Biotinidaz eksikliği ile izlenen hastaların klinik, laboratuar ve moleküler genetik özelliklerinin incelenmesi
Examination of clinical, laboratory and molecular genetic features of patients watched with biotinidase deficiency
Yazar: BEGÜM YILMAZ
Danışman: PROF. DR. ÇİĞDEM SEHER KASAPKARA
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Ankara Bilkent Şehir Hastanesi / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases
Dizin: Bebek-yenidoğmuş hastalıkları = Infant-newborn diseases ; Bebekler = Infant ; Biotin = Biotin ; Biyotinidaz = Biotinidase ; Demografi = Demography ; Fenotip = Phenotype ; Genetik = Genetics ; Genotip = Genotype

Özet:
Giriş ve Amaç: Biotinidaz eksikliği, biotinin serbestleştirilememesine bağlı olarak biotin bağımlı karboksilaz enzimlerinin görev yapamaması sonucu görülen, nörolojik ve kutanöz bulgulara yol açan, otozomal resesif kalıtılan metabolik bir hastalıktır. Hastalığa erken tanı konulamaması durumunda özellikle tam biotinidaz eksikliği olan olgularda geri dönüşümü olmayan nörolojik bulgular ortaya çıkabilir. Akraba evliliğinin sık görüldüğü ülkemizde, biotinidaz eksikliğinin insidansı yüksektir. Hastaların erken tanı alması ve tedavilerinin erken başlanması amacı ile biotinidaz eksikliği taraması 2008 yılından itibaren yenidoğan tarama programına dahil edilmiştir. Erken tanı konulan vakalarda tedavide kullanılan oral biotin ile hastalığın klinik bulgularının önüne geçilmektedir. Biotin tedavisinin bilinen bir yan etkisi yoktur. Çalışmamızda; kliniğimizde takip edilen biotinidaz eksikliği olgularının; demografik özelliklerinin, klinik bulgularının, laboratuvar sonuçlarının, moleküler genetik özelliklerinin ve genotip-fenotip ilişkisinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem: Çalışmamıza, Sağlık Bilimleri Üniversitesi Ankara Şehir Hastanesi Çocuk Hastanesi Çocuk Metabolizma Hastalıkları Kliniği'ne Ekim 2020- Şubat 2022 yılları arasında yenidoğan tarama programı, aile taraması veya biotinidaz eksikliğini düşündürecek şüpheli klinik bulgular ile başvuran ve BTD genetik analizinde patojenik varyant saptanan 247 olgu dahil edilmiştir. Olguların dosyaları retrospektif olarak incelenmiştir. Olguların demografik verileri, başvuru sırasındaki şikayetleri, fizik muayene bulguları, göz muayenesi ve işitme muayenesi sonuçları, yenidoğan tarama programı sonuçları, kolorimetrik yöntem ile ölçülen biotinidaz enzimi aktivite düzeyleri, BTD gen analizi sonuçları ve olguların kullanmakta olduğu tedavileri kaydedilmiştir.
Bulgular: Katılımcılardan %54,3'ü erkek, %45,7'si kızdır ve tüm katılımcılar arasında akrabalık oranı %29,1 olarak bulunmuştur. Olgularımızın kliniğimize
başvuru durumlarını incelediğimizde; %89,5'i yenidoğan tarama programı ile, %5,7'si aile taraması ile, %4,9'u biotinidaz eksikliğini düşündürecek şüpheli klinik bulgular ile başvurmuştur. Olgularımız aktivite düzeylerine göre gruplandırıldığında; %19,8'inde tam enzim eksikliği, %55,1'inde kısmi enzim eksikliği, %9,7'sinde heterojen enzim eksikliği saptanmıştır. Yenidoğan tarama programı ile başvuran 221 vakanın tanı yaşı ortalaması 23 gün, biotinidaz enzim aktivitesi ortalama değeri 2,28 U/L'dir. Aile taraması ile başvuran 14 vakanın tanı yaşı ortalaması 18 yıl, biotinidaz aktivite ortalama değeri 3,08 U/L'dir. Şikayetleri nedeni ile başvuran 12 vakanın tanı yaşı ortalaması 42 ay, biotinidaz aktivitesi ortalama değeri 3,09 U/L'dir. Olguların yenidoğan tarama programında incelenen 1. biotinidaz enzimi aktivite düzeyi karşılaştırıldığında; hasta grubun ortalama değeri 42,01±14,26 U taşıyıcı grubun ortalama değeri 57,04±8,85 U' tir. 247 olgumuzun; %42,1'inde homozigot, %24,7'sinde heterozigot, %29,6'sında birleşik heterozigot, %3,6'sında ise 3'lü birleşik heterozigot varyant saptanmıştır. Ortalama biotinidaz enzimi aktivite düzeyi heterozigot varyanta sahip grupta 4,25±1,46 U/L, birleşik heterozigot varyanta sahip grupta 1,76±0,97 U/L, homozigot varyanta sahip grupta 1,79±1,08 U/L, 3'lü heterozigot varyanta sahip grupta 1,19±0,29 U/L'dir. Çalışmamızda tam enzim eksikliği olan 49 olgu mevcuttur. Bu olgularda en sık görülen patojenik varyant c.410G>A (p.Arg137His)'dir. 136 olgumuzun bulunduğu kısmi enzim eksikliği grubumuzda ise en sık görülen patojenik varyant c.1270G>C (p.Asp424His)'dir. Çalışmamızda tüm katılımcılar arasında en sık görülen patojenik varyant c.1270G>C'dir. 'c.1270G>C' homozigot hastalarda ortalama aktivite düzeyi 2,25±0,74 U/L, 'c.1270G>C' birleşik heterozigot hastalarda ortalama aktivite düzeyi 1,62±0,72 U/L, 'c.1270G>C' varyantı olmayan hastalarda ortalama aktivite düzeyi 1,07±1,31 U/L'dir. Çalışmamızda en sık görülen ikinci patojenik varyant ise c.410G>A'dır. 'c.410G>A' homozigot hastalarda ortalama aktivite düzeyi 0,43±0,64 U/L, 'c.410G>A' birleşik heterozigot hastalarda ortalama aktivite düzeyi 1,59±0,79 U/L, 'c.410G>A' varyantı olmayan hastalarda ortalama aktivite düzeyi 1,93±0,99 U/L'dir. Çalışmamızda 4 yeni varyant tespit edilmiştir. Bu varyantlar; c.1906G>A(p.Glu64Lys), c.249+5G>T, c.228delA(p.Val77*) ve c.682A>G (p.Ile228Val)'dir. Vakaların günlük ilaç dozları %59,6 hastada 5 mg, %18,2 hastada 10 mg ve %1,6 hastada 2,5 mg'dır.

Sonuç: Biotinidaz eksikliği erken tanı ve tedaviye erken başlanılması durumunda prognozu en iyi olan metabolik hastalıktır. Tedaviye geç başlanan vakalarda geri dönüşümsüz nörolojik bulguların ortaya çıkması yenidoğan tarama programının önemini göstermektedir. Ayrıca yenidoğan tarama programı ile tanı konan hastaların ailesinin taranması ile yeni vakalar tanınabilir, oluşacak komplikasyonların önüne gelişebilir. BTD gen varyantlarının fenotipik özellikler üzerine etkisi şimdilik net gösterilememiş olsada; bu alanda yapılan çalışmaların artması ile hastalığın izleminde ve prognozun belirlenebilmesinde çok önemli rol oynayacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Biotin, Biotinidaz eksikliği, Yenidoğan tarama programı, BTD gen analizi

Abstract:
Objective: Biotinidase deficiency is an autosomal recessive inherited metabolic disease that results from the inability of biotin-dependent carboxylase enzymes to function due to the release and absorption of biotin, leading to neurological and cutaneous findings. If the disease cannot be diagnosed early, irreversible neurological findings may occur, especially in cases with complete biotinidase deficiency. In our country where consanguineous marriage is common, the incidence of biotinidase deficiency is high. Screening for biotinidase deficiency has been included in the newborn screening program since 2008, with the aim of early diagnosis of patients and early initiation of treatment. In cases with early diagnosis, the clinical findings of the disease are prevented with oral biotin used in the treatment. Biotin therapy has no known side effects. In our study; It was aimed to evaluate demographic characteristics, clinical findings, laboratory results, molecular genetic characteristics and genotype-phenotype relationship of biotinidase deficiency cases followed in our clinic
Methods: Our study included 247 cases who applied to Health Sciences University Ankara City Hospital Children's Hospital Pediatric Metabolism Diseases Clinic between October 2020 and February 2022 with neonatal screening program, family screening or suspicious clinical findings suggesting biotinidase deficiency, and pathogenic variant was detected in BTD genetic analysis. The files of the cases were reviewed retrospectively. Demographic data of the cases, complaints at the time of admission, physical examination findings, eye examination and hearing examination results, newborn screening program results, biotinidase enzyme activity levels measured by colorimetric method, BTD gene analysis results and treatments used by the cases were recorded.

Results: 54.3% of the participants were male, 45.7% were female, and the rate of consanguinity among all participants was 29.1%. When we examine the

application status of our cases to our clinic; 89.5% applied with newborn screening program, 5.7% with family screening, 4.9% with suspicious clinical findings suggestive of biotinidase deficiency. When our cases were grouped according to their activity levels; Complete enzyme deficiency in 19.8%, partial enzyme deficiency in 55.1%, and heterogeneous enzyme deficiency in 9.7% were found. The mean age at diagnosis of 221 cases who applied with the newborn screening program was 23 days, and the mean value of biotinidase enzyme activity was 2.28 U/L. The mean age at diagnosis of 14 cases who applied with family screening was 18 years, and the mean value of biotinidase activity was 3.08 U/L. The mean age at diagnosis of 12 cases who applied for complaints was 42 months, and the mean value of biotinidase activity was 3.09 U/L. When the first biotinidase enzyme activity level of the cases examined in the newborn screening program was compared; the mean value of the patient group was 42.01±14.26 U, the mean value of the carrier group was 57.04±8.85 U. Out of 247 cases; 42.1% homozygous, 24.7% heterozygous, 29.6% combined heterozygous, and 3.6% combined heterozygous pathogenic variants were detected. The mean biotinidase enzyme activity level was 4.25±1.46 U/L in the group with heterozygous mutation, 1.76±0.97 U/L in the group with combined heterozygous mutation, 1.79±1.08 U/L in the group with homozygous mutation, 1.19±0.29 U/L in the group with triple heterozygous mutations. There are 49 cases with complete enzyme deficiency in our study. The most common pathogenic variant in these cases is c.410G>A (p.Arg137His). In our partial enzyme deficiency group, which included 136 patients, the most common pathogenic variant was c.1270G>C (p.Asp424His). The most common pathogenic variant among all participants in our study was c.1270G>C. Mean activity level in 'c.1270G>C' homozygous patients was 2.25±0.74 U/L, mean activity level in 'c.1270G>C' combined heterozygous patients was 1.62±0.72 U/L, 'c. The mean activity level in patients without 1270G>C' mutation was 1.07±1.31 U/L. The second most common pathogenic variant in our study was c.410G>A. Mean activity level in 'c.410G>A' homozygous patients was 0.43±0.64 U/L, mean activity level in 'c.410G>A' combined heterozygous patients was 1.59±0.79 U/L, 'c. The mean activity level in patients without 410G>A' mutation was 1.93±0.99 U/L. In our study, 4 new pathogenic variants were detected. These variants are; c.1906G>A(p.Glu64Lys), c.249+5G>T c.228delA(p.Val77*) and c.682A>G (p.Ile228Val). The daily drug doses of the cases were 5 mg in 59.6% of patients, 10 mg in 18.2% of patients, and 2.5 mg in 1.6% of patients.

Conclusion: Biotinidase deficiency is a metabolic disease with the best prognosis if early diagnosis and treatment are started. The emergence of irreversible neurological findings in cases with delayed treatment shows the importance of the newborn screening program. In addition, new cases can be recognized by screening the families of patients diagnosed with the newborn screening program, and complications can be prevented. Although the effect of BTD gene variants on phenotypic features has not been clearly demonstrated for now; with the increase of studies in this field, it is considered that it will play a very important role in the follow-up of the disease and in determining the prognosis.

Key Words: Biotin, Biotinidase deficiency, Neonatal screening program, BTD gene analysis