โรคจากการสะสมไกลโคเจน

โรคจากการสะสมไกลโคเจนเป็นโรคทางพันธุกรรมที่เกิดจากความบกพร่องของเอนไซม์ในการสังเคราะห์หรือสลายไกลโคเจน ทำให้เกิดปริมาณหรือโครงสร้างของไกลโคเจนที่ผิดปกติในเนื้อเยื่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตับและกล้ามเนื้อ โดยทั่วไปแล้ว โรคเหล่านี้จะถูกจัดประเภทตามชนิด (เช่น ชนิดที่ 1 / von Gierke, ชนิดที่ 2 / Pompe, ชนิดที่ 5 / McArdle) ตามเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง และแบ่งออกเป็นกลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ กลุ่มที่ส่งผลต่อตับซึ่งรบกวนภาวะสมดุลของระดับน้ำตาลในเลือด และกลุ่มที่ส่งผลต่อกล้ามเนื้อซึ่งทำให้การส่งพลังงานไปยังกล้ามเนื้อที่ทำงานบกพร่อง

Definition

โรคจากการสะสมไกลโคเจนเป็นโรคทางพันธุกรรมที่เกิดจากการขาดเอนไซม์ในการสังเคราะห์ การสลาย หรือการควบคุมไกลโคเจน ทำให้เกิดการสะสมของไกลโคเจนที่มากเกินไปหรือมีโครงสร้างผิดปกติ ซึ่งมักเกิดขึ้นในตับ กล้ามเนื้อโครงร่าง หรือทั้งสองอย่าง

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมแนวคิดร่วมกันของการหยุดชะงักของการเผาผลาญไกลโคเจน ความแตกต่างระหว่างฟีโนไทป์ที่เกี่ยวข้องกับตับและกล้ามเนื้อ ความบกพร่องของเอนไซม์หลัก และเหตุผลทางชีวเคมีที่ใช้ในการระบุตำแหน่งของความบกพร่องนั้นๆ ชนิดย่อยของโรคแต่ละชนิดจะถูกอธิบายเพื่อเป็นตัวอย่างของประเภทเท่านั้น นี่คือภาพรวมอ้างอิงและไม่ใช่แนวทางในการจัดการโรคไกลโคเจนชนิดใดชนิดหนึ่งโดยเฉพาะ

Key concepts

• การสังเคราะห์ไกลโคเจนและการสลายไกลโคเจน
• การขาดเอนไซม์กลูโคส-6-ฟอสฟาเตส (ชนิดที่ 1, von Gierke)
• การขาดเอนไซม์กรดอัลฟา-กลูโคซิเดส (ชนิดที่ 2, Pompe)
• การขาดเอนไซม์ไมโอฟอสฟอริเลส (ชนิดที่ 5, McArdle)
• ฟีโนไทป์ที่เกี่ยวข้องกับตับเทียบกับกล้ามเนื้อ
• ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำขณะอดอาหารและภาวะตับโต
• ภาวะทนต่อการออกกำลังกายได้ไม่ดีและปรากฏการณ์ 'second-wind'
• การสะสมไกลโคเจนในไลโซโซมเทียบกับในไซโตซอล

Mechanisms

ไกลโคเจนเป็นพอลิเมอร์กิ่งของกลูโคสที่ใช้ในการเก็บสะสม การสังเคราะห์และการสลายไกลโคเจนถูกควบคุมโดยเอนไซม์หลายชนิด และความบกพร่องในขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่งจะทำให้เกิดความผิดปกติที่แตกต่างกันไป ในรูปแบบที่ส่งผลต่อตับ เช่น ชนิดที่ 1 การขาดเอนไซม์กลูโคส-6-ฟอสฟาเตส (glucose-6-phosphatase) จะขัดขวางไม่ให้ตับปล่อยกลูโคสอิสระในระหว่างการอดอาหาร ทำให้เกิดภาวะตับโตและภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำขณะอดอาหารร่วมกับภาวะเลือดเป็นกรดแลคติก การที่ Cori และ Cori แสดงให้เห็นถึงการไม่มีกิจกรรมของเอนไซม์กลูโคส-6-ฟอสฟาเตสในตับเป็นครั้งแรกที่เชื่อมโยงโรคไกลโคเจนทางคลินิกเข้ากับความบกพร่องของเอนไซม์เฉพาะ ในรูปแบบที่ส่งผลต่อกล้ามเนื้อ เช่น ชนิดที่ 5 การขาดเอนไซม์ไมโอฟอสฟอริเลส (myophosphorylase) จะขัดขวางการระดมไกลโคเจนระหว่างการออกกำลังกาย ทำให้เกิดภาวะทนต่อการออกกำลังกายได้ไม่ดี และปรากฏการณ์ 'second-wind' ที่เป็นลักษณะเฉพาะ ชนิดที่ 2 (Pompe) มีความโดดเด่นตรงที่ไกลโคเจนสะสมอยู่ภายในไลโซโซม (lysosomes) เนื่องจากขาดเอนไซม์กรดอัลฟา-กลูโคซิเดส (acid alpha-glucosidase) ทำให้เป็นทั้งโรคไกลโคเจนและโรคจากการสะสมในไลโซโซม

Clinical relevance

โรคจากการสะสมไกลโคเจนเชื่อมโยงความบกพร่องของเอนไซม์เพียงชนิดเดียวเข้ากับรูปแบบที่สามารถจดจำได้ เช่น ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำขณะอดอาหารร่วมกับภาวะตับโต หรืออาการทางกล้ามเนื้อจากการออกแรง และแสดงให้เห็นว่าตรรกะของวิถีเมตาบอลิซึมชี้นำการจำแนกประเภทได้อย่างไร แนวทางปฏิบัติ เช่น ของ American College of Medical Genetics and Genomics จัดระเบียบวิธีการวินิจฉัยและติดตามชนิดที่ 1 เนื้อหานี้สรุปภาพรวมดังกล่าวเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง และไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Epidemiology

โรคจากการสะสมไกลโคเจนแต่ละชนิดพบได้ไม่บ่อยนัก ชนิดที่ 1 และชนิดที่ 2 เป็นรูปแบบที่ได้รับการอธิบายบ่อยที่สุด และหลายชนิดสามารถตรวจพบได้แล้วผ่านการตรวจเอนไซม์ การทดสอบทางชีวเคมี หรือสำหรับการตรวจคัดกรองทารกแรกเกิดในบางโครงการสำหรับโรค Pompe อุบัติการณ์ที่แน่นอนแตกต่างกันไปตามประชากรและการตรวจพบ

History

โรคจากการสะสมไกลโคเจนเป็นหนึ่งในความผิดปกติทางเมตาบอลิซึมกลุ่มแรกๆ ที่ได้รับการจำแนกตามเอนไซม์ Von Gierke ได้อธิบายโรคไกลโคเจนที่ส่งผลต่อตับและไตซึ่งตั้งชื่อตามเขาในช่วงทศวรรษ 1920 และการระบุของ Gerty และ Carl Cori ในปี 1952 ถึงการไม่มีกิจกรรมของเอนไซม์กลูโคส-6-ฟอสฟาเตสในตับ ถือเป็นการเชื่อมโยงโดยตรงครั้งแรกๆ ระหว่างความผิดปกติทางคลินิกกับเอนไซม์ที่ขาดหายไปโดยเฉพาะ ซึ่งเป็นรากฐานของการจำแนกชนิดที่ 1 ทศวรรษต่อมาได้มีการเพิ่มความบกพร่องของเอนไซม์ฟอสฟอริเลสในกล้ามเนื้อของโรค McArdle และความบกพร่องของไลโซโซมในโรค Pompe และปัจจุบันแนวทางปฏิบัติสมัยใหม่ได้กำหนดการวินิจฉัยและการติดตามผล

Key figures

• Gerty Cori
• Carl Cori
• Edgar von Gierke
• Joannes Pompe
• Brian McArdle
• Priya Kishnani

Seminal works

• cori-cori-1952
• kishnani-2014
• labrune-2002

Frequently asked questions

เหตุใดโรคจากการสะสมไกลโคเจนบางชนิดจึงทำให้เกิดภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ และบางชนิดทำให้เกิดอาการทางกล้ามเนื้อ?

รูปแบบที่ส่งผลต่อตับ (เช่น ชนิดที่ 1) ทำให้ความสามารถของตับในการปล่อยกลูโคสในระหว่างการอดอาหารบกพร่อง นำไปสู่ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำและตับโต ในขณะที่รูปแบบที่ส่งผลต่อกล้ามเนื้อ (เช่น ชนิดที่ 5) จะขัดขวางการสลายไกลโคเจนในกล้ามเนื้อ นำไปสู่ภาวะทนต่อการออกกำลังกายได้ไม่ดีแทนที่จะเป็นภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ

เหตุใดโรค Pompe จึงถูกจัดอยู่ในกลุ่มทั้งโรคจากการสะสมไกลโคเจนและโรคจากการสะสมในไลโซโซม?

ในโรค Pompe เอนไซม์ที่ขาดหายไปคือกรดอัลฟา-กลูโคซิเดส (acid alpha-glucosidase) ซึ่งโดยปกติจะทำงานอยู่ภายในไลโซโซม ดังนั้นไกลโคเจนจึงสะสมอยู่ภายในออร์แกเนลล์เหล่านี้ ทำให้เป็นทั้งโรคไกลโคเจนและโรคจากการสะสมในไลโซโซม