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.
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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.
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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)
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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
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