Аргининемия, также известная как дефицит аргиназы или гипераргининемия, является относительно редкой формой аномалии цикла мочевины. Цикл мочевины — это основной метаболический путь удаления аммиака из организма, главным образом в печени, где он превращается в нетоксичную мочевину в результате ряда ферментативных реакций и выводится почками. Дефекты любого из шести ферментов, участвующих в цикле мочевины (карбамоилфосфат синтаза I, орнитинкарбамоилтрансфераза, аргининосукцинат синтаза, аргининосукцинат лиаза, аргиназа и N-ацетилглутамат синтаза), могут привести к нарушению цикла мочевины. Аргиназа является последней гидролазой в цикле мочевины и гидролизует аргинин до орнитина и мочевины. Аргиназа имеет два изомера. AI находится в основном в цитоплазме гепатоцитов, но также экспрессируется в эритроцитах и играет важную роль в цикле мочевины; A11 наиболее распространена в почках и простате и находится в митохондриальном матриксе. Дефицит AI может привести к аргинемии, которая является аутосомно-рецессивной, а аргинемия — один из редких типов нарушений цикла мочевины с предполагаемой частотой встречаемости. По сравнению с другими нарушениями цикла мочевины, аргининемия имеет относительно поздний возраст начала, более мягкую клиническую картину и редкую острую гипераммониемию. Рассматриваются молекулярная патология, клинические проявления и достижения в диагностике и лечении аргининемии. 1. Молекулярная патология аргининемии Ген аргиназы расположен в 6q23.2 и был впервые клонирован в 1987 году из кДНК-гена. Ген аргиназы имеет длину около 11,1 кб, содержит 8 экзонов и кодирует белок с относительной молекулярной массой 347000 аминокислот. Аргиназа является Mn»-зависимой гидролазой и содержит два Mn2+ связывающих центра, являющихся активным центром фермента. На сегодняшний день в базе данных мутаций человека зарегистрировано 29 патогенных мутаций, в том числе 16 миссенс-мутаций, 5 делеций малых фрагментов, 4 аномалии сдвига, а также 1 делеция большого фрагмента, 1 делеция малого фрагмента и 1 вставка большого фрагмента. 2. Клиническая картина и диагностика Основными клиническими проявлениями аргининемии являются ухудшение когнитивных и двигательных функций, прогрессирующий спастический паралич и низкий рост. Заболевание отличается от остальных нарушений цикла мочевины тем, что гипераммонемия встречается реже, иногда наблюдается гипераммонемическая кома. Аргининемия редко развивается в неонатальном периоде, у большинства детей первые признаки психомоторного расстройства появляются в возрасте от 3 месяцев до 4 лет. У младенцев симптомы хронической гипераммонемии включают раздражительность, трудности с кормлением, рвоту и вялость после введения молока или богатых белком добавок. У маленьких детей основными симптомами являются тошнота, повторяющаяся рвота, неуклюжесть и склонность к падениям. Если болезнь не диагностировать и не лечить, симптомы могут ухудшиться и привести к спастическому параличу, умственной отсталости, коме, судорогам и задержке роста, часто в форме генерализованных клонических судорог. В неонатальный период и в раннем возрасте (<3 месяцев) аргининемия проявляется тяжелыми нейродегенеративными симптомами и связана с желтухой и гепатомегалией. Физикальное обследование может выявить низкий рост, микроцефалию, спастическую легкую параплегию, гиперактивные сухожильные рефлексы и походку на носках у половины пациентов. Пирамидные признаки, такие как атаксия, непроизвольные движения (поздняя дискинезия и хорееподобные движения) и тремор, также могут присутствовать, но встречаются относительно редко. Неврологическая визуализация при аргининемии характеризуется диффузной атрофией мозга после тяжелого отека мозга, инфарктоподобных поражений, регионального ишемического повреждения, а также обратимым симметричным поражением височной доли, поясной извилины и коры головного мозга. У пациентов может наблюдаться атрофия мозжечка или поликистозное размягчение головного мозга. ЭЭГ часто неспецифична, возможны фокальные, мультифокальные и диффузные всплески и аномальные медленные волны. Периферические нервные тесты обычно ничем не примечательны, слух и зрение обычно не нарушены, а тяжелая спастичность может привести к деформации скелета. Лабораторные тесты выявляют уровень аргинина в плазме, который может повышаться в 5-10 раз и более выше нормы, и уровень аргинина в спинномозговой жидкости, который может превышать норму в 10 раз. Аргининемия может вызвать повреждение печени, повышение уровня плазменных трансаминаз и удлинение времени свертывания крови. Уровень азота мочевины в крови может быть снижен, но в меньшей степени, чем при других нарушениях цикла мочевины, вероятно, из-за компенсаторных эффектов AII. Уровень аммиака у пациентов с аргининемией обычно ниже, чем при других нарушениях цикла мочевины, а острые гипераммониемические эпизоды отмечались иногда, но встречаются реже. У некоторых пациентов с аргининемией может наблюдаться постоянное легкое повышение уровня аммиака в крови. У пациентов могут быть сыворотки, что может быть связано с активацией N-ацетилглутамат синтазы повышенным содержанием аргинина в организме, что приводит к активации карбамоилфосфат синтазы I, в результате чего увеличивается производство карбамоилфосфата и сывороток. Активность аргиназы в эритроцитах пациента значительно снижена, и диагноз подтверждается сочетанием клинических признаков. В последние годы использование тандемной масс-спектрометрии для скрининга заболеваний новорожденных помогло в ранней диагностике и лечении. Наша лаборатория обследовала тандемной масс-спектрометрией более 500 000 новорожденных в Шанхае и выявила только один случай аргининемии, что говорит о редкости заболевания. 3. Патогенез аргининемии Дефицит аргинина приводит к неспособности гидролизовать аргинин до орнитина и мочевины, поэтому аммиак не может быть выведен в виде мочевины, а аргинин, субстрат фермента, и метаболиты аргинина накапливаются в организме. Аргинин метаболизируется различными путями и является веществом-предшественником для синтеза диоксида азота, креатина, полиаминов и гуанабутамина. Относительно легкая степень гипераммонемии у пациентов с аргининемией по сравнению с другими нарушениями цикла мочевины может быть связана с компенсаторным эффектом AII, таутомера AI, а Picker и др. продемонстрировали значительное повышение активности митохондриальной аргиназы у пациентов с дефицитом AI. Патогенез неврологических симптомов у пациентов с аргининемией пока неясен, но может быть связан со следующими механизмами: ① Хроническая гипераммонемия: поскольку неврологические симптомы пациентов заметно отличаются от симптомов других нарушений цикла мочевины, и у пациентов могут развиваться более тяжелые неврологические симптомы без значительного повышения уровня аммиака в крови, считается, что гипераммонемия не может быть основной причиной неврологических симптомов при аргининемии. . Сейчас считается, что соединения на основе гуанидинов, такие как гипераргинин, N-ацетиларгинин и α-кето-δ-гуанидиновалериановая кислота (α-K-δ-GVA), тесно связаны с неврологическими повреждениями при аргининемии. Некоторые гуанидиновые соединения могут подавлять активность транскетолазы, что приводит к демиелинизирующим изменениям и проявляется в виде признаков поражения верхних двигательных нейронов; d-K-8-GVA и другие могут подавлять действие нейромедиатора γ-аминобутиламина и способствовать возникновению судорог; в экспериментах на животных было обнаружено, что N-ацетиларгинин и гипераргинин значительно подавляют Na+-K+-АТФазу мембран клеток нейронов мыши, а Na+-K+-... АТФаза играет важную роль в поддержании возбудимости нервных клеток и текучести клеточной мембраны, а ингибирование может вызвать эпилептогенез; аргинин и гипераргинин N-ацетиларгинин могут вызвать генерацию свободных радикалов, а также снизить антиоксидантную способность нервных клеток путем ингибирования активности каталазы, супероксиддисмутазы и глутатионпероксидазы. (iii) Накопление аргинина: Аргинин является субстратом для синтеза цитруллина в центральной нервной системе, и эта реакция катализируется синтазой оксида азота, которая производит оксид азота при производстве цитруллина. Значительно повышенный уровень аргинина в спинномозговой жидкости пациентов с аргининемией может косвенно приводить к увеличению оксида азота, который, как было показано, обладает нейротоксическим действием и играет ингибирующую роль в пролиферации и дифференцировке нервной системы. 4. Лечение Аргининемия является одним из наиболее хорошо поддающихся лечению типов нарушений цикла мочевины, и ее лечение состоит из трех основных аспектов: ограничение потребления белка, добавление незаменимых аминокислот и усиление побочного метаболизма отработанного азота. ① Диетотерапия: Диетотерапия играет центральную роль в лечении аргининемии и является ключом к лечению аргининемии. Потребление белка должно быть ограничено на основе энергообеспечения, и рекомендуется диета с низким содержанием аргинина, с соответствующим добавлением специальных аминокислотных порошков (от 25% до 50%) и натуральных белков (от 50% до 70%), богатых аминокислотами с разветвленной цепью без аргинина. Специальные аминокислотные порошки обычно составляют 0,7 г/(кг-д). Рекомендуемая норма потребления белка для детей с нарушениями цикла мочевины: 1,36-1,77 г/(кг-д) в возрасте от 1 до 3 месяцев, 1,31-1,36/(кг-д) в возрасте от 3 до 6 месяцев, 1,14-1,31 г/(кг-д) в возрасте от 6 до 12 месяцев, 0,97/(кг-д) в возрасте 2 лет, 0,9 г/(кг-д) в возрасте 3 лет и 0,87 г/(кг-д) в возрасте от 4 до 6 лет. /(кг-д) сердце 1 л. Диетотерапия может поддерживать уровень аргинина в крови на нормальном уровне, задержать и остановить прогрессирование заболевания и улучшить неврологические симптомы у детей. ②Способствовать обходному метаболизму азота: Когда у ребенка высокий уровень аммиака в крови, можно применять бензоат натрия и фенилбутират натрия, чтобы способствовать выведению азота с мочой в виде конской мочевой кислоты и фенилацетилглутамина амида, тем самым способствуя выведению азота. Дозировка бензоата натрия составляет 250 мэкв/(кг-д), а фенилацетата натрия - 500 мг/(кг-д), а уровень аммиака в крови должен контролироваться на уровне ниже 60 ммоль/л. Острая гипераммонемия встречается редко и обычно вызывается голоданием, инфекцией, белковой нагрузкой, анестезией или хирургическим вмешательством. Как только она возникает, ее следует лечить агрессивно, чтобы предотвратить гипераммонемическую энцефалопатию, применяя такие меры, как воздержание от белка, постоянное дополнение высококалорийной диеты и стимулирование выведения азота. Prasad et al. обнаружили, что у 27 пациентов с аргининемией, которых лечили диетой и препаратами для выведения аммиака, у 54% улучшилось познание, у 45% увеличился рост, у 64% в разной степени облегчился спастический паралич, а у 19% болезнь не контролировалась или даже наступила смерть. Заболевание не контролировалось или даже наступила смерть. 6. Пренатальная диагностика Аргининемия может быть диагностирована пренатально следующими двумя методами: ① Анализ на генетическую мутацию: в случае явного преобладания мутации гена аргиназы берутся образцы амниотической жидкости или ворсин хориона и выделяется ДНК для анализа гена аргиназы плода; ② Анализ активности аргиназы: хотя аргиназа не выражена в амниотической жидкости и ворсинах хориона, активность аргиназы в эритроцитах плода в середине или конце беременности достигла постнатального уровня III. Хотя аргиназа не экспрессируется в амниотической жидкости и клетках ворсин хориона, активность аргиназы в эритроцитах плода на средних и поздних сроках беременности достигла постнатального уровня IIIJ, поэтому кордоцентез целесообразен на средних и поздних сроках беременности в 18-24 недели для получения эритроцитов плода для пренатальной диагностики путем измерения активности аргиназы в эритроцитах. Аргининемия является излечимым врожденным нарушением обмена веществ, которое может быть диагностировано на ранних стадиях с помощью тандемной масс-спектрометрии и других тестов, что позволяет проводить раннее вмешательство в организм пострадавшего ребенка, с помощью диетического и фармакологического лечения контролировать прогрессирование заболевания и даже добиться бессимптомного выживания.