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アミノ酸代謝異常症の概要

執筆者:

Matt Demczko

, MD, Sidney Kimmel Medical College of Thomas Jefferson University

最終査読/改訂年月 2018年 2月
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アミノ酸代謝異常症は遺伝性代謝疾患です。遺伝性疾患は、これらの病気を引き起こす欠陥のある遺伝子が親から子どもに受け継がれることで発生します。

アミノ酸はタンパク質の構成成分であり、体内で多くの機能を果たしています。アミノ酸代謝の遺伝性疾患は、アミノ酸の分解に異常があるか、アミノ酸を細胞内に取り込む能力に異常がある場合に起こります。これらの病気は早くから症状が現れるため、よくみられるアミノ酸代謝異常症に対しては新生児スクリーニングを行うことになっています。米国では、一般的に以下の病気に対する新生児スクリーニングが行われます。

ほかにもいくつかの遺伝性疾患に対して新生児スクリーニングが行われますが、州によって異なります。

分枝鎖アミノ酸

分枝鎖アミノ酸の「分枝鎖」とは、その化学構造に由来します。ロイシン、イソロイシン、バリンは体内のタンパク質の構成要素である分枝鎖アミノ酸です。これらのアミノ酸が適切に代謝されないと、これらのアミノ酸とその毒性副産物が血液中と尿中に蓄積し、特定の病気を引き起こします。

イソ吉草酸血症

アミノ酸ロイシンが適切に代謝されないと、大量のイソ吉草酸が体内に蓄積し、その悪影響が現れます。イソ吉草酸血症では、イソバレリルCoAデヒドロゲナーゼと呼ばれるロイシンの分解に必要な酵素が欠如しているか、うまく機能しません。イソ吉草酸血症は、蓄積したイソ吉草酸が汗のような臭いを発するので、英語でsweaty feet syndromeとも呼ばれています。

イソ吉草酸血症には2つの病型があります。1つは生後数日で現れ、もう1つは生後数カ月または数年で現れます。生後数日で発生する症状としては哺乳不良、嘔吐、呼吸障害などがあり、これらは血液中の酸の蓄積(代謝性アシドーシス)、血糖値の低下(低血糖)、および血中アンモニア濃度の上昇(高アンモニア血症)が起こることで生じます。骨髄では血球が正常に作られなくなることがあります。後から現れる病型の症状は出たり消えたりし、早期に現れる病型の症状に似ていますが、より軽度です。

医師は、血液と尿の検査により、イソ吉草酸の濃度の上昇を検出することでイソ吉草酸血症を診断します。

イソ吉草酸血症の治療では、静脈から水分と栄養(高用量のブドウ糖を含む)が投与され、また体から過剰な酸を取り除くためにグリシンのサプリメントが投与されます。これらの方法でも効果がなければ、医師は少量の血液(一度に注射器1本分ずつ)を除去し、同量の新鮮なドナーの血液と交換し(交換輸血と呼ばれます)、腹壁から腹部に挿入されたカテーテルを介して血液中から物質を除去する必要があります(腹膜透析と呼ばれます)。すべての患者は、ロイシンの摂取を控え、グリシンとカルニチン(別のアミノ酸)のサプリメントを服用し続ける必要があります。治療を受ければ予後は極めて良好です。

メープルシロップ尿症

メープルシロップ尿症の小児はロイシン、イソロイシン、バリンを代謝できません。これらのアミノ酸の代謝副産物が蓄積するため、神経系に変化が起こり、けいれん発作や知的障害などが起こります。こうした代謝副産物のため、尿、汗、耳あかなどの体液や物質からメープルシロップのような匂いがします。この病気はメノナイト派教徒の家系に多くみられます。

メープルシロップ尿症には様々な種類があります。最も重い種類では、治療しなければ乳児は生後数日で嘔吐や嗜眠をきたし、やがてけいれん発作や昏睡などの神経系の異常を起こし、数日から数週間以内に死亡します。 これより軽い種類だと、初期には一見、正常ですが、感染症や手術、その他の身体的なストレス状態に置かれると、嘔吐、よろめき歩行、錯乱、昏睡などの症状が現れます。

2007年以降、米国のほぼすべての州は、血液検査によるメープルシロップ尿症の新生児スクリーニングをすべての新生児に義務づけています。医師は、血液中のアミノ酸の濃度が上昇していないかも調べます。

重症の乳児の治療では、厳格な食事制限が行われ、ときには腹壁から腹部に挿入されたカテーテルを介して血液から物質を除去する処置(腹膜透析)や、体外の機械を使用して体の血液を浄化する処置(血液透析)が行われます。また、静脈から水分と栄養が投与されます。

軽症の小児には、ビタミンB1チアミン)の注射が有益な場合もあります。この病気を抑えることができた後も特別食の摂取、つまりロイシン、イソロイシン、バリンの量を減らす食事制限をずっと続けなければなりません。医療従事者は、血液中の有害物質の蓄積と低血糖(代謝性クリーゼ)を引き起こしうる、突然の発作に備えて緊急計画を立てておく必要があります。突然の発作は、たいていの場合、よくある感染症が引き金となります。

この病気は肝移植によって根治できます。

メチルマロン酸血症

特定の酵素が機能しないと、大量のメチルマロン酸が体内に蓄積し、その悪影響が現れます。この病気は、ビタミンB12(コバラミン)の欠乏によって引き起こされることもあります。症状が始まる年齢、症状、治療は、プロピオン酸血症とほぼ同じですが、ビオチンではなくビタミンB12のサプリメントが投与されます。

プロピオン酸血症

プロピオニルCoAカルボキシラーゼと呼ばれる酵素(タンパク質の一種)が機能しないと、大量のプロピオン酸が体内に蓄積し、その悪影響が現れます。

ほとんどの患児では、生後数日または数週間で症状が始まり、血液中への酸の蓄積(代謝性アシドーシス)、血糖値の低下(低血糖)、および血中アンモニア濃度の上昇(高アンモニア血症)が起きることで、哺乳不良、嘔吐、呼吸障害などの症状がみられます。けいれん発作または昏睡がみられることもあります。空腹、発熱、感染症などのストレス因子が発作の引き金となることがあります。生き延びた小児にも、腎臓の異常、知的障害、神経学的異常、心臓の異常が残る可能性があります。

医師は、血液と尿の検査により、プロピオン酸の濃度の上昇を検出することでプロピオン酸血症を診断します。医師はまた、白血球または他の組織の細胞に含まれるプロピオニルCoAカルボキシラーゼの濃度を測定します。

プロピオン酸血症の治療では、静脈から水分と栄養(高用量のブドウ糖を含む)が投与され、タンパク質の摂取が制限されます。これらの方法でも効果がなければ、腹壁から腹部に挿入されたカテーテルを介して血液中から物質を除去する処置(腹膜透析)または体外の機械を使用して体の血液を浄化する処置(血液透析)が必要になることがあります。成長しても、食事制限は続ける必要があり、カルニチンのサプリメントも飲み続けなければならない可能性があります。腸内の細菌がプロピオン酸の蓄積を引き起こす可能性があるため、多くの場合、抗菌薬が処方されます。医療従事者は、血液中の有害物質の蓄積と低血糖(代謝性クリーゼ)を引き起こしうる、突然の発作に備えて緊急計画を立てておく必要があります。

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