Фосфофруктокиназа тапшылығы: түрлері мен көріністері
Phosphofructokinase deficiency
Фосфофруктокиназа тапшылығы – сирек бұлшықеттік метаболизм бұзылысы. Симптомы, түрлері (классикалық, кеш басталатын, балалар және гемолитикалық) туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Фосфофруктокиназа жетіспеушілігі – аутосомалық рецессивті мұрагерлікпен сипатталатын сирек кездесетін бұлшықет метаболизмінің бұзылысы. Бұл жағдай адамдармен қатар басқа сүтқоректілерге де (әсіресе иттерге) әсер етуі мүмкін. Осы ауруды алғаш 1965 жылы жапон дәрігері Сейичиро Таруи (т. 1927 ж.) сипаттаған.
Phosphofructokinase deficiency is a rare muscular metabolic disorder, with an autosomal recessive inheritance pattern. It may affect humans as well as other mammals (especially dogs). It was named after the Japanese physician Seiichiro Tarui (b. 1927), who first observed the condition in 1965.
Адамда
Адамның PFK жетіспеушілігі төрт түрге бөлінеді: классикалық, кеш пайда болатын, нәрестелік және гемолитикалық. Бұл түрлер симптомдардың қандай жаста байқалатынына және қандай симптомдардың пайда болатынына қарай ажыратылады.
Human PFK deficiency is categorized into four types: classic, late onset, infantile and hemolytic. These types are differentiated by age at which symptoms are observed and which symptoms present.
Классикалық түрі
Классикалық фосфофруктокиназа жетіспеушілігі – бұл бұл бұзылыстың ең көп кездесетін түрі. Бұл түрде дене шынықтыру кезінде туындайтын бұлшық еттердің құрысуы және әлсіздігі (кейде рабдомиолиз), миоглобинурия, сондай-ақ бірнеше сағаттан кейін зәрдің қара түсті болуына себеп болатын гемолитикалық анемия кездеседі. Миоглобинмен айналысу нәтижесінде зақымдалғаннан кейін бүйректің зәр қышқылын өңдеу қабілеті төмендегендіктен гиперурикемия жиі байқалады. Қатты жаттығулардан кейінгі жүрек айну мен құсу – классикалық PFK жетіспеушілігінің тағы бір жиі кездесетін белгісі. Көптеген науқастарда билирубин деңгейінің жоғарылауы байқалады, бұл сарғаюға алып келуі мүмкін. Бұл түрдегі PFK жетіспеушілігінің симптомдары әдетте ерте балалық шақта пайда болады.
Classic phosphofructokinase deficiency is the most common type of this disorder. This type presents with exercise induced muscle cramps and weakness (sometimes rhabdomyolysis), myoglobinuria, as well as with haemolytic anaemia causing dark urine a few hours later. Hyperuricemia is common, due to the kidneys' inability to process uric acid following damage resulting from processing myoglobin. Nausea and vomiting following strenuous exercise is another common indicator of classic PFK deficiency. Many patients will also display high levels of bilirubin, which can lead to a jaundiced appearance. Symptoms for this type of PFK deficiency usually appear in early childhood.
Кеш пайда болатын түрі
Кейінінен пайда болатын ПФК тапшылығы, аты айтып тұрғандай, өмірде кейінірек пайда болатын ауру түрі. Кейінінен пайда болатын фосфофруктокиназа тапшылығымен байланысты жиі кездесетін белгілер – миопатия, әлсіздік және шаршау. Бұл аурудың классикалық түрінде кездесетін көптеген ауыр симптомдар кейінінен пайда болатын түрінде байқалмайды.
Late onset PFK deficiency, as the name suggests, is a form of the disease that presents later in life. Common symptoms associated with late onset phosphofructokinase deficiency are myopathy, weakness and fatigue. Many of the more severe symptoms found in the classic type of this disease are absent in the late onset form.
Балалық форма
Фосфофруктокиназаның жетіспеушілігі сирек кездесетін нәрестелік түрінде де көрінеді. Бұл жетіспеушілікке ұшыраған нәрестелерде көбінесе қаңқа бұлшық еттерінің әлсіздігі синдромы (гипотония), артрогрипоз, энцефалопатия және кардиомиопатия белгілері байқалады. Ауру орталық нерв жүйесінде де, әдетте ұстамалар түрінде өршіп шығады. Фосфофруктокиназа жетіспейтін нәрестелерде тыныс алумен байланысты мәселелер де жиі кездеседі. Фосфофруктокиназа жетіспеушілігінің нәрестелік түрінде тірі қалу көрсеткіші төмен, ал өлімнің себебі көбінесе тыныс алу жеткіліксіздігінен болады.
Phosphofructokinase deficiency also presents in a rare infantile form. Infants with this deficiency often display floppy infant syndrome (hypotonia), arthrogryposis, encephalopathy and cardiomyopathy. The disorder can also manifest itself in the central nervous system, usually in the form of seizures. PFK deficient infants also often have some type of respiratory issue. Survival rate for the infantile form of PFK deficiency is low, and the cause of death is often due to respiratory failure.
Гемолиттік түрі
Бұл аурудың ерекше белгісі – гемолитикалық анемия, онда қызыл қан жасушалары мерзімінен бұрын ыдырайды. Гемолитикалық PFK жетіспеушілігі бар науқастарда бұлшық әлсіздігі мен ауырсыну сирек кездеседі.
The defining characteristic of this form of the disorder is hemolytic anemia, in which red blood cells break down prematurely. Muscle weakness and pain are not as common in patients with hemolytic PFK deficiency.
Иттерде
Аурудың иттік формасының көрінісі адамдағы формасына ұқсас. Ең бастысы, PFK жетіспейтін иттерде гемолитикалық эпизодтармен, физикалық жүктемеге төзбеушілікпен, гемоглобинуриямен және ақшыл немесе сарғыш шырышты қабықтармен қатар, жеңіл, бірақ тұрақты анемия байқалады. Бұлшық әлсіздігі мен құрысу жиі кездесетін симптомдар, бірақ олар адамдағы PFKM жетіспеушілігіне қарағанда сирек кездеседі.
Presentation of the canine form of the disease is similar to that of the human form. Most notably, PFK deficient dogs have mild, but persistent, anemia with hemolytic episodes, exercise intolerance, hemoglobinuria, and pale or jaundiced mucous membranes. Muscle weakness and cramping are not uncommon symptoms, but they are not as common as they are in human PFKM deficiency.
Адамда
Таруи ауруын дамыту үшін, екі ата-ана да генетикалық ақаудың тасымалдаушысы болуы керек, нәтижесінде бала теріс белгінің толық формасымен тууы тиіс. Қауіптің ең сенімді көрсеткіші – PFK жетіспеушілігі бар туыс.
In order to get Tarui's disease, both parents must be carriers of the genetic defect so that the child is born with the full form of the recessive trait. The best indicator of risk is a family member with PFK deficiency.
Иттерде
Иттердегі фосфофруктокиназа жетіспеушілігі көбінесе ағылшын спрингер-спаниельдері мен американдық кокер-спаниельдерінде кездеседі, бірақ виппеттер мен вахтельхундтарда да хабарланған. Осы тұқымдардың кез келгенінен тараған аралас тұқымды иттерде де PFK жетіспеушілігіне шалдығу қаупі бар.
Canine phosphofructokinase deficiency is found mostly in English Springer Spaniels and American Cocker Spaniels, but has also been reported in Whippets and Wachtelhunds. Mixed breed dogs descended from any of these breeds are also at risk to inherit PFK deficiency.
Патофизиология
Фосфофруктокиназа - тетрамерлі фермент, ол үш түрдегі кіші бірліктерден тұрады: PFKL (бауыр), PFKM (бұлшық ет) және PFKP (қан пластинкалары). Бұл кіші бірліктердің құрамы әр түрлі тіндерге байланысты өзгереді. Осы жағдайда, фосфофруктокиназа ферментінің M кіші бірлігінің (PFKM) жетіспеуі, эритроциттер мен рабдомиоциттер (қаңқа бұлшық еттері клеткалары) сияқты жасушалардың көмірсуларды (мысалы, глюкозаны) энергия алу үшін пайдалану қабілетін нашартады. Көптеген басқа гликогенді сақтау ауруларынан айырмашылығы, ол гликолизге тікелей әсер етеді. Мутация, гликолиз жолындағы шектеуші қадам болып табылатын глицеральдегид-3-фосфатқа бөлінуге дейін фруктоза-6-фосфатын фосфорлату қабілетін нашартады. Бұл қадамды тежеу аденозин дифосфатынан (АДФ) аденозин трифосфатының (АТФ) түзілуіне кедерілтіреді, нәтижесінде қарқынды жаттығу кезінде бұлшық еттерге жеткілікті энергия жетпейді. Осының салдарынан бұлшықеттердің құрысуы және ауыруы пайда болады, бұл аурудың жиі кездесетін белгілері.
Phosphofructokinase is a tetrameric enzyme that consists of three types of subunits: PFKL (liver), PFKM (muscle), and PFKP (platelet). The combination of these subunits varies depending on the tissue in question. In this condition, a deficiency of the M subunit (PFKM) of the phosphofructokinase enzyme impairs the ability of cells such as erythrocytes and rhabdomyocytes (skeletal muscle cells) to use carbohydrates (such as glucose) for energy. Unlike most other glycogen storage diseases, it directly affects glycolysis. The mutation impairs the ability of phosphofructokinase to phosphorylate fructose 6 phosphate prior to its cleavage into glyceraldehyde 3 phosphate which is the rate limiting step in the glycolysis pathway. Inhibition of this step prevents the formation of adenosine triphosphate (ATP) from adenosine diphosphate (ADP), which results in a lack of available energy for muscles during heavy exercise. This results in the muscle cramping and pain that are common symptoms of the disease.
Адамда
Фосфофруктокиназа жетіспеушілігінің себебі – генетикалық мутация. Адамдарда PFKM генін кодтайтын бірнеше түрлі мутациялар анықталған, бірақ оның нәтижесінде PFKM субъединицаларының қызметі жоққа жақын немесе толығымен болмайды. Осының салдарынан, ауруға шалдыққан адамдарда фосфофруктокиназа ферментінің жалпы қалыпты деңгейінің 50–65% ғана байқалады.
Genetic mutation is the cause of phosphofructokinase deficiency. Several different mutations in the gene that encodes for PFKM have been reported in humans, but the result is production of PFKM subunits with little to no function. As a result, affected individuals display only about 50–65% of total normal phosphofructokinase enzyme function.
Иттерде
PFK тапшылығы PFKM генін кодтайтын гендегі қате мутация нәтижесі деп саналады. Бұл қалыпты функциясын жоғалтқан, тұрақсыз және тоқыраған белокқа алып келеді. Осының салдарынан қаңқа бұлшық еттерінде PFKM активтілігі дерлік толығымен жоғалады. Мутацияға шалдыққан иттердің эритроциттеріндегі PFKM активтілігі қалыпты деңгейдің 10-20% құрайды, себебі бұл жасушаларда PFKM мөлшері жоғары болады.
PFK deficiency is believed to be the result of a nonsense mutation in the gene that encodes for PFKM. This results in an unstable, truncated protein that lacks normal function. This results in a near complete loss of PFKM activity in the skeletal muscle. Dogs with the mutation display 10–20% of normal PFK activity in their erythrocytes, due to a higher proportion of PFKM in those cells.
Диагностика
Фосфофруктокиназа жетіспеушілігінің белгілері басқа метаболикалық аурулардың белгілеріне ұқсас болуы мүмкін, соның ішінде фосфоглицераткиназа, фосфоглицератмутаза, лактат дегидрогеназа, бета-энолаза және альдолаза А жетіспеушілігі. Диагнозды бұлшықет биопсиясы арқылы қоюға болады, онда гликогеннің артық жинақталуы байқалады. Бұлшықеттегі гликоген жинақталуы гликогеннің ыдырауын реттейтін қалыпты глюкозаның ыдырауының тоқтауының нәтижесі болып табылады. Фосфофруктокиназаның белсенділігін өлшеу үшін қан зерттеулері жүргізіледі, бұл жағдайда науқаста оның белсенділігі төмен болады. Пациенттерде креатинкиназаның жоғары деңгейі де жиі кездеседі. Кетогендік диета PFK жетіспеушілігі бар нәрестеде де белгілерді жақсартты. Бұл емнің логикасы – төмен көмірсулы, жоғары майлы диета организмді глюкозаның орнына май қышқылдарын негізгі энергия көзі ретінде пайдалануға мәжбүрлейді. Бұл гликолиздегі ферменттік ақауды айналып өтеді, мутацияланған PFKM ферменттерінің әсерін азайтады. Бұл емнің тиімділігін дәлелдеу үшін жеткілікті зерттелмеген, бірақ бұл мүмкіндікті зерттеу үшін сынақтар жалғасуда. Адамның мутацияланған геннің тасымалдаушысы екенін анықтау үшін генетикалық тестілеу де қолжетімді.
Symptoms of phosphofructokinase deficiency can closely resemble those of other metabolic diseases, include deficiencies of phosphoglycerate kinase, phosphoglycerate mutase, lactate dehydrogenase, beta enolase and aldolase A.]] A diagnosis can be made through a muscle biopsy that shows excess glycogen accumulation. Glycogen deposits in the muscle are a result of the interruption of normal glucose breakdown that regulates the breakdown of glycogen. Blood tests are conducted to measure the activity of phosphofructokinase, which would be lower in a patient with this condition. Patients also commonly display elevated levels of creatine kinase. A ketogenic diet also improved the symptoms of an infant with PFK deficiency. The logic behind this treatment is that the low carb high fat diet forces the body to use fatty acids as a primary energy source instead of glucose. This bypasses the enzymatic defect in glycolysis, lessening the impact of the mutated PFKM enzymes. This has not been widely studied enough to prove if it is a viable treatment, but testing is continuing to explore this option. Genetic testing to determine whether or not a person is a carrier of the mutated gene is also available.
Иттерде
Иттердегі фосфофруктокиназа жетіспеушілігін диагностикалау адамдардағы диагностикаға қолданылатын қан сынақтарына ұқсас. Көп жағдайда, эритроциттердің жалпы PFK активтілігін өлшейтін қан сынақтары нақты диагноз қою үшін қолданылады. Жағдайдың болуын анықтау үшін ДНК-тестілеу де қолжетімді. Емдеу көбінесе қолдаушы күтімнен тұрады. Иелеріне иттерін стрестік немесе қызықты жағдайлардан аулақ ұстау, жоғары температурадағы ортадан және қарқынды жаттығулардан сақтау кеңес беріледі. Иесінің гемолитикалық эпизодтың кез келген белгісіне сезімтал болуы да маңызды. Бұл жағдайдың таралуын азайту үшін мутацияланған генді тасымалдайтын иттерді өрбуден шығарып тастау керек.
Diagnosis of canine phosphofructokinase deficiency is similar to the blood tests used in diagnosis of humans. Blood tests measuring the total erythrocyte PFK activity are used for definitive diagnosis in most cases. DNA testing for presence of the condition is also available. Treatment mostly takes the form of supportive care. Owners are advised to keep their dogs out of stressful or exciting situations, avoid high temperature environments and strenuous exercise. It is also important for the owner to be alert for any signs of a hemolytic episode. Dogs carrying the mutated form of the gene should be removed from the breeding population, in order to reduce incidence of the condition.