أخطاء خلقية في عملية التمثيل الغذائي
تشكل الأخطاء الخلقية في التمثيل الغذائي فئة كبيرة من الأمراض الوراثية التي تنطوي على اضطرابات خلقية في أنشطة الإنزيم. [1] ترجع الغالبية العظمى منها إلى عيوب في الجينات الفردية التي تشفر الإنزيمات التي تسهل تحويل المواد المختلفة ( الركائز ) إلى مواد أخرى ( منتجات ). في معظم الاضطرابات، تنشأ المشاكل بسبب تراكم المواد السامة أو التي تتداخل مع الوظيفة الطبيعية، أو بسبب تأثيرات انخفاض القدرة على تصنيع المركبات الأساسية. غالبًا ما يشار إلى الأخطاء الخلقية في التمثيل الغذائي باسم الأمراض الأيضية الخلقية أو الاضطرابات الأيضية الموروثة . [2] مصطلح آخر يستخدم لوصف هذه الاضطرابات هو "الاعتلالات الإنزيمية". تم إنشاء هذا المصطلح في أعقاب دراسة علم الإنزيمات الحيوية الديناميكية ، وهو علم يعتمد على دراسة الإنزيمات ومنتجاتها. أخيرًا، تمت دراسة الأخطاء الخلقية في التمثيل الغذائي لأول مرة بواسطة الطبيب البريطاني أرشيبالد جارود (1857-1936)، في عام 1908. وهو معروف بعمله الذي سبق فرضية "جين واحد - إنزيم واحد" ، استنادًا إلى دراساته حول طبيعة وراثة البول الكابتون. نُشر نصه الرائد، الأخطاء الخلقية في التمثيل الغذائي ، في عام 1923. [3]
تصنيف الأمراض الأيضية
تقليديًا، تم تصنيف الأمراض الأيضية الموروثة على أنها اضطرابات في التمثيل الغذائي للكربوهيدرات ، أو التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية ، أو التمثيل الغذائي للأحماض العضوية ، أو أمراض تخزين الليسوسومات . [4] في العقود الأخيرة، تم اكتشاف مئات من الاضطرابات الوراثية الجديدة في التمثيل الغذائي وانتشرت الفئات. فيما يلي بعض الفئات الرئيسية للأمراض الأيضية الخلقية، مع أمثلة بارزة لكل فئة. [5]
- اضطرابات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات
- اضطرابات في استقلاب الأحماض الأمينية
- اضطراب دورة اليوريا أو عيوب دورة اليوريا
- نقص إنزيم كاربامويل فوسفات سينثيتاز الأول
- السيترولين في الدم من النوع الثاني (نقص السيترين)
- اضطرابات التمثيل الغذائي للأحماض العضوية ( البيلة الحامضية العضوية )
- اضطرابات أكسدة الأحماض الدهنية واستقلاب الميتوكوندريا
- اضطرابات استقلاب البورفيرين
- اضطرابات في استقلاب
البيورين أو البيريميدين
- متلازمة ليش-نيهان
- نقص AMPD1 (MADD)
- اضطرابات التمثيل الغذائي للستيرويد
- اضطرابات في وظيفة الميتوكوندريا
- اضطرابات وظيفة البيروكسيسوم
- اضطرابات تخزين الليسوسومات
العلامات والأعراض
نظرًا للعدد الهائل من هذه الأمراض والأنظمة العديدة المتأثرة سلبًا، فإن كل "شكوى" تقريبًا لدى مقدم الرعاية الصحية قد يكون سببها مرض أيضي خلقي، وخاصة في مرحلة الطفولة والمراهقة. فيما يلي أمثلة على المظاهر المحتملة التي تؤثر على كل من أنظمة الأعضاء الرئيسية.
- فشل النمو ، فشل النمو، فقدان الوزن
- الأعضاء التناسلية الغامضة ، البلوغ المتأخر ، البلوغ المبكر
- تأخر النمو ، النوبات ، الخرف ، اعتلال الدماغ ، السكتة الدماغية
- الصمم ، العمى ، عدم القدرة على الإحساس بالألم
- طفح جلدي ، تصبغ غير طبيعي ، نقص التصبغ، نمو مفرط للشعر ، كتل ونتوءات
- تشوهات الأسنان
- نقص المناعة ، انخفاض عدد الصفائح الدموية ، انخفاض عدد خلايا الدم الحمراء ، تضخم الطحال ، تضخم الغدد الليمفاوية
- أشكال عديدة من السرطان
- القيء المتكرر والإسهال وألم البطن
- كثرة التبول ، الفشل الكلوي ، الجفاف ، الوذمة
- انخفاض ضغط الدم ، قصور القلب ، تضخم القلب ، ارتفاع ضغط الدم ، احتشاء عضلة القلب
- تضخم الكبد ، اليرقان ، فشل الكبد
- ملامح وجهية غير عادية وتشوهات خلقية
- فرط التنفس ( فرط التنفس )، فشل الجهاز التنفسي
- سلوك غير طبيعي، اكتئاب ، ذهان
- آلام المفاصل وضعف العضلات وتشنجات العضلات
- قصور الغدة الدرقية ، قصور الغدة الكظرية ، قصور الغدد التناسلية ، داء السكري
التشخيص
يمكن الآن اكتشاف العشرات من الأمراض الأيضية الخلقية من خلال اختبارات فحص حديثي الولادة ، وخاصة الاختبارات الموسعة باستخدام مطياف الكتلة. [6] أصبحت تقنية الغاز الكروماتوغرافيا-مطياف الكتلة القائمة على نظام تحليلي متكامل قادرة الآن على اختبار حديثي الولادة بحثًا عن اضطرابات أيضية وراثية تزيد عن 100 مم. ونظرًا لتعدد الحالات، يتم استخدام العديد من الاختبارات التشخيصية المختلفة للفحص. وغالبًا ما يتبع النتيجة غير الطبيعية "اختبار نهائي" لاحق لتأكيد التشخيص المشتبه به.

اختبارات الفحص الشائعة المستخدمة في السنوات الستين الماضية:
- اختبار كلوريد الحديديك (يكشف عن المستقلبات غير الطبيعية في البول)
- كروماتوغرافيا ورق النينهيدرين (تكشف عن أنماط الأحماض الأمينية غير الطبيعية )
- اختبار غوثري (يكشف عن كميات زائدة من الأحماض الأمينية المحددة في الدم) يمكن استخدام بقعة الدم المجففة لإجراء اختبار متعدد التحاليل باستخدام مطياف الكتلة الترادفية (MS/MS). وهذا يعطي مؤشرًا على وجود اضطراب. ويجب تأكيد ذلك أيضًا من خلال اختبارات الإنزيم أو IEX-Ninhydrin أو GC/MS أو اختبار الحمض النووي.
- القياس الكمي للأحماض الأمينية في البلازما والبول
- IEX- كروماتوغرافيا الأيونات السائلة بعد اشتقاق النينهيدرين (تكتشف أنماط الأحماض الأمينية غير الطبيعية والتحليل الكمي)
- تحليل الأحماض العضوية في البول باستخدام الغاز الكروماتوغرافيا-مطيافية الكتلة
- تحليل أسيل كارنيتين البلازما باستخدام مطيافية الكتلة
- تحليل البيورين والبيريميدين في البول باستخدام الغاز الكروماتوغرافيا-مطيافية الكتلة
اختبارات تشخيصية محددة (أو فحص مركّز لمجموعة صغيرة من الاضطرابات):
- خزعة الأنسجة : الكبد ، العضلات ، المخ ، نخاع العظم
- خزعة الجلد وزراعة الخلايا الليفية لاختبار إنزيم محدد
- اختبار الحمض النووي المحدد
أفاد تقرير مراجعة عام 2015 أنه حتى مع كل هذه الاختبارات التشخيصية، هناك حالات حيث "لا يمكن للاختبارات الكيميائية الحيوية وتسلسل الجينات والاختبارات الأنزيمية تأكيد أو استبعاد IEM، مما يؤدي إلى الحاجة إلى الاعتماد على المسار السريري للمريض". [7] أظهرت مراجعة عام 2021 أن العديد من الاضطرابات العصبية الأيضية تتقارب في آليات كيميائية عصبية مشتركة تتداخل مع الآليات البيولوجية التي تعتبر أيضًا مركزية في الفسيولوجيا المرضية لاضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه وعلاجه. وهذا يسلط الضوء على أهمية التعاون الوثيق بين الخدمات الصحية لتجنب التظليل السريري . [8]
علاج
في منتصف القرن العشرين، كان العلاج الأساسي لبعض اضطرابات الأحماض الأمينية هو تقييد تناول البروتين الغذائي، وكان كل ما عدا ذلك من علاجات يقتصر على إدارة المضاعفات. وفي العشرين عامًا الماضية، أصبحت الأدوية الجديدة، واستبدال الإنزيمات، والعلاج الجيني، وزرع الأعضاء متاحة ومفيدة للعديد من الاضطرابات التي لم يكن من الممكن علاجها من قبل. وفيما يلي بعض العلاجات الأكثر شيوعًا أو الواعدة:
- القيود الغذائية
- على سبيل المثال، يظل تقليل البروتين الغذائي ركيزة أساسية لعلاج بيلة الفينيل كيتون واضطرابات الأحماض الأمينية الأخرى
- المكملات الغذائية أو الاستبدال
- على سبيل المثال، يساعد تناول نشا الذرة عن طريق الفم عدة مرات في اليوم على منع الأشخاص المصابين بأمراض تخزين الجليكوجين من الإصابة بانخفاض حاد في سكر الدم .
- الأدوية
- على سبيل المثال، يمنع النيتيسينون تكوين المستقلبات السامة لدى المرضى المصابين بفرط تيروزين الدم من النوع الأول ويمكّن من النمو والتطور الطبيعيين مع اتباع نظام غذائي منخفض البروتين
- الفيتامينات
- على سبيل المثال، تساعد مكملات الثيامين في علاج عدة أنواع من الاضطرابات التي تسبب الحماض اللبني .
- المستقلبات الوسيطة أو المركبات أو الأدوية التي تسهل أو تؤخر مسارات أيضية محددة
- غسيل الكلى
- استبدال الإنزيم مثل حمض ألفا جلوكوزيداز لمرض بومبي
- العلاج الجيني
- زراعة نخاع العظم أو الأعضاء
- علاج الأعراض والمضاعفات
- التشخيص قبل الولادة
علم الأوبئة
في دراسة أجريت في كولومبيا البريطانية ، تم تقدير معدل الإصابة الإجمالي للأخطاء الخلقية في التمثيل الغذائي بنحو 40 لكل 100000 ولادة حية أو 1 لكل 2500 ولادة، [9] وهو ما يمثل بشكل عام أكثر من 15٪ تقريبًا من اضطرابات الجين الواحد في السكان. [9] بينما أثبتت دراسة مكسيكية معدل الإصابة الإجمالي 3.4: 1000 من المواليد الأحياء واكتشاف الناقل 6.8: 1000 من NBS. [10]
| نوع من الخطأ الخلقي | حدوث | |
|---|---|---|
| مرض يتعلق بالأحماض الأمينية (مثل PKU ، فرط تيروزين الدم )، والأحماض العضوية، والحماض اللبني الأولي، أو الجالاكتوز في الدم، أو مرض دورة اليوريا |
24 لكل 100000 ولادة [9] | 1 من 4200 [9] |
| مرض تخزين الليسوسومات | 8 لكل 100000 ولادة [9] | 1 من 12500 [9] |
| اضطراب البيروكسيسوم | ~3 إلى 4 لكل 100000 ولادة [9] | ~1 في 30000 [9] |
| مرض الميتوكوندريا المرتبط بالسلسلة التنفسية | ~3 لكل 100000 ولادة [9] | 1 من 33000 [9] |
| مرض تخزين الجليكوجين | 2.3 لكل 100000 ولادة [9] | 1 من 43000 [9] |
مراجع
- ^ موسوعة ميدلاين بلس : الأخطاء الخلقية في التمثيل الغذائي
- ^ "الاضطرابات الأيضية الوراثية - الأعراض والأسباب". مايو كلينك .
- ^ جارود، أرشيبالد إي (1923). الأخطاء الخلقية في التمثيل الغذائي. OCLC 1159473729.[ الصفحة المطلوبة ] [ المصدر غير الأساسي المطلوب ]
- ^ بارتولوزي ، جورجيو (2008). "Errori congeniti del Metaboo" [أخطاء فطرية في التمثيل الغذائي] (PDF) . طب الأطفال: Principi e Pratica Clinica [ طب الأطفال: المبادئ والممارسة السريرية ] (باللغة الإيطالية). إلسفير ريال. ص 361-386. رقم ISBN 978-88-214-3204-0. OCLC 884592549.
- ^ سغيرلانزوني ، أنجيلو (2010). علاج الأمراض العصبية . دوى :10.1007/978-88-470-1120-5. رقم ISBN 978-88-470-1119-9.
- ^ جيردينك، آر بي؛ نيسن، دبليو إم إيه؛ برينكمان، يو إيه تي إتش (مارس 2001). "معيار تأكيد مطياف الكتلة للأطياف الأيونية الناتجة عن تحليل الحقن بالتدفق". مجلة الكروماتوغرافيا أ . 910 (2): 291-300. doi :10.1016/s0021-9673(00)01221-8. PMID 11261724.
- ^ فيرنون، هيلاري جيه. (1 أغسطس 2015). "الأخطاء الخلقية في عملية التمثيل الغذائي: التطورات في التشخيص والعلاج". JAMA Pediatrics . 169 (8): 778–782. doi :10.1001/jamapediatrics.2015.0754. PMID 26075348.
- ^ Cannon Homaei S, Barone H, Kleppe R, Betari N, Reif A, Haavik J (2021). "أعراض اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه في الأمراض العصبية الأيضية: الآليات الأساسية والتداعيات السريرية". مراجعات علم الأعصاب والسلوك الحيوي . 132 : 838-856. doi : 10.1016/j.neubiorev.2021.11.012 . PMID 34774900. S2CID 243983688.
- ^ abcdefghijkl Applegarth, Derek A.; Toone, Jennifer R.; Lowry, R. Brian (1 January 2000). "Incidence of Inborn Errors of Metabolism in British Columbia, 1969–1996". طب الأطفال . 105 (1): e10. doi :10.1542/peds.105.1.e10. PMID 10617747. S2CID 30266513.
- ^ نافاريتي مارتينيز، خوانا إينيس؛ ليمون روخاس، آنا إيلينا؛ غايتان غارسيا، ماريا دي خيسوس؛ رينا فيغيروا، خيسوس؛ واكيدا كوسونوكي، غييرمو؛ ديلجادو-كالفيلو، ما. ديل روسيو؛ كانتو رينا، كونسويلو؛ كروز كامينو، هيكتور؛ سرفانتس باراغان ، ديفيد إدواردو (مايو 2017). “فحص حديثي الولادة لستة اضطرابات تخزين الليزوزومية في مجموعة من المرضى المكسيكيين: نتائج ثلاث سنوات من برنامج فحص في نظام صحي مكسيكي مغلق”. الوراثة الجزيئية والتمثيل الغذائي . 121 (1): 16-21. دوى :10.1016/j.ymgme.2017.03.001. بميد 28302345.
قراءة إضافية
- برايس، نيكولاس سي؛ ستيفنز، لويس (1996). مبادئ علم الإنزيمات ( باللغة الإيطالية). أ. دلفينو. رقم ISBN 978-88-7287-100-3. OCLC 879866185.
- مازوكاتو، فرناندو؛ جيوفانيوني ، أندريا (2019). Manuale di tecnica, metodologia e anatomia radiografica tradizionali [ دليل تقنية التصوير الشعاعي التقليدي والمنهجية والتشريح ] (باللغة الإيطالية). بيتشين. رقم ISBN 978-88-299-2959-7. OCLC 1141547603.
- توريشيلي، ب؛ أنتونيلي، ف؛ فيروريلي، ب؛ بوروميو، ي؛ شيفتشينكو، أ؛ لينزي، س؛ دي مارتينو، أ (مارس 2020). "المكملات الغذائية الفموية تمنع فقدان الوزن وتقلل من الآثار الجانبية لدى المرضى الذين يتلقون العلاج الكيميائي لسرطان الرئة المتقدم". الأحماض الأمينية . 52 (3): 445-451. doi :10.1007/s00726-020-02822-7. PMID 32034492. S2CID 211053578.
روابط خارجية
- بوابة الكيمياء (إيطالية)
