Rối loạn oxy hóa axit béo

Rối loạn oxy hóa axit béo là những khiếm khuyết di truyền trong quá trình phân hủy axit béo ở ty thể, quá trình cung cấp năng lượng trong thời gian nhịn ăn và gắng sức kéo dài khi glucose khan hiếm. Khi con đường này bị lỗi, cơ thể không thể huy động chất béo để làm nhiên liệu, dẫn đến thiếu hụt năng lượng và tích tụ độc hại các chất trung gian axit béo bị oxy hóa một phần, thường biểu hiện rõ khi nhịn ăn hoặc bị bệnh. Thiếu hụt acyl-CoA dehydrogenase chuỗi trung bình là nguyên mẫu và là một trong những rối loạn phổ biến nhất được phát hiện qua sàng lọc sơ sinh.

Definition

Rối loạn oxy hóa axit béo là một khiếm khuyết di truyền trong quá trình nhập khẩu hoặc beta-oxy hóa axit béo ở ty thể, làm suy giảm sản xuất năng lượng từ chất béo và gây tích tụ các chất trung gian acyl-CoA và acylcarnitine, điển hình là bệnh được kích hoạt bởi nhịn ăn hoặc căng thẳng dị hóa.

Scope

Mục này bao gồm vai trò của quá trình beta-oxy hóa ty thể trong việc cung cấp năng lượng, hệ thống vận chuyển carnitine nhập khẩu axit béo, các khiếm khuyết enzyme đặc hiệu theo chiều dài chuỗi, và mô hình bệnh lý thiếu hụt năng lượng do nhịn ăn. Đây là một tổng quan tham khảo sử dụng các khiếm khuyết cụ thể chỉ để minh họa và không đưa ra lời khuyên về quản lý.

Key concepts

• Beta-oxy hóa ty thể
• Hệ thống vận chuyển carnitine và chu trình carnitine
• Acyl-CoA dehydrogenase đặc hiệu theo chiều dài chuỗi
• Thiếu hụt acyl-CoA dehydrogenase chuỗi trung bình (MCAD)
• Các khiếm khuyết chuỗi dài (VLCAD, LCHAD, protein ba chức năng)
• Hạ đường huyết không có ketone
• Lập hồ sơ acylcarnitine trong sàng lọc sơ sinh
• Nhịn ăn và bệnh tật như các yếu tố kích hoạt chuyển hóa

Mechanisms

Trong thời gian nhịn ăn, axit béo được giải phóng từ mô mỡ và vận chuyển vào ty thể bởi hệ thống vận chuyển carnitine, sau đó được phân hủy bởi các chu trình beta-oxy hóa lặp đi lặp lại làm ngắn chuỗi và tạo ra acetyl-CoA để sản xuất năng lượng và thể ketone. Một khiếm khuyết trong vận chuyển carnitine hoặc trong một trong các enzyme đặc hiệu theo chiều dài chuỗi làm gián đoạn dòng chảy này, do đó các mô phụ thuộc vào năng lượng có nguồn gốc từ chất béo – gan, tim và cơ xương – bị thiếu nhiên liệu, và quá trình sản xuất thể ketone bị lỗi, tạo ra tình trạng hạ đường huyết không có ketone đặc trưng. Các chất trung gian bị oxy hóa một phần tích tụ dưới dạng các loại acyl-CoA và acylcarnitine tương ứng của chúng, tạo cho mỗi rối loạn một dấu hiệu acylcarnitine đặc trưng trong máu; đây là cơ sở để phát hiện chúng bằng sàng lọc sơ sinh, như được mô tả bởi Spiekerkoetter và được Rinaldo cùng các đồng nghiệp đánh giá. Bởi vì con đường này chủ yếu được yêu cầu trong thời gian nhịn ăn hoặc bị bệnh, các triệu chứng thường là từng đợt và được kích hoạt bởi căng thẳng.

Clinical relevance

Rối loạn oxy hóa axit béo là ví dụ điển hình về bệnh chuyển hóa loại thiếu hụt năng lượng và giải thích tại sao nhịn ăn hoặc bệnh tật xen kẽ có thể gây ra các cơn khủng hoảng chuyển hóa. Các dấu hiệu acylcarnitine dễ nhận biết của chúng khiến chúng trở thành mục tiêu quan trọng của sàng lọc sơ sinh. Mục này tóm tắt bối cảnh sinh hóa và bằng chứng để tham khảo và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Epidemiology

Là một nhóm, những rối loạn này là một thành phần quan trọng của sàng lọc sơ sinh mở rộng; thiếu hụt acyl-CoA dehydrogenase chuỗi trung bình là một trong những sai sót bẩm sinh phổ biến nhất được phát hiện trong chuyển hóa ở nhiều quần thể, trong khi các khiếm khuyết chuỗi dài riêng lẻ thì hiếm hơn. Công trình của Spiekerkoetter ghi lại cách sàng lọc đã thay đổi phổ lâm sàng được công nhận của chúng.

History

Quá trình oxy hóa axit béo ở ty thể đã được đặc trưng về mặt sinh hóa trong suốt giữa thế kỷ XX, và các thiếu hụt cụ thể ở người đã được xác định từ những năm 1970 trở đi khi enzym học và phân tích chất chuyển hóa trưởng thành. Sự phát triển của phép đo khối phổ song song đã làm cho việc lập hồ sơ acylcarnitine trở nên khả thi, và việc đưa thiếu hụt acyl-CoA dehydrogenase chuỗi trung bình và các khiếm khuyết liên quan vào sàng lọc sơ sinh đã biến đổi việc phát hiện chúng từ biểu hiện có triệu chứng sang nhận dạng tiền triệu chứng, mở rộng phạm vi kiểu hình được công nhận như Spiekerkoetter mô tả.

Key figures

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

Seminal works

• rinaldo-2002
• spiekerkoetter-2010

Frequently asked questions

Tại sao các triệu chứng của rối loạn oxy hóa axit béo thường được kích hoạt bởi nhịn ăn hoặc bệnh tật?

Con đường oxy hóa axit béo chủ yếu cần thiết khi glucose xuống thấp – trong thời gian nhịn ăn, tập thể dục kéo dài hoặc bị bệnh. Khi con đường này bị khiếm khuyết, cơ thể không thể chuyển sang đốt cháy chất béo để lấy năng lượng vào những thời điểm đó, vì vậy các cơn khủng hoảng có xu hướng xảy ra trong thời gian căng thẳng dị hóa.

Hạ đường huyết không có ketone là gì và tại sao nó xảy ra?

Đó là lượng đường trong máu thấp kèm theo mức ketone thấp bất thường. Trong rối loạn oxy hóa axit béo, con đường bị suy yếu không thể tạo ra ketone từ chất béo, vì vậy nhiên liệu ketone thông thường bị thiếu ngay cả khi glucose giảm.