Journal Club
Siena, 19 Febbraio 2013
Da un caso di neonata con familiarità per
CITRULLINEMIA II:
I DIFETTI DEL CICLO DELL’UREA
Dott.ssa Silvia Franchi
Scuola di Specializzazione in Pediatria
Lo spunto di riflessione deriva dal caso di una neonata gemella di EG pari a
28+5 settimane (ricoverata in TIN e quindi in PIN) con familiarità per
malattia metabolica (CITRULLINEMIA II)  cugina di primo grado nella
linea materna (nata nel 2008 da genitori non consanguinei, parto eutocico
a 40+5 settimane di EG. Valori auxologici alla nascita e perinatalità nella
norma).
Allo screening neonatale:
• aumento dei valori di Citrullinemia (152 umoli/l)
• Ulteriore aumento a 13 giorni di vita (350 umoli/l).
• Lieve incremento delle transaminasi
• Ammoniemia nella norma
• Acido Orotico urinario nella norma.
CITRULLINEMIA:
valori normali
10-20 micromoli/l
Contatto con U.O. di malattie Metaboliche (Ospedale Meyer):
La Prof.ssa Donati ci consiglia di controllare continuamente le
TRANSAMINASI e, in caso di aumento dei valori oltre il range di
normalità, eseguire AMMONIEMIA ed AMINOACIDOGRAMMA nel
sospetto di una anomalia del ciclo dell’Urea…
Catabolismo degli aminoacidi
Formazione di Ammonio libero (altamente tossico per il SNC!)
Detossificazione epatica ad urea, espulsa con le urine
(TRAMITE IL CICLO DELL’UREA o dell’Ornitina)
Ciclo dell’Urea
CPS
NH3 + bicarbonato
OCT
Carbamil-P
Ornitina
UREA
Citrullina
ASS
ARGINASI
Acido
Argininosuccinico
Arginina
Acido
Fumarico
ENZIMI COINVOLTI
1. Carbamilfosfato sintetasi (CPS),
2. Ornitina carbamil-transferasi (OCT),
3. Argininsuccinato sintetasi (AS),
4. Argininsuccinato liasi (AL)
5. Arginasi
Ac.Aspartico
AL
Un sesto enzima, N-acetilglutammato
sintetasi (NAGs), è richiesto per la sintesi
di N-acetilglutammato, il quale è un
attivatore dell'enzima carbamilfosfato
sintetasi (CPS).
Nelson, Textbook of Pediatrics, XVI Edition
Il problema è che…
Sono stati osservati deficit isolati di tali enzimi (DEFICIT ENZIMATICI
CONGENITI) con prevalenza totale di 1 su 20.000 nati vivi e sono le più
frequenti cause genetiche di iperammoniemia nel bambino.
(Nelson, Textbook of Pediatrics, XVI Edition).
Mentre ciascun quadro è contraddistinto da un accumulo di differenti
precursori, l’iperammoniemia e l’iperglutamminemia sono caratteristiche
comuni a tutti i disordini
(Roth KS(2007) Hyperammonaemia http://www.emedicine.com/ped/TOPIC1057.HTM
(Accessed: 29 December 2007: Last updated 31 May 2007)
Essi possono essere distinti l'uno dall'altro generalmente solo attraverso
esami di laboratorio, a meno che non si sospetti una trasmissione X-linked..
Origine
genetica dei
principali
difetti
enzimatici
CPS : AR 2q
OTC: X-linked Xp21
ASS: AR 9q
ASL: AR 7q
ARG: AR 6q
NAGs: AR 17q
In generale:
A causa della drammatica presentazione clinica di queste malattie nel periodo
neonatale e a causa delle conseguenze a lungo termine dell'iperammoniemia in
tale epoca, è fondamentale sottolineare che i deficit enzimatici possono
presentarsi
• Nel periodo neonatale
• Tardivamente (anche in età adulta)  quadro sfumato
Insorgenza neonatale
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 (occasionalmente molti
giorni dopo) diventa letargico e necessita di
stimoli per alimentarsi. Nel giro di ore possono
comparire vomito, letargia ingravescente ed
ipotermia.
alcalosi
iperammoniemia
Viene spesso presa in considerazione
la diagnosi di emorragia intracranica,
se si nota una fontanella sporgente
od un aumento di volume della testa.
La TC cerebrale rivela la presenza di
edema. Se non è misurato il livello di
ammonio plasmatico, la morte del
neonato può essere attribuita a
sepsi o emorragia intracranica.
EEG : onde lente
Presentazione clinica tardiva
(nel bambino e nell’adulto)
•
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•
•
•
•
Iporessia cronica
rifiuto alimenti proteici
malnutrizione
disturbi del sonno
alterazioni comportamentali
allucinazioni visive
scotomi
psicosi
atassia
Crisi di scompenso metabolico slatentizzate da episodi infettivi
intercorrenti o aumentato apporto proteico. Nel corso delle crisi :
vomito, cefalea, sopore  coma, iperammoniemia e alterazione
della funzione epatica.
• EEG: onde lente
• TAC, RM :edema cerebrale nelle fasi acute; atrofia cerebrale
Alcuni esempi… partendo dal nostro caso
Citrullinemia tipo 1: AR, legata a deficit di ARGININO-SUCCINICO
SINTETASI (ASS).
• Esordio: nei primi giorni di vita improvvisamente
• Esito: potenzialmente infausto (COMA IPERAMMONIEMICO e ACIDOSI
LATTICA). A volte: i sintomi sono più tardivi e meno evidenti ma si palesano
con anoressia, vomito, ipotonia, ritardo della crescita, ritardo psicomotorio
e convulsioni.
• Diagnosi: Prenatale se sospetto per familiarità (amniocentesi) o Postnatale:
AMMONIEMIA (AUMENTATA); aumento di citrullina (1000-5000
microMoli: vn 10-20), glutammina e dell'alanina, riduzione di arginina e
aciduria orotica.
La terapia alimentare dell'ipercitrullinemia è ipo-proteica coadiuvata a
supplementazione di arginina, benzoato e fenilbutirrato di sodio
(detossificazione).
Citrullinemia tipo 2  ESORDIO VARIABILE, ANCHE TARDIVO, IN
ETA’ ADULTA. Può portare ritardo mentale di grado lieve e insufficienza
epatica.
Citrullinemia II A.R.
“Type II citrullinemia is primarily found in the Japanese population, where it occurs in an
estimated one in 100,000 to 230,000 individuals. Type II has also been reported in people
from East Asian and Middle Eastern populations.
Mutations in the SLC25A13 gene are responsible for type II citrullinemia.
This gene makes a protein called citrin, which normally shuttles certain molecules in and
out of mitochondria. These molecules are essential for the urea cycle and are also
involved in making proteins and nucleotides.
Mutations in SLC25A13 typically prevent the production of any functional citrin, which
inhibits the urea cycle and disrupts the production of proteins and nucleotides. The
resulting buildup of ammonia and other toxic substances leads to the symptoms that
usually appear during adulthood and mainly affect the central nervous system.
Characteristic features include confusion, abnormal behaviors (such as aggression,
irritability, and hyperactivity), seizures, and coma. These symptoms can be triggered by
certain medications, infections, and alcohol intake in people with this type.
Researchers have found many infants with neonatal intrahepatic cholestasis have the
same mutations in the SLC25A13 gene as adults with type II citrullinemia.”
May also develop in people who had neonatal cholestasis during infancy. This
condition blocks the flow of bile and prevents the body from processing certain nutrients
properly. In many cases, the symptoms resolve within a year. Years or even decades later,
however, some of these people develop the characteristic features of adult type II
citrullinemia.
(Online 'Mendelian Inheritance in Man' (OMIM) 605814 and Online 'Mendelian Inheritance in Man' (OMIM) 603471)
Citrullinemia II (OMIM)
“The neonatal intrahepatic cholestasis develops between one to five months of
age. The adult onset 11-64 years of age. Neonatal intrahepatic cholestasis caused
by citrin deficiency has been diagnosed in over 70 infants between one to five
months of age. In addition to intrahepatic cholestasis, they have jaundice and
fatty liver at biopsy. Three patients developed liver failure necessitating
transplants before 12 months of age.
Symptoms may be acute or develop gradually and include enuresis, delayed
menarche,
insomnia,
nocturnal
sweats
and
terrors,
recurrent
vomiting,diarrhea, tremors, confusion, lethargy, convulsions, delusions,
hallucinations and episodes of coma. Hypercitrullinemia and hyperammonemia
are present.
Pancreatitis, hyperlipidemia or death from cerebral edema generally occurs
within a few years of the diagnosis. Hepatocellular carcinoma has been reported
in a few cases.
Physical Findings: No dysmorphisms.
Treatment: Liver transplant in the adult form, it is not known if the neonatal form
patients will go on to develop the adult form. Neonatal symptoms tend to resolve
with protein restriction. Arginine may help ameliorate the symptoms.
Natural History without treatment: The neonatal form may resolve. The adult
form progresses to death.
ALTRI DIFETTI DEL CICLO DELL’UREA…
Deficit di NAG sintetasi: variabilità fenotipica
iperammoniemia grave, iperammoniemia lieve associata paradossalmente ad encefalopatia
grave, diarrea ricorrente ed acidosi, disturbi del movimento, ipoglicemia, iperornitinemia,
livelli plasmatici di arginina e citrullina normali, così come il contenuto epatico di NAG.
La diagnosi si basa sul saggio dell'attività dell'enzima epatico.
Il deficit di AL ha due caratteristiche distintive: epatomegalia grave, nella forma ad
insorgenza precoce, ed alterazioni dei capelli (tricoressi nodosa) nella forma ad
insorgenza tardiva (alterazioni dei capelli simili sono state descritte anche nel deficit
di AS).
DEFICIT DI ARGINASI
Sintomi principali, tutti progressivamente ingravescenti: tetraplegia spastica, che
colpisce di più gli arti inferiori rispetto ai superiori, crisi epilettiche, ritardo
psicomotorio, iperattività, difficoltà di crescita, e talvolta atetosi.
Può verificarsi che l'iperammoniemia sintomatica progredisca verso l'encefalopatia (i
livelli plasmatici di ammonio sono da tre a quattro volte i valori normali, raramente
anche sei volte i valori normali) .
Nonostante esista variabilità fenotipica, con alcuni casi presumibilmente asintomatici a
quattro anni di età, un'accurata analisi dei casi riportati suggerisce che le
manifestazioni cliniche si verifichino precocemente durante il primo anno di vita;
esse comprendono irritabilità, pianto inconsolabile, anoressia, vomito, e tappe di
sviluppo acquisite con ritardo.
(C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).
DEFICIT di OCT (X-linked dominante o recessiva)
Deficit enzimatico completo: si manifesta con coma iperammoniemico neonatale
molto grave, di solito letale.
Nelle eterozigoti è asintomatico oppure provoca una escrezione di acido
orotico (spontaneamente o dopo carico proteico), che permette di riconoscere
le portatrici,
oppure determina una malattia sintomatica di gravità variabile:
- disgusto per le proteine fino al vomito ciclico
- ritardo della crescita
- ipotonia
- ritardo psicomotorio
- episodi di coma iperammoniemico
- patologie psichiatriche.
Nelle donne, la gravità della malattia è variabile in funzione del grado di
inattivazione del cromosoma X che porta la mutazione.
Un’attività enzimatica residua causa coma iperammoniemico, ad esordio tardivo,
simile alla sindrome di Reye o encefalite, a volte diagnosticato solo
tardivamente, in età adulta.
Quando si dovrebbe sospettare un difetto ereditario del metabolismo?
In ogni neonato che presenti:
•
•
•
•
•
•
•
•
deterioramento neurologico immotivato
letargia chetosi, acidosi metabolica
ipoglicemia
rifiuto dell’alimentazione o difficoltà nell’allattamento
ipotonia
convulsioni
bassa temperatura corporea
tachipnea
..E quindi procedere al dosaggio degli indici di flogosi per escludere una
sepsi, quindi
dell’ammoniemia, delle transaminasi e degli aminoacidi
plasmatici ed urinari.
Saudubray JM et al. Clinical approach to Inherited Metabolic Diseases in the neonatal period: A 20 year survey. J
Inherit Metab Dis 1989; 12 (s1): 25-41.)
Valori normali di
AMMONIEMIA
Neonato:
Lattante-Bambino:
Donna:
Uomo:
50-159 uMol/L
24-48 uMol/L
11-48 uMol/L
15-55 uMol/L
Haberle (2011) Eur J Pediatr 170:221-34
Dato che l’Ammonio attraversa facilmente e rapidamente la BEE…
Encefalopatia da iperammoniemia
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Aumento flusso cerebrale
Edema da glutamina
Alterazione della BEE
Iperpolarizzazione delle membrane
Alterazione dei neurotrasmettitori
Gliosi con astrociti
Lesioni della sostanza bianca (alterata mielinizzazione e lesioni cistiche)
Atrofia corticale
Lesioni spongiformi cortico-sottocorticali, talamiche e dei nuclei della base
J Inherit Metab Dis 2007 30: 865-869
Diagnosi prenatale
Tutti e cinque gli errori congeniti dell'ureagenesi possono essere
diagnosticati prima della nascita:
 dosaggio di metaboliti anomali nel liquido amniotico
 analisi del DNA dai villi coriali o dagli amniociti
 valutazione dell'attività enzimatica o biopsia epatica in utero.
(C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).
Prevenzione dell'iperammoniemia neonatale nei neonati a rischio o con
parente affetto:
Protocollo
diagnostico-terapeutico
che
mira
a
prevenire
l'iperammoniemia dosando citrullina e argininsuccinato a 60 ore di vita.
Nonostante la prognosi di questi bambini sia sicuramente migliore
rispetto a quella dei bambini trattati dopo che l'iperammoniemia si sia
verificata, i risultati sono deludenti in quanto molti presentano qualche
difficoltà di sviluppo.
Obiettivo della terapia: evitare l’iperammoniemia elevata persistente, in
quanto..
Il riconoscimento
precoce e il tempestivo
inizio del trattamento
consentono di prevenire
il danno neuronale
irreversibile…
…e di evitare la morte del bambino
Outcome neurologico dei difetti del ciclo dell’urea -studio giapponeseUchino t et al. J Inherit Metab. Dis. 1998; 21 Suppl. 1: 151-159
Lo scopo della terapia dei difetti del ciclo dell'urea:
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.
Nella fase acuta
• Emodialisi/emofiltrazione, dialisi peritoneale
• elevato apporto calorico con basso apporto di proteine (0,7 mg/kg/die)
• utilizzo di sostanze che favoriscono la detossicazione dell’ammonio (sodio
benzoato rimuove la glicina; sodio fenilbutirrato)
• Fenilacetato di sodio
• Arginina (attiva il NAGS)
• Acido Carglumico (attiva CPS1)
In cronico:
• Dieta con basso apporto di proteine
• integrazione con aminoacidi essenziali
• sodio benzoato e fenilbutirrato
Per concludere…
IN UN NEONATO CHE “STA MALE” O “CHE E’ STRANO”:
 anamnesi familiare
 eseguire in prima istanza EGA e ammoniemia
IN UN NEONATO CON IPERAMMONIEMIA (>100mmol/L):
 sospensione immediata del latte
 glucosata e.v.
NEONATO CON IPERAMMONIEMIA CONFERMATA:
 invio verso centro specializzato per malattie metaboliche
 inizio immediato arginina e sodio benzoato
 farmaci “speciali” / emodialisi ?
Grazie...