| メチルマロン酸血症 | |
|---|---|
| その他の名前 | メチルマロン酸尿症、MMA |
| メチルマロン酸 | |
| 専門 | 内分泌学 |
メチルマロン酸血症はメチルマロン酸尿症とも呼ばれ、[注 1]遺伝性の代謝障害のグループであり、体がタンパク質と脂肪を適切に分解するのを妨げます。[1]これにより、体液と組織にメチルマロン酸が毒性レベルで蓄積します。分岐鎖アミノ酸(BCAA) 代謝の障害により、これらは古典的な 有機酸血症の 1 つです。[2]
メチルマロン酸血症には様々な診断、治療要件、予後があり、それらは遺伝性の疾患を引き起こす特定の遺伝子変異によって決まります。[3]
最初の症状は、生後1日目から始まる場合もあれば、成人期に始まる場合もあります。[4]症状は軽度から生命を脅かすものまでさまざまです。[1]診断されなかったり治療されなかったりすると、死に至る場合もあります。
メチルマロン酸血症は民族の境界を越えて同等の頻度で発見されている。[5]
症状と徴候
影響を受ける遺伝子と変異に応じて、症状は軽度から生命を脅かすものまでさまざまです。
- アシドーシス[6]
- 心筋症[7] [8]
- 昏睡[9]
- 脱水症[10] [6] [11]
- 発達遅延[10] [6] [11]
- 異形の特徴[7] [8]
- 脳症、進行性[10]
- 発育不全[10] [6] [11]
- 消化器疾患[7] [8]
- 肝腫大[6] [11]
- 高アンモニア血症[6]
- 高グリシン血症[6] /高グリシン尿症[6]
- 低血糖[6]
- 低血圧[6] [11]
- 感染症、再発性[10]
- ケトン血症[6] /ケトン尿症[6]
- 腎不全[10] [11]
- 無気力[10] [6] [11]
- 赤血球、白血球、血小板の濃度が低い[6]
- 記憶障害[9]
- 膵炎[11]
- 呼吸困難[6]
- 言語発達の遅れ[9]
- 発作[10] [6]
- 脳卒中[10]
- 嘔吐[10] [6] [11]
メチルマロン酸血症は、乳児の食事にタンパク質が加わるまで症状が現れないため、出生時には明らかではありません。[10]このため、症状は通常、生後1年以内であればいつでも現れます。[12]ただし、成人期にのみ症状が現れるタイプもあります。[4]
原因
遺伝的

メチルマロン酸血症は常染色体劣性遺伝パターンを示し、つまり欠陥遺伝子は常染色体上に位置し、この疾患を発症するには、両親から1つずつ、合計2つの遺伝子のコピーを受け継ぐ必要がある。常染色体劣性疾患の子供の両親は欠陥遺伝子のコピーを1つ保有しているが、通常は疾患の影響を受けない。[要出典]例外はメチルマロン酸血症とホモシスチン尿症、cblX型で、 HCFC1遺伝子の変異によりX連鎖劣性遺伝する。[13]
孤立性メチルマロン酸血症の原因となる既知の遺伝子型は以下の通りである: [13]
mut型はさらにmut0とmut-のサブタイプに分けられ、mut0はメチルマロニルCoAムターゼが完全に欠如しており、症状がより重篤なのが特徴で、mut-はムターゼ活性の低下が特徴です。[5]
さらに、以下の遺伝子もメチルマロン酸血症の原因となる:[13] [19]
栄養
遺伝性のものと一緒に分類されるわけではないが、重度の栄養性ビタミンB12欠乏症も、遺伝性メチルマロン酸血症と同じ症状と治療法を伴う症候群を引き起こす可能性がある。[37]メチルマロニルCoAは、スクシニルCoAを形成するためにビタミンB12を必要とする。補因子メチルマロニルCoAをスクシニルCoAに変換するのにB12の量が不十分な場合、未使用のメチルマロニルCoAが蓄積し、最終的にメチルマロン酸血症につながる。この診断は、血清中のビタミンB12欠乏の指標としてよく使用される。[38]
病態生理学

メチルマロン酸血症では、体は以下を適切に分解することができません。
その結果、メチルマロン酸が体液や組織に蓄積します。この疾患に罹患している人は、以下の酵素の1つ以上が機能的に欠如しているか、十分なレベルに達していません。[6] [11] [9]
- メチルマロニル CoA ムターゼ(MUT)
- アシルCoA合成酵素ファミリーメンバー3(ACSF3)
- メチルマロニルCoAエピメラーゼ(MCEE)
- アデノシルコバラミン合成に関与する酵素
以下簡単に紹介します。
メチルマロニルCoAムターゼ
メチルマロン酸血症の単独症例の最大60%は、タンパク質メチルマロニルCoAムターゼをコードする変異したMMUT遺伝子の結果であると推定されています。この酵素は、主にコレステロールなどの上記のアミノ酸と脂肪の分解による潜在的に有毒な誘導体の消化を担っており、[11]特にこの酵素はメチルマロニルCoAをスクシニルCoAに変換します。[40]この酵素がなければ、体はメチルマロン酸および関連化合物を中和または除去する手段がありません。この酵素の作用は、メチルマロニルCoAムターゼの正常な機能に必要なタンパク質をコードするMMAA、MMAB、およびMMADHC遺伝子の変異によっても損なわれる可能性があります。[11]
アシルCoA合成酵素ファミリーメンバー3
CMAMMAはおそらくメチルマロン酸血症の最も一般的な形態ですが、定期的な新生児スクリーニングをすり抜けること、症状の多様性、および場合によっては症状が成人期にのみ現れることなどにより、診断されることはまれです。[9] [41] ACSF3遺伝子の変異は、ミトコンドリア酵素アシルCoAシンテターゼファミリーメンバー3の欠乏につながり、メチルマロン酸とマロン酸のレベルを上昇させます。[9]この酵素の役割は、メチルマロン酸をメチルマロニルCoAに変換してクエン酸回路に供給することと、マロン酸をマロニルCoAに変換することであり、これはミトコンドリア脂肪酸合成(mtFASII)の最初のステップです。 [42] [43]したがって、CMAMMAは有機酸血症としてだけでなく、ミトコンドリア脂肪酸合成の欠陥としても定義できます。 [43]
メチルマロニルCoAエピメラーゼ
メチルマロニルCoAエピメラーゼタンパク質(メチルマロニルラセマーゼとも呼ばれる)をコードするMCEE遺伝子の変異は、関連するメチルマロニルCoAムターゼ変異体よりもはるかに軽度の障害を引き起こします。ムターゼと同様に、エピメラーゼも同じ物質を分解する働きをしますが、その程度はムターゼよりも大幅に低いです。 [11]ムターゼとは対照的にエピメラーゼの欠損によって引き起こされる表現型の違いは非常に軽度であるため、この遺伝子欠損が障害または臨床症候群と見なされるかどうかについて医学界で議論があります。[44]
アデノシルコバラミン
ビタミンB12としても知られるこの形態のコバラミンは、メチルマロニルCoAムターゼの必須補因子です。生理学的に正常なレベルの酵素の機能バージョンであっても、B12がこの活性型に変換されなければ、ムターゼは機能できません。[11]
診断
新生児スクリーニング
この疾患は診断されずに放置されると重篤かつ急速に合併症を引き起こす可能性があるため、新生児スクリーニング検査にはメチルマロン酸血症のスクリーニングが含まれることが多い。[10] [45]この目的のために、単独のメチルマロン酸血症を検出するために、生後24~48時間でプロピオニルカルニチン(C3)パラメータの乾燥血液スポットテストが実施される。[13] [46]
メチルマロン酸血症の最も一般的な形態であるCMAMMAは、検査時にプロピオニルカルニチン値が正常で症状がないため、新生児スクリーニングをすり抜けてしまいます。[9] [13]常染色体劣性知的発達障害69もプロピオニルカルニチン値は正常です。 [13]メチルマロン酸血症とホモシスチン尿症、cblC型は、軽度で発症が遅い場合は、すり抜けてしまうこともあります。[47]
日常検査と生化学検査
通常、メチルマロン酸のパラメータは、プロピオニルカルニチンが以前に上昇していた場合にのみ検査されます。[48]
アミノ酸を完全に分解できないため、タンパク質消化の副産物であるメチルマロン酸化合物が、患者の血液と尿中に不均衡な濃度で検出されます。これらの異常なレベルは、この疾患を診断するための主な診断基準として使用されます。この疾患は通常、尿検査または血液パネルを使用して判定されます。[12]血液と尿には、アンモニア、グリシン、ケトン体の高レベルも存在する可能性があります。[6]
マロン酸というパラメータを含めることで、CMAMMAはマロン酸とメチルマロン酸の比率を計算することで古典的なメチルマロン酸血症と迅速に区別できますが、尿からではなく血漿からの値のみで計算されます。[49]この比率は、CMAMMA(MA<MMA)であるかマロン酸尿症(MA>MMA)であるかを判断するためにも使用できます。[49] [7] [50]
ビタミンB12応答性テスト
この検査は、さらなる鑑別診断やビタミンB12による治療の有効性を確認するために使用され、後者は子供への不必要な(ビタミンB12の)注射を防ぐことができます。 [ 51]患者報告の比較と解釈を改善するために、ファウラーらは標準化されたビタミンB12反応性検査(in vivo)のプロトコルを開発しました。[ 51 ]
- 代謝が安定しており、少なくとも 1 か月間同じ治療を継続します。エネルギーとタンパク質の摂取量を指定します。
- 少なくとも1ヶ月前にビタミンB12の摂取を中止してください。症状が悪化した場合は、ビタミンB12の摂取を中止し、再開してください。
- ベースラインとして、3 日間の尿を採取します。検査の感度が十分であれば、血漿濃度も使用できます。
- ヒドロキソコバラミン1mgを3日間連続で筋肉内注射する。
- 注射後、10 日間、隔日で尿または血漿サンプルを採取します。
- 尿または血漿サンプルは、GCMSで同時に分析する必要があります。
- 尿中または血漿中のメチルマロン酸の平均濃度が 50% 以上減少した場合、ビタミン B 12に反応します。
さらに、ビタミンB12の反応性は試験管内で試験することもできる。[13] [51]ある程度の知見は得られるが、必ずしも体内でのビタミンB12の反応性を正確に予測できるわけではない。[13]
分子遺伝学的検査
影響を受ける遺伝子に二対立遺伝子の病原性変異が見つかった場合、分子遺伝学的検査によって最終診断が確定します。分子遺伝学的検査は感度が高く、アクセスしやすく、非侵襲性であるため、ほとんどの場合、酵素アッセイに代わるものです。[13]メチルマロン酸血症には特定の多遺伝子パネルがありますが、検査される特定の遺伝子は研究室ごとに異なる場合があり、個々の表現型に合わせて臨床医がカスタマイズできます。[13] [19]これらのパネルで使用される分子遺伝学的方法は、配列分析、欠失/重複分析、その他の非配列ベースの検査にまで及びますが、ほとんどの場合、診断は配列分析によって行われます。[13]
さらに、分子遺伝学的検査は、疑わしい診断を確認し、誤解を招く症状やビタミンB12反応性検査の結果によって引き起こされた可能性のある誤診を訂正するために必要です。[52]
他の
メチルマロン酸血症の存在はCTやMRIスキャンによっても疑われるが、これらの検査は決して特異的ではなく、臨床的および代謝的/相関関係が必要である。[10]
処理
食事
この疾患のすべての形態の治療は、主に低タンパク質食に依存しており、患者が患っている疾患のどの型に応じて、さまざまな栄養補助食品が使用されています。すべての型はカルニチンの左異性体に反応します。これは、影響を受ける物質が適切に分解されないと、患者がカルニチン欠乏症を発症するためです。カルニチンは、低タンパク質食でよく蓄積されるアシルCoAをアシルカルニチンに変換して尿中に排泄することにより、アシルCoAの除去にも役立ちます。メチルマロニル酸血症の一部の型はコバラミンに反応しますが、シアノコバラミンのサプリメントは一部の型に有害である可能性があります。[53]個人がコバラミンとカルニチンの両方のサプリメントに反応することが判明した場合、問題のあるアミノ酸であるイソロイシン、スレオニン、メチオニン、バリンを少量含む物質を発作を引き起こさずに摂取できる可能性があります。[10]メチルマロン酸血症のCblAおよびcblB型はコバラミンに反応することが分かっている。[要出典]
外科手術
より極端な治療法としては、この病気に罹っていないドナーからの腎臓または肝臓の移植がある。外来臓器は欠陥のある酵素の機能バージョンを生成し、メチルマロン酸を消化するが、臓器移植の欠点はすべてこの状況にも当てはまる。[10]中枢神経系が体の他の部分から隔離されたシステムでメチルマロニルCoAを代謝する可能性があることを示す証拠がある。この場合、移植は移植前のメチルマロン酸の神経学的影響を逆転させないか、または継続的な蓄積による脳へのさらなる損傷を防ぐことができない可能性がある。[54] [40]
mRNA治療薬
動物モデルを用いた前臨床概念実証研究では、mRNA療法は孤立性メチルマロン酸血症を含む稀な代謝性疾患にも適していることが示されている。[55] [56]この文脈では、現在第1/2相試験段階にあるバイオテクノロジー企業モデルナの変異メチルマロン酸血症治療候補mRNA-3705は言及する価値がある。[57]
低分子治療薬
ここで言及すべきは、現在第2相段階にあるメチルマロン酸尿症およびプロピオン酸尿症に対するヘモシェア・セラピューティクス社の治験用小分子治療薬HST5040である。 [58] [59]経口または胃管で毎日摂取するこの薬は、プロピオニルCoA経路からCoAを遠ざけることでプロピオニルCoAおよびメチルマロニルCoAまたはその誘導体の毒性蓄積を防ぎ、これらの代謝物を正常またはほぼ正常レベルに導き、代謝状態およびエネルギー産生経路を改善する可能性がある。[60] [59]
開発中のもう一つの低分子治療薬は、ブリッジバイオファーマ社のBBP-671で、パントテン酸キナーゼ関連神経変性(PKAN)、プロピオン酸血症、メチルマロン酸血症の治療薬として、現在第1相試験が行われている。[61]パントテン酸キナーゼをアロステリックに活性化することで、BBP-671はビタミンB5からのCoA産生を増加させ、代謝プロセスを正常化すると期待されている。[62]
予後
メチルマロン酸血症には明確な段階はないが、進行性の疾患であり、メチルマロン酸の濃度が上昇するにつれて症状が悪化する。原因となるタンパク質や脂肪を食事から除去しないと、蓄積により腎臓や肝臓に修復不可能な損傷が生じ、最終的には死に至る可能性がある。[10]
予後は、症状の重症度と個人の治療への反応によって異なります。コバラミン反応性変異体の患者は予後が良好であるのに対し、コバラミン非反応性変異体の患者は予後が期待できません。[40]軽度の変異体は、重度の変異体よりも人口内での出現頻度が高くなります。[12]食事療法や継続的な医療を受けても、非反応性アシデミアの患者では神経学的損傷を予防できない場合があります。[40]適切な治療や診断がなければ、最初のアシデミア発作が致命的になることは珍しくありません。[10]
こうした課題にもかかわらず、1967年に初めて特定されて以来、この病気に対する治療法と理解は進歩し、反応のないメチルマロン酸血症の患者でも成人し、安全に子供を妊娠・出産できることも珍しくないほどになっています。[54]
研究
疾病分類の履歴
最初のメチルマロン酸血症は1967年にオーバーホルツァーらによって特徴づけられました。[63] [54]
神経学的影響
メチルマロン酸が神経系に壊滅的な影響を及ぼす可能性があることは以前から報告されているが、そのメカニズムは解明されていない。2015年に発表された研究では、胎児ラットから単離したニューロンに対するメチルマロン酸の影響について、同様のpHの別の酸で処理したニューロンの対照群を用いて、in vitro環境で実施された。[64]これらのテストでは、メチルマロン酸は濃度依存的に細胞サイズの減少と細胞アポトーシスの速度の増加を引き起こし、高濃度ではより極端な影響が見られることが示唆されている。 [64]さらに、これらの処理されたニューロンのマイクロアレイ解析では、エピジェネティックレベルでメチルマロン酸が564個の遺伝子の転写速度を変化させることも示唆されており、特にアポトーシス、p53、MAPKシグナル伝達経路に関与するものが含まれている。[64]
ミトコンドリア機能障害
メチルマロニルCoAからスクシニルCoAへの変換はミトコンドリア内で起こるため、電子伝達系機能の低下によるミトコンドリア機能不全は、メチルマロン酸血症の特徴として長い間疑われてきた。最近[いつ? ]の研究では、この疾患に罹患したラットのミトコンドリアが異常に大きくなり、メガミトコンドリアと呼ばれるようになることがわかった。これらのメガミトコンドリアは、内部構造が変形し、基質の電子密度が低下しているようにも見える。これらのメガミトコンドリアは、呼吸鎖機能の低下の兆候も示しており、特に呼吸複合体IVは、約50%の効率でしか機能していなかった。同様の変化は、メチルマロン酸血症mut型を患う5歳の男児から移植中に摘出された肝臓サンプルのミトコンドリアでも確認された。[65]
良性変異表現型
p.P86Lと呼ばれる特定の変異を伴う、反応性のないmut0メチルマロン酸血症を呈する複数の患者の症例研究では、mut型メチルマロン酸血症がさらに細分化される可能性があることが示唆されている。[66]これが特定の変異によるものか、早期発見と治療によるものかは現在のところ不明であるが、コバラミンサプリメントにまったく反応しないにもかかわらず、これらの患者はメチルマロン酸血症のほぼ無症状で、ほぼ完全に無症状のバージョンを発症したようである。[66]血液と尿中のメチルマロン酸が一貫して上昇しているにもかかわらず、これらの患者は大部分で発達的に正常に見えた。[66]
注目すべき事例
- セントルイスの幼児ライアン・スタリングスは、 1989年にメチルマロン酸血症ではなくエチレングリコール中毒と誤って診断され、母親のパトリシア・スタリングスは不当に殺人罪で有罪判決を受け、終身刑を宣告された。[54]
参照
注記
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