脂肪酸酸化異常症

脂肪酸酸化異常症は、ミトコンドリアにおける脂肪酸分解の遺伝性欠陥であり、この分解過程は、グルコースが不足する絶食時や長時間の運動時にエネルギーを供給します。この経路が機能しない場合、体は燃料として脂肪を動員できなくなり、エネルギー欠乏と部分的に酸化された脂肪酸中間体の毒性蓄積を引き起こします。これはしばしば絶食や病気によって顕在化します。中鎖アシルCoA脱水素酵素欠損症は、その典型であり、新生児スクリーニングで検出される最も一般的な疾患の一つです。

Definition

脂肪酸酸化異常症とは、ミトコンドリアにおける脂肪酸の取り込みまたはベータ酸化における遺伝性欠陥であり、脂肪からのエネルギー産生を障害し、アシルCoAおよびアシルカルニチン中間体の蓄積を引き起こします。通常、絶食または異化ストレスによって疾患が誘発されます。

Scope

本項目では、エネルギー供給におけるミトコンドリアのベータ酸化の役割、脂肪酸を輸送するカルニチンシャトル、鎖長特異的な酵素欠陥、および絶食によって誘発されるエネルギー欠乏型の疾患パターンについて概説します。これは特定の欠陥を例示としてのみ使用し、管理に関する助言は提供しない参照用の概要です。

Key concepts

• ミトコンドリアのベータ酸化
• カルニチンシャトルとカルニチンサイクル
• 鎖長特異的アシルCoA脱水素酵素
• 中鎖アシルCoA脱水素酵素（MCAD）欠損症
• 長鎖欠陥（VLCAD、LCHAD、三機能性タンパク質）
• 低ケトン性低血糖症
• 新生児スクリーニングにおけるアシルカルニチンプロファイリング
• 代謝誘発因子としての絶食と病気

Mechanisms

絶食中、脂肪酸は脂肪組織から放出され、カルニチンシャトルによってミトコンドリアに輸送されます。その後、ベータ酸化の繰り返しサイクルによって分解され、鎖が短縮され、エネルギーおよびケトン産生のためのアセチルCoAが生成されます。カルニチン輸送または鎖長特異的酵素のいずれかの欠陥は、この流れを中断させ、脂肪由来のエネルギーに依存する組織（肝臓、心臓、骨格筋）は燃料不足に陥り、ケトン産生が失敗し、特徴的な低ケトン性低血糖症を引き起こします。部分的に酸化された中間体はアシルCoA種および対応するアシルカルニチンとして蓄積し、これらが各疾患に特徴的な血中アシルカルニチンシグネチャーを与えます。これは、新生児スクリーニングによる検出の基礎となっており、Spiekerkoetterによって記述され、Rinaldoらがレビューしています。この経路は主に絶食時や病気時に必要とされるため、症状はしばしばエピソード的であり、ストレスによって誘発されます。

Clinical relevance

脂肪酸酸化異常症は、エネルギー欠乏型代謝性疾患の典型例であり、絶食や併発疾患が代謝危機を誘発しうる理由を説明します。その認識可能なアシルカルニチンシグネチャーは、新生児スクリーニングの重要な標的となっています。本項目は、参照のための生化学的およびエビデンス的状況を要約するものであり、個別の診断や治療の根拠となるものではありません。

Epidemiology

これらの疾患群は、拡大新生児スクリーニングの重要な構成要素です。中鎖アシルCoA脱水素酵素欠損症は、多くの集団において最も頻繁に検出される先天性代謝異常症の一つですが、長鎖欠陥は個々にはより稀です。Spiekerkoetterの研究は、スクリーニングがこれらの疾患の認識された臨床スペクトルをどのように変化させたかを記録しています。

History

ミトコンドリアの脂肪酸酸化は、20世紀半ばを通じて生化学的に特徴づけられ、酵素学と代謝物分析が成熟するにつれて、1970年代以降に特定のヒト欠損症が定義されました。タンデム質量分析法の開発により、アシルカルニチンプロファイリングが実用的になり、中鎖アシルCoA脱水素酵素欠損症および関連欠陥が新生児スクリーニングに組み込まれたことで、その検出は症候性発症から無症候性同定へと変化し、Spiekerkoetterが記述するように、認識される表現型範囲が拡大しました。

Key figures

• Ute Spiekerkoetter
• Piero Rinaldo
• Michael Bennett
• Charles Roe

Seminal works

• rinaldo-2002
• spiekerkoetter-2010

Frequently asked questions

脂肪酸酸化異常症の症状はなぜ絶食や病気によって誘発されることが多いのですか？

脂肪酸酸化経路は、絶食時、長時間の運動時、または病気時など、グルコースが不足しているときに主に必要とされます。この経路に欠陥がある場合、体はこれらの時にエネルギーのために脂肪を燃焼することに切り替えることができないため、危機は異化ストレス時に発生する傾向があります。

低ケトン性低血糖症とは何ですか、そしてなぜそれが起こるのですか？

これは、不適切に低いケトンレベルを伴う低血糖です。脂肪酸酸化異常症では、障害された経路が脂肪からケトンを生成できないため、グルコースが低下しても通常のケトン燃料が不足します。