신진대사의 선천적 오류
Inborn errors of metabolism신진대사의 선천적 오류는 효소 활동의 선천적 장애를 수반하는 많은 종류의 유전질환을 형성한다.[1] 대다수가 다양한 물질(기질)을 다른 물질(제품)으로 쉽게 전환시키는 효소를 코딩하는 단일 유전자의 결함 때문이다. 대부분의 질환에서 독성이 있거나 정상 기능에 지장을 주는 물질이 축적되거나 필수 화합물을 합성하는 능력이 저하되는 등의 영향으로 문제가 발생한다. 신진대사의 선천적 오류는 현재 선천적 대사질환이나 유전적 대사장애로 흔히 언급되고 있다.[2] 이 개념에는 효소병증이라는 새로운 용어가 포함될 수 있다. 이 용어는 효소와 그 유래된 제품에 대한 연구를 바탕으로 한 과학인 생물역학적 효소 연구에 따라 만들어졌다. 마침내 1908년 영국의 의사 Archibald Garrod(1857–1936)에 의해 신진대사의 선천적인 오류가 처음으로 연구되었다. 그는 알카프토누리아 성질과 유산에 대한 연구를 바탕으로 '하나의 유전자원 효소' 가설을 미리 구성한 작품으로 알려져 있다. 그의 본문인 신진대사의 오류는 1923년에 출판되었다.[3]
대사질환의 분류 및 증상
전통적으로 유전된 대사질환은 탄수화물 대사, 아미노산 대사, 유기산 대사, 또는 라이소솜 저장성 질환의 장애로 분류되었다.[4] 최근 몇 십 년 동안, 신진대사의 새로운 유전적 장애 수백 개가 발견되었고 그 종류들은 급증했다. 다음은 선천성 대사질환의 주요 계층 중 몇 가지 계층으로, 각 계층의 두드러진 예가 있다.[5]
- 탄수화물 대사 장애
- 아미노산 대사 장애
- 요소 주기 장애 또는 요소 주기 결함
- 유기산 대사 장애(유기산누리아스)
- 지방산 산화 및 미토콘드리아 대사 장애
- 중간 체인 아킬-코엔자임 A 탈수소효소 결핍증(MCADD)
- 포르피린 대사 장애
- 퓨린 또는 피리미딘 대사 장애
- 스테로이드 대사 장애
- 미토콘드리아 기능 장애
- 과산화지질 기능 장애
- 라이소솜 저장 장애
이러한 질병의 수가 엄청나게 많기 때문에, 의료 서비스 제공업체에 대한 거의 모든 "제시 불만사항"은 특히 유년기와 청소년기에 가능한 원인으로 선천적인 대사 질환을 가지고 있을 수 있다. 다음은 각 주요 기관 시스템에 영향을 미치는 잠재적 발현 사례들이다.
- 성장 실패, 성장 실패, 체중 감소
- 애매한 생식기, 지연된 사춘기, 조숙한 사춘기
- 발달지연, 발작, 치매, 뇌병증, 뇌졸중
- 청각장애, 시각장애, 통증감소증
- 피부 발진, 이상 색소침착, 색소침착 부족, 과도한 모발 성장, 혹, 혹등
- 치아이상
- 면역결핍, 혈소판 감소, 적혈구 감소, 비장 확대, 림프절 확대
- 많은 형태의 암
- 반복 구토, 설사, 복통
- 과도한 배뇨, 신부전, 탈수, 부종
- 저혈압, 심부전, 심장확대, 고혈압, 심근경색
- 간 확대, 황달, 간 기능 상실
- 특이한 얼굴 생김새, 선천성 기형
- 과도한 호흡(흡기호흡), 호흡부전
- 이상행동,우울증,정신병
- 관절통, 근육 약화, 경련
- 갑상선기능저하증, 부신부전증, 저포자극증, 당뇨병
진단
현재 수십 개의 선천성 대사질환이 신생아 선별검사, 특히 질량분광법을 이용한 확대검사,[6] 통합분석 시스템을 갖춘 가스 크로마토그래피-질량분광 기반기술로 인해 100mm 이상의 유전자 대사장애에 대한 검사가 가능해졌다. 조건의 다양성 때문에 많은 다른 진단 테스트가 스크리닝에 사용된다. 조건의 다양성 때문에 많은 다른 진단 테스트가 스크리닝에 사용된다. 이상 결과는 종종 의심스러운 진단을 확인하기 위한 후속 "정의적 시험"이 뒤따른다.
지난 60년간 사용된 공통 선별 시험:
- 철분 염화물검사(소변에서 비정상대사물 검출)
- 닌리딘지 크로마토그래피(이상 아미노산 패턴 검출)
- 구트리 검사(혈액 내 특정 아미노산 과다 검출) 건조된 혈흔은 탠덤 질량 분광법(MS/MS)을 이용한 다단계 검사에 사용할 수 있다. 이것은 장애의 징후가 되었다. 또한 효소 분석, IEX-Ninalidin, GC/MS 또는 DNA 테스트에 의해 추가로 확인되어야 한다.
- 혈장 및 소변에서 아미노산의 정량적 측정
- IEX-나트륨린 후기둥 유도액 이온 크로마토그래피(이상 아미노산 패턴 검출 및 정량 분석)
- 기체크로마토그래피-질량분석에 의한 소변유기산해석
- 질량분석에 의한 플라즈마 아킬카르니틴 해석
- 기체크로마토그래피-질량분석법에 의한 소변푸린 및 피리미딘 분석
특정 진단 테스트(또는 작은 장애 집합에 대한 집중 선별):
2015년 한 리뷰에서는 이러한 모든 진단 테스트에도 "생물화학 검사, 유전자 염기서열 분석, 효소 검사 등이 IEM을 확인하거나 배제할 수 없어 환자의 임상 과정에 의존할 필요가 있다"[7]는 사례가 보고됐다. 흥미롭게도, 2021년 검토에서 자세히 소개된 새로운 증거는 생물학적 메커니즘을 방해하는 공통 신경화학 메커니즘에 몇 가지 신경세포 질환이 모이고 ADHD 병태생리와 치료의 중심이라고 간주된다는 것을 보여준다. 이는 임상적 무색화를 피하기 위해 의료 서비스 간의 긴밀한 협업이 중요하다는 점을 강조한다. [8]
치료
20세기 중반 일부 아미노산 장애의 주된 치료법은 식이단백질의 제한이었고 다른 모든 치료는 단순히 합병증 관리였다. 지난 20년 동안, 효소 대체, 유전자 치료, 장기 이식은 이전에 치료할 수 없었던 많은 장애들에게 유용하고 이용 가능하게 되었다. 보다 일반적이거나 유망한 치료법 중 일부는 다음과 같다.
- 식이 제한
- 식이요법 보충 또는 대체
- 예) 하루에도 여러 차례 옥수수 녹말을 경구적으로 섭취하면 글리코겐 저장성 질환이 있는 사람이 심각하게 저혈당이 되는 것을 예방하는 데 도움이 된다.
- 비타민
- 특정 대사 경로를 촉진하거나 지연시키는 중간 대사물, 화합물 또는 약물
- 투석
- 효소대체성계량 폼페병용 산성알파 글루코시다아제
- 유전자 치료
- 골수 또는 장기이식
- 증상 및 합병증 치료
- 산전 진단
역학
브리티시 컬럼비아의 연구에서, 신진대사의 선천적 오류의 전체 발생률은 살아있는 10만 명당 40명 또는 2,500명 중 1명으로 추정되었으며,[9] 전반적으로 인구에서 단일 유전자 장애의 약 15% 이상을 나타낸다.[9] 멕시코의 한 연구에서 전체 발생률은 3.4:1000명이고, 매개체는 6.8:1000 NBS이다.[10]
| 선천적 오류 유형 | 발생 | |
|---|---|---|
| 아미노산(예: PKU), 유기산, 1차 젖산증, 갈락토스미아, 또는 요소 주기 질환 | 출생아[9] 100,000명당 24명 | 4,200분의[9] 1 |
| 리소솜 저장병 | 출생아[9] 100,000명당 8명 | 1/12[9],500명 |
| 과산화지질 장애 | 출생아[9] 100,000명당 ~ 3~4명 | ~1 in 3,000[9] |
| 호흡 체인 기반 미토콘드리아병 | 출생아[9] 100,000명당 ~3명 | 3만[9] 3천분의 1 |
| 글리코겐 저장병 | 출생아[9] 100,000명당 2.3명 | 4만[9] 3천분의 1명 |
참조
- ^ MedlinePlus 백과사전: 신진대사의 선천적 오류
- ^ "Inherited metabolic disorders - Symptoms and causes". Mayo Clinic.
- ^ Garrod, Archibald E (1923). Inborn errors of metabolism. OCLC 1159473729.[페이지 필요][비확산 소스 필요]
- ^ Bartolozzi, Giorgio (2008). "Errori congeniti del metabolismo" [Inborn errors of metabolism] (PDF). Pediatria: principi e Pratica clinica [Pediatrics: Principles and Clinical Practice] (in Italian). pp. 361–386. ISBN 978-88-214-3204-0. OCLC 884592549.
- ^ Sghirlanzoni, Angelo (2010). Terapia delle malattie neurologiche. doi:10.1007/978-88-470-1120-5. ISBN 978-88-470-1119-9.
- ^ Geerdink, R.B; Niessen, W.M.A; Brinkman, U.A.Th (March 2001). "Mass spectrometric confirmation criterion for product-ion spectra generated in flow-injection analysis". Journal of Chromatography A. 910 (2): 291–300. doi:10.1016/s0021-9673(00)01221-8. PMID 11261724.
- ^ Vernon, Hilary J. (1 August 2015). "Inborn Errors of Metabolism: Advances in Diagnosis and Therapy". JAMA Pediatrics. 169 (8): 778–782. doi:10.1001/jamapediatrics.2015.0754. PMID 26075348.
- ^ Cannon Homaei S, Barone H, Kleppe R, Betari N, Reif A, Haavik J (November 2021). "ADHD symptoms in neurometabolic diseases: Underlying mechanisms and clinical implications". Neuroscience and Biobehavioral Reviews. doi:10.1016/j.neubiorev.2021.11.012.
- ^ a b c d e f g h i j k l Applegarth, Derek A.; Toone, Jennifer R.; Lowry, R. Brian (1 January 2000). "Incidence of Inborn Errors of Metabolism in British Columbia, 1969–1996". Pediatrics. 105 (1): e10. doi:10.1542/peds.105.1.e10. PMID 10617747.
- ^ Navarrete-Martínez, Juana Inés; Limón-Rojas, Ana Elena; Gaytán-García, Maria de Jesús; Reyna-Figueroa, Jesús; Wakida-Kusunoki, Guillermo; Delgado-Calvillo, Ma. del Rocío; Cantú-Reyna, Consuelo; Cruz-Camino, Héctor; Cervantes-Barragán, David Eduardo (May 2017). "Newborn screening for six lysosomal storage disorders in a cohort of Mexican patients: Three-year findings from a screening program in a closed Mexican health system". Molecular Genetics and Metabolism. 121 (1): 16–21. doi:10.1016/j.ymgme.2017.03.001. PMID 28302345.
추가 읽기
- Price, Nicholas C; Stevens, Lewis (1996). Principi di enzimologia [Principles of enzymology] (in Italian). A. Delfino. ISBN 978-88-7287-100-3. OCLC 879866185.
- Mazzucato, Fernando; Giovagnoni, Andrea (2019). Manuale di tecnica, metodologia e anatomia radiografica tradizionali [Manual of traditional radiographic technique, methodology and anatomy] (in Italian). Piccin. ISBN 978-88-299-2959-7. OCLC 1141547603.
- Torricelli, P; Antonelli, F; Ferorelli, P; Borromeo, I; Shevchenko, A; Lenzi, S; De Martino, A (March 2020). "Oral nutritional supplement prevents weight loss and reduces side effects in patients in advanced lung cancer chemotherapy". Amino Acids. 52 (3): 445–451. doi:10.1007/s00726-020-02822-7. PMID 32034492. S2CID 211053578.
