Neonatal manifestation of urea cycle disorder

Degtyareva A.V., Baibarina E.N., Evteyeva N.V., Beregovaya E.V., Zakharova E.Yu., Baidakova G.V.

1Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of Russia, Moscow; 2Medical Genetics Research Center, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow
Background. Urea cycle disorders are a group of congenital metabolic disorders at high risk of death, the pathogenesis of their pathological changes is associated with the accumulation of ammonia and other intermediate products of protein metabolism, which have a neurotoxic effect.
Description. The paper presents a clinical case of a baby with the neonatal manifestation of ornithine transcarbamylase deficiency, a disease from a group of urea cycle disorders. Two previous infants (boys) in the family died at the age of 4 and 7 days of life, respectively. Both babies were born at term in satisfactory condition with normal weight and height. In both cases, the disease developed in the same way. Their condition deteriorated on day 2 of life, and there were signs of central nervous system depression, as well as respiratory distress, followed by the gradual development of convulsive disorder and coma, the genesis of which remained unclarified. By taking into account this fact, this disease was suspected during the third pregnancy and confirmed after the birth of the baby.
Conclusion. The use of a protein-free diet during the first 13 days of life, then a gradual transfer to a low-protein diet, by monitoring the blood levels of ammonia and the blood amino acid spectrum, and the administration of ammonia-binding drugs could prevent brain damage and keep the baby’s life.

Keywords

urea cycle disorder
newborn infant
hyperammonemia
neonatal cramps and coma
ornithine transcarbamylase deficiency

Нарушения цикла мочевины – группа врожденных метаболических нарушений с высоким риском летальных исходов. Цикл мочевины, или орнитиновый цикл (цикл Кребса-Хензелейта) представляет последовательность биохимических реакций, в результате которых азотсодержащие продукты распада белков, и в том числе аммиак, преобразуются в мочевину, выделяющуюся почками (рис. 1). Орнитиновый цикл является важнейшим путем обезвреживания аммиака в организме [1, 2].

Рисунок 1. Цикл мочевины [2].

Необходимость в данном цикле реакций возникает вследствие того, что высокие концентрации аммиака, образующиеся в больших количествах в результате деградации белков и нуклеотидов, оказывают повреждающее воздействие на нейроны. Мочевина, являясь нейтральным соединением с небольшими размерами и высокой растворяемостью в физиологических жидкостях, способна легко проникать через биологические мембраны, легко переноситься кровью и выделяться с мочой. Реакции цикла мочевины локализованы исключительно в клетках печени, протекают в митохондриях и цитоплазме.

Поскольку многие случаи нарушения цикла мочевины остаются не выявленными, дети, родившиеся с данными заболеваниями, часто умирают без окончательного диагноза, точная частота их встречаемости не установлена. Считается, что до 20% всех случаев синдрома внезапной смерти может быть связано с врожденными метаболическими нарушениями, и в том числе с нарушениями цикла мочевины [3]. Суммарная частота встречаемости составляет 1 случай на 10 000–20 000 живорожденных новорожденных [4]. Ведущее место в структуре занимает дефицит орнитин карбомоил трансферазы (орнитинтранскарбомилазы), составляющий 1:14 000 новорожденных (см. таблицу). Это заболевание относится к Х-сцепленным наследственным заболеваниям, при этом у мальчиков развива- ется тяжелая ранняя форма болезни, но также описано довольно большое число случаев мани- фестации заболевания у девочек-носительниц. У девочек болезнь манифестирует позднее – на первых месяцах/годах жизни и характеризуется преимущественным поражением печени [1, 3].

Патогенез патологических изменений связан с накоплением аммиака и других промежуточных продуктов метаболизма белков, обладающих ней ротоксическим эффектом.

Нарушения цикла мочевины могут манифестировать в любом возрасте, наиболее ранние случаи описаны в течение первых сут жизни, наиболее поздние – в возрасте 50–60 лет [2]. Неонатальная манифестация:

Дети, как правило, рождаются доношенными в удовлетворительном состоянии, с нормальными показателями массы тела и роста.

Характерен светлый промежуток в состоянии ребенка от нескольких часов до нескольких сут.

Наиболее ранними клиническими симптомами являются вялость, отказ от еды, срыгивания, рвота, тахипное, повышенная возбудимость или синдром угнетения ЦНС.

Постепенно состояние ухудшается за счет нарастания симптомов угнетения, могут появиться судороги, и в дальнейшем развивается кома.

Характерно развитие респираторного алкалоза и низкий уровень мочевины в крови.

При визуализации головного мозга (НСГ, МРТ) отмечаются неспецифические изменения в виде отека.

Диагностика

Исследование аминокислот крови и органических кислот мочи выявляет характерные изменения (табл. 1). В крови отмечают высокий уровень аммиака и низкий уровень мочевины. Молекулярно-генетическое исследование позволяет выявить характерные мутации и подтвердить диагноз.

Таблица. Нарушения цикла мочевины.

Лечение

В остром периоде необходимо полностью исключить из диеты белок, далее ребенка постепенно переводят на низкобелковую диету под контролем уровня аммиака и аминокислот в крови. Парентерально вводят растворы глюкозы и жировых эмульсий с целью обеспечения физиологической потребности ребенка в килокалориях. При развитии гипергликемии вводится инсулин.

При повышении уровня аммиака в крови назначают связывающие его препараты – бензоат и фенилбутират натрия по 250 мг/кг.

С заместительной целью вводят препараты амино- кислот: карнитин 100 мг/кг/сут, цитруллин и аргинин по 50 мг/кг/сут.

При развитии комы проводят гемофильтрацию. Необходимо избегать использования вальпроатов, т.к. при данных нарушениях существует высокий риск токсического поражения печени [1, 2].

Радикальным методом лечения является трансплантация гепатоцитов или печени, показанием к которой служит неэффективность консервативных методов [2, 5, 6].

Клиническое наблюдение

Семейный анамнез: два предыдущих ребенка (мальчики) умерли в возрасте 4 и 7 дней жизни соответственно. Оба ребенка родились в срок в удовлетворительном состоянии, с нормальными показателями массы и роста. В обоих случаях заболевание развивалось по одному сценарию. Первый ребенок родился на 40-й нед гестации с массой тела 3200 г, длиной 50 см в удовлетворительном состоянии с оценкой по шкале Апгар 7/8 баллов. Приложен к груди сразу, сосал активно. В возрасте 2 сут жизни состояние ребенка ухудшилось, появилась вялость, срыгивания, отказ от еды.

На 3-и сут стали нарастать симптомы угнетения ЦНС, мышечной гипотонии, участились срыгивания, появились признаки дыхательной недостаточности. Была заподозрена внутриутробная инфекция, в связи с чем проведено обследование, включающее общий анализ крови, общий анализ мочи, определение СРБ. Результаты были в пределах нормы. Получены также отрицательные результаты обследования на внутриутробные инфекции. При НСГ выявлены неспецифические изменения в виде умеренного повышения эхогенности перивентрикулярных зон. Результаты УЗИ органов брюшной полости, почек и сердца, рентгенологического исследования легких были в пределах нормы. К концу 3-х сут в связи с нарастанием респираторного алкалоза ребенок переведен на ИВЛ, проводилась посиндромная терапия. В возрасте 4-х сут жизни развилась кома. В связи с подозрением на нейроинфекцию выполнена люмбальная пункция, результаты которой были в пределах нормы. При повторной НСГ появились признаки отека головного мозга. Со стороны других органов патологических изменений выявлено не было, по газовому составу крови ребенок был компенсирован. В возрасте 4 сут и 20 ч была констатирована смерть. При патологоанатомическом исследовании установлен диагноз внутриутробной инфекции неуточненной этиологии.

Содержание белка (г/кг/сут) в питании ребенка и уровень аммиака в крови в возрасте 1-33 суток жизни

Второй ребенок родился в срок с массой тела 3000 г, длиной 50 см, в удовлетворительном состоянии с оценкой по шкале Апгар 8/9 баллов. Приложен к груди сразу, сосал активно. В возрасте 2 сут жизни состояние ребенка ухудшилось, появилась вялость, срыгивания, отказ от еды. На 3-и сут стали нарастать симптомы угнетения ЦНС, мышечной гипотонии, усилились срыгивания, появились признаки дыхательной недостаточности. Заподозрена внутриутробная инфекция, в связи с чем было проведено обследование, включающее общий анализ крови, общий анализмочи, определение уровня СРБ. Результаты были в пределах нормы. Получены также отрицательные результаты обследования на внутриутробные инфекции. При НСГ выявлены неспецифические изменения в виде умеренного повышения эхо генности перивентрикулярных зон. Результаты УЗИ органов брюшной полости, почек и сердца, рентгенологического исследования легких были в пределах нормы. На 4-е сут в связи с развитием судорожного синдрома и нарастанием респираторного алкалоза ребенок переведен на ИВЛ, проводилась посиндромная терапия. При рентгенологическом исследовании выявлены признаки интерстициальной пневмонии, в анализе крови появились умеренные воспалительные изменения. В связи с нарастанием угнетения ЦНС и эпизодами судорожного синдрома (несмотря на проводимую терапию) заподозрена нейроинфекция и выполнена люмбальная пункция, результаты которой были в пределах нормы. При повторной НСГ появились признаки отека головного мозга. По газовому составу крови ребенок был компенсирован. В посевах крови и содержимого трахеи роста патогенной флоры выявлено не было. В возрасте 6 сут развилась кома. В возрасте 7 сут констатирована смерть. При патологоанатомическом исследовании установлен диагноз отека мозга и генерализованной инфекции, неуточненной этиологии.

Во время третьей беременности на сроке 38 нед при генетическом консультировании семьи в Медико-генетическом научном центре РАМН заподозрено наследственное нарушение обмена веществ и установлен высокий риск рождения ребенка с этим же заболеванием. Дифференциальный диагноз проводился между нарушением цикла мочевины, аминоацидопатиями и органическими ацидуриями. В первую очередь с учетом раннего начала, острого течения и пола погибших детей рассматривался вопрос о недостаточности орнитинтранскарбомилазы. От проведения молекулярно-генетического исследования до рождения ребенка семья отказалась. Было рекомендовано исследование аминокислотного спектра крови и мочи после рождения и превентивное назначение безбелковой диеты до получения результатов обследования. При обследовании женщины и плода в ФГБУ НЦ АГиП им. В.И. Кулакова патологических изменений не выявлено, рекомендовано родоразрешение в данном Центре.

Ребенок (мальчик) родился в срок в удовлетворительном состоянии с оценкой по шкале Апгар 8/9 баллов. Масса тела при рождении – 3620 г, рост – 52 см. В течение первых 10 дней жизни было назначено парентеральное питание, не содержащее белка. Вводили растворы глюкозы, жировых эмульсий, витаминов и микроэлементов, по показаниям – инсулин.

В возрасте 3 сут жизни после однократного энтерального кормления молочной смесью были сделаны анализы крови и мочи для исследования спектра аминокислот и органических кислот, а также биохимический анализ крови и кислотноосновного состояния крови. Выявлено снижение уровней цитруллина и мочевины в крови, повышение уровня оротовой кислоты в моче, что явилось основанием предположить нарушение цикла мочевины. При молекулярно генетическом исследовании обнаружена мутация Pro225Leu в 7 экзоне гена, характерная для дефицита орнитин карбамоил синтетазы – заболевания из группы нарушений цикла мочевины (рис. 1).

На фоне парентерального питания состояние ребенка оставалось удовлетворительным, кислотно-основное состояние крови и уровень аммиака были в пределах нормы.

С 10-х сут жизни начато энтеральное питание с использованием лечебной смеси, не содержащей белок (еnergyvit), на фоне приема которой появились признаки аллергического дерматита с постепенным распространением на всю поверхность тела, в связи с чем данную смесь пришлось отменить.

С 13-х сут жизни начато энтеральное питания в небольшом количестве из расчета по белку 0,3 г/кг/сут с постепенным увеличением до 0,8 г/кг/сут к концу первого мес жизни. Однако несмотря на достаточно низкий уровень белка, отме- чалось нарастание уровня аммиака в крови, кото- рый в течение 5 дней увеличился с 81 до 146 мкМ/л (рис. 2, см. на вклейке).

Полученные результаты явились основанием для перехода на безбелковую диету, на фоне которой уровень аммиака в крови снизился. В возрасте 37 дней жизни начато лечение бензоатом натрия, связывающим аммиак в крови, что позволило в возрасте 1,5 мес жизни в рацион питания вновь ввести белоксодержащую смесь из расчета 0,3 г/кг/сут с постепенным увеличением до 0,5 г/кг/сут под контролем уровня аммиака в крови. С заместительной целью ребенок получал препараты аминокислот: аргинин, цитруллин, а также карнитин.

В дальнейшем диета ребенка была несколько расширена, однако несмотря на соответствующую возрасту калорийность питания, отмечались низкие показатели физического развития, частые диспепсические нарушения, стойкие проявления атопического дерматита, а также эпизоды ухудшения состояния с повышением уровня аммиака в крови на фоне интеркурентных заболеваний.

В возрасте 2 лет жизни в связи с неэффективностью проводимой терапии, частыми эпизодами ухудшения состояния, выполнена родственная трансплантация печени. Послеоперационный период протекал без осложнений. К моменту написания данной статьи послеоперационный катамнез составил 2,5 года, функциональное состояние трансплантата печени в пределах нормы, метаболические нарушения полностью компенсированы, физическое и нервно-психическое развитие соответствует возрасту.

Заключение

Характерной особенностью нарушения цикла мочевины, так же как и большинства других врожденных метаболических нарушений, является ухудшение состояния ребенка после светлого промежутка, продолжительностью от нескольких часов до нескольких дней. В нашем наблюдении дети рождались доношенными, в удовлетворительном состоянии, которое ухудшалось на 2-е сут жизни. Клинические проявления при этом, как правило, неспецифические, протекающие под маской неврологических нарушений различной степени выраженности и инфекционных заболеваний. При отсутствии своевременно назначенной терапии, включающей безбелковую и в дальнейшем низкобелковую диету в сочетании с препаратами, связывающими аммиак, дети погибают от отека мозга. При патологоанатомическом исследовании какие- либо специфические изменения отсутствуют, что не позволяет верифицировать диагноз. Во многих странах в настоящее время отмечается тенденция к повышению частоты встречаемости нарушения цикла мочевины, так же как и других нарушений, в связи с включением спектра аминокислот, органических кислот и ацилкарнитинов, определяемых методом тандемной масс-спектрометрии, в неонатальный скрининг [3]. Таким образом, выявляются не только тяжелые неонатальные формы заболевания, но и более легкие, манифестирующие в более позднем возрасте, что позволяет предупредить развитие тяжелых неврологических кризов, нередко приводящих к серьезным последствиям.

References

1. Hoffmann G. F., Zschocke J., Nyhan W. L., eds. Inherited metabolic diseases. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag; 2010.
2. Saudubray J.-M., van den Berghe G., Walter J.H., eds. Inborn metabolic diseases. 5-th ed. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag; 2012: 298-309.
3. Seminara J., Tuchman M., Krivitzky L., Krischer J., Lee H.S., Lemons C. et al. Establishing a consortium for the study of rare diseases: The Urea Cycle Disorders Consortium. Mol. Genet. Metab. 2010; 100 (Suppl. 1): S97-105.
4. Nassogne M.C., Héron B., Touati G., Rabier D., Saudubray J.M. Urea cycle defects: management and outcome. J. Inherit. Metab. Dis. 2008; (3): 407-14.
5. Horslen S.P., McCowan T.C., Goertzen T.C., Warkentin P.I., Cai H.B., Strom S.C., Fox I.J. Isolated hepatocyte transplantation in an infant with a severe urea cycle disorder. Pediatrics. 2003; 111(6, Pt1): 1262-7.
6. Najimi M., Sokal E. Update on liver cell transplantation. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2004; 39: 311-9.

About the Authors

Degtyareva Anna V., MD PhD, prof. Head of Scientific advisory pediatric unit, Kulakov Research Center for obstetrics, gynecology and perinatology Russia Ministry of Health.
tel: 8 (495) – 26-00
E-mail: annadim@yahoo.com

Baibarina Elene N. MD, PhD, prof. Senior Researcher of neonatology unit Kulakov Research Center for obstetrics, gynecology and perinatology Russia Ministry of Health
Tel: 8 (495) 438- 23-88
E-mail: baibarina@oparina4.ru

Evteeva Natalia V., MD, PhD Head for Clinical Affairs of neonatology unit Kulakov Research Center for obstetrics, gynecology and perinatology Russia Ministry of Health
tel:8 (495) 438 -23-88
E-mail: NEvteeva@oparina4.ru

Beregovaya Elena V., MD, neonatal intensive care unit Kulakov Research Center for obstetrics, gynecology and perinatology Russia Ministry of Health
Tel: 8(495) 438- 76-56
E-mail: e_beregovaya@oparina4.ru

Zaharova Ekaterina Y., MD PhD, Head of Laboratory of hereditary metabolic diseases of Medical Genetics Research Center.
Tel: 8 (499) 324 -20-04
E-mail:labnbo@yandex.ru

Baydakova Galina V., MD, PhD, Senior Researcher of Laboratory of hereditary metabolic diseases of Medical Genetics Research Center.
Tel: 8 (499) 324- 20-04
E-mail:gb2003@yandex.ru

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.