The most common urea cycle disorder is ornithine transcarbamylase deficiency. More than 80 percent of patients with symptomatic ornithine transcarbamylase deficiency are late-onset, which can present various phenotypes from infancy to adulthood. With no regards to the severity of the disease, characteristic fluctuating courses due to hyperammonemia may develop unexpectedly, and can be precipitated by various metabolic stressors. Late-onset ornithine transcarbamylase deficiency is not merely related to a type of genetic variation, but also to the complex relationship between genetic and environmental factors that result in hyperammonemia; therefore, it is difficult to predict the prevalence of neurological symptoms in late-onset ornithine transcarbamylase deficiency. Most common acute neurological manifestations include psychological changes, seizures, cerebral edema, and death; subacute neurological manifestations include developmental delays, learning disabilities, intellectual disabilities, attention-deficit/hyperactivity disorder, executive function deficits, and emotional and behavioral problems. This review aims to increase awareness of late-onset ornithine transcarbamylase deficiency, allowing for an efficient use of biochemical and genetic tests available for diagnosis, ultimately leading to earlier treatment of patients.
Ornithine transcarbamylase (OTC) deficiency is the most common inborn error of urea cycle metabolism; it is inherited in an X-linked manner. The OTC catalyzes the third step of the urea cycle, the conversion of ornithine and carbamyl phosphate to citrulline. Deficiency of OTC leads to the accumulation of ammonia, causing neurological deficits. In most affected hemizygote males, OTC deficiency manifests as hyperammonemic coma that often leads to death in the newborn period, and those who recover from the coma may be neurologically impaired due to the sequelae of the hyperammonemic encephalopathy. In some, late-onset manifestations develop. We report a male neonate with early onset OT deficiency that had apnea and was comatous. On mutation analysis using DNA sequencing after polymerase chain reaction (PCR) amplification of the 10 exons, deletions of 10 bases in codon 285, causing a frame shift was detected in exon 8. The mother and a sister were diagnosed as female carriers. Therefore, genetic counseling and the risk assessment could be provided to the family.
Escherichia coli의 오르니틴 트란스카바밀라제는 오르니틴과 카바밀인산으로부터 시트룰린의 합성을 촉진시키는 효소이다. 이 효소의 기능과 구조와의 상관관계, 반응메카니즘 등 생화학적 연구를 하기 위하여 대량의 효소를 추출할 필요가 있다. 본 연구는 오르니틴 트란스카바밀라제의 대량생산 시스템을 확립하기 위하여 E. coli argI 유전자를 E. coli $DH5{\alpha}$ 세포의 염색체 DNA를 추출한 후에 PCR 방법으로 증폭시켜 얻었다. 증폭된 argI 유전자를 단핵생물 단백질 발현벡터인 pKK223-3에 접합시킨 후, 오르니틴 트란스카바밀라제가 존재하지 않은 E. coli TB2 세포에 클로닝 시켰다. 이 세포로부터 생산된 오르니틴 트란스카바밀라제는 암모늄염에 의한 분할, 열변성, 크로마토그래피 등을 사용하여 순수하게 분리하였다. SDS 단백질 전기영동 결과 약 38 kDa 크기의 효소가 순수하게 얻어졌다. 반응속도론적 실험결과 $K_{cat}$은 $1{\times}10^5m^{-1}$, $K_M$은 오르니틴에 대하여는 0.35 mM, 카바밀인산에 관하여는 0.06 mM이 각각 얻어졌다. 이 결과는 야생형 오르니틴 트란스카바밀라제의 반응속도 인자들과 비슷한 값이다. 본 연구는 이들 결과로부터 오르니틴 트란스카바밀라제의 기능을 하는 E. coli argI 유전자가 클로닝 되었음을 확인하였다.
요소 회로 대사 이상은 요소 합성에 관련된 효소의 결핍으로 인해 발생하는 질환으로, ornithine과 carbamylphosphate로부터 citrulline을 생성하는 과정에 관여하는 효소인 OTC 결핍증이 가장 흔하다. OTC 결핍증은 ammonia, glutamate, glutamine, alanine 등의 축적되면서 고암모니아 혈증 및 고글루타민 혈증으로 인한 신경학적 증상이 나타나게 되며, 근긴장 저하, 호흡 부전, 경련, 기면, 혼수로 진행하여 사망에 이르게 된다. 저자들은 생후 4일 경부터 구토와 함께 의식의 저하를 보인 환자에서 직열 질량 분석법을 통해 OTC 결핍증을 진단하였고, 증상 발생 31시간 만인 생후 118시간 째에 지속적 정정맥 혈액여과(continuous venovenous hemofiltration, CVVH)을 적용하여 고암모니아 혈증을 치료하였다. 또한 직접염기서열분석법을 통해 780번과 781번 염기 사이에 CAGGCAGTGT가 삽입되는 변이(c.780_781insCAGGCAGTGT (p.Ile261Glnfs*35))를 발견하였다. 환자는 4일 간의 CVVH 이후 혈중 암모니아 농도와 의식이 호전되어 생후 53일 째 퇴원하였으나, 생후 12개월 경 좌측 대퇴골의 골절과 골수염이 발생하였고, 이후 패혈증 쇼크, 고혈당, 다발성 장기부전으로 사망하였다. 이에 저자들은 OTC 결핍증 환자에서 CVVH 치료 및 패혈증과 당뇨를 경험하였고, 유전자 검사에서 이전에 보고된 바 없는 새로운 변이를 확인하였기에 증례를 보고하는 바이다.
Kim, Hyo-Jeong;Park, Se-Jin;Park, Kook-In;Lee, Jin-Sung;Eun, Ho-Sun;Kim, Ji-Hong;Shin, Jae-Il
Clinical and Experimental Pediatrics
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제54권10호
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pp.425-428
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2011
Ornithine transcarbamylase (OTC) deficiency is well known as the most common inherited disorder of the urea cycle, and 1 of the most common causes of hyperammonemia in newborns. We experienced a case of a 3-day-old boy with OTC deficiency who appeared healthy in the first 2 days of life but developed lethargy and seizure soon afterwards. His serum ammonia level was measured as > $1,700{\mu}g/dL$ (range, 0 to $45{\mu}g/dL$). Continuous renal replacement therapy (CRRT) in the mode of continuous venovenous hemodiafiltration was immediately applied to correct the raised ammonia level. No seizure occurred after the elevated ammonia level was reduced. Therefore, CRRT should be included as 1 of the treatment modalities for newborns with inborn errors of metabolism, especially hyperammonemia. Here, we report 1 case of successful treatment of hyperammonemia by CRRT in a neonate with OTC deficiency.
저자들은 출생 직후에서 생후 7개월까지는 특별한 과거력 없이 건강하게 지내던 여아에서 생후 11개월에 반복적인 구토 및 간헐적인 의식변화와 경련으로 시행한 검사 결과 고암모니아 혈증 및 소변 orotic acid의 증가를 통해 OTC 결핍증을 진단하고, 분자 유전자 검사로 418번째 염기인 G가 C로 치환되어 140번 아미노산이 alanine에서 proline으로 바뀌는 돌연변이(p. Ala140Pro)를 확인한 1례를 경험하였기에 보고하는 바이다. 본 증례의 돌연변이는 환아의 부모 유전자 분석 결과 정상 소견으로 de novo mutation으로 사료된다. 환아는 출생 후 수 개월간 큰 이상 없이 성장 및 발달을 보였으나 생후 7개월 경부터 주기적인 구토 증세를 보였던 지발형 OTC 결핍증에 해당한다. 진단 후 arginine 및 phenylbutylate를 지속적으로 복용하며 저단백 식이를 유지하는 보존적 치료를 지속하여 현재 발달 및 성장 속도 양호하며 일상생활에 문제없이 지내고 있다. 따라서 출생 후 수개월간 특이 질환력이 없는 환아, 특히 여아에서 주기적인 구토, 기면, 경련 및 혼수 등의 증상을 보일 때 지발형 OTC 결핍증과 같은 대사질환을 의심할 수 있어야 한다. 본 증례는 반복적인 구토 및 의식변화를 보인 기저질환 없는 11개월 여아에서 OTC 결핍증을 진단하고 즉각적인 대처를 통해 7세까지 심각한 신경학적 장애 없이 정상적인 성장과 발달을 보인 환자를 보고하는 바이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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