Аминокислота Фенилаланин

Первым эффективным тестом на определение у пациента гиперфенилаланинемии был бактериальный анализ ингибирования, разработанный американским микробиологом Робертом Гатри в 1963 году. Этот тест был основан на потребностях фенилаланина для роста культуры грамположительной бактерии Bacillus subtilis. Данный тест был очень удобен для массового скрининга, т. к. пятно засохшей крови можно было получить в кабинете врача, используя специальную фильтровальную бумагу, а затем отправить по почте в конверте в необходимую лабораторию ^[13].

Развитие медицины привело к созданию тандемной масс-спектрометрии для быстрого определения концентраций аминокислот в небольших объёмах крови или плазмы. Данный метод даёт более низкую частоту ложноположительных результатов, измеряя уровни фенилаланина и тирозина в исследуемых образцах.

Основным методом ранней диагностики фенилкетонурии во всех странах мира принято считать неонатальный скрининг, который проводится в строго декретированные сроки для обеспечения своевременного начала лечения ^[12]. Неонатальный скрининг — это генетическое тестирование, которое позволяет выявить наиболее распространённые врождённые и наследственные заболевания у новорождённых детей.

В нашей стране проводится массовое обследование новорождённых детей на 5 наследственных заболеваний, одним из которых является ФКУ. Неонатальный скрининг проводится на четвёртые сутки жизни у доношенного ребёнка и на седьмые сутки у недоношенного ребёнка. В паспорте новорождённого и его истории болезни ставится пометка о проведении ^[14].

Для неонатального скрининга медицинским персоналом с помощью скарификатора осуществляется забор крови из пятки новорождённого строго через 3 часа после кормления. Полученные образцы крови помещаются на специальные фильтровальные бумажные тест-бланки и отправляются в лабораторию.

Стоит отметить, что у некоторых детей, особенно у рождённых раньше срока, может наблюдаться незрелость ферментных систем, участвующих в метаболизме аминокислот. Это приводит к кратковременному повышению фенилаланина и положительному результату при скрининге ^[12] Около 2 % всех случаев повышенного уровня фенилаланина в крови, выявленного при скрининге новорождённых, связаны с нарушением метаболизма кофермента BH4, который участвует в преобразовании фенилаланина. Это подчёркивает важность проведения дифференциальной диагностики при всех выявленных уровнях гиперфенилаланинемии. Фенилкеторурию необходимо дифференцировать с такими заболеваниями, как транзиторная гиперфенилаланинемия недоношенных, наследственная доброкачественная гиперфенилаланинемия, тирозинемия, галактоземия.

Генотипирование не является необходимым методом для диагностики фенилкетонурии, но помогает специалистам определять степень дисфункции белка, остаточную активность фенилаланин-гидроксилазы, и, следовательно, метаболический фенотип, на основании которого в дальнейшем будет строиться тактика лечения.

Согласно Европейской классификации, различают несколько вариантов течения данного заболевания ^[12].

• Классическая фенилкетонурия характеризуется полным или практически полным дефицитом фенилаланин-гидроксилазы в печени. Сопровождается диетической переносимостью фенилаланина < 250-350 мг/день и концентрацией фенилаланина в крови при нормальной диете свыше 1200 мкмоль/л. При отсутствии своевременной диагностики первые клинические признаки заболевания отмечаются уже на первом году жизни ребёнка: родители жалуются на общую вялость, частые беспокойства, срыгивания при кормлении, проявления атопического дерматита. При осмотре ребёнка отмечается мышечная гипотония, задержка нервно-психического развития, в некоторых случаях — микроцефалия. Отличительной особенностью являются эпилептические приступы, плохо поддающиеся купированию стандартными схемами антиконвульсантной терапии.
• Умеренная фенилкетонурия характеризуется низкой остаточной ферментативной активностью (низкой способностью имеющихся ферментов участвовать в расщеплении фенилаланина и его превращении в тирозин), переносимостью фенилаланина от 350 до 400 мг/день и концентрацией фенилаланина в крови 600-1200 мкмоль/л. Данная форма отличается от классической фенилкетонурии более поздней манифестацией (чаще — первый-второй год жизни) и более медленным прогрессированием клинических признаков при отсутствии лечения.
• Лёгкая гиперфенилаланинемия. Уровень фенилаланина в плазме крови составляет менее 600 мкмоль/л при обычной диете. При данной форме у детей клинические признаки заболевания отсутствуют, либо незначительны. Несмотря на это, такие дети требуют особого контроля содержания фенилаланина в крови и непрерывной оценки нервно-психического развития.

Фенилкетонурия (ФКУ) — генетическое заболевание, в основе которого лежит врождённое нарушение метаболизма аминокислот, характеризующееся повышенным содержанием фенилаланина в крови. Это аутосомно-рецессивная патология, т. е. ребёнок может унаследовать данное заболевание только в том случае, если оба родителя являются носителями дефектной версии гена.

ФКУ связана с дефектом в гене PAH (Phenylalanine hydroxylase gene). Этот ген участвует в образовании фенилаланин-гидроксилазы — печёночного фермента, ответственного за расщепление фенилаланина. Из-за дефекта гена количество этого фермента снижается, а уровень фенилаланина в организме увеличивается, что влечёт за собой такие тяжёлые и необратимые последствия, как умственная отсталость глубокой степени и эпилептические приступы, плохо отвечающие на стандартную антиконвульсантную терапию. Пытаясь избавиться от избытка фенилаланина и его метаболитов (фенилпировиноградной и фенилуксусной кислот), организм выводит их с мочой.

Распространённость фенилкетонурии

Распространённость фенилкетонурии широко варьируется во всём мире. В Европе частота встречаемости данного заболевания составляет 1 случай на 10 000 живорождённых детей, но для некоторых районов она значительно выше, что связано с большим количеством близкородственных браков. Например, в Турции фенилкетонурия выявляется примерно у одного из 4000 живорождённых детей ^[1]. В Финляндии, по данным статистики, зарегистрирована самая низкая частота ФКУ среди Европейских стран: 1 случай на 100 000 детей ^[2]. Что касается нашей страны, усреднённый показатель распространённости данного заболевания — 1 случай на 7000 живорождённых детей.

Факторы риска фенилкетонурии

Основной фактор риска фенилкетонурии — это наличие у обоих родителей дефекта в гене PAH (Phenylalanine hydroxylase gene). Заболевание развивается, если оба родителя передают ребёнку копию повреждённого гена.

Другим фактором развития фенилкетонурии можно назвать этническую принадлежность ребёнка. Считается, что у афроамериканцев данное заболевание встречается реже, чем у других этнических групп ^[22].

Самым грозным осложнением фенилкетонурии является прогрессирующая умственная отсталость при отсутствии лечения. Однако данное заболевание ассоциируется также с рядом других патологий, влияющих на жизнь и здоровье пациента.

Доказано, что уровень депрессии среди взрослых с фенилкетонурией значительно выше и составляет около 18 % ^[10]. У них отмечается резкое снижение продуктивности, нарушения сна, выраженная утомляемость на фоне привычной деятельности, подавленное настроение, потеря интереса к жизни и привычным делам, нарушения аппетита, мысли о самоубийстве.

Также у взрослых пациентов с фенилкетонурией очень высока распространённость неврологических симптомов: тремор рук (присутствует у трети пациентов), генерализованная дистония (неритмичные медленные насильственные движения в различных частях тела, которые сопровождаются своеобразным изменением мышечного тонуса), задержка когнитивного и моторного развития (особенно при нарушениях диетотерапии), паркинсонизм ^[11].

Пожизненная диетотерапия ассоциирована с нарушением роста, снижением минеральной плотностей костей и дефицитом питательных веществ, что требует постоянного контроля у профильных специалистов.

Фенилкетонурия как самостоятельное заболевание было открыто норвежским врачом Иваром Асбьёрном Фёллингом ещё в 1934 году. Несмотря на это, вопрос о патогенезе долгое время оставался открытым.

Фенилаланин — это незаменимая аминокислота, которая участвует с синтезе белков. Незаменимая она потому, что организм не может самостоятельно её синтезировать, фенилаланин можно получить исключительно из пищи (мясных и рыбных продуктов, творога, сыра, яйц, орехов, хлебобулочных изделий, круп) или с помощью протеолиза — процесса гидролиза белков с помощью ферментов-протеаз.

Основной метаболический путь фенилаланина включает его преобразование до тирозина под действием фермента фенилаланин-гидроксилазы, который обнаруживается в печени и почках. Тирозин — это аминокислота, которая участвует в образовании таких важных соединений, как нейромедиаторы (дофамин, адреналин и норадреналин) и пигмент меланин. Нейромедиаторы передают электрические импульсы между нервными клетками (нейронами) и от нейронов к другим клеткам (например мышечным или железистым), что имеет немаловажную роль в когнитивной деятельности. Пигмент меланин защищает организм человека от воздействия ультрафиолетовых лучей ^[6].

У пациентов, страдающих фенилкетонурией, из-за дефекта гена и недостатка фермента фенилаланин-гидроксилазы происходит увеличение в плазме крови концентрации фенилаланина (более 1200 мкмоль/л при норме 0-120 мкмоль/л ) и его метаболитов. Одновременно с этим снижается уровень тирозина и его производных (дофамина, адреналина, норадреналина и меланина). Такое состояние оказывает выраженное нейротоксическое действие на структуры мозга. Если пациент с фенилкетонурией не получает или не соблюдает лечение, то у него отмечаются повреждения мозолистого тела, полосатого тела, изменения коры и гипомиелинизация (снижение содержания миелина, образующего оболочку нервных волокон, в различных структурах оболочек мозга). Эти изменения могут привести к снижению интеллектуального развития и нейродегенерации — прогрессирующей гибели нервных клеток. Поэтому пациенты с фенилкетонурией более восприимчивы к нарушениям, связанным с дефицитом дофамина в головном мозге, таким как паркинсонизм.

Хотя патофизиологические механизмы повреждения головного мозга у пациентов с фенилкетонурией ещё не совсем понятны, существует множество свидетельств метаболических изменений, которые включают:

Окислительный стресс — это повреждение клеток активными формами кислорода, которые представляют собой молекулы с повышенной реактивностью из-за наличия неспаренного электрона на внешнем электронном уровне. Активные формы кислорода образуются в клетках постоянно, но в норме их уровень настолько низкий, что организм самостоятельно их нейтрализует с помощью антиоксидантной системы. Окислительный стресс происходит в том случае, когда активных форм кислорода образуется слишком много и антиоксиданты не могут полностью их инактивировать. Такой дисбаланс может вызвать окислительное повреждение белков, липидов или ДНК.

В ходе исследований окислительного повреждения макромолекул у пациентов с фенилкетонурией удалось установить, что увеличение концентрации фенилаланина в сыворотке крови (гиперфенилаланинемия) вызывает снижение антиоксидантоной защиты, что и приводит к окислительному стрессу ^[8].

Ткани мозга особенно уязвимы для окислительного стресса из-за высокого потребления кислорода, высоких концентраций железа в тканях, низкого уровня антиоксидантной защиты, что способствует избыточному синтезу перекиси водорода (одной из форм активного кислорода) ^[7].

Хороший прогноз для интеллекта возможен в том случае, когда пациенты с первого месяца жизни получают диету с пониженным содержанием фенилаланина. Существует пропорциональная связь между гиперфенилаланинемией и IQ у пациентов с фенилкетонурией, где при повышении данной аминокислоты на каждые 100 мкмоль/л происходит снижение IQ на 1,3-4,1 пункта ^[15].

Если пациенты с фенилкетонурией получают и соблюдают лечение с самого раннего возраста, то их качество и продолжительность жизни ничем не отличается от их здоровых сверстников.

Пациенты, не получающие или не соблюдающие лечение, часто имеют инвалидность и низкий уровень качества жизни. Кроме того, несоблюдение диеты и отсутствие контроля фенилаланина в организме часто приводит к снижению продуктивности и внимания, нарушению поведения (особенно при уровне аминокислоты свыше 360 мкмоль/л).

Адекватное наблюдение за концентрацией фенилаланина в пределах допустимых показателей достаточно эффективно в профилактике большинства нарушений центральной нервной системы. Большинство людей демонстрируют нормальное общее развитие, легко справляются с образовательными стандартами, ведут самостоятельную жизнь и получают работу, будучи взрослыми.

При соблюдении пациентом режимов диеты и дополнительной дотации минеральных веществ не отмечается увеличения риска таких осложнений, как остеопороз или частые переломы при отсутствии других заболеваний костно-мышечной системы и соединительной ткани.

Профилактика фенилкетонурии

Если у будущих родителей или их близких родственников выявлена фенилкетонурия, то при планировании беременности рекомендуется проконсультироваться с генетиком и пройти обследование. Так можно определить риск рождения ребёнка с фенилкетонурией.

Чтобы предотвратить врождённые нарушения у ребёнка, женщинам с фенилкетонурией во время беременности следует придерживаться диеты с низким содержанием фенилаланина ^[22].

Как проявляется фенилкетонурия у новорождённых

У новорождённых с фенилкетонурией симптомы изначально отсутствуют и развиваются медленно, в течение нескольких месяцев, что связанно с постепенным накоплением в организме фенилаланина ^[3]. Выявить заболевание можно только с помощью неонатального скрининга.

Чем дольше ребёнок с фенилкетонурией не получает специфического лечения, тем быстрее развивается умственная отсталость и необратимые нарушения развития. Кроме того, для детей с фенилкетонурией характерны следующие признаки ^[4]:

• гиперактивность: беспокойство, неконтролируемые вспышки гнева, невозможность сосредоточиться на выполняемых задачах, спонтанное снижение концентрации;
• интеллектуальная недееспособность: от лёгкой недостаточности интеллекта до идиотии и имбецильности;
• проблемы в поведенческой, эмоциональной и социальной сферах: трудности обучения в образовательных учреждениях, снижение мотивации при выполнении рабочих задач, снижение социальных коммуникаций, раздражительность, перепады настроения, социальная изоляция;
• психические расстройства: депрессии, генерализованные тревоги, шизофрения, биполярное расстройство.

У детей, рождённых от матерей с фенилкетонурией и неконтролируемым уровнем фенилаланина в крови, риск умственной отсталости значительно выше, поскольку они подвергаются воздействию очень высоких и токсичных уровней фенилаланина ещё до рождения. Такие дети могут иметь низкий вес при рождении, что вызывает проблемы прибавки массы и физического развития в будущем. Кроме того, умственно они развиваются значительно медленнее, чем их здоровые сверстники. Другими характерными признаками являются различные пороки сердечно-сосудистой системы (тетрада Фалло, коарктация аорты, дефект межжелудочковой перегородки, дефект межпредсердной перегородки) и поведенческие проблемы, связанные в будущем с нарушением социальной адаптации ^[5].