Amino Asit Metabolizması Bozuklukları Prof. Dr. Ayşe Binnur Erbağcı

Aminoasitüri Kandaki aa.’ler böbreklerden filtre olur, normalde tubullerde taşıyıcı sistemlerle kana geri emilir Bu taşıyıcı sistemlerin bir kapasitesi vardır Kan aa düzeyi çok yükseldiğinde bu kapasite aşılır ve idrara aa geçer; aminoasitüri

2 taşıyıcı sistemlerle reabsorbe olur 1 Aminoasitler glomerüllerde filtre olur Kan damarı 3 sekrete edilmez 2 taşıyıcı sistemlerle reabsorbe olur 4 idrarda bulunmaz

Aminoasitüri sağlıklı kişilerde de olabilir Böbreklerin aa geri emilim kapasitesinin aşıldığı kan düzeyine böbrek eşiği denilir. Sağlıklı kişilerde aminoasitüri geçicidir ve diyetle ihtiyaç fazlası protein alındığında görülebilir.

Sistatyonin ve homosistin renal tubular mekanizmalarla etkin bir şekilde geri emilmezler idrara glomerular filtrasyon hızı ve kan düzeyi ile orantılı olarak geçerler

Mekanizmasına göre üç tip aminoasitüri vardır Taşma aaürisi; bir veya daha fazla aa.’in plazma düzeyi böbrek eşiğini aştığında (kanda yüksek) Renal aaüri; plazma düzeyleri normal ama böbrek taşıma sistemi bozuk Eşiksiz aaüri; taşınma sisteminin sınırı olmadığı için tümüyle idrara geçer, kanda normal, idrarda yüksek

Sekonder aminoasitüriler Karaciğer hastalıklarında Yaygın renal tubuler fonksiyon bozukluğunda Protein Enerji Malnütrisyonunda (PEM) görülebilir

Primer aminoasitüriler Doğumsal metabolizma kusurlarıdır Spesifik bir aa metabolizmasında enzimatik veya renal transportla ilgili bozukluk vardır Otozomal resesif geçiş gösterirler

Doğumsal Metabolizma Kusurları Bir proteini (enzim, taşıyıcı protein vb.) kodlayan DNA baz dizisinde, o proteinin primer yapısını (aa dizisi) değiştirerek fonksiyonunu etkileyen kalıtsal değişikliklerdir Bu değişim fonksiyonu azaltan, ortadan kaldıran vb. etki oluşturabilir Tedavi edilemezse organ disfonksiyonuna yol açabilir. (beyin, KC, kas, göz, kemik…)

the Central Dogma DNA transcription translation mRNA Protein 10

Gen bir enzimi kodluyorsa… C D E F Enzyme 1 Enzyme 2 Enzyme 3 Enzyme 4 Enzyme 5 E E E 11

Temel yaklaşım,,, Ürün veya enerji eksiktir Ürün veya enerji eksiktir KOMPLEKS BİLEŞİK ( GlİKOJEN) ARTMIŞ SUBSTRAT Artmış yeni ürünler Enzyme Co-Enzyme Enzyme Co-Enzyme Enzyme Co-Enzyme Birikir Birikir Eksiklik Birikir Organomegali Depo hastalıkları Ürün veya enerji eksiktir Toksik Toksik

Hatalı protein bir enzim ise, o enzimin yer aldığı metabolik yol etkilenir Son ürün Ara ürün ve substratlar Ara ürün ve substratların birikimi ile normalde olmayan veya az miktarda oluşan yeni ürünler

Çok sayıda doğumsal metabolik kusur vardır; 1350 40 tanesi aa metabolizması ile ilgilidir Çok nadir görülürler Ama önemlidirler çünkü bazılarının yol açtığı hasar erken tanı ile engellenebilir (Az sayıda met hastalığın tedevisi vardır).

Nadir görülürler Hiperfenilalaninemi 1:10,000 Türkiyede 1:3500 Galaktozemi 1:50,000 Homosistnüri 1:200,000 Toplam 1:2000 Pek çok vaka atlanmaktadır.

Group I . Disorders involving COMPLEX molecules . Glycoproteinosis , MPS, Sphingolipidosis . Lysosomal disorders. Zellweger syndrome & Variants , Refsum disease,. Peroxisomal disorders . NPD-type C Disorders of intracellular trafficking & processing . Wolman disease Disorders of Cholesterol synthesis Group II . Disorders that give rise to INTOXICATION . PKU, MSUD. Homocysteinuria, Tyrosinemia . Aminoacidopathies . CPT, OTC, Citrullinaemia, ASA. Arginase, NAGS deficiency . Congenital Urea Cycle Defects . Methylmalonic acidemia .Propionic acidemia . Isovaleric acidemia .Glutaric aciduria type I . Organic acidemias . Galactosemia .Heredietary Fructose intolerance . Sugar intolerances . Group III . Disorders involving ENERGY METABOLISM Glycogenoses (glycogen storage disease ) . Fructose 1,6-diphosphatase deficiency . Phosphoenolpyruvate carboxykinase . Gluconeogesis defects . Pyruvate Carboxylase deficiency . Pyruvate Dehydrogenase deficiency . Congenital Lactic Acidemia . VLCAD, MCAD , etc Fatty Acid Oxidation defects . Mitochondrial respiratory-chain disorders .

Prognoz Prognoz tümü ile selim olabilir Ölüme yol açabilir (ör: akçaağaç şurubu idrarı hastalığı) Organ yetmezliği veya diğer ara tablolara yol açabilirler

Tanı Hasta çocukta tanı Rutin yenidoğan taraması Prenatal tanı

1- Hasta çocukta tanı Kalıtsal aminoasit metabolizması bozukluğunun tanısı, kalıcı hasar meydana gelmeden konulmalıdır Maalesef sık görülmedikleri için ve semptomları non-spesifik olduğu için kolaylıkla atlanabilirler

Ne zaman şüphelenilmeli? Ailede açıklanamayan yenidoğan ölümü varsa Akraba evliliklerinde Semptomlar beslenme değişikliği ile değişiyorsa veya beslenme kesildiğinde düzeliyorsa Şiddetli kusmalar Gelişme geriliği Nörolojik: epilepsi, hiper/hipotoni, koma karaciğer ile ilgili bozukluk Asidoz, ketoz Üriner sistem taşları İdrar kokusunda tipik değişiklikler Minör dismorfi

Analiz Non – Spesifik testler: Kan glukoz, amonyak, bikarbonat, pH Spesifik testler; Metabolitlerin direkt biyokimyasal analizi: spesifik aalerin idrar veya plazma düzeyleri Veya metabolik yıkım ürünleri, Veya enzim işlevi. toplam aa analizi değil! DNA çalışmaları

2- Yenidoğan taraması Sık rastlanılan ve yol açtığı hasar erken tanı ile engellenebilen hastalıkları kapsar En sık feniketonüri için yapılır Ülkemizde Biotinidaz eksikliği Konjenital hipotiroidizm ve Fenilketonüri

Tarama testi sonucu sağlamlar TOPLUM TARAMASI AŞAMALARI Sağlıklı Görünen Toplum Tarama Testinin Uygulanması Şüpheliler Tarama testi sonucu sağlamlar Kesin Tanı Yöntemleri Kesin hasta veya risk faktörü var Hastalık veya risk faktörü yok TEDAVİ

3- Prenatal Tanı Ailenin daha önce kalıtsal aminoasitürili bebeği olmuşsa veya açıklanamayan yenidoğan ölümü, fetal kayıp varsa yapılmalıdır. Amniyotik sıvı, fetal kan veya koryonik villus biyopsi örneklerinde şüphelenilen enzim kusuru araştırılır

Hiperfenilalaninemiler Fenilalanin metabolizmasının ana yolu anlamlı miktarda sadece karaciğerde ve böbrekte meydana gelir Enzim: Fenilalanin hidroksilaz Tetrahidrobiopterin zorunlu bir kofaktördür DHB redüktaz, kofaktörü indirgenmiş halde sağlar

Fenilalanin hidroksilaz Dihidropteridin redüktaz

Hiperfenilalaninemiler ve FKU Tip 1, klasik FKÜ Tip 2, varyant FKÜ Tip 3 Yenidoğan geçici hiperfenilalaninemisi Tip 4 Tip 5 Tirozinemiler FA hidroksilaz yok FA hidroksilaz  DHB redüktaz yok/  Biopterin sentezinde bozukluk Çeşitli

Fenilketonüri Sıklıkla tip 1, eksik enzim : Fenilalanin hidroksilaz Prevalans 1/10 000 %1-3; DHB redüktaz veya biopterin sentezi ile ilgili kusurlar Klinik bulgular kanda normalin 30-50 katı yüksek olabilen fenilalanin dokularda birikiminden kaynaklanır.

Fenilalanin tirozine dönüşerek metabolize olamadığı için minör metabolik yollar aktive olur Fenilalanin fenillaktat, fenilasetat ve fenilasetilglutamine dönüşür Fenilalanin ve bu bileşiklerin yüksek düzeyleri MSS’e toksiktir ve kalıcı mental retardasyona yol açarlar

Hastalık adını bir fenilketon olan fenilpiruvattan alır Genetik eksiklik Mental retardasyon (fenil keton)

Fenilpiruvat aslında daha çok fenillaktat ve fenilasetilglutamine dönüşerek metabolize olur Fenilasetilglutamin

Glukoz Glikoliz Piruvat Köprü reaksiyon AsetilCoA C6 NADH FADH2 C4 Fenil piruvat inhibe eder Glukoz Glikoliz Piruvat Köprü reaksiyon AsetilCoA C6 NADH FADH2 C4 Krebs Döngüsü SZ C5 O2 C4 ATP

[Phe] = 0.1 mM normal düzey  1.2 mM PKU IQ : 53  93 1 / 20,000 homozigot 1 / 150 heterozigot

Yenidoğanda Semptomlar Doğumda normaldir, proteinli gıdalarla beslenmeye başladığında beslenme güçlüğü, inatçı kusmalar, görülür Mikrosefali Gelişme geriliği İlk yılda IQ nun 50 puanlık kaybı İdrarda şıra kokusu

Tanı Gutri testi: Bakteriyel inhibisyon testi. Örnek 48 saat sonra alınması tercih edilir, modern testler tercih ediliyor. Tarama testi : Doğumdan en az 48 saat sonra alınan kan kurutma kağıtlarına emdirilir ve analiz edilmek üzere Bölgesel merkezi laboratuara gönderilir: tandem kütle spektrometresi tarama yöntemidir Pozitif sonuçlar HPLC ile fenilalanin ve tirozon analizi ile teyit edilmelidir. Sonuç: FA artmış, tirozin normal, idrarda FA metabolitleri artmıştır.

Tarama testleri Hayatın ilk 15 günü içinde bebek en az 24 saat, ideali 48-72 saat beslendikten sonra özel bir filtre kâğıdına topuktan alınan ‘’2 damla kan’’ teşhis için yeterlidir

Tedavi Kanda fenilalanin düzeylerinin düşürülmesi hedeflenir (3-15mg/dl). Düşük FA’li diyet Fazla düşük: letarji, anoreksia, diare vb Hayat boyu Maternal FKU. Fetusun Mental retardasyon/mikrosefali/ kardiak defekt riski vardır. FA <10mg/dl sağlanmalıdır.

Tedavi Kan fenilalanin düzeyleri; 0-12 yaş arası 2-6 mg/dl, 12 yaşından sonra 2-11 mg/dl, FKU’li hastanın gebeliği süresince ise 2-4 mg/dl değerleri arasında 38

Tedaviye ne zaman başlamalı? Bebeğin bedensel ve zihinsel gelişiminin normal olabilmesi için doğduktan sonra ilk haftalar içinde veya en geç doğumdan sonraki ilk 2-3 ay içinde, diyet tedavisine başlanmalıdır Tedaviye mümkün olduğunca erken başlanması zihinsel performansı olumlu etkileyecektir. İlk hafta tedaviye başlanan vakalar ile yaşamın ilk ayı içinde ama 2, 3, 4'ncü haftalarda tedaviye başlanan vakalar arasında, hepsi normal sınırlar içinde olsa bile zeka performansında farklılıklar gösterilmiştir. 39

Tedaviye ne kadar devam etmeli? Tedaviye yaşam boyu devam edilmeli Yenidoğan döneminde diyet tedavisi başlanmış fenilketonürili hastalar yetişkin çağda diyeti bıraktıklarında algılamada güçlük, dikkat azalması ve okul başarısında azalma gözlenir 40

BEYİN HASARI Anne sütü ? FENİLALANİN İÇERİR KONTROLSÜZ ANNE SÜTÜ VERİLİRSE BEYİN HASARI 41

ANNE SÜTÜ DOKTOR VE DİYET UZMANI KONTROLÜNDE VERİLMELİDİR. 42

Tedavi edilmezse... Tedavi edilmezse toksik metabolitler mental retardasyona yol açar MSS hasarı 2-3. haftalarda başlar, 8-9 ay kritiktir. IQ %20-60 olabilir Varyant tipte zeka geriliği hafif olabilir myelin, norepinefrin, serotonin sentezi azalır; psikoz, nöbetler vb. Hipopigmantasyon

PKU Saç göz ve deride azalmış pigmentasyon İlerleyici zeka geriliği Epileptik nöbetler Hiperaktivite Nörolojik problemler Vücutta şıra kokusu Enzyme deficiency: Phenylalanine hydroxylase Accumulation: Phenylalanine and its degradation products phenylpyruvic acid and phenylacetic acid

Tip 3 Yenidoğan geçici hiperfenilalaninemisi Fenilalanin yüksektir Metabolitler genellikle bulunmaz Klinik olarak normal

Aromatik aa hidroksilaz enzimlerinin kofaktörü tetrahidro biopterin (THB)’dir TriptofanSerotonin Fenilalanin Tirozin Tirozin Dopa dönüşüm reaksiyonlarının kofaktörü THB’dir. Reaksiyon sonunda dihidro biopterine okside olan THB’nin rejenerasyonu DHB redüktaz ile NADPH+H kullanılarak sağlanır

Tip 4 ve Tip 5 THB metabolizması ile ilgili kusurlarda ise majör problem dopamin, serotonin ve epinefrin’in yetersiz olmasıdır Hastalara bu bileşiklerin öncülü olan DOPA ve 5-OH triptamin verilir Bazı tiplerde diyet fenilalanin kısıtlaması gerekir

Maternal Hiperfenilalaninemi FKÜ’li hastanın gebeliği sırasında hiperfenilalaninemi fetusta zeka geriliği, anensefali, gelişme geriliğine yol açabilir Aspartam (fenilalanil-aspartat; sentetik tatlandırıcı), gebelikte fazla miktarlarda tüketilmemesi önerilir

Tirozinemi Tirozin metabolizmasının ana yolu PHPPA ve homogentisat oluşumudur Alternatif yol DOPA, epinefrin dönüşümüdür

Tyrosine is also the precursor to pigment molecules called melanins that are produced from dopaquinone.

tirozin fenilalaninlanin 1-Fenilketonüri. 2-Richnar Hanhart Sendromu 1-Phenylalanine hydroxylase tirozin 2-Tyrosine transaminase Homogentisic acid Dopa 3-Homogentisate oxygenase Phenylpyruvate Phenyllactate phenylacetate Dopamine Fumarylacetoacetate Fumarate Acetoacetate Epinephrine 1-Fenilketonüri. 2-Richnar Hanhart Sendromu 3-Alkaptonuri Norepinephrine

Alkaptonüri Homogentisat oksidaz İdrarla atılımı artan homogentisat idrarın beklemesi ile siyah-lacivert renkli pigment oluşturur Homogentisat kıkırdak (okronozis) ve kalp kapakçıklarında hasara yol açar ve böbrek taşları oluşumuna yol açabilir.

Alkaptonuri Ochronosis – dark pigmentation of fibrous tissues and cartilage Can affect the joints and the heart Enzyme deficiency: Homogentisic oxidase Accumulation: Homogentisic acid Dark/Black urine

ALBİNİZM Göz ve deri melanositlerindeki kalıtal kusurlara bağlı olarak görülen hipomelanosis’lere ortak olarak albinizm denilir. Tip 1 albinizm tirozinaz geninde OR bir mutasyon sonucu görülür.

Yaşlanma: kıl folliküllerinin yanında yer alan melanositlerde melenin yapımı durur ve gençlerde olduğu gibi kusurlu hücreler yenilenmez.

Sistinüri Renal sistin, arginin, lizin ve ornitin transport protein kusuru Bu aa’ler idrara geçer Sistin çözünürlüğü düşük olduğu için, üriner sistemde sistin taşlarına yol açar Tedavi: taş oluşumunu önlemeye yönelik

Glisinüri glisin artar Üriner sistem okzalat taşı riski yüksek

Homosistinüri Homosistein sulu ortamda unstabildir ve homosistine dönüşür Homosistein’in 1-sistatyonin’e ve 2-metiyonin’e dönüşümünü engelleyen bozukluklar homosistinüriye yol açar

Homosistein + Serin Sistatyonin  sentaz, PLP Sistatyonin Sistein NH4 -Keto bütirat Propionil CoA

Sistatyonin  sentaz eksikliği (homosistinüri tip 1) En sık (1/200 000) homosistinüri nedeni Plazma metiyonin ve idrar homosistin artmış Göz bulguları: lens dislokasyonu, glukom, retina hasarı İskelet sistemi: osteoporoz, deformiteler Arteryel ve venöz tromboz, ateroskleroz Tedavi : Piridoksin, metiyoninli, sistein içeren diyet

Homosistein Metabolizması R PPi+Pi S-Adenosyl Methionine (SAM) R-CH3 ATP 2 1 DMG S-Adenosyl Homocysteine Diet Methionine 5 Betaine H2O 4 3 THF B12 Homocysteine B6 Ado 8 6 N5-CH3-THF Cystathionine 9 7 B6 N5,510-CH2-THF Cysteine

metilen THF redüktaz (homosistinüri tip 2) metilen THF redüktaz (şekilde 9. enzim) Nadir görülür Plazma metiyonin normal İdrar homosistin artmış Tedavi: Folat

metiyonin sentaz (Metil THF transferaz (tip 3) metilkobalamin sentezlenme kusuru nedeni ile Metil THF transferaz aktivitesi (şekilde 4.enzim) Metil THF transferazın kofaktörü B12 vitamini metilmalonik asitüri Tedavi: B12 Vitamini

Organik Asitüriler AA olmayan organik asitlerin idrarla atılımı artmıştır. Bunlar aa metabolizması ürünleridir aslında Akçaağaç şurubu idrar hastalığı Propiyanat ve metilmalonat metabolizması Non-ketotik Hiperglisinemi

Oksidatif Dekarboksilasyon Dehidrojenasyon (tiamin) Lösin Valin İzolösin Transaminasyon Oksidatif Dekarboksilasyon Dehidrojenasyon (tiamin) Thiamine pyrophosphatase Asetil CoA Asetoasetat Propionil CoA Metil malonil CoA B12 Süksinil CoA

Dallı zincirli aa dehidrogenaz kompleksi Valin lösin.. Dehidrogenaz değil Deaminasyondan sonra çalışır Nasıl çalışır ; Tatlı lokum canım fena Nistedi (PDH ve aKGDH gibi) Tiamin Lipoik asit CoA Riboflavin (FAD) Niasin (NAD)

Akçaağaç şurubu idrar hastalığı Kan, beyin ve idrarda dallı zincirli aa’ler ve ketoasitleri artar Kusma, ketoasidoz, nörolojik bozukluklar, solunum yetmezliği, ölüm İdrarda karemela kokusu

Maple Syrup Urine Disease Urine smells like maple syrup Can lead to neonatal death if untreated! Enyzme deficiency: branched chain alpha-keto acid dehydrogenase constituent proteins

Propionil-CoA biotin ve B12 vitaminlerini gerektiren reaksiyonlarla süksinil-CoA’ya dönüşür.

Propiyanat ve metilmalonat metabolizması Propionil KoA karboksilaz Metilmalonil KoA mutaz Tedavi: biyotin/B12

Glisin ile ilgili metabolizma kusurları 1-Non-ketotik hiperglisinemi 3-Primer hiperokzalüri

Glisin sentaz kompleksi H4 Folat N5N1OCH2THF Glisin+NAD CO2+NH4+NADH+H Glisin sentaz (PLP)

Non-ketotik Hiperglisinemi Glisin yıkım kusuru BOS’ ta glisin artışı Glisin inhibitör bir NTM’dir hipotoni ve solunum yetmezliği görülür Ketoz yok

Amonyak veya glisin uzaklaştırılmasında alternatif yol Sodyum benzoat Hippurat idrarla atılır SODYUM BENZOAT HIPPURAT + GLİSİN

Primer Hiperokzalüri Glisin’in deaminasyonu ile açığa çıkan gliokzalat katabolizması bozukluğu Gliokzalat okzalata dönüşür ve iki taraflı üriner sistem taşları, nefrokalsinoz meydana gelir Böbrek yetmezliği, hipertansiyon ve erken ölüm

Prevalans PKU...............................1/10 000 Varyant PKU.................1/14 000 Neonatal HFA................1/30 000 Tip1 tirozinemi..............1/100 000 Alkaptonüri...................1/250 000 Homosistinüri................1/200 000 Akçaağaç......................1/250 000 Histidinemi....................1/20 000 Metilmalonik asitemi....1/20 000

28. Fenilketonüri hastalarında oluşan fenilasetat, aşağıdaki bileşiklerden hangisiyle konjuge edilerek idrarla atılır? A) Glutamin B) Glukuronik asit C) Sülfat D) Glutatyon E) Asparajin