Bolile metabolice

Rezumat:

Bolile metabolice sunt caracterizate prin reacţii chimice anormale care pot produce modificări ale procesului metabolic. Aceste afecţiuni sunt în mare parte moştenite, au determinism genetic, dar pot apărea în decursul vieţii și ca urmare a unor alte boli ce produc afectare hepatică sau pancreatică secundară. Bolile metabolice moştenite sunt cauzate de deficienţe enzimatice şi tulburări genetice în cadrul reacţiilor intracelulare care sunt responsabile de una sau mai multe căi metabolice. Unele afecţiuni pot fi identificate de la naştere, altele după apariţia unor simptome specifice. De obicei tratamentul este legat de modificări ale stilului de viaţă al pacientului, fiind adaptate la modificările metabolice ale acestuia. De asemenea trebuie ţinut cont de afecţiunile metabolice care pot fi diagnosticate de la naştere din cauza implicaţiilor pe termen lung ale acestora.

Cuvinte-cheie: boli metabolice, proces metabolic, tulburări genetice

Abstract:

Metabolic disorders are characterized by abnormal chemical reactions that might produce some alteration in the metabolic process. Most of the metabolic disorders are inherited, but it can also appear during lifetime, due to some other disease affecting pancreas and liver functions’. Inherited metabolic disorders are caused by some enzyme deficiency and genetic alterations in intracellular process that is responsible with one or more metabolic pathways. Some of these metabolic disorders can be diagnosed since birth, others when specific symptoms appear. Usually, the treatment presumes nutrition and lifestyle changes, adapted to each patient and also adapted to the patient’s metabolic changes. It’s important to be aware of some metabolic disorders that can be identified since birth, because of the lifelong implications or the complications that these diseases might produce.

Keywords: metabolic diseases, metabolic process, genetic alterations

Cuprins articol

1. Definiție
2. Etiologie
3. Istoric
4. Prevalență
5. Tipuri de afecțiuni metabolice
6. Specificul bolilor metabolice
7. Transmiterea genetică
8. Afectarea metabolismului aminoacizilor
9. Afectarea metabolismului carbohidraților
10. Afectarea stocării lizozomale
11. Afecțiuni peroxizomale
12. Afecțiuni mitocondriale
13. Afectarea metabolismului purinelor și pirimidinei
14. Bibliografie

Definiție

Bolile metabolice reprezintă alterări ale procesului metabolic normal la nivel celular, cu afectarea reacţiilor chimice specifice transportului proteinelor, carbohidraţilor şi lipidelor. Procesul metabolic este dependent de paleta enzimatică specifică fiecărei reacţii chimice, iar o alterare a uneia sau mai multor enzime poate antrena modificări metabolice semnificative.

Există şi erori tolerate genetic, astfel că afectarea unei singure enzime poate trece neobservată, fiind uneori necesară afectarea mai multor enzime sau modificări la nivelul unor enzime cu roluri cheie pentru observarea unui efect notabil [3]. În alte situaţii este necesară intervenţia unor factori de mediu pentru ca boala să se manifeste.

Etiologie

Până în prezent au fost identificate o serie de boli metabolice care apar ca urmare a unor erori genetice. Chiar dacă majoritatea afecţiunilor metabolice sunt cu determinism genetic, unele nu pot fi identificate decât după apariţia simptomatologiei.

Tipurile de mutaţii includ:

• afectarea enzimelor implicate direct în procesul metabolic;
• afectarea enzimelor responsabile de transportul intracelular;
• afectarea enzimelor reglatoare.

Istoric

Bolile metabolice au fost menţionate prima dată în 1908, de către Sir Archibald Garrod, iniţial în număr de 4 – alkaptonuria, pentozuria, albinismul şi cistinuria – ca fiind afecţiuni ereditare produse în urma diminuării sau lipsei unei enzime specifice. La acel moment au fost denumite „erori înnăscute de metabolism”. Ulterior, cercetarea s-a extins, iar după descoperirea genomului uman au putut fi identificate şi evidenţiate genele responsabile de existenţa sau activitatea unor gene implicate în metabolism.

Prevalență

Bolile metabolice pot afecta între 1:1000 şi 1:2500 nou-născuți. Luate separat, incidenţa este destul de scăzută, putând creşte la anumite populaţii delimitate pe criterii specifice (consangvinizare) sau izolate, unde perpetuarea unei modificări genetice este uşor de identificat. Transmiterea unei afecţiuni metabolice ereditare se face de obicei autozomal recesiv. Astfel, părinţii pot avea modificarea genetică pe o genă recesivă, dar fără manifestare clinică, iar copilul poate moşteni ambele gene recesive, fapt ce va duce la apariţia bolii.

Tipuri de afecţiuni metabolice ereditare în funcţie de calea metabolică afectată

• Afectarea metabolismului aminoacizilor;
• Afectarea metabolismului lipidic;
• Afectarea metabolismului carbohidraţilor;
• Afecțiuni mitocondriale;
• Afecțiuni peroxizomale;
• Afecțiuni lizozomale;
• Afectarea metabolismului purinelor şi pirimidinei;
• Porfiria

Specificul bolilor metabolice

Afectarea enzimatică antrenează deficienţe ale diferitelor procese biochimice care sunt responsabile de transformarea categoriilor de nutrienţi în compuşi biologic activi. Astfel se pot înregistra blocaje în cadrul proceselor metabolice şi acumularea de produşi de metabolism fie incomplet metabolizaţi, fie produşi toxici care pot afecta la rândul lor organele unde se acumulează, de exemplu ficatul, pancreasul, rinichii, musculatura. Substratul genetic al enzimelor implicate în metabolism, fie că este vorba de proteine structurale, proteine transportatoare sau enzime responsabile de reacţiile biochimice intracelulare, este reprezentat de ADN-ul nuclear şi ADN-ul mitocondrial.

Teoria postulată în 1945 de către geneticienii George Beadle şi Edward Tatum făcea referire la principiul prin care o genă este responsabilă de sinteza unei singure enzime (“one gene-one enzyme theory”). Ulterior au fost identificate proteine sau enzime cu structuri complexe ale căror componente pot fi determinate genetic de mai multe gene. Prima boală metabolică, produsă de un defect enzimatic cu determinism genetic, identificată clar a fost methemoglobinuria în anul 1948 [1,5].

Transmiterea genetică

• Se face autozomal recesiv în mare parte;
• Autozomal dominant – sunt boli cu potenţial sever şi identificarea unui istoric familial clar;
• Afecţiuni X-linkate – se transmit pe linie maternă predominantă;
• Afecţiuni mitocondriale – caracterizate prin modificări ale ADN-ului mitocondrial.

Afectarea metabolismului aminoacizilor

Metabolismul implică utilizarea a 20 de aminoacizi, dintre care 9 nu pot fi sintetizați în organism şi trebuie obţinuţi prin alimentație. Rolul aminoacizilor în organism este extrem de complex. Principalele boli care apar ca urmare a afectării metabolismului aminoacizilor sunt fenilcetonuria, tirozinemia, homocistinuria, hiperglicemia non-cetogenetică. Toate acestea sunt transmise autozomal recesiv.

Tirozinemia

Este caracterizată prin deficit de fumaril acetoacetat hidroxilază (FAH), ultima enzimă implicată în catabolismul tirozinei. Manifestările clinice includ afectare hepatică, afectare renală, creştere ponderală nesatisfăcătoare, afectare nervoasă.

Fenilcetonuria

Caracterizată prin deficitul fenilalaninhidroxilazei, cu acumulare secundară de fenilalanină care duce la retard mintal progresiv din cauza efectului toxic asupra SNC.

Homocistinuria

Este cauzată de afectarea cistationsintetazei din metabolismul metioninei, fapt ce duce la acumularea homocisteinei în organism. Alte afectări ale metabolismului aminoacizilor includ afectarea ciclului ureei, afectarea transportului aminoacizilor, acidoze organice, leucinoza.

Afectarea metabolismului lipidic

Pot antrena alterări ale procesului de degradare şi/sau utilizarea lipoproteinelor cu depunerea lor şi apariţia aterosclerozei. Un exemplu ar fi hipercolesterolemia familială cu transmitere autozomal dominantă şi care presupune alterarea receptorului pentru LDL de pe suprafaţa celulelor, astfel încât LDL-colesterolul nu mai este înglobat în celulă şi nu se mai activează mecanismul de feedback pentru reducerea sintezei de colesterol. O altă variantă este alterarea oxidării acizilor graşi, fapt ce duce la apariţia unor manifestări clinice încă din copilărie, cu hipogliocemie, convulsii, afectare hepatică, cardiomiopatie şi sindromul morţii subite la sugari.