DISTURBI DEL CICLO DELL'UREA

DISTURBI DEL CICLO DELL'UREA

Codici Codice esenzione : RCG050

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. Per la sintesi di urea sono necessari cinque enzimi: carbamilfosfato sintetasi (CPS), ornitina transcarbamilasi (OTC), argininsuccinato sintetasi (AS), argininsuccinato liasi (AL), ed arginasi. Un sesto enzima, N-acetilglutammato sintetasi, e inoltre richiesto per la sintesi di N-acetilglutammato, il quale e un attivatore dell'enzima carbamilfosfato sintetasi (CPS).
Sono stati osservati deficit isolati di tali enzimi; con una prevalenza totale di 1 su 30000 nati vivi essi sono le piu frequenti cause genetiche di iperammoniemia nel bambino. (Nelson, Textbook of Pediatrics, XVI Edition).
Segni e sintomi
La presentazione clinica dei pazienti con deficit di CPS, OTC, AS e AL e praticamente identica, ma esiste una grande variabilita all'interno e fra queste malattie. Le manifestazioni cliniche possono comparire nel periodo neonatale, ed essere fatali, o in seguito, con gradi diversi di gravita. La somiglianza della presentazione clinica e dovuta all'iperammoniemia, comune a tutte queste malattie. La variabilita e presumibilmente una funzione della diversita delle mutazioni responsabili, e quindi del diverso grado di attivita enzimatica. La variabilita, per quanto riguarda la gravita, puo anche essere dovuta ad altri fattori genici, cosi come a conseguenze metaboliche dei vari deficit enzimatici; per esempio, il deficit di AL, simile per gravita al deficit di OTC, puo non causare una malattia grave perche argininosuccinato, sintetizzato ex novo, puo essere un prodotto del catabolismo azotato. Un'eccezione a questa regola generale si verifica nelle femmine portatrici di un allele OTC mutato su un cromosoma X; la variabilita nell'espressione in tali femmine e correlata anche alla proporzione di epatociti nei quali l'allele normale (o mutato) si trova sul cromosoma X attivo. Le altre malattie -deficit di CPS, AS e AL - sono ereditate come condizioni autosomico recessive. Tali malattie possono essere distinte l'una dall'altra solo attraverso appropriati esami di laboratorio; l'evidenza di trasmissione legata all'X suggerisce la presenza di deficit di OTC. Il deficit di AL ha due caratteristiche distintive: epatomegalia grave, nella forma ad insorgenza precoce, ed alterazioni dei capelli (tricoressi nodosa) nella forma ad insorgenza tardiva. Alterazioni dei capelli simili sono state descritte anche nel deficit di AS.
A causa della drammatica presentazione clinica di queste malattie nel periodo neonatale e a causa delle conseguenze a lungo termine dell'iperammoniemia neonatale, e 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 e 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 e monotono nella sua regolarita. 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 (occasionalmente molti giorni dopo) il bambino diventa letargico e necessita di stimoli per alimentarsi. Nel giro di ore possono comparire segni e sintomi aggiuntivi, quali vomito, letargia ingravescente ed ipotermia. Nonostante la rarita dell'evento sepsi nel decorso clinico di un bambino a termine senza apparenti fattori di rischio, una diagnosi sbagliata di sepsi e effettuata nella meta dei casi.
Il rilievo laboratoristico iniziale di alcalosi respiratoria (l'indicazione oggettiva piu 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 puo essere di 1 mg/dl. Senza trattamento l'encefalopatia progredisce e richiede la ventilazione meccanica. Viene 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 e misurato il livello di ammonio plasmatico, la morte del neonato puo essere attribuita a sepsi, emorragia intracranica o altre malattie comunemente associate alla prematurita, anche se il paziente e un neonato nato a termine. Purtroppo, spesso viene tralasciata la storia familiare. La presenza di consanguineita, 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 e 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, e possibile distinguere l'iperammoniemia transitoria del neonato, le acidemie organiche (come gruppo) e i singoli difetti del ciclo dell'urea.
Deficit di NAG sintetasi
Esistono alcune pubblicazioni che cercano di descrivere il fenotipo provocato dal deficit di NAG sintetasi; esse, tuttavia, non forniscono una descrizione chiara del fenotipo clinico o biochimico. Le principali caratteristiche riportate comprendono iperammoniemia grave, iperammoniemia lieve associata paradossalmente ad encefalopatia grave, diarrea ricorrente ed acidosi, disturbi del movimento, ipoglicemia, iperornitinemia, livelli plasmatici di arginina e citrullina inaspettatamente normali, cosi come il contenuto epatico di NAG. La diagnosi si basa sul saggio dell'attivita dell'enzima epatico.
Gruppo ad insorgenza tardiva
Tra le quattro malattie - deficit di CPS, OTC, AS e AL - esistono altre differenze fenotipiche, a parte le alterazioni dei capelli nel deficit di AL e forse anche nel deficit di AS (l'epatomegalia non sembra essere, nel deficit di AL ad insorgenza tardiva, un segno cosi costante come nella forma neonatale) e raramente la cristalluria acido orotica nel deficit di OTC. La variabilita, per quanto riguarda l'eta di insorgenza, la gravita ed il grado di attivita enzimatica residua, e simile tra i deficit dei quattro enzimi; esistono casi che si possono presentare dal primo anno di vita all'eta adulta.
Il grande numero di ragazze nel gruppo ad insorgenza tardiva e una conseguenza del deficit sintomatico di OTC nelle femmine, nelle quali l'allele mutato e espresso nel cromosoma X attivo nella maggior parte degli epatociti. La variabilita nell'espressione fenotipica nelle femmine e piuttosto ampia. Nei neonati tali episodi possono essere associati allo svezzamento dal latte materno o al passaggio dalla formula proteica al latte vaccino; nei bambini piu grandi e negli adulti i sintomi possono essere correlati a pasti ad alto contenuto proteico. In tutti i pazienti le infezioni possono precipitare i sintomi, nonostante frequentemente un episodio possa verificarsi senza alcuna causa evidente. Gli episodi piu 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 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, irritabilita, agitazione, aggressivita, 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. Il ritardo e l'errore nella diagnosi sono comuni; il ritardo medio nella diagnosi e di 16 mesi. I sintomi possono essere attribuiti a colica, gastroenterite, vomito ricorrente, iperattivita, encefalite, sindrome di Reye, epilessia, epatite anitterica, reazione a farmaci, glioma, abuso.
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, puo svilupparsi un tipico episodio di encefalopatia iperammoniemica che, se non trattato, determina edema cerebrale grave, compressione del tronco cerebrale e morte.
(C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).

DEFICIT DI ARGINASI
Manifestazioni cliniche
Le manifestazioni cliniche del deficit di arginasi sono molto diverse da quelle dei deficit di CPS, AS e ALD. I sintomi principali, tutti progressivamente ingravescenti, comprendono tetraplegia spastica, che colpisce di piu gli arti inferiori rispetto ai superiori, crisi epilettiche, ritardo psicomotorio, iperattivita, difficolta di crescita, e, riportata in un caso, atetosi.
Puo verificarsi che l'iperammoniemia sintomatica progredisca verso l'encefalopatia, ma, in questi caso, i livelli plasmatici di ammonio sono da tre a quattro volte i valori normali, raramente anche sei volte i valori normali. Nonostante esista variabilita fenotipica, con alcuni casi presumibilmente asintomatici a quattro anni di eta, un'accurata analisi dei casi riportati suggerisce che le manifestazioni cliniche si verifichino precocemente durante il primo anno di vita; esse comprendono irritabilita, pianto inconsolabile, anoressia, vomito, e tappe di sviluppo acquisite con ritardo.
(C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).

Storia naturale
Casi ad insorgenza neonatale
Per i bambini salvati dall'iperammoniemia neonatale, la prospettiva, per quanto riguarda lo sviluppo neurologico e deludente; praticamente tutti i pazienti hanno gravi danni cerebrali.
Un piccolo studio di terapia preventiva condotto su neonati a rischio ha evidenziato esiti migliori, ma alterazioni neurologiche sono risultate di comune riscontro. Di 72 neonati con deficit di OTC, dei quali era nota l'eta del decesso, 32 morirono nel periodo neonatale, nonostante i tentativi di terapia. Nei 40 sopravvissuti, l'eta media di sopravvivenza fu di 3,83 anni; il piu vecchio sopravvissuto raggiunse i 16 anni di eta. La sopravvivenza nei pazienti con deficit di AS ad insorgenza neonatale fu migliore; il tasso cumulativo di sopravvivenza a 5 e 10 anni di eta fu rispettivamente di 87,5% e 72%. (Ballard et al. Transient hyperammonemia of the preterm infant. NEW ENGL J MED 29: 920, 1972)
Casi ad insorgenza tardiva
Uno studio condotto su 32 ragazze con deficit di OTC trattato ha fornito risultati piu incoraggianti; durante il trattamento con fenilbutirrato si verificarono pochi episodi di iperammoniemia, e comunque a rischio ridotto di sviluppare in seguito deficit neurologici. (Maestri et al. Long-term treatment of girls with ornitine transcarbamylasi deficiency NEW ENGL J MED 335: 855, 1996)
(C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).

Eziologia
CITRULLINEMIA (Deficit di acido argininsuccinico sintetasi)
La citrullinemia viene ereditata come carattere autosomico recessivo. Il gene e localizzato sul braccio lungo del cromosoma 9. La gravita dell'alterazione dei geni mutati ereditati da ciascun genitore e differente in un dato paziente, indicando che la maggior parte dei pazienti affetti e costituita da eterozigoti 'doppi o composti'. Questo disturbo presenta una notevole eterogeneita clinica e biochimica.
(Nelson, Textbook of Pediatrics, XVI Edition).
DEFICIT DI CARBAMILFOSFATO SINTETASI (CPS) E N-ACETILGLUTAMMATO SINTETASI
Il deficit di CPS e ereditato come carattere autosomico recessivo; l'enzima e normalmente presente nel fegato e nell'intestino. Il gene e mappato sul braccio corto del cromosoma 2.
La N-acetilglutamato sintetasi e stata dosata soltanto in campioni di fegato prelevati con biopsia.
(Nelson, Textbook of Pediatrics, XVI Edition).
DEFICIT DI ORNITINA TRANSCARBAMILASI (OTC)
In questo disordine dominante legato al cromosoma X, i maschi emizigoti sono piu gravemente affetti delle femmine eterozigoti. Queste ultime possono presentare una malattia lieve o nessuna manifestazione clinica. Sono state dimostrate piu di 20 varianti alleliche. Questo e probabilmente il piu comune di tutti i disturbi del ciclo dell'urea.
(Nelson, Textbook of Pediatrics, XVI Edition).
DEFICIT DI ARGININSUCCINATOLIASI (AL) (Aciduria argininsuccinica)
Questo deficit e ereditato come carattere autosomico recessivo con una prevalenza di circa 1 su 70000 nati vivi. Il gene e localizzato sul braccio lungo del cromosoma 7.
(Nelson, Textbook of Pediatrics, XVI Edition).
DEFICIT DI ARGINASI (Iperargininemia)
Questo difetto e ereditato come carattere autosomico recessivo. Nell'uomo esistono due arginasi geneticamente distinte. Una e citosolica ed e espressa nel fegato e negli eritrociti, l'altra si trova nei mitocondri renali. Il gene codificante l'enzima citosolico, che e quello carente nei pazienti con deficit di arginasi, e mappato sul braccio lungo del cromosoma 6.
(Nelson, Textbook of Pediatrics, XVI Edition).

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 e caratterizzato da livelli di citrullina plasmatica compresi tra 1000 e 5000 microMoli (valori normali 10-20 microMoli), ed il secondo e caratterizzato dalla presenza di concentrazioni elevate di argininosuccinato e delle sue anidridi, nessuno dei quali si ritrova in condizioni normali nel plasma. (Nell'analisi dei cromatogrammi di aminoacidi nei bambini con encefalopatia iperammoniemica dovrebbe essere tenuto presente un importante aspetto tecnico. A meno che non si conosca il tempo di ritenzione di argininosuccinato, esso puo non essere riconosciuto perche puo cromatografare assieme ad altri aminoacidi normalmente presenti). I livelli plasmatici di citrullina sono di poco aumentati nel deficit di argininosuccinasi (100-300 microMoli).
Poiche la citrullina e un prodotto di CPS e OTC, non e 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 puo essere utile stabilire anche la diagnosi attraverso la rilevazione della mutazione a livello del locus OTC.
La diagnosi di deficit di CPS e inizialmente effettuata per esclusione; comunque, poiche tale diagnosi implica l'obbligo di seguire una dieta artificiale per tutta la vita e trattamenti impegnativi, puo essere appropriato misurare l'attivita di CPS nel fegato attraverso una biopsia percutanea. Non sono state riscontrate complicazioni con la biopsia epatica in questi bambini dopo che si e 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 e fortemente scoraggiato; i rischi di sviluppare encefalopatia iperammoniemica superano quelli della biopsia epatica. La misurazione dell'attivita di CPS e OTC su campioni intestinali ottenuti attraverso la biopsia puo 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 cosi come l'analisi delle urine attraverso GC/MS) dovrebbe permettere una diagnosi.
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 possibilita 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 puo 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 e caratterizzato da aumento notevole di orotato urinario, un dosaggio particolarmente importante da effettuare durante gli episodi di iperammoniemia. L'analisi dell'albero genealogico puo essere utile. Se il deficit di CPS e sospettato per esclusione, e raccomandata la conferma con il saggio di attivita 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 puo essere utile nel distinguere il deficit di OTC dal deficit di CPS. Se l'analisi mutazionale non ha successo puo essere utile il test con allopurinolo. La misurazione dell'attivita 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, poiche il fegato e un mosaico di epatociti. E stato dimostrato, in casi ad esito infausto di deficit di OTC ad insorgenza tardiva nelle femmine, che puo esserci una grande variabilita per quanto riguarda l'attivita di OTC nei campioni di biopsie epatiche ottenuti dallo stesso fegato.
E stato riportato che l'attivita in vivo di OTC puo essere normale in femmine sintomatiche. Tali dati suggeriscono che il riscontro (se adeguatamente effettuato) di valori molto bassi puo essere utile nel processo diagnostico, ma livelli piu elevati possono essere difficili da interpretare. La ricerca di mutazioni a livello del locus OTC puo essere la procedura diagnostica di scelta. La sindrome di Reye, condizione non rara, puo essere distinta per l'assenza di aciduria orotica e per la presenza di livelli elevati di transaminasi cosi come di livelli aumentati di lisina nel plasma. L'intolleranza proteica con lisinuria (LPI) e caratterizzata da aumentata escrezione urinaria principalmente di lisina, ma anche di ornitina ed arginina.
(C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).

DEFICIT DI ARGINASI
Alterazioni dei dati di laboratorio
I piu importanti rilievi di laboratorio comprendono lieve iperammoniemia, iperargininemia con valori di 1500 microMoli, iperaminoaciduria (arginina, lisina, cistina, ornitina), aciduria orotica. I livelli di glutamina plasmatici possono essere aumentati. Le elevate concentrazioni di molti aminoacidi nel liquor cerebrospinale rappresentano un dato significativo. Risulta inspiegabile la concentrazione estremamente elevata di arginina. In aggiunta all'aciduria orotica, altre pirimidine sono escrete nelle urine in quantita superiori alla norma (ad esempio uracile e uridina). Il meccanismo alla base della piriminiduria non e chiaro.
Nonostante grandi quantita di guanidino composti monosostituti si ritrovino nelle urine di pazienti con deficit di arginasi, molti di questi non derivano dalla cessione di un gruppo amidinico dall'arginina, ma piuttosto sono derivati stessi dell'arginina: acido chetoguanidinovalerico, N-acetilarginina e acido argininico. Tra i gruppi guanidinici monosostituiti urinari che derivano dalla cessione di un gruppo amidinico da parte di arginina, l'acido guanidino acetico (il normale prodotto della reazione fra arginina e glicina attraverso glicina transaminidasi) e quello escreto in maggiore quantita, seguito da acido guanidinobutirrico.
(C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).

Diagnosi prenatale e prevenzione
Prevenzione dell'iperammoniemia neonatale nei neonati a rischio
Per i neonati nei quali viene effettuata una diagnosi prenatale di disturbo del ciclo dell'urea o che sono a rischio in quanto hanno avuto un parente affetto, e stato sviluppato un protocollo diagnostico e terapeutico efficace per stabilire una diagnosi precoce e per prevenire l'iperammoniemia neonatale. Il protocollo si basa sulla prevenzione dell'iperammoniemia e sul valore nella diagnosi differenziale dei livelli plasmatici di citrullina e di argininsuccinato a 60 ore di vita.
Nonostante la prognosi di questi bambini sia sicuramente migliore rispetto a quella dei bambini trattati dopo che l'iperammoniemia si sia verificata, i risultati sono deludenti in quanto molti presentano qualche difficolta di sviluppo.
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'attivita 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) puo essere il metodo piu semplice per formulare la diagnosi.
E 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 e 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 e controverso poiche richiede una stima della probabilita del feto di sesso femminile di divenire sintomatico. La stima della probabilita di un feto di sesso femminile di diventare sintomatico puo 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 e 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 piu usati in caso di deficit di AS. Esistono due tecniche biochimiche affidabili disponibili per la diagnosi prenatale di deficit di AL: dosaggio dell'attivita enzimatica in amniociti in coltura e dosaggio dei 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 piu soddisfacente nonostante la disponibilita di pochi markers intragenici.
(C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).

Terapia
Trattamento dei difetti del ciclo dell'urea
Lo scopo della terapia dei difetti del ciclo dell'urea e 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 puo essere stabilito sulla base di una valutazione antropometrica e nutrizionale ed attraverso il mantenimento di livelli plasmatici normali di ammonio e glutamina. La determinazione dei livelli plasmatici di glutamina puo rappresentare la guida migliore per una terapia efficace poiche sembra essere un segnale di iperammoniemia e puo riflettere la fisiopatologia fondamentale dell'encefalopatia iperammoniemica. Sembra che la glutamina rappresenti una forma di deposito di azoto che puo garantire un importante sistema di 'tamponamento' dell'ammonio a breve termine.
Il mantenimento di livelli plasmatici di glutamina su valori normali o pressoche normali, se possibile, e un obiettivo importante della terapia. Nella messa a punto della terapia ci sono tre componenti del metabolismo dell'azoto da considerare: l'introito di azoto, l'incorporazione di azoto nelle proteine (che puo variare con il tasso do crescita), e l'escrezione di azoto. Raccomandazioni terapeutiche precoci comprendono la gestione dell'apporto di azoto con la dieta in modo tale da ridurre la richiesta di azoto destinato al ciclo dell'urea. Si e cercato di ottenere questo scopo fornendo diete a basso contenuto proteico, diete con aminoacidi essenziali od una combinazione di aminoacidi essenziali e molti dei loro analoghi privi di azoto. Questi approcci sono falliti nei pazienti con deficit enzimatici gravi. La spiegazione del fallimento della terapia dietetica probabilmente dipende dal meccanismo di mantenimento del bilancio azotato e nella sua ritenzione. Quando l'introito di azoto scende al di sotto di una certa soglia, il bilancio positivo fra degradazione proteica (che normalmente e di circa 6,6 g/kg/die nei bambini) e sintesi proteica (che normalmente e di circa 7,0 g/kg/die) diventa negativo; la degradazione proteica supera la sintesi e ne consegue deficit di crescita.
Poiche il fabbisogno di azoto per la crescita supera la quantita trattenuta, deve esistere un meccanismo di escrezione dell'azoto non trattenuto. Fino a che vi e capacita ureagenica residua, vi e anche un certo grado di tolleranza all'apporto di azoto con la dieta. In assenza totale o pressoche totale di ureagenesi residua, e necessaria una qualche altra via di escrezione dei cataboliti dell'azoto per prevenire l'accumulo di azoto.
Va sottolineato che, durante i primi mesi di vita, la tolleranza all'azoto introdotto con la dieta nei pazienti con ureagenesi rilevabile sara apprezzabilmente maggiore rispetto agli anni successivi poiche la richiesta per la sintesi di urea nei neonati che crescono velocemente rappresenta soltanto il 19% dell'apporto di azoto, rispetto all'80% dei bambini e degli adulti.
Trattamento del deficit di argininosuccinasi
Poiche l'acido argininsuccinico contiene gli stessi due atomi di azoto destinati alla sintesi di urea, e poiche la sua clearence renale e uguale alla frazione di filtrazione glomerulare, e stato suggerito che argininosuccinato possa essere un prodotto del catabolismo azotato nei pazienti con deficit di argininosuccinasi. Per favorire la sintesi di argininosuccinato in questi pazienti e necessario fornire grandi quantita di arginina esogena poiche la principale via di sintesi dell'arginina, attraverso argininosuccinasi, non funziona. In secondo luogo, nonostante ornitina possa essere sintetizzata de novo attraverso ornitina aminotransferasi, l'equilibrio di questa reazione e di gran lunga a favore della degradazione di ornitina; nonostante sia adeguata per far fronte al fabbisogno quotidiano di arginina, sembra che la reazione inversa non fornisca sufficiente ornitina per permettere una adeguata sintesi di acido argininsuccinico per mantenere l'omeostasi di azoto.
La dose stimata di arginina in questi pazienti e di 3mmol/kg/die. Se, dopo l'idrolisi di ornitina, la quantita stechiometrica di acido argininsuccinico fosse sintetizzata a partire da questo apporto di arginina, 112 mg/kg di cataboliti azotati sarebbero disponibili per l'escrezione, l'equivalente del contenuto di azoto presente in 0,7 g/kg/die di proteine della dieta. Con questa nuova via di sintesi dei cataboliti dell'azoto, i pazienti con deficit di argininosuccinasi possono tollerare tra 1,25 e 1,75 grammi di proteine/kg al giorno, rispettivamente la maggiore e minore quantita raccomandata per neonati e bambini piu grandi.

Ne la terapia con arginina ad alte dosi ne i conseguenti elevati livelli plasmatici di argininosuccinato e le sue anidridi sembrano essere dannosi; un follow-up a lungo termine di 12 pazienti con deficit di AL cosi trattati non ha rilevato alcun peggioramento delle funzioni intellettive e psicomotorie. E stato anche osservato che le alterazioni dei capelli vengono corrette dalla terapia con arginina. Su base teorica, la terapia con fenilbutirrato dovrebbe essere utile nel trattamento del deficit di AL, piu che nei deficit di CPS, OTC o AS. di AL.
Episodi di iperammoniemia sono poco comuni nel deficit di AL; essi prontamente si risolvono quando trattati con arginina endovena.
Terapia dei deficit di CPS e OTC
A differenza delle terapie dei deficit di AS e AL, nei quali i prodotti intermedi ricchi di azoto possono essere utilizzati come prodotti del catabolismo azotato, la terapia dei deficit di CPS e OTC deve basarsi sull'attivazione di vie biochimiche non normalmente utilizzate, i cui prodotti possono servire da sostituti di urea.
Il risultato finale della somministrazione di benzoato e fenilacetato e un flusso di azoto dai normali precursori di urea ' ammonio, alanina, glutamato ' a glicina e glutamina, dopodiche esse sono coniugate a formare rispettivamente ippurato e fenilacetilglutamina. Presumibilmente l'ammonio che normalmente serve da substrato per l'ureagenesi nella matrice mitocondriale degli epatociti e deviato verso la sintesi di glutammato attraverso glutammato deidrogenasi e quindi verso la sintesi di glutammina attraverso glutammina sintetasi.
Aspetti quantitativi della sintesi di azoto perduto come ippurato o fenilacetilglutamina
I bambini o gli adulti che ricevono un basso, ma sufficiente apporto proteico, eliminano il 40-45% dell'azoto introdotto con la dieta come azoto ureico. Quindi, un bambino che riceve 1,25 g/kg/die di proteine ha la necessita obbligatoria di sintetizzare 93 mg/kg/die di azoto catabolizzato come urea. Tale necessita puo riscontrarsi in pazienti con la forma neonatale di deficit di CPS e OTC, se ricevono 600 mg/kg/die di sodio fenilbutirrato (il profarmaco di fenilacetato), il quale, se completamente coniugato con glutamina, determina l'escrezione di 90 mg/kg/die di fenilacetilglutamina azotata.
Queste considerazioni teoriche sono state confermate in un bambino di 8 anni con la forma neonatale di deficit di CPS.
Il benzoato e stato abbandonato per quanto riguarda la terapia a lungo termine di queste malattie poiche il suo prodotto di coniugazione, ippurato, contiene solo un atomo di azoto.
Anche il fenilacetato non viene piu utilizzato a causa del suo odore molto sgradevole.
Aspetti dietetici del trattamento delle forme neonatali di deficit di CP e OTC
Nonostante la costituzione di nuove vie di sintesi ed escrezione dell'azoto catabolizzato, e necessario un certo controllo dell'introito di azoto per ridurre la richiesta di sintesi di azoto perduto nei pazienti con forme neonatali di deficit di CPS e OTC. I protocolli dietetici attuali raccomandati comprendono 0,7 g/kg/die di proteine contenute nei cibi e 0,7 g/kg/die di una combinazione di aminoacidi essenziali, nonostante nei primi 6 mesi di vita il bambino possa tollerare l'introduzione di proteine naturali fino a 1,75 g/kg/die. Gli aminoacidi essenziali offrono due vantaggi. Assicurano un introito di azoto ad alta qualita e contengono solo 11-12% di azoto rispetto alle proteine complete che contengono il 16% di azoto. La dieta e arricchita con citrullina, che serve come fonte di arginina, ma fornisce un atomo di azoto in meno al pool di aminoacidi liberi rispetto ad arginina. Comunque, per i pazienti con malattia ad insorgenza tardiva, arginina rappresenta un sostituto accettabile di citrullina a causa della maggiore tolleranza verso l'azoto di questi pazienti. Quando
il tasso di crescita si riduce e l'aumento di proteine diminuisce, la tolleranza all'azoto dei pazienti con deficit di CPS e OTC puo diminuire. Puo essere quindi consigliabile portare la quantita di introito di azoto con la dieta a livelli minimi compatibili con la crescita.
Terapia del deficit di AS (forma neonatale)
La terapia del deficit di AS sfrutta la citrullina come prodotto del catabolismo dell'azoto attraverso un meccanismo simile a quello utilizzato nel deficit di AL. La dieta e arricchita con arginina per stimolare la sintesi e l'escrezione di citrullina. Come prodotto di catabolismo dell'azoto, la citrullina presenta due svantaggi rispetto ad argininosuccinato: ha solo un atomo derivante dal catabolismo dell'azoto (derivante da CP) e la sua clearence renale, a livelli plasmatici elevati di citrullina, e il 20% della quota di filtrazione glomerulare. Comunque, sembra che quando fenilbutirrato venga aggiunto ai supplementi di arginina con la dieta, sia raggiunta una sufficiente quantita di azoto catabolizzato per permettere una dieta naturale, con introito proteico limitato a 1,75g/kg/die.
Trapianto di fegato
Nonostante il trapianto ortotopico allogenico di fegato sia stato realizzato in pazienti con errori congeniti del metabolismo le indicazioni al trapianto in tali pazienti sono state conseguenti ad insufficienza epatica complessiva. Comunque, il ricorso al trapianto di fegato come forma di sostituzione enzimatica e possibile nei pazienti con forme neonatali di deficit di CPS e OTC. Poiche la sopravvivenza dei pazienti che superano il periodo neonatale e sono trattati farmacologicamente e di circa il 90% ad 1 anno, il trapianto di fegato puo essere ragionevolmente ritardato fino a quel momento.
Salvataggio in caso di encefalopatia iperammoniemica neonatale
Prima di tentare il salvataggio e di trattare un neonato con grave encefalopatia iperammoniemica neonatale, i genitori dovrebbero essere informati circa il grave carico medico imposto da queste malattie e il deludente esito per quanto riguarda la sopravvivenza e lo sviluppo neurologico. Se si tenta il salvataggio del neonato, l'emodialisi e il metodo piu efficace per abbassare i livelli di ammonio plasmatici; l'effetto e ottenuto nel giro di ore, rispetto alla dialisi peritoneale o all'emofiltrazione arterovenosa, che possono richiedere 24 ore per avere effetto. La clearence dell'ammonio e degli aminoacidi attraverso l'emodialisi convenzionale non e solo una procedura piu rapida, ma anche circa 10 volte piu efficace rispetto alla dialisi peritoneale o all'emofiltrazione arterovenosa. Altre tecniche emodialitiche meno efficaci dovrebbero essere evitate. Dato che l'emotrasfusione e utile nel rimuovere le tossine confinate principalmente nello spazio vascolare, essa non ha alcun ruolo nel rimuovere l'ammonio e gli aminoacidi accumulati, distribuiti in tutta l'acqua corporea. E probabile che le tecniche dialitiche esercitino il loro principale effetto attraverso una rapida rimozione del maggiore prodotto di accumulo dell'azoto, la glutamina.
L'emodialisi tempestiva e ripetuta sembra essere il metodo piu efficace per ridurre rapidamente i livelli di ammonio plasmatici osservati nei neonati con encefalopatia grave. Non appena l'ammonio raggiunge livelli plasmatici 3-4 volte i limiti superiori di norma, si raccomanda il trattamento con benzoato e fenilacetato per via endovenosa seguito dalla somministrazione per os di sodio fenilbutirrato. Comunque, l'arginina per via endovenosa dovrebbe essere compresa nel fabbisogno giornaliero di liquidi nei pazienti con deficit di CPS, OTC e AS, ad alte dosi in quest'ultimo caso.
Trattamento dei difetti del ciclo dell'urea ad insorgenza tardiva (comprese le femmine con deficit di OTC sintomatico)
Si osserva che molti pazienti con disturbi del ciclo dell'urea ad insorgenza tardiva ed evidenza di uno o piu episodi di encefalopatia iperammoniemica possono presentare qualche grado di danno cerebrale o andare incontro al decesso. Quindi, gli scopi della terapia sono simili a quelli prima descritti per le forme piu gravi di malattia: crescita regolare; mantenimento di normali livelli di ammonio plasmatico, glutamina ed arginina negli eterozigoti con deficit di OTC; assenza di aciduria orotica.
Nonostante in casi non gravi possa essere mantenuto il controllo metabolico attraverso la dieta soltanto, l'uso di fenilbutirrato conferisce particolari vantaggi a questi pazienti, i quali hanno tutti una residua attivita ureagenica. Il trattamento di pazienti con malattia ad insorgenza tardiva ha un duplice effetto. Non solo la somministrazione di fenilbutirrato garantisce una via aggiuntiva di escrezione dell'azoto catabolizzato, ma anche sopprime la sintesi endogena di urea, che quindi e disponibile come via di riserva del catabolismo azotato, nel caso ve ne sia bisogno.

Iperammoniemia intercorrente
Nonostante il tentativo di mantenere una nutrizione adeguata con la dieta e con i supplementi di arginina e citrullina, e la terapia con fenilbutirrato, i pazienti con disturbi del ciclo dell'urea sono a rischio costante di iperammoniemia intercorrente, potenzialmente fatale o determinante danni cerebrali. I segni e sintomi precoci di iperammoniemia -irritabilita, letargia, vomito, modificazioni comportamentali, alcalosi respiratoria - sono indicazioni per monitorare i livelli plasmatici di ammonio e glutamina.
Il momento migliore per interrompere un episodio potenzialmente grave di iperammoniemia e allo stadio piu precoce; una volta che si sia verificato edema cerebrale, con o senza aumento della pressione intracranica, il trattamento diventa via via piu difficile, soprattutto se intervengono problemi emodinamici. Si considera l'iperammoniemia ingravescente, in questo ambito, un'emergenza medica equivalente allo scompenso emodinamico secondario alla perdita di liquidi e sangue.
La completa guarigione dall'encefalopatia iperammoniemica puo essere rapida o richiedere una settimana, a seconda della gravita e della durata dell'episodio. Una complicanza frequente dell'encefalopatia e dell'edema cerebrale e costituita da cecita corticale, riportata per la prima volta in un paziente adulto con deficit di OTC. Fortunatamente sembra essere transitoria, nonostante due pazienti abbiano avuto una perdita permanente della funzione visiva. Il meccanismo alla base della cecita corticale non e chiaro, ma si ipotizza che l'edema cerebrale associato all'iperammoniemia possa comprimere le arterie cerebrali posteriori contro il margine tentoriale, ostacolando, quindi, con gravita variabile, la circolazione verso la corteccia visiva.

DEFICIT DI ARGINASI
Fisiopatologia e terapia
La fisiopatologia e in qualche modo correlata alle descritte alterazioni dei dati di laboratorio: iperammoniemia lieve episodica, iperargininemia, e probabilmente livelli plasmatici e tessuttali elevati di composti monosostituiti guanidinici. E stata descritta un'alterazione del metabolismo dei neurotrasmettitori. Il fatto che arginina sia il substrato di ossido nitrico sintetasi solleva l'ipotesi che la sovraproduzione di ossido nitrico possa giocare un ruolo nella fisiopatologia della malattia. Qualunque sia tra questi fattori il meccanismo responsabile, sembra che la restrizione dietetica proteica e l'azoto dietetico possano avere effetti positivi. La riduzione dell'apporto di azoto con la dieta conduce inevitabilmente ad una diminuzione del flusso attraverso il ciclo dell'urea e quindi ad una ridotta biosintesi di arginina. Diete artificiali prive di arginina sono state utilizzate nel tentativo di ridurre i livelli di plasmatici arginina. Tali studi sono inficiati dal fatto che l'introito di azoto non e risultato costante nel periodo di aggiunta di arginina e nel periodo della sua esclusione dalla dieta.
Nella formulazione del trattamento dietetico del deficit di arginasi e importante ricordare che virtualmente tutto l'azoto contenuto nella dieta e disponibile per la sintesi de novo di arginina. Questa quantita e considerevolmente maggiore rispetto ai minimi residui di arginina contenuti nella dieta proteica. Sono disponibili solo dati preliminari per sostenere l'uso di benzoato e fenilacetato nel deficit di arginasi. Su base teorica, qualsiasi deviazione dell'azoto dall'ureagenesi, e quindi dall'argininogenesi, dovrebbe portare ad una riduzione dei livelli plasmatici di arginina ed anche ad un aumento della capacita di catabolizzare l'azoto. Il sodio benzoato ad una dose di 375 mg/kg/die determina una riduzione dei livelli di arginina plasmatica da 500 a 300 microMoli in un paziente che segua una dieta a bassissimo contenuto proteico (0.5 g/ kg/die). La sostituzione di dosi elevate di fenilbutirrato con benzoato dovrebbe avere l'effetto positivo di deviare l'azoto dall'argininogenesi, consentendo in tal modo una dieta piu appropriata, e mantenendo un livello di arginina plasmatica piu vicino ai valori normali.
(C. Scriver et al., The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease, Eighth Edition).

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Fonte: http://malattierare.regione.veneto.it/