Ornitin transkarmabilaz yetmezliği

OTC eksikliği olarak da bilinen ornitin transkarbamilaz eksikliği, insanlarda en yaygın görülen üre döngüsü bozukluğudur. Ornitin transkarbamilaz, bu bozukluktaki kusurlu enzim, üre döngüsünün proksimal kısmındaki son enzimdir ve karbamoil fosfat ve ornitini sitrüline dönüştürmekten sorumludur. OTC eksikliği, X'e bağlı otozomal resesif bir şekilde kalıtılır, yani erkekler kadınlardan daha sık etkilenir.  

Ciddi şekilde etkilenen bireylerde, amonyak konsantrasyonları hızla artar ve hızlı müdahale olmaksızın ataksi, uyuşukluk ve ölüme neden olur. OTC eksikliği, klinik bulgular ve biyokimyasal testlerin bir kombinasyonu kullanılarak teşhis edilirken, doğrulama genellikle moleküler genetik teknikler kullanılarak yapılır.

Bir kişiye teşhis konulduktan sonra tedavi hedefi, artan amonyak konsantrasyonuna neden olabilecek çökeltici ataklardan kaçınmaktır. En yaygın tedavi, düşük proteinli bir diyeti nitrojen süpürücü ajanlarla birleştirir. Karaciğer nakli bu hastalık için tedavi edici olarak kabul edilir. Adenoviral vektörler kullanılarak gen tedavisinin yapıldığına dair deneysel denemeler vardır.

Şiddetli neonatal başlangıçlı OTC eksikliği olan erkekler doğumda asemptomatiktir, ancak yaşamın ilk haftasında, çoğunlukla yaşamın iki ila üçüncü günlerinde hiperamonyemiden(Yüksek amonyak) semptomatik hale gelirler ve tıbbi yardıma geldiklerinde genellikle feci şekilde hasta olurlar. Neonatal hiperamonyemik komanın başarılı tedavisinden sonra bu bebekler uygun tedaviye rağmen kolaylıkla tekrar hiperamonyemik hale gelebilirler; yaşam kalitesini iyileştirmek için tipik olarak karaciğer nakli gerektirirler. Hastalık ne kadar hafif olursa olsun, hiperamonyemik bir kriz stresörler tarafından tetiklenebilir ve her yaşta ve yaşamın herhangi bir durumunda yaşamı tehdit eden bir olay haline gelebilir. OTC eksikliği olan tüm bireyler için tipik nöropsikolojik komplikasyonlar, gelişimsel gecikme, öğrenme güçlüğü, zihinsel engel, dikkat eksikliği/hiperaktivite bozukluğu ve yürütücü işlev eksikliklerini içerir. Yenidoğan sonrası başlangıçlı (kısmi) OTC eksikliği olan erkekler ve heterozigot dişiler, bebeklikten sonraki çocukluk, ergenlik veya yetişkinliğe kadar ortaya çıkabilir.

Belirti ve semptomlar 
Diğer birçok metabolik durumda olduğu gibi, OTC eksikliği, başlangıç ​​yaşı ve semptomların şiddeti ile ilgili olarak değişken sunumlara sahip olabilir. Bu, heterozigot dişiler ve rastgele olmayan X inaktivasyonu olasılığı düşünüldüğünde daha da arttı. Klasik ve en iyi bilinen sunumda, erkek bebek başlangıçta iyi görünür, ancak yaşamın ikinci gününde ''huysuzlaşır'', uyuşuk hale gelir ve beslenmeyi bırakır. Metabolik bir ensefalopati gelişir ve bu durum tedavi olmaksızın komaya ve ölüme kadar gidebilir. Amonyak sadece beyin için toksiktir, diğer dokular ve organlar yüksek amonyak konsantrasyonlarını sorunsuz bir şekilde kaldırabilir.

OTC eksikliğinin daha sonraki başlangıçlı formları değişken sunumlara sahip olabilir. Hastalığın geç başlangıçlı formları genellikle klasik infantil prezentasyondan daha hafif kabul edilse de, etkilenen herhangi bir birey, uygun stresörlerle sunulduğunda hayatı tehdit edebilecek bir hiperammonemi epizodu riski altındadır. Bu hastalar sıklıkla baş ağrısı, bulantı, kusma, büyümede gecikme ve çeşitli psikiyatrik semptomlar (kafa karışıklığı, saldırganlık veya kendine zarar verme) ile başvururlar. Teşhis edilmemiş OTC eksikliği olan etkilenmiş bir bireyin ayrıntılı bir diyet geçmişi, sıklıkla bir proteinden kaçınma geçmişini ortaya çıkaracaktır.

Şiddetli OTC eksikliği olan bir hastanın prognozu, hiperamonyeminin derecesi veya nöbetler gibi diğer semptomların varlığından ziyade hiperamonyemik periyodun uzunluğu ile iyi ilişkilidir. Hastalığın geç başlangıçlı formları olan hastalar için bile, genel klinik tablo, fark edilmemiş olsa bile, yaşadıkları hiperamonyeminin boyutuna bağlıdır.

Tanı Süreci 
Klinik ve laboratuvar bulguları ve aşağıdakilerden en az BİRİ olan bir ERKEK probandda OTC eksikliği tanısı;

 Moleküler genetik test ile OTC'de hemizigos patojenik bir varyant

 Rastgele bir idrar tahlilinde veya bir allopurinol yükleme testinden sonra orotik asit atılımında belirgin anormal artış (≥20 umol/mmol kreatinin) ve OTC eksikliği ile uyumlu biyokimyasal özelliklerin geçmiş tıbbi öyküsü (örn., yükselmiş amonyak, yüksek glutamin ve düşük-normal sitrülin) ve başka bir doğuştan metabolizma hatasını gösteren biyokimyasal veya DNA'sal bulgunun olmaması
 Karaciğerde azalmış OTC enzim aktivitesi

Klinik ve laboratuvar bulguları ve aşağıdakilerden en az BİRİ olan bir KADIN probandda OTC eksikliği tanısı;

 Moleküler genetik test ile OTC'de bir heterozigot patojenik varyant
 Rastgele bir idrar tahlilinde veya bir allopurinol yükleme testinden sonra orotik asit atılımında belirgin anormal artış (≥20 umol/mmol kreatinin) ve OTC eksikliği ile uyumlu biyokimyasal özelliklerin geçmiş tıbbi öyküsü (örn., yükselmiş amonyak, yüksek glutamin ve düşük-normal sitrülin) ve başka bir doğuştan metabolizma hatasını gösteren biyokimyasal veya DNA'sal bulgunun olmaması

Karaciğerde OTC enzim aktivitesinin ölçümü KADINlarda güvenilir bir tanı yöntemi değildir.

Genetik incelemede OTCD 
OTC eksikliği, X'e bağlı bir şekilde kalıtsaldır. Bir probandın annesinin OTC patojenik varyantı varsa, her hamilelikte bunu aktarma şansı %50'dir. Patojenik varyantı miras alan erkekler etkilenecektir; patojenik varyantı kalıtsal olarak alan dişiler heterozigot olacaktır ve bozukluğa ilişkin klinik bulgular geliştirebilir veya geliştirmeyebilir. OTC eksikliği olan erkekler, patojenik varyantı tüm kızlarına iletir ve oğullarından hiçbirine bulaştırmaz. Ailede OTC patojenik varyant tanımlanmışsa, risk altındaki kadın akrabalar için moleküler genetik heterozigot testi ve OTC eksikliği için doğum öncesi ve preimplantasyon genetik testi mümkündür.

OTC eksikliği, X kromozomu üzerinde yer alan OTC genindeki mutasyonlardan kaynaklanır. Sadece karaciğerde eksprese edilen mitokondriyal enzim ornitin transkarbamilaz için OTC kodları. Fonksiyonel enzim üç özdeş alt birimden oluşur. OTC, mitokondride gerçekleşen reaksiyonlardan oluşan üre döngüsünün proksimal kısmındaki son enzimdir. Ornitin transkarbamilaz tarafından katalize edilen reaksiyonun substratları ornitin ve karbamil fosfat iken, ürünü sitrülindir.

Hastalığa neden olan yaygın mutasyonlar yoktur, ancak hastalığa neden olan mutasyonların %10 - 15'i delesyonlardır. X'e bağlı resesif bir şekilde kalıtılır, yani erkekler kadınlardan daha sık etkilenir. Genin kusurlu bir kopyasını taşıyan dişiler, büyük ölçüde X inaktivasyonunun rastgele doğasına bağlı olarak ciddi şekilde etkilenebilir veya asemptomatik olabilir. OTC eksikliği ile bir dereceye kadar genotip - fenotip korelasyonu vardır, ancak bu bir takım durumlara bağlıdır. Genellikle geç başlangıçlı hastalıkla ilişkilendirilen daha hafif mutasyonlara sahip bireyler, yeterli metabolik strese maruz kaldıklarında durumları hala ciddi olabilir. OTC'nin karaciğerdeki kalıntı aktivitesi sadece mutasyonun doğasından değil, aynı zamanda rastgele X inaktivasyonu modelinden de etkilendiğinden, kadınlarda korelasyonları tespit etmek daha zordur. OTC eksikliğinin en yaygın üre döngüsü bozukluğu olduğu tahmin edilmektedir. Hastalığın geç başlangıçlı formlarının değişen klinik sunumları nedeniyle kesin bir insidans hesaplamak zordur. İnsidansa ilişkin erken tahminler 1:14.000 canlı doğum kadar yüksekti, ancak daha sonraki çalışmalar bu tahminleri yaklaşık 1:60.000 - 1:72.000'e indirdi.

Tanı 
Belirgin hiperammonemisi olan kişilerde, üre döngüsü bozukluğu genellikle olası nedenler listesinde üst sıralarda yer alır. Acil odak hastanın amonyak konsantrasyonlarını düşürmek olsa da, artan amonyak seviyelerinin spesifik nedenini belirlemek de anahtardır.

OTC eksikliği veya hiperamonemisi olan herhangi bir kişi için tanı testi, plazma ve idrar amino asit analizini, idrar organik asit analizini (orotik asidin varlığını veya yokluğunu belirlemek ve ayrıca bir organik asidemiyi ekarte etmek için) ve plazma açilkarnitinlerini (normal olacaktır) içerir. OTC eksikliğinde, ancak hiperamonyeminin diğer bazı nedenlerini belirleyebilir). Tedavi edilmemiş OTC eksikliği olan bir kişi, sitrülin ve arginin konsantrasyonlarında azalma (çünkü enzim bloğu bu ara maddelere yakın olduğundan) ve artan orotik asit gösterecektir. Artan orotik asit konsantrasyonları, karbamoil fosfatın birikmesinden kaynaklanır. Bu biyokimyasal fenotip (artan amonyak, düşük sitrülin ve artan orotik asit) OTC eksikliği için klasiktir, ancak ornitin aminotransferaz eksikliğinin yenidoğan sunumlarında da görülebilir. Yalnızca ciddi şekilde etkilenen erkekler bu klasik biyokimyasal fenotipi tutarlı bir şekilde gösterir.

Heterozigot dişilerin teşhisi zor olabilir. Dizileme tekniklerinin yükselişi ile özellikle ailede mutasyona neden olan hastalık bilindiğinde moleküler testler tercih edilir hale gelmiştir. Tarihsel olarak, heterozigot dişiler sıklıkla bir allopurinol testi kullanılarak teşhis edildi. Azaltılmış enzim aktivitesine sahip bir dişide, oral bir allopurinol dozu, pirimidin biyosentetik yolunu bloke eden oksipurinol ribonükleotide metabolize olacaktır. Bu indüklenmiş enzimatik blok, heterozigotlarda görüldüğü gibi azaltılmış fizyolojik enzim aktivitesi ile birleştirildiğinde, heterozigotları etkilenmemiş bireylerden ayırt etmek için orotik asit yükselmesi kullanılabilir. Bu test, hem yanlış negatif hem de yanlış pozitif sonuçlara sahip olduğu için evrensel olarak etkili değildi.

Ornitin transkarbamilaz sadece karaciğerde eksprese edilir, bu nedenle tanıyı doğrulamak için bir enzim tahlili yapmak karaciğer biyopsisi gerektirir. Moleküler genetik testler yaygın olarak bulunmadan önce, bu, şüpheli bir teşhisin doğrulanması için tek yöntemlerden biriydi. Prenatal tanının istendiği durumlarda, bir fetüsün etkilenip etkilenmediğini doğrulamak için fetal karaciğer biyopsisi gerekliydi. Modern moleküler teknikler bu ihtiyacı ortadan kaldırmıştır ve artık asemptomatik aile üyelerinde tanı bir probandda doğrulandıktan sonra gen dizilimi tercih edilen tanı yöntemidir.

Olgu Sunumu

Anormal yenidoğan taraması (NBS) sonucu 
Şu anda, ABD'de OTC eksikliği için NBS, temel olarak, tek başına veya testin doğruluğunu artırmaya yardımcı olabilecek diğer biyokimyasal belirteçlerle bir oran olarak kurutulmuş kan lekeleri üzerindeki analit sitrülinin miktarının belirlenmesine dayanmaktadır. Üre döngüsü bozukluğu olan bireyleri sağlıklı bireylerden ayırt etmek için glutamin-glutamat oranının kullanılmasını önerilmektedir.

Tarama laboratuvarı tarafından belirlenen aralığın dışındaki sitrülin değerleri pozitif kabul edilir ve plazma amonyak, plazma amino asit profili, idrar organik asit profili ve idrar orotik asit miktar tayinini içerebilen takip biyokimyasal testleri gerektirir.

Takip eden biyokimyasal testler OTC eksikliği olasılığını destekliyorsa, tanıyı koymak için ek testler gerekir.

OTC eksikliği için mevcut NBS tarama yöntemleri, duyarlılık ve özgüllük açısından büyük farklılıklar gösterir; sonuç olarak, anormal bir NBS sonucunun alınmasına yanıt olarak tıbbi müdahale de değişkendir. Bununla birlikte, herhangi bir senaryoda, açıklanamayan değiştirilmiş nörolojik durum veya yetersiz beslenme kanıtı olan aralık dışı NBS'li bir kişi, acil tıbbi müdahaleye ve plazma amonyakının hızlı testine ihtiyaç duyar. Amonyak düzeyi yüksek olan kişiler, diyet protein kısıtlaması, alternatif yol ilaçları ve sitrülin/arginin ve/veya böbrek replasman tedavisi gerektirebilir.

Atipik bulguları olan veya tedavi edilmemiş yenidoğan başlangıçlı OTC eksikliği olan semptomatik birey 
Semptomatik bir birey, aşağıdakilerden herhangi birinden kaynaklanan geç başlangıçlı OTC eksikliği veya tedavi edilmemiş yenidoğan başlangıçlı OTC eksikliği ile ilişkili atipik bulgulara sahip olabilir:

 NBS sonuçlarından önce semptomatik olması
 NBS gerçekleştirilmemesi
 Yalancı negatif NBS sonucu 
 Pozitif bir NBS sonucunun ardından önerilen tedaviye uyulamaması
 Destekleyici (ancak spesifik olmayan) klinik bulgular ve ön laboratuvar bulguları aşağıdakileri içerebilir.

Klinik bulgular

Yenidoğan erkek 
 Yetersiz emme ile azaltılmış oral gelişim
 Hiperventilasyon ve düşük vücut ısısı ile akut neonatal ensefalopati (uyuşukluk, somnolans)

Çocuk, ergen veya yetişkin 
 Düzensiz davranış, bulanık bilinç  dahil olmak üzere ensefalopatik veya psikotik ataklar (yani, değişen zihinsel durum bölümleri)
 Tetikleyici bir olay olarak kabul edilebilecek yakın tarihli bir stres (örneğin, diyette önemli bir değişiklik, hastalık veya kaza dahil önemli tıbbi sorun, doğum, sistemik kortikosteroid veya valproat kullanımı)
 Tekrarlayan kusma öyküsü
 Migren tipi baş ağrıları
 Reye benzeri sendrom
 Nöbetler
 Gerçek protein eksikliği öyküsü (sadece kırmızı etten değil, aynı zamanda süt, yumurta ve diğer yüksek proteinli gıdalardan da kaçınma)
 Açıklanamayan serebral palsi (Beyin felci, motor faaliyetlerde genel duraksama)

Primer laboratuvar bulguları

Yüksek plazma amonyak konsantrasyonu 
Akut ensefalopati sırasında, amonyak seviyeleri tipik olarak 200 µmol/L'nin üzerinde ve sıklıkla 500-1.000 µmol/L'nin üzerindedir.

Not: Bir bireyin semptomatik hale geldiği plazma amonyak konsantrasyonu değişir ancak genellikle 100 μmol/L'nin üzerindedir; Evre 2 komada plazma konsantrasyonu 200 ile 400 µmol/L arasında olabilir; ve Aşama 3 ila 4 komada, 500 μmol/L'nin üzerinde. Bu seviyeler yaklaşık değerlerdir ve daha geniş bir aralıkta yüksek amonyak seviyeleri gözlemlenebilir

Anormal plazma amino asit analizi 
Yüksek bir glutamin konsantrasyonu (genellikle >800 µmol/L) ve (çok) düşük sitrülin konsantrasyonu (örn., yüksek plazma amonyak konsantrasyonu olan veya olmayan tek basamaklı), N-asetilglutamat sentetaz gibi bir proksimal üre döngüsü kusurunu düşündürür ( NAGS) eksikliği, karbamoil fosfat sentetaz I (CPSI) eksikliği veya OTC eksikliği.

İdrar organik asit (UOA) analizinde yüksek orotik asit 
Rastgele bir idrar örneğinde orotik asit konsantrasyonu yükselir (laboratuvar kantitatif değerler sağlıyorsa ≥20 µmol/mmol kreatinin

Klinik durumla ilgili kan gazı bulguları 
Hiperventilasyon yapan ensefalopatik bir bireyde respiratuar alkaloz, üre döngüsü bozukluklarının patognomoniktir. Günlerdir komada olan ölümcül hasta bir bireyde asidoz gelişebilir.

Beklenmedik şekilde düşük kan üre nitrojeni (BUN) 
Düşük bir BUN veya BUN'un yükseltilmesi gereken durumlarda (örneğin dehidrasyon) düşük-normal BUN, altta yatan bir üre döngüsü bozukluğu ile tutarlı olarak azalmış üre üretimi önerebilir.

Not: Bu metabolitlerdeki değişiklikler tek tek OTC eksikliğine özgü olmadığından, OTC eksikliği tanısını belirlemek veya ekarte etmek için takip testi gereklidir.

Tedavi 
OTC eksikliği tedavisi, aşırı amonyağın oluşmasını veya aşırı amonyağın çıkarılmasını önlemeyi amaçlar. OTC eksikliği olan bireylerde diyet kısıtlamaları, aşırı amonyak gelişimini önlemek için protein alımı miktarını sınırlamayı amaçlar. OTC eksikliği olan bebekler, esansiyel amino asitlerle desteklenen düşük proteinli, yüksek kalorili bir diyete yerleştirilir. Ek olarak, OTC eksikliği olan hastalar, nitrojenin vücuttan atılmasını uyaran ilaçlarla tedavi edilir.

OTC eksikliğinden etkilenen bireyler için tedavi hedefi, hiperamonyemiden kaçınmaktır. Bu, sıkı bir şekilde kontrol edilen düşük proteinli bir diyetin yanı sıra sodyum benzoat gibi nitrojen tutucu maddelerle önleyici tedavi yoluyla gerçekleştirilebilir. Amaç, azot alımını en aza indirirken, atık azotun alternatif yollarla atılmasına izin vermektir. Arginin, üre döngüsünün genel işlevini geliştirmek amacıyla tipik olarak verilir. Bir hiperamonyemik atak meydana gelirse, tedavinin amacı, bireyin amonyak seviyelerini mümkün olan en kısa sürede azaltmaktır. Ya danormal bir protein sentezi oranını korumak için gerekli olan öncü sitrülin. OTC eksikliğinin tedavisinde birden fazla vitamin ve kalsiyum takviyesi de kullanılabilir. Aşırı durumlarda, bu hemodiyaliz içerebilir.

Gen tedavisi, OTC eksikliğinin iyileştirici tedavisi için bir olasılık olarak kabul edilmişti ve 1990'ların sonlarında Pennsylvania Üniversitesi'nde klinik deneyler yapılmaktaydı. Bunlar, bir adenovirüs vektörü kullanarak bir faz I denemesine katılan genç bir adam olan Jesse Gelsinger'ın ölümünden sonra durduruldu. Şu anda, OTC eksikliğini tedavi etmek için tek seçenek, normal enzim aktivitesini geri kazandıran bir karaciğer naklidir. Karaciğer nakli yapılan OTC eksikliği olan 51 hastanın 2005 yılındaki bir incelemesi, 5 yıllık sağkalım oranlarının %90'dan fazla olduğunu tahmin etmektedir. Şiddetli OTC eksikliği vakaları tipik olarak 6 aylıkken karaciğer nakli için değerlendirilir.

Ornitin transkarbamilaz (OTC) eksikliği olan semptomatik bir bireyde protein alımının derhal geçici olarak kesilmesi zorunludur ve enerji için kas amino asitlerini çekmeye yönelik herhangi bir katabolik eğilimi dengelemek için karbonhidratlarda ve lipidlerde telafi edici artışlar yapılır.

Aşırı yüksek kan amonyak düzeyleri (bazı durumlarda 2000 mg/dL'yi geçen) ile komada olan bir hastada hemodiyaliz ile hızlı azalma sağlanabilir. Sodyum benzoat, arginin ve sodyum fenilasetatın intravenöz(damar içi) uygulaması önemlidir; bununla birlikte, bu ilaçları yalnızca yakın laboratuvar takibinin mevcut olduğu büyük bir tıbbi tesis ortamında uygulayın. İntravenöz sodyum benzoat ve fenilasetat (Ammonul), Şubat 2005'te Amerika Birleşik Devletleri'nde onaylandı. 

Gliserol fenilbutirat, fenilasetat oluşturmak için metabolizmaya giren bir ön ilaçtır. Yetişkinlerde amonyak kontrolünü karşılaştıran bir faz 3 çalışmasının sonuçları, gliserol fenilbutiratın sodyum fenilbutirattan daha düşük olmadığını gösterdi.  2 ay ile 5 yaş arasındaki küçük çocukları içeren ayrı bir çalışmada, gliserol fenilbutirat, 24 saat boyunca daha eşit bir şekilde dağılmış fenilasetilglutamin (PAGN) idrar çıkışına neden oldu ve fenilasetat birikiminden kaynaklanan daha az semptomdan sorumluydu. 

Bir biyokimyasal genetikçi ve yüksek düzeyde eğitimli bir beslenme uzmanı, uzun süreli ayakta tedavi bakımını büyük bir tesis ortamında, laboratuvar izlemesinin mevcut olduğu bir ortamda yapmalıdır.

Genetik hastalıklar
Üre çevrimi