al termine di una gravidanza normale, senza alcun fattore di rischio prenatale o perinatale, con travaglio e parto normali, appare sano per almeno 24 ore. Tra le 24 e le 72 ore il bambino diventa letargico e necessita di stimoli per alimentarsi. Nel giro di poche ore possono comparire segni e sintomi aggiuntivi, quali vomito e letargia ingravescente. Nonostante la rarità dell'evento sepsi nel decorso clinico di un bambino a termine senza apparenti fattori di rischio, una diagnosi sbagliata di sepsi è effettuata nella metà dei casi. Il rilievo laboratoristico iniziale di alcalosi respiratoria (l'indicazione oggettiva più precoce di encefalopatia ed un rilievo costante nell' iperammoniemia neonatale prima dell'insorgenza di problemi emodinamici) spesso non viene riconosciuto. Altri dati di laboratorio di routine spesso non aggiungono altre informazioni, ad eccezione del livello sierico di azoto ureico, che può essere di 1 mg/dl. Senza trattamento l'encefalopatia progredisce e richiede la ventilazione meccanica. Viene 12 spesso presa in considerazione la diagnosi di emorragia intracranica, se si nota una fontanella sporgente od un aumento di volume della testa; comunque, la TAC cerebrale rivela la presenza di edema. Se non è misurato il livello di ammonio plasmatico, la morte del neonato può essere attribuita a sepsi, emorragia intracranica o altre malattie comunemente associate alla prematurità, anche se il paziente è un neonato nato a termine. Purtroppo, spesso viene tralasciata la storia familiare. La presenza di consanguineità, di morti nel periodo neonatale di fratelli o sorelle, l'analisi dell'albero genealogico sono dati frequentemente omessi, per poi essere scoperti dopo che la diagnosi viene effettuata. Il riscontro di un aumento dei livelli plasmatici di ammonio indirizza la diagnosi verso un errore congenito del metabolismo. La diagnosi differenziale dell'iperammoniemia nel neonato è limitata ai deficit degli enzimi del ciclo dell'urea, ad un numero elevato di acidemie organiche, all'iperammoniemia transitoria del neonato (una malattia poco conosciuta caratterizzata da malattia sintomatica polmonare nelle prime 24 ore di vita ed iperammoniemia grave), ad herpes simplex. Combinando le caratteristiche cliniche con i valori di aminoacidi plasmatici e l'escrezione urinaria di ororato, è possibile distinguere l'iperammoniemia transitoria del neonato, le acidemie organiche (come gruppo) e i singoli difetti del ciclo dell'urea. Il gruppo ad insorgenza tardiva Tra le quattro malattie - deficit di CPS, OTC, AS e AL - la variabilità, per quanto riguarda l'età di insorgenza, la gravità ed il grado di attività enzimatica residua, è simile tra i deficit dei quattro enzimi; esistono casi che si possono presentare dal primo anno di vita all'età adulta. In tutti i pazienti le infezioni possono precipitare i sintomi, nonostante frequentemente un episodio possa verificarsi senza alcuna causa evidente. Gli episodi più lievi si risolvono spesso con l'interruzione dell'introito di proteine o con l'infusione intravenosa di glucosio. Molti di questi pazienti scelgono una dieta a basso contenuto proteico. Deve 13 essere sottolineato che i pazienti con disturbi del ciclo dell'urea nei quali si sviluppa iperammoniemia, raramente presentano improvvisamente manifestazioni neurologiche quali apnea, crisi epilettiche o perdita di coscienza, a meno che non abbiano avuto danni cerebrali durante precedenti episodi di iperammoniemia. Piuttosto, l'iperammoniemia si manifesta con la comparsa, nel giro di alcuni giorni, di segni e sintomi attribuiti alla corteccia cerebrale, solo dopo i quali possono manifestarsi crisi epilettiche o altre manifestazioni neurologiche improvvise. I sintomi principali di tali episodi di iperammoniemia comprendono vomito, alterazioni dello stato mentale manifestantisi con letargia, sonnolenza progressiva, irritabilità, agitazione, aggressività, disorientamento, atassia, ambliopia. Crisi epilettiche, ritardi di crescita e di sviluppo sono comuni, nonostante siano stati riportati casi di sviluppo normale. A parte l'iperammoniemia, gli esami di laboratorio di routine spesso rivelano un'alcalosi respiratoria, segno precoce di encefalopatia. Portatori asintomatici Fra le portatrici asintomatiche, alcune sono a rischio di sviluppare iperammoniemia sintomatica nel periodo del postpartum. Da quattro ad otto giorno dopo una gravidanza ed un periodo perinatale normali, può svilupparsi un tipico episodio di encefalopatia iperammoniemica che, se non trattato, determina edema cerebrale grave, compressione del tronco cerebrale e morte. DEFICIT DI ORNITINA TRANSCARBAMILASI (OCT) Il deficit di OCT è la forma più frequente tra i disordini del ciclo dell’urea. L’unico difetto trasmesso con modalità X-linked (Xp21.1). In conseguenza del difetto enzimatico non è possibile la sintesi della citrullina. Nella forma neonatale questa è rapida e fulminante. Già alla fine della prima giornata di vita compaiono rifiuto dell’alimentazione, irritabilità, alcalosi respiratoria, letalgia fino al coma. In 14 questo caso l’ammonio deve essere rimosso rapidamente con tecniche come la dialisi e la exanguino-trasfusione, anche se quest’ultima sembra essere meno efficace. La prognosi è negativa per l’evoluzione verso il grave ritardo mentale con paralisi e convulsioni. Nei pazienti non trattati l’exitus si verifica nelle prime settimane di vita. La diagnosi si basa sulla dimostrazione di elevate concentrazioni di glutamina ed alanina nel sangue e bassi o assenti livelli di citrullina ed arginino. Nelle urine si riscontrano elevate quantità di acido orotico dovute ad un utilizzo preferenziale del carbamilfosfato in eccesso per la sintesi delle pirimidine. E’ possibile la dimostrazione del deficit enzimatico nel tessuto epatico. L’analisi molecolare è utile per l’individuazione delle femmine portatrici. DEFICIT DI CARBAMIL-FOSFATO-SINTETASI (CPS) La carenza di carbamil-fosfato-sintetasi si trasmette con modalità autosomica recessiva e determina blocco, a livello mitocondriale, della formazione di citrullina. La diagnosi viene confermata dal dosaggio dell’enzima negli epatociti; tuttavia è indicativa l’assenza dei picchi relativi alla citrullina e all’arginina all’aminoacidogramma. E’inoltre possibile la diagnosi molecolare, particolarmente utile peraltro per la diagnosi prenatale. CITRULLINEMIA E’ dovuta alla carenza dell’enzima arginin-succinico-sintetasi che catalizza la sintesi dell’acido arginin-succinico dall’unione della citrullina con l’acido aspartico. L’enzima è particolarmente attivo nel fegato; il gene codificante è stato mappato sul cromosoma 9q34. La forma neonatale si manifesta con estrema gravità nelle prime ore di vita. Con l’emodialisi e un trattamento tempestivo ed aggressivo con arginino, sodio benzoato e fenilacetato, la fase critica può essere superata ma gli effetti tossici sul SNC lasciano spesso sequele neurologiche permanenti. 15 ARGININ-SUCCINICO-ACIDURIA L’acido arginin-succinico che si forma dalla citrullina e dall’acido aspartico per azione dell’enzima arginin-succinico-sintetasi, non si trova generalmente nei fluidi corporei perché prontamente eliminato per via renale. Arginin-succinicoaciduria è dovuta alla mancata degradazione di questo composto in arginina ed acido fumarico da parte dell’enzima arginin-succinico-liasi, la carenza del quale è dimostrabile a livello eritrocitario, nei fibroblasti e negli epatociti. Clinicamente si distingue dagli altri disordini del ciclo dell’urea per il caratteristico aspetto riccioluto e crespo dei capelli che presentano anomalie del tipo “trichorrexis nodosa”. ARGININEMIA Si presenta con un quadro clinico ben diverso da quello degli altri disordini del ciclo dell’urea, sovrapponibile sotto certi aspetti a quello delle paralisi cerebrali infantili con tetraplegia spastica evidente fin dai primi mesi di vita e convulsioni. Sono infatti presenti ipertono con tendenza all’opistotono, iperreflessia e microcefalia; inoltre sono frequenti anche tremori, movimenti coreici atetosici, scialorrea e disturbi della deglutizione. Gli esami neuroradiologici rivelano atrofia cerebrale. La carenza dell’enzima arginasi determina un blocco dell’ultima tappa del ciclo dell’urea e, pertanto, essendo possibile l’eliminazione dell’ammonio già con la citrullina o con l’acido arginin-succinico, l’iperammoniemia è meno costante e comunque di entità più moderata. La diagnosi viene sospettata sulla base dell’aminoacidogramma che dimostra elevate concentrazioni di arginino nel plasma; con le urine vengono escrete quindi grandi quantità di lisina, ornitina e cistina per interferenza, da parte delle elevate concentrazioni di arginino, sul loro riassorbimento a livelo tubulare renale. E’ presente anche orotico-aciduria in quanto l’acido N-acetil-glutammico che viene sintetizzato in eccesso per l’effetto attivatore esercitato dall’arginina viene convertito in carbamil-fosfato, che in assenza di un’adeguata disponibilità di arginino viene preferenzialmente usato per 16 il metabolismo pirimidinico. Il difetto di arginasi è dimostrabile negli eritrociti e negli epatociti. Il gene per l’arginasi è stato mappato sul cromosoma 6q23. IPERAMMONIEMIA TRANSITORIA NEONATALE Colpisce caratteristicamente i soggetti prematuri nati fra la 34α e la 36α settimana di gestazione. Si manifesta nelle prime 24 ore di vita con letargia, coma, convulsioni e coma. I livelli di ammonio sono spiccatamente elevati ma non vi è evidenza di acidosi metabolica; l’aminoacidogramma è normale o comunque non diagnostico per uno dei disturbi del ciclo dell’urea. Se l’iperammoniemia è tempestivamente riconosciuto è trattata, la prognosi è buona. Malattia Gene Locus Proteina Deficit di carbamil fosfato CPS 1 2q35 Carbamil-fosfato sintetasi OTC Xp21.1 Ornitina tras-carbamilasi Citrullinemia ASS 9q34 Arginin-succinato sintetasi Arginin-succinico-aciduria ASL 7cen-q11.2 Arginin-succinato liasi Argininemia ARG1 6q23 Arginasi Deficit di NAGS NAGS 17q21.3 N-acetil glutamil sintetasi sintetasi Deficit di ornitina trans- carbamilasi 17 4.2 Diagnosi Diagnosi dei disturbi del ciclo dell'urea ad insorgenza neonatale L'analisi degli aminoacidi plasmatici effettuata attraverso la cromatografia a colonna fornisce informazioni sufficienti per formulare una diagnosi certa di deficit di AS o di AL. Il primo è caratterizzato da livelli di citrullina plasmatica compresi tra 1000 e 5000 microMoli (valori normali 10-20 microMoli), ed il secondo è caratterizzato dalla presenza di concentrazioni elevate di argininosuccinato e delle sue anidridi, nessuno dei quali si ritrova in condizioni normali nel plasma. I livelli plasmatici di citrullina sono di poco aumentati nel deficit di argininosuccinasi (100-300 microMoli). Poiché la citrullina è un prodotto di CPS e OTC, non è per niente o quasi rilevabile nel plasma dopo 24 ore di vita nei neonati con iperammoniemia aventi un deficit di uno di questi enzimi. I deficit di CPS e OTC possono generalmente essere distinti sulla base del livello di orotato urinario; livelli elevati si riscontrano nel deficit di OTC come conseguenza della deviazione di CP, accumulato a livello mitocondriale, verso la via di sintesi citoplasmatica delle pirimidine. Altre pirimidine, compreso uracile, uridina e pseudouridina sono state trovate nelle urine di pazienti con deficit di OTC. Altre alterazioni dei livelli di aminoacidi plasmatici comprendono livelli aumentati di glutamina e alanina e livelli ridotti di ornitina ed arginina. In alcuni casi di deficit di OTC può essere utile stabilire anche la diagnosi attraverso la rilevazione della mutazione a livello del locus OTC. 18 La diagnosi di deficit di CPS è inizialmente effettuata per esclusione; comunque, poiché tale diagnosi implica l'obbligo di seguire una dieta artificiale per tutta la vita e trattamenti impegnativi, può essere appropriato misurare l'attività di CPS nel fegato attraverso una biopsia percutanea. Non sono state riscontrate complicazioni con la biopsia epatica in questi bambini dopo che si è raggiunto un buon controllo metabolico. Un tentativo di formulare una diagnosi di disturbi del ciclo dell'urea sintomatici attraverso l'interruzione della terapia o l'introduzione di proteine nella dieta è fortemente scoraggiato; i rischi di sviluppare encefalopatia iperammoniemica superano quelli della biopsia epatica. La misurazione dell'attività di CPS e OTC su campioni intestinali ottenuti attraverso la biopsia può essere utile, nonostante l'esperienza sia limitata. Nonostante i pazienti con acidemia propionica o metilmalonica abbiano presentazioni cliniche simili a quelle dei disturbi del ciclo dell'urea, generalmente si hanno tre caratteristiche distintive che li differenziano: acidosi con chetosi piuttosto che un'alcalosi respiratoria, elevati livelli plasmatici di glicina e metaboliti urinari anomali che possono essere rilevati attraverso una cromatografia a gas/ spettroscopia di massa (GC/MS). Esiste un numero elevato di errori congeniti del metabolismo che possono essere associati ad iperammoniemia grave (ad esempio deficit di acilCoA deidrogenasi a catena media, deficit di 3idrossi-3 metilglutaril CoA liasi, deficit di piruvato carbossilasi, acidemia glutarica di tipo II, intolleranza proteica lisinurica). Una valutazione clinica approfondita accompagnata da appropriati studi di laboratorio (compresi lattato e piruvato plasmatici così come l'analisi delle urine attraverso GC/MS) dovrebbe permettere una diagnosi. 19 Diagnosi dei disturbi del ciclo dell'urea ad insorgenza tardiva Per i pazienti che si presentano con encefalopatia iperammoniemica e che non hanno malattia epatica grave o neoplasia, le possibilità diagnostiche comprendono deficit di CPS, OTC AS e AL; la sindrome iperammoniemia, iperornitinemia e omocitrullinemia (HHH); l'intolleranza proteica con lisinuria (LPI); un grande numero di acidemie organiche ereditarie; la sindrome di Reye ed ammoniogenesi in vescica distesa infetta e nell'uretere. Una sindrome che riproduce quasi completamente il deficit di OTC ad insorgenza tardiva si verifica in alcuni rari casi di carcinoma epatocellulare. Tali pazienti si presentano con encefalopatia iperammoniemica, aciduria orotica, iperglutaminemia, e nessuna evidenza di insufficienza epatica. A meno che non sia rilevata la presenza di carcinoma epatocellulare, questa sindrome non può essere distinta dal deficit di OTC. Le analisi dei livelli di aminoacidi plasmatici sono diagnostiche per il deficit di AS (livelli di citrullina al di sopra di 1500 microMoli), deficit di AL (concentrazioni elevate di arginiosuccianto e delle sue anidridi e livelli di citrullina fra 100 e 300 microMoli), la sindrome HHH (elevate concentrazioni di ornitina e di citrullina). Le acidemie organiche sono sospettate sulla base della presenza, precocemente durante il decorso clinico, di acidosi metabolica in contrasto con alcalosi respiratoria associata all'iperammoniemia nei disturbi del ciclo dell'urea. L'analisi delle urine attraverso GC/MS di solito conduce ad una diagnosi specifica di acidemia organica. Il deficit di CPS ad insorgenza tardiva ed il deficit di OTC non possono essere distinti l'uno dall'altro attraverso l'analisi degli aminoacidi, tuttavia il secondo è caratterizzato da aumento notevole di orotato urinario, un 20 dosaggio particolarmente importante da effettuare durante gli episodi di iperammoniemia. L'analisi dell'albero genealogico può essere utile. Se il deficit di CPS è sospettato per esclusione, è raccomandata la conferma con il saggio di attività di CPS su campioni di fegato ottenuti con biopsia, date le implicazioni terapeutiche che la diagnosi comporta. Se, come spesso accade, l'acido orotico non viene dosato, l'analisi delle mutazioni può essere utile nel distinguere il deficit di OTC dal deficit di CPS. Se l'analisi mutazionale non ha successo può essere utile il test con allopurinolo. La misurazione dell'attività epatica di CPS e OTC, se ben effettuata, dovrebbe essere dirimente per la diagnosi di deficit di CPS, ma potrebbe essere ambigua per quanto riguarda il deficit di OTC nelle donne, poiché il fegato è un mosaico di epatociti. È stato dimostrato, in casi ad esito infausto di deficit di OTC ad insorgenza tardiva nelle femmine, che può esserci una grande variabilità per quanto riguarda l'attività di OTC nei campioni di biopsie epatiche ottenuti dallo stesso fegato. È stato riportato che l'attività in vivo di OTC può essere normale in femmine sintomatiche. Tali dati suggeriscono che il riscontro (se adeguatamente effettuato) di valori molto bassi può essere utile nel processo diagnostico, ma livelli più elevati possono essere difficili da interpretare. La ricerca di mutazioni a livello del locus OTC può essere la procedura diagnostica di scelta. La sindrome di Reye, condizione non rara, può essere distinta per l'assenza di aciduria orotica e per la presenza di livelli elevati di transaminasi così come di livelli aumentati di lisina nel plasma. L'intolleranza proteica con lisinuria (LPI) è caratterizzata da aumentata escrezione urinaria principalmente di lisina, ma anche di ornitina ed arginina. 21 Diagnosi prenatale Tutti e cinque gli errori congeniti dell'ureagenesi possono essere diagnosticati prima della nascita. Le tecniche diagnostiche variano notevolmente e comprendono il dosaggio di un metabolita anomalo nel liquido amniotico, l'analisi del DNA dai villi corionici o dagli amniociti, la valutazione dell'attività enzimatica o biopsia epatica in utero. Per i feti a rischio di avere deficit di CPS e quando sia disponibile il DNA di un membro affetto della famiglia, l'analisi RFLP (restriction fragment length polymorphism) può essere il metodo più semplice per formulare la diagnosi. È anche possibile l'analisi delle mutazioni della lunga sequenza di codoni. Per i feti a rischio di avere deficit di OTC, la procedura diagnostica di scelta è la sequenziazione mirata (quando la mutazione sia stata precedentemente identificata) o la sequenziazione di tutti gli esoni a livello del locus CTC. Il ruolo della diagnosi prenatale e dell'interruzione di gravidanza dei feti di sesso femminile a rischio è controverso poiché richiede una stima della probabilità del feto di sesso femminile di divenire sintomatico. La stima della probabilità di un feto di sesso femminile di diventare sintomatico può essere effettuata basandosi per analogia sui rilievi biochimici dei maschi con malattia ad insorgenza tardiva. L'analisi delle mutazioni correlate con il deficit di AS è possibile, ma curiosamente non ci sono notizie sul suo possibile impiego per effettuare diagnosi prenatale. Le tecniche biochimiche classiche sembrano i test per diagnosi prenatale più usati in caso di deficit di AS. Esistono due tecniche biochimiche affidabili disponibili per la diagnosi prenatale di deficit di AL: dosaggio dell'attività enzimatica in amniociti in coltura e dosaggio dei 22 livelli di arginino-succinico acida nel liquido amniotico. Sono anche disponibili tecniche molecolari per identificare i feti con deficit di AL. Per i feti a rischio di deficit di arginasi, la misurazione di arginasi negli eritrociti fetali sembra la tecnica più soddisfacente nonostante la disponibilità di pochi markers intragenici. Difetti del ciclo dell’urea Basse concentrazioni ematiche di citrullina ed arginina Difetto di CPS o NAGs: normali o bassi livelli di acido orotico Elevati livelli di citrullina Elevati livelli di arginina Deficit di arginasi Deficit di OCT: elevati livelli di acido orotico nelle urine Deficit di ASS: assenza di argininsuccinato Deficit di ASL: elevati livelli di argininsuccinato 23 4.2 Terapia Trattamento dei difetti del ciclo dell'urea L’approccio terapeutico alle iperammoniemia prevede un intervento in urgenza che esula dalla necessità di una diagnosi eziologia. L’ammoniaca in eccesso va infatti prontamente rimossa, qualunque sia la causa, per evitare, o quanto meno limitare, gli effetti tossici sul sistema nervoso centrale. La sospensione dell’apporto proteico con l’alimentazione rappresenta la prima misura fondamentale e generalmente il rifiuto del cibo rappresenta una sorta di autoprotezione da parte dell’organismo. Tuttavia è fondamentale assicurare un adeguato apporto calorico onde evitare che venga attivato il catabolismo proteico endogeno che fornirebbe ulteriore azoto ammoniacale impossibile da eliminare. Nei casi più gravi può essere necessario ricorrere all’emodialisi. La prognosi delle iperammoniemie è senz’altro cambiata da quando sono state impegnate sostanze in grado di facilitare l’eliminazione dell’ammonio quali il sodio benzoato e il fnilbutirrato. E’importante la somministrazione di arginina come fonte di ornitina per far svolgere regolarmente le ultime tappe del ciclo dell’urea. Lo scopo della terapia dei difetti del ciclo dell'urea è di fornire una dieta con apporto sufficiente di proteine, arginina, ed energia per la crescita e lo sviluppo ed allo stesso tempo prevenire i disturbi metabolici, iperammoniemia e iperglutaminemia, associati a queste malattie. Quindi, il successo della terapia può essere stabilito sulla base di una valutazione antropometrica e nutrizionale ed attraverso il mantenimento di livelli 24 plasmatici normali di ammonio e glutamina. La determinazione dei livelli plasmatici di glutamina può rappresentare la guida migliore per una terapia efficace poiché sembra essere un segnale di iperammoniemia e può riflettere la fisiopatologia fondamentale dell'encefalopatia iperammoniemica. Sembra che la glutamina rappresenti una forma di deposito di azoto che può garantire un importante sistema di 'tamponamento' dell'ammonio a breve termine. Il mantenimento di livelli plasmatici di glutamina su valori normali o pressoché normali, se possibile, è un obiettivo importante della terapia. 25 Bibliografia Mathias-RS; Kostiner-D; Packman-S Hyperammonemia in urea cycle disorders: Role of the nephrologist AMERICAN-JOURNAL-OF-KIDNEY-DISEASES. 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