UNIVERSITA’ degli STUDI di ROMA “LA SAPIENZA” Anno accademico 2009/2010 MASTER DI TERAPIA INTENSIVA NEONATALE PEDIATRICA CASO CLINICO

Un evoluzione fulminante di malattia metabolica da difetto del ciclo dell’urea

Dottssa. A. Motta

U.O. Neonatologia-UTIN

Azienda Ospedaliera Garibaldi-Nesima Catania

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CASO CLINICO

V.C., primogenita, nata alla 40° settimana di gestazione, da parto spontaneo

con il peso di 3310 gr ed un APGAR di 9/10. Gravidanza riferita normodecorsa.

Anamnesi positiva per poliabortività (3 aborti descritti precedenti alla gravidanza

in questione). Dalla nascita allattamento misto. Dopo circa 24 la madre riferiva

che la piccola non completava tutta la poppata e presentava una suzione meno

valida rispetto alla nascita. Si trasferiva pertanto la piccola in terapia intensiva per

osservazione clinica ed eventuali esami ematologici. La piccola all’ingresso in

reparto appariva in buone condizioni cliniche, colorito roseo, buono il turgore e lo

stato d’idratazione; In respiro spontaneo, eupnoico; Toni cardiaci ritmici Fc 134

b/min. Addome trattabile, feci meconiali, diuresi attiva, SaO2 in aria ambiente del

98%; Alla prova alimentare la paziente, seppure lentamente, completava tutta la

poppata.

Gli esami ematologici mostravano un emocromo nella norma (GB 15.200 GR

4.310.000 Hb 15,6 Ht 44,3 PLT 295.000) e nella norma risultavano pure il

dosaggio degli elettroliti, gli indici di funzionalità renale ed epatica, le proteine

totali, gli indici di flogosi e l’emogasanalisi.

L’unico dato patologico era la presenza di una lieve ipocalcemia (7 mg/dl)

corretta con calcio gluconato per os.

Dopo circa 24 ore di osservazione, durante le quali la piccola aveva mantenuto

buone saturazioni e discrete condizioni cliniche, si è osservato improvviso e

repertino peggioramento del quadro clinico con insorgenza di torpore, rifiuto

ostinato dell’alimentazione ed all’EGA acidosi metabolica (pH 7,21 pCO2 35,2

pO2 55 mmHg, HCO-3 -7,3 EB – 5,4) associate dopo poco alla comparsa di

convulsioni tonico-cloniche generalizzate che richiedevano somministrazione di

più boli di fenobarbitale, rianimazione cardio-respiratoria e ventilazione

meccanica.

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I nuovi esami ematologici eseguiti in urgenza mostrava all’emocromo un

quadro di anemizzazione (GB 14.400, GR 2.740.000, Hb 10,1 g/dl, Ht 28%, PLT

222.000), un aumento dell’azotemia (19 mg/dl), della creatinina 1,6 mg/dl, delle

transaminasi (AST/ALT 340/162 U/l) e un notevole aumento dell’ ammoniemia

(4845 mmol/dl) mentre si aveva una riduzione delle proteine totali (4,4 g/dl).

Negative risultavano invece tutte le colture (Emocoltura, Liquor coltura,

Urinocoltura) e le ricerche infettivologiche per CMV, Toxoplasma, Rubeo,

VDRL/TPHA ed Herpes. Agli esami strumentali l’ecografia encefalo mostrava un

quadro di edema cerebrale diffuso con circonvoluzioni cerebrali poco marcate e di

aspetto distese. IVH 1°a destra. L’rx addome mostrava invece la presenza di

distensione meteorica di tutte le anse intestinali ileali e della cavità gastrica. Nella

norma le dimensioni del colon.

Per la persistenza delle convulsioni refrattarie alla terapia anticonvulsivante si

eseguiva TAC encefalo: “non apprezzabile né il IV né il III ventricolo con

riduzione di ampiezza dei ventricoli laterali. Non apprezzabili gli spazi liquorali

periencefalici della base e della convessità. Scarsamente differenziabile la

corteccia della sostanza bianca. Iperdensità del circolo venoso intracranico, come

per importante congestione, da diffuso edema del parenchima encefalico”.

Eseguito nel frattempo il dosaggio degli aminoacidi plasmatici che mostrava il

seguente quadro:

Glutamina: 726 N/A

Idrossiprolina: 23 N/A

Prolina: 234 N/A

Arginina: 16 N/A

Profilo aminoacidemico di grave scompenso metabolico. L’aumento della

glutamina associato alla riduzione della citrullina e dell’arginina deponevano per

il sospetto di un difetto di carbamil fosfato sintetasi (CPS) o di N acetil glutamato

sintetasi (NAGs)

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Lo stesso quadro si metteva in evidenza con la ricerca degli aminoacidi urinari

in cui si evidenziava aumentata escrezione urinaria di acido lattico, 3-OH

butirrico, 3 ketobutirrico, 3 metilglutaconico e piroglutammico.

Veniva pertanto immediatamente sospeso l’ apporto proteico mantenendo però

adeguato apporto calorico con la nutrizione parenterale per evitare il catabolismo

proteico endogeno ed iniziata somministrazione di sodio benzoato (250

mg/Kg/die), L-arginina (200 mg/Kg/die)e resine a scambio ionico per la

progressiva insufficienza renale. Non è stata eseguita dialisi per l’evoluzione

fulminante della malattia che ha portato la piccola ad uno stato comatoso in terza

giornata di vita che non ha reso possibile trasferimento presso struttura

appropriata.

La piccola ha infatti presentato dopo qualche giorno dal ricovero episodio di

iperpiressia, trattata con paracetamolo che ha ulteriormente aggravato il quadro

metabolico a cui è seguita insufficienza renale progressiva, acidosi metabolica non

responsiva alle terapie e stato comatoso fino all’exitus in 7 gg.

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ERRORI CONGENITI DEL

METABOLISMO

1.1 INTRODUZIONE

Le anomalie congenite del metabolismo rappresentano un gruppo eterogeneo

di malattie, geneticamente determinate, in cui la mancata attività di una proteina

(enzima, proteina di trasporto, recettore o pompa di membrana, proteina con

funzione strutturale) altera un processo biochimico fisiologico dell’organismo con

accumulo di sostanze a monte del danno che provocano lesioni primitive o

secondarie in vari organi ed apparati.

Fu Sir A. Garold , nel 1908, che per la prima volta introdusse il concetto di

errore congenito del metabolismo nella sua descrizione dell’alcaptonuria. Da

allora grazie alle nuove tecniche di indagine che consentono l’individuazione e il

dosaggio quantitativo dei metaboliti nei liquidi organici come, ad esempio,

l’impiego della gascromatografia accoppiata alla spettrometria di massa

unitamente alle moderne tecnologie di biologia molecolare, sono stati individuati

centinaia di nuovi errori congeniti del metabolismo e continuano tuttora ad essere

segnalati.

Attualmente sono stati identificati più di 500 difetti genetici relativi ad

anomalie di sintesi, metabolismo, trasporto e accumulo di composti biochimici.

Per molti errori congeniti del metabolismo è possibile la diagnosi prenatale

attraverso l’esame del liquido amniotico, delle cellule amniotiche o dei villi

coriali. Per altri è possibile una diagnosi precoce, prima dell’esordio clinico,

attraverso gli screening neonatali di massa: iperfenilalaninemia, galattosemia,

deficit d bionidasi, malattie delle urine a sciroppo d’acero (MSUD), omocistinuria

e fibrosi cistica. La diagnosi precoce in questi casi consente una terapia tempestiva

volta ad evitare danni irreversibili.

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Esistono però anche una grandissima percentuale di malattie metaboliche

congenite in cui non è possibile fare uno screening peri o neonatale e in cui la

diagnosi non è sempre semplice poiché spesso la sintomatologia è sovrapponibile,

talora, a quella di patologie più comuni quali la sepsi neonatale, le miningiti o i

tumori cerebrali.

1.2 CLINICA

Gli organi maggiormente interessati da queste patologie sono il sistema

nervoso centrale e/o periferico, il fegato e la milza, l’apparato scheletrico, il

muscolo e gli organi sensoriali.

Le malattie metaboliche ereditarie hanno diverse caratteristiche in comune:

• Sono certamente rare, ma nel loro complesso raggiungono un’incidenza

significativa,

• Sono progressive

• Sono gravi e le lesioni sono per lo più irreversibili

• L’età infantile è la più colpita

• Vengono interessati quegli organi in cui è prevalentemente presente

l’enzima carente e quindi è più elevato il substrato che si accumula.

Il decorso clinico può essere:

1. ACUTO (con convulsioni, obnubilamento del sensorio, torpore, ipotonia,

to e turbe respiratorie)

2. EPISODICO (con quadro tipico acuto, ad esempio dopo digiuno, eccessiv

apporto proteico, infezioni)

3. CRONICO (con quadro clinico evolutivo, regressione psicomotoria, ipo o

ipertonia, distonie, atassie, degenerazione retinica, scarso accrescimento,

epatosplenomegalia, cardiomiopatia)

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1.3 DIAGNOSI

Sebbene la diagnosi definitiva sia spesso ardua, è possibile sospettare una

malattia metabolica ereditaria sulla base di una attenta anamnesi (morti in età

neonatale nella fratria, genitori consanguinei, inizio sintomatologia dopo

intervallo libero, progressività ed ingravescenza dei sintomi, odore insolito del

corpo e/o delle urine, anormalità del pianto) e soprattutto su una serie di indagini

di I, II, III livello

ANALISI DI I LIVELLO:

Sangue Urine Liquor

Emocromo Esame urine Esame chimico fisico

Elettroliti Corpi chetonici

Funz. renale Urino coltura

Funz. epatica

Glicemia

Ammoniemia

Chetonemia

Emocoltura

EAB

Gap anionico

ANALISI II LIVELLO:

Sangue Urine

Aminoacidemia Aminoacidi

Lattacidemia Acidi organici

Piruvatemia Zuccheri

Acido orotico

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ANALISI DI III LIVELLO:

Dosaggio attività enzimatica su leucociti, emazie, fibroblasti o su prelievo

bioptico epatico.

1.4 TERAPIA

In presenza di una malattia metabolica l’intervento terapeutico può avvenire a

livello del substrato e dei metaboliti da esso derivati mediante una terapia dietetica

e l’eliminazione dall’organismo delle sostanze accumulate. Un altro tipo di

intervento mira a ripristinare la normale funzione enzimatica o la

somministrazione del coenzima in eccesso per stimolare l’attività enzimatica

residua.

Inoltre si può intervenire fornendo al paziente le sostanze carenti a causa del

difetto enzimatico. Un ultimo approccio terapeutico, più complesso ma mirato alla

risoluzione definitiva del problema, agisce direttamente sul genoma delle cellule

somatiche interessate.

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DIFETTI DEL CICLO DELL’UREA

2.1 DEFINIZIONE

Il catabolismo degli aminoacidi conduce alla formazione di ammonio libero,

altamente tossico per il sistema nervoso centrale. L’ammonio viene detossificato

ad urea attraverso una serie di reazioni note come ciclo di Krebs-Henseleit o ciclo

dell’urea.

Quest’ultimo rappresenta un efficace sistema in cui per ogni due moli di

ammonio viene escreta una mole di urea con il consumo di 3 moli di ATP. Le

prime due tappe hanno luogo a livello mitocondriale mentre le successive si

realizzano nel citosol. L’ammoniaca viene carbossilata per azione dell’enzima

carbamil-fosfato-sintetasi (CPS) a carbamil-fosfato e questo per azione diretta

dell’ornitinatranscarbamilasi (OCT) si unisce all’ornitina per formare la citrullina.

La citrullina passa dal mitocondrio al citosol dove, attivata dall’enzima arginin-

succinico-sintetasi (ASS), si lega all’acido aspartico per formare acido arginin-

succinico. Questo composto viene scisso ad opera dell’enzima arginin-succinico-

liasi (AL) in arginina e acido fumarico. L’arginina cosi formata viene scissa

dall’enzima arginasi in urea, che viene eliminata per via renale, e in ornitina che

ritorna nel mitocondrio, dove viene riutilizzata. (Fig 1)

Fig 1. Ciclo dell’urea

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Il blocco di una delle prime 4 tappe del ciclo per il deficit di uno degli enzimi

interessati determina iperammoniemia.

Sono da considerare normali valori di ammonio, nel neonato sano, inferiori a

65 μmoli/l. Nel neonato malato sono tollerati valori di ammonio fino a 180 μmoli/l

ma generalmente valori uguali o superiori a 150 μmoli/l associati ad un normale

gap anionico e normali concentrazioni glicemiche sono fortemente indicativi di un

disordine del ciclo dell’urea.

2.2 CAUSE DI IPERAMMOMNIEMIA

Le cause più frequenti di iperammoniemia sono ovviamente i disordini

congeniti del ciclo dell’urea, tuttavia questa condizione può verificarsi anche in

coincidenza con altri disordini metabolici genetici come le organicoacidurie, il

disordine del metabolismo degli aminoacidi dibasici, della β-ossidazione degli

acidi grassi e le lattico-acidosi. Condizioni patologiche che si associano a

iperamoniemia sono inoltre l’insufficienza epatica, sindrome di Reye, l’asfissia

neonatale, gli stati convulsivanti prolungati. Bisogna inoltre tener presente che

l’elevato apporto proteico con la nutrizione parenterale e l’uso di alcuni farmaci

come il valproato e i salicilati, possono determinare iperammoniemia.

PRINCIPALI CAUSE DI IPERAMMONIEMIA

Malattie genetico-metaboliche

Difetti del ciclo dell’urea

Difetti della β-ossidazione

Lattico acidosi

Acidemia organiche

Aminoacidopatie (AA dibasici)

Malattia di Wilson*

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Tirosinemia*

Galattosemia*

Deficit di C1 antitripsina*

Malattie acquisite

Sindrome di Reye

Asfissia neonatale

Insufficienza epatica grave

Stato convulsivo

Iatrogena

Alimentazione parenterale iperproteica

Valproato

Salicilati

* (in conseguenza della grave insufficienza epatica)

3.2 SEGNI E SINTOMI

La gravità dei segni clinici è proporzionale all’incremento dell’ammoniaca e

della durata di esposizione a questi elevati livelli. L’ammonio infatti è tossico per

il cervello dove determina edema cerebrale, necrosi focale ed emorragie

intracraniche.

Inizialmente i sintomi possono essere erroneamente considerati di origine

gastrointestinale in quanto caratterizzati da rifiuto ostinato dell’alimentazione, fino

a simulare l’anoressia, e vomito. Con il perdurare dell’iperammoniemia

compaiono letalgia, convulsioni e quindi coma. Per l’azione stimolante

dell’ammonio sui centri respiratori, i bambini affetti possono presentare tachipnea

ed alcalosi respiratoria.

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La presentazione clinica dei pazienti con deficit di CPS, OTC, AS e AL è

praticamente identica, ma esiste una grande variabilità all'interno e fra queste

malattie. Le manifestazioni cliniche possono comparire nel periodo neonatale, ed

essere fatali, o in seguito, con gradi diversi di gravità. La variabilità è

presumibilmente una funzione della diversità delle mutazioni responsabili, e

quindi del diverso grado di attività enzimatica. A causa della drammatica

presentazione clinica di queste malattie nel periodo neonatale e a causa delle

conseguenze a lungo termine dell'iperammoniemia neonatale, è utile suddividere i

deficit di CPS, OTC, AS e AL in due gruppi clinici: un gruppo con presentazione

nel periodo neonatale ed un secondo con presentazione non nel periodo neonatale.

Comunque, bisogna riconoscere che questa è una suddivisione arbitraria, imposta

dalla presenza di mutazioni differenti e da altri fattori genomici, di uno spettro

continuo di malattia.

Il gruppo ad insorgenza neonatale

Il decorso clinico del gruppo ad insorgenza neonatale è spesso regolare. 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 il bambino diventa letargico e necessita di

stimoli per alimentarsi. Nel giro di poche ore possono comparire segni e sintomi

aggiuntivi, quali vomito e letargia ingravescente. Nonostante la rarità dell'evento

sepsi nel decorso clinico di un bambino a termine senza apparenti fattori di

rischio, una diagnosi sbagliata di sepsi è effettuata nella metà dei casi.

Il rilievo laboratoristico iniziale di alcalosi respiratoria (l'indicazione oggettiva

più precoce di encefalopatia ed un rilievo costante nell' iperammoniemia neonatale

prima dell'insorgenza di problemi emodinamici) spesso non viene riconosciuto.

Altri dati di laboratorio di routine spesso non aggiungono altre informazioni, ad

eccezione del livello sierico di azoto ureico, che può essere di 1 mg/dl. Senza

trattamento l'encefalopatia progredisce e richiede la ventilazione meccanica. Viene

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spesso presa in considerazione la diagnosi di emorragia intracranica, se si nota una

fontanella sporgente od un aumento di volume della testa; comunque, la TAC

cerebrale rivela la presenza di edema. Se non è misurato il livello di ammonio

plasmatico, la morte del neonato può essere attribuita a sepsi, emorragia

intracranica o altre malattie comunemente associate alla prematurità, anche se il

paziente è un neonato nato a termine. Purtroppo, spesso viene tralasciata la storia

familiare. La presenza di consanguineità, di morti nel periodo neonatale di fratelli

o sorelle, l'analisi dell'albero genealogico sono dati frequentemente omessi, per

poi essere scoperti dopo che la diagnosi viene effettuata.

Il riscontro di un aumento dei livelli plasmatici di ammonio indirizza la

diagnosi verso un errore congenito del metabolismo. La diagnosi differenziale

dell'iperammoniemia nel neonato è limitata ai deficit degli enzimi del ciclo

dell'urea, ad un numero elevato di acidemie organiche, all'iperammoniemia

transitoria del neonato (una malattia poco conosciuta caratterizzata da malattia

sintomatica polmonare nelle prime 24 ore di vita ed iperammoniemia grave), ad

herpes simplex. Combinando le caratteristiche cliniche con i valori di aminoacidi

plasmatici e l'escrezione urinaria di ororato, è possibile distinguere

l'iperammoniemia transitoria del neonato, le acidemie organiche (come gruppo) e i

singoli difetti del ciclo dell'urea.

Il gruppo ad insorgenza tardiva

Tra le quattro malattie - deficit di CPS, OTC, AS e AL - la variabilità, per

quanto riguarda l'età di insorgenza, la gravità ed il grado di attività enzimatica

residua, è simile tra i deficit dei quattro enzimi; esistono casi che si possono

presentare dal primo anno di vita all'età adulta. In tutti i pazienti le infezioni

possono precipitare i sintomi, nonostante frequentemente un episodio possa

verificarsi senza alcuna causa evidente. Gli episodi più lievi si risolvono spesso

con l'interruzione dell'introito di proteine o con l'infusione intravenosa di glucosio.

Molti di questi pazienti scelgono una dieta a basso contenuto proteico. Deve

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essere sottolineato che i pazienti con disturbi del ciclo dell'urea nei quali si

sviluppa iperammoniemia, raramente presentano improvvisamente manifestazioni

neurologiche quali apnea, crisi epilettiche o perdita di coscienza, a meno che non

abbiano avuto danni cerebrali durante precedenti episodi di iperammoniemia.

Piuttosto, l'iperammoniemia si manifesta con la comparsa, nel giro di alcuni

giorni, di segni e sintomi attribuiti alla corteccia cerebrale, solo dopo i quali

possono manifestarsi crisi epilettiche o altre manifestazioni neurologiche

improvvise. I sintomi principali di tali episodi di iperammoniemia comprendono

vomito, alterazioni dello stato mentale manifestantisi con letargia, sonnolenza

progressiva, irritabilità, agitazione, aggressività, disorientamento, atassia,

ambliopia. Crisi epilettiche, ritardi di crescita e di sviluppo sono comuni,

nonostante siano stati riportati casi di sviluppo normale. A parte

l'iperammoniemia, gli esami di laboratorio di routine spesso rivelano un'alcalosi

respiratoria, segno precoce di encefalopatia.

Portatori asintomatici

Fra le portatrici asintomatiche, alcune sono a rischio di sviluppare

iperammoniemia sintomatica nel periodo del postpartum. Da quattro ad otto

giorno dopo una gravidanza ed un periodo perinatale normali, può svilupparsi un

tipico episodio di encefalopatia iperammoniemica che, se non trattato, determina

edema cerebrale grave, compressione del tronco cerebrale e morte.

DEFICIT DI ORNITINA TRANSCARBAMILASI (OCT)

Il deficit di OCT è la forma più frequente tra i disordini del ciclo dell’urea.

L’unico difetto trasmesso con modalità X-linked (Xp21.1). In conseguenza del

difetto enzimatico non è possibile la sintesi della citrullina. Nella forma neonatale

questa è rapida e fulminante. Già alla fine della prima giornata di vita compaiono

rifiuto dell’alimentazione, irritabilità, alcalosi respiratoria, letalgia fino al coma. In

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questo caso l’ammonio deve essere rimosso rapidamente con tecniche come la

dialisi e la exanguino-trasfusione, anche se quest’ultima sembra essere meno

efficace. La prognosi è negativa per l’evoluzione verso il grave ritardo mentale

con paralisi e convulsioni. Nei pazienti non trattati l’exitus si verifica nelle prime

settimane di vita. La diagnosi si basa sulla dimostrazione di elevate concentrazioni

di glutamina ed alanina nel sangue e bassi o assenti livelli di citrullina ed arginino.

Nelle urine si riscontrano elevate quantità di acido orotico dovute ad un utilizzo

preferenziale del carbamilfosfato in eccesso per la sintesi delle pirimidine. E’

possibile la dimostrazione del deficit enzimatico nel tessuto epatico. L’analisi

molecolare è utile per l’individuazione delle femmine portatrici.

DEFICIT DI CARBAMIL-FOSFATO-SINTETASI (CPS)

La carenza di carbamil-fosfato-sintetasi si trasmette con modalità autosomica

recessiva e determina blocco, a livello mitocondriale, della formazione di

citrullina. La diagnosi viene confermata dal dosaggio dell’enzima negli epatociti;

tuttavia è indicativa l’assenza dei picchi relativi alla citrullina e all’arginina

all’aminoacidogramma. E’inoltre possibile la diagnosi molecolare,

particolarmente utile peraltro per la diagnosi prenatale.

CITRULLINEMIA

E’ dovuta alla carenza dell’enzima arginin-succinico-sintetasi che catalizza la

sintesi dell’acido arginin-succinico dall’unione della citrullina con l’acido

aspartico. L’enzima è particolarmente attivo nel fegato; il gene codificante è stato

mappato sul cromosoma 9q34. La forma neonatale si manifesta con estrema

gravità nelle prime ore di vita. Con l’emodialisi e un trattamento tempestivo ed

aggressivo con arginino, sodio benzoato e fenilacetato, la fase critica può essere

superata ma gli effetti tossici sul SNC lasciano spesso sequele neurologiche

permanenti.

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ARGININ-SUCCINICO-ACIDURIA

L’acido arginin-succinico che si forma dalla citrullina e dall’acido aspartico

per azione dell’enzima arginin-succinico-sintetasi, non si trova generalmente nei

fluidi corporei perché prontamente eliminato per via renale. Arginin-succinico-

aciduria è dovuta alla mancata degradazione di questo composto in arginina ed

acido fumarico da parte dell’enzima arginin-succinico-liasi, la carenza del quale è

dimostrabile a livello eritrocitario, nei fibroblasti e negli epatociti. Clinicamente si

distingue dagli altri disordini del ciclo dell’urea per il caratteristico aspetto

riccioluto e crespo dei capelli che presentano anomalie del tipo “trichorrexis

nodosa”.

ARGININEMIA

Si presenta con un quadro clinico ben diverso da quello degli altri disordini del

ciclo dell’urea, sovrapponibile sotto certi aspetti a quello delle paralisi cerebrali

infantili con tetraplegia spastica evidente fin dai primi mesi di vita e convulsioni.

Sono infatti presenti ipertono con tendenza all’opistotono, iperreflessia e

microcefalia; inoltre sono frequenti anche tremori, movimenti coreici atetosici,

scialorrea e disturbi della deglutizione. Gli esami neuroradiologici rivelano atrofia

cerebrale. La carenza dell’enzima arginasi determina un blocco dell’ultima tappa

del ciclo dell’urea e, pertanto, essendo possibile l’eliminazione dell’ammonio già

con la citrullina o con l’acido arginin-succinico, l’iperammoniemia è meno

costante e comunque di entità più moderata. La diagnosi viene sospettata sulla

base dell’aminoacidogramma che dimostra elevate concentrazioni di arginino nel

plasma; con le urine vengono escrete quindi grandi quantità di lisina, ornitina e

cistina per interferenza, da parte delle elevate concentrazioni di arginino, sul loro

riassorbimento a livelo tubulare renale. E’ presente anche orotico-aciduria in

quanto l’acido N-acetil-glutammico che viene sintetizzato in eccesso per l’effetto

attivatore esercitato dall’arginina viene convertito in carbamil-fosfato, che in

assenza di un’adeguata disponibilità di arginino viene preferenzialmente usato per

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il metabolismo pirimidinico. Il difetto di arginasi è dimostrabile negli eritrociti e

negli epatociti. Il gene per l’arginasi è stato mappato sul cromosoma 6q23.

IPERAMMONIEMIA TRANSITORIA NEONATALE

Colpisce caratteristicamente i soggetti prematuri nati fra la 34α e la 36α

settimana di gestazione. Si manifesta nelle prime 24 ore di vita con letargia, coma,

convulsioni e coma. I livelli di ammonio sono spiccatamente elevati ma non vi è

evidenza di acidosi metabolica; l’aminoacidogramma è normale o comunque non

diagnostico per uno dei disturbi del ciclo dell’urea. Se l’iperammoniemia è

tempestivamente riconosciuto è trattata, la prognosi è buona.

Malattia Gene Locus Proteina

Deficit di carbamil fosfato

sintetasi

CPS 1 2q35 Carbamil-fosfato sintetasi

Deficit di ornitina trans-

carbamilasi

OTC Xp21.1 Ornitina tras-carbamilasi

Citrullinemia ASS 9q34 Arginin-succinato sintetasi

Arginin-succinico-aciduria ASL 7cen-q11.2 Arginin-succinato liasi

Argininemia ARG1 6q23 Arginasi

Deficit di NAGS NAGS 17q21.3 N-acetil glutamil sintetasi

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4.2 Diagnosi

Diagnosi dei disturbi del ciclo dell'urea ad insorgenza neonatale

L'analisi degli aminoacidi plasmatici effettuata attraverso la

cromatografia a colonna fornisce informazioni sufficienti per formulare

una diagnosi certa di deficit di AS o di AL. Il primo è caratterizzato da

livelli di citrullina plasmatica compresi tra 1000 e 5000 microMoli (valori

normali 10-20 microMoli), ed il secondo è caratterizzato dalla presenza di

concentrazioni elevate di argininosuccinato e delle sue anidridi, nessuno

dei quali si ritrova in condizioni normali nel plasma. I livelli plasmatici di

citrullina sono di poco aumentati nel deficit di argininosuccinasi (100-300

microMoli).

Poiché la citrullina è un prodotto di CPS e OTC, non è per niente o

quasi rilevabile nel plasma dopo 24 ore di vita nei neonati con

iperammoniemia aventi un deficit di uno di questi enzimi. I deficit di CPS

e OTC possono generalmente essere distinti sulla base del livello di orotato

urinario; livelli elevati si riscontrano nel deficit di OTC come conseguenza

della deviazione di CP, accumulato a livello mitocondriale, verso la via di

sintesi citoplasmatica delle pirimidine. Altre pirimidine, compreso uracile,

uridina e pseudouridina sono state trovate nelle urine di pazienti con

deficit di OTC.

Altre alterazioni dei livelli di aminoacidi plasmatici

comprendono livelli aumentati di glutamina e alanina e livelli ridotti di

ornitina ed arginina. In alcuni casi di deficit di OTC può essere utile

stabilire anche la diagnosi attraverso la rilevazione della mutazione a

livello del locus OTC.

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La diagnosi di deficit di CPS è inizialmente effettuata per esclusione;

comunque, poiché tale diagnosi implica l'obbligo di seguire una dieta

artificiale per tutta la vita e trattamenti impegnativi, può essere

appropriato misurare l'attività di CPS nel fegato attraverso una biopsia

percutanea. Non sono state riscontrate complicazioni con la biopsia

epatica in questi bambini dopo che si è raggiunto un buon controllo

metabolico. Un tentativo di formulare una diagnosi di disturbi del ciclo

dell'urea sintomatici attraverso l'interruzione della terapia o l'introduzione

di proteine nella dieta è fortemente scoraggiato; i rischi di sviluppare

encefalopatia iperammoniemica superano quelli della biopsia epatica. La

misurazione dell'attività di CPS e OTC su campioni intestinali ottenuti

attraverso la biopsia può essere utile, nonostante l'esperienza sia limitata.

Nonostante i pazienti con acidemia propionica o metilmalonica abbiano

presentazioni cliniche simili a quelle dei disturbi del ciclo dell'urea,

generalmente si hanno tre caratteristiche distintive che li differenziano:

acidosi con chetosi piuttosto che un'alcalosi respiratoria, elevati livelli

plasmatici di glicina e metaboliti urinari anomali che possono essere

rilevati attraverso una cromatografia a gas/ spettroscopia di massa

(GC/MS). Esiste un numero elevato di errori congeniti del metabolismo

che possono essere associati ad iperammoniemia grave (ad esempio deficit

di acilCoA deidrogenasi a catena media, deficit di 3idrossi-3 metilglutaril

CoA liasi, deficit di piruvato carbossilasi, acidemia glutarica di tipo II,

intolleranza proteica lisinurica). Una valutazione clinica approfondita

accompagnata da appropriati studi di laboratorio (compresi lattato e

piruvato plasmatici così come l'analisi delle urine attraverso GC/MS)

dovrebbe permettere una diagnosi.

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Diagnosi dei disturbi del ciclo dell'urea ad insorgenza tardiva

Per i pazienti che si presentano con encefalopatia iperammoniemica e

che non hanno malattia epatica grave o neoplasia, le possibilità

diagnostiche comprendono deficit di CPS, OTC AS e AL; la sindrome

iperammoniemia, iperornitinemia e omocitrullinemia (HHH);

l'intolleranza proteica con lisinuria (LPI); un grande numero di acidemie

organiche ereditarie; la sindrome di Reye ed ammoniogenesi in vescica

distesa infetta e nell'uretere. Una sindrome che riproduce quasi

completamente il deficit di OTC ad insorgenza tardiva si verifica in alcuni

rari casi di carcinoma epatocellulare. Tali pazienti si presentano con

encefalopatia iperammoniemica, aciduria orotica, iperglutaminemia, e

nessuna evidenza di insufficienza epatica. A meno che non sia rilevata la

presenza di carcinoma epatocellulare, questa sindrome non può essere

distinta dal deficit di OTC.

Le analisi dei livelli di aminoacidi plasmatici sono diagnostiche per il

deficit di AS (livelli di citrullina al di sopra di 1500 microMoli), deficit di

AL (concentrazioni elevate di arginiosuccianto e delle sue anidridi e livelli

di citrullina fra 100 e 300 microMoli), la sindrome HHH (elevate

concentrazioni di ornitina e di citrullina). Le acidemie organiche sono

sospettate sulla base della presenza, precocemente durante il decorso

clinico, di acidosi metabolica in contrasto con alcalosi respiratoria associata

all'iperammoniemia nei disturbi del ciclo dell'urea. L'analisi delle urine

attraverso GC/MS di solito conduce ad una diagnosi specifica di acidemia

organica.

Il deficit di CPS ad insorgenza tardiva ed il deficit di OTC non possono

essere distinti l'uno dall'altro attraverso l'analisi degli aminoacidi, tuttavia

il secondo è caratterizzato da aumento notevole di orotato urinario, un

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dosaggio particolarmente importante da effettuare durante gli episodi di

iperammoniemia. L'analisi dell'albero genealogico può essere utile. Se il

deficit di CPS è sospettato per esclusione, è raccomandata la conferma con

il saggio di attività di CPS su campioni di fegato ottenuti con biopsia, date

le implicazioni terapeutiche che la diagnosi comporta. Se, come spesso

accade, l'acido orotico non viene dosato, l'analisi delle mutazioni può

essere utile nel distinguere il deficit di OTC dal deficit di CPS. Se l'analisi

mutazionale non ha successo può essere utile il test con allopurinolo. La

misurazione dell'attività epatica di CPS e OTC, se ben effettuata, dovrebbe

essere dirimente per la diagnosi di deficit di CPS, ma potrebbe essere

ambigua per quanto riguarda il deficit di OTC nelle donne, poiché il fegato

è un mosaico di epatociti. È stato dimostrato, in casi ad esito infausto di

deficit di OTC ad insorgenza tardiva nelle femmine, che può esserci una

grande variabilità per quanto riguarda l'attività di OTC nei campioni di

biopsie epatiche ottenuti dallo stesso fegato.

È stato riportato che l'attività in vivo di OTC può essere normale in

femmine sintomatiche. Tali dati suggeriscono che il riscontro (se

adeguatamente effettuato) di valori molto bassi può essere utile nel

processo diagnostico, ma livelli più elevati possono essere difficili da

interpretare. La ricerca di mutazioni a livello del locus OTC può essere la

procedura diagnostica di scelta. La sindrome di Reye, condizione non rara,

può essere distinta per l'assenza di aciduria orotica e per la presenza di

livelli elevati di transaminasi così come di livelli aumentati di lisina nel

plasma. L'intolleranza proteica con lisinuria (LPI) è caratterizzata da

aumentata escrezione urinaria principalmente di lisina, ma anche di

ornitina ed arginina.

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Diagnosi prenatale

Tutti e cinque gli errori congeniti dell'ureagenesi possono essere

diagnosticati prima della nascita. Le tecniche diagnostiche variano

notevolmente e comprendono il dosaggio di un metabolita anomalo nel

liquido amniotico, l'analisi del DNA dai villi corionici o dagli amniociti, la

valutazione dell'attività enzimatica o biopsia epatica in utero.

Per i feti a rischio di avere deficit di CPS e quando sia disponibile il

DNA di un membro affetto della famiglia, l'analisi RFLP (restriction

fragment length polymorphism) può essere il metodo più semplice per

formulare la diagnosi.

È anche possibile l'analisi delle mutazioni della lunga sequenza di codoni.

Per i feti a rischio di avere deficit di OTC, la procedura diagnostica di

scelta è la sequenziazione mirata (quando la mutazione sia stata

precedentemente identificata) o la sequenziazione di tutti gli esoni a livello

del locus CTC. Il ruolo della diagnosi prenatale e dell'interruzione di

gravidanza dei feti di sesso femminile a rischio è controverso poiché

richiede una stima della probabilità del feto di sesso femminile di divenire

sintomatico. La stima della probabilità di un feto di sesso femminile di

diventare sintomatico può essere effettuata basandosi per analogia sui

rilievi biochimici dei maschi con malattia ad insorgenza tardiva.

L'analisi delle mutazioni correlate con il deficit di AS è possibile, ma

curiosamente non ci sono notizie sul suo possibile impiego per effettuare

diagnosi prenatale. Le tecniche biochimiche classiche sembrano i test per

diagnosi prenatale più usati in caso di deficit di AS. Esistono due tecniche

biochimiche affidabili disponibili per la diagnosi prenatale di deficit di AL:

dosaggio dell'attività enzimatica in amniociti in coltura e dosaggio dei

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livelli di arginino-succinico acida nel liquido amniotico. Sono anche

disponibili tecniche molecolari per identificare i feti con deficit di AL. Per i

feti a rischio di deficit di arginasi, la misurazione di arginasi negli eritrociti

fetali sembra la tecnica più soddisfacente nonostante la disponibilità di

pochi markers intragenici.

Difetti del ciclo dell’urea

Basse concentrazioni ematiche di citrullina ed arginina

Elevati livelli di citrullina

Elevati livelli di arginina

Deficit di arginasi

Difetto di CPS o NAGs: normali o bassi livelli di acido orotico

Deficit di OCT: elevati livelli di acido orotico nelle urine

Deficit di ASS: assenza di argininsuccinato

Deficit di ASL: elevati livelli di argininsuccinato

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4.2 Terapia Trattamento dei difetti del ciclo dell'urea

L’approccio terapeutico alle iperammoniemia prevede un intervento in

urgenza che esula dalla necessità di una diagnosi eziologia. L’ammoniaca

in eccesso va infatti prontamente rimossa, qualunque sia la causa, per

evitare, o quanto meno limitare, gli effetti tossici sul sistema nervoso

centrale.

La sospensione dell’apporto proteico con l’alimentazione rappresenta la

prima misura fondamentale e generalmente il rifiuto del cibo rappresenta

una sorta di autoprotezione da parte dell’organismo. Tuttavia è

fondamentale assicurare un adeguato apporto calorico onde evitare che

venga attivato il catabolismo proteico endogeno che fornirebbe ulteriore

azoto ammoniacale impossibile da eliminare. Nei casi più gravi può essere

necessario ricorrere all’emodialisi.

La prognosi delle iperammoniemie è senz’altro cambiata da quando

sono state impegnate sostanze in grado di facilitare l’eliminazione

dell’ammonio quali il sodio benzoato e il fnilbutirrato. E’importante la

somministrazione di arginina come fonte di ornitina per far svolgere

regolarmente le ultime tappe del ciclo dell’urea.

Lo scopo della terapia dei difetti del ciclo dell'urea è di 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, associati a queste malattie. Quindi,

il successo della terapia può essere stabilito sulla base di una valutazione

antropometrica e nutrizionale ed attraverso il mantenimento di livelli

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plasmatici normali di ammonio e glutamina. La determinazione dei livelli

plasmatici di glutamina può rappresentare la guida migliore per una

terapia efficace poiché sembra essere un segnale di iperammoniemia e può

riflettere la fisiopatologia fondamentale dell'encefalopatia

iperammoniemica. Sembra che la glutamina rappresenti una forma di

deposito di azoto che può garantire un importante sistema di

'tamponamento' dell'ammonio a breve termine.

Il mantenimento di livelli plasmatici di glutamina su valori normali o

pressoché normali, se possibile, è un obiettivo importante della terapia.

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Bibliografia

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