Variabilitatea clinică și molecular-genetică în fenilcetonurie

Abstract

Introduction: Phenylketonuria (PKU) is an inherited metabolic disorder caused by mutations in the PAH gene, leading to phenylalanine hydroxylase (PAH) deficiency and elevated phenylalanine (Phe) levels in the blood. Identifying the genetic spectrum of PKU is crucial for patient management and personalized treatment strategies. Methods: A cohort of 109 out of 134 Moldovan PKU patients (Phe >2 mg/dL or 120 µmol/L) was genetically analyzed, while 25 could not be included due to difficulties in identifying their mutations due to DNA degradation. A total of 45 different genotypes were detected, 30 reported in the BIOPKU database, 11 were supplemented from the literature and 4 novel genotypes. Polymerase chain reaction and restriction fragment length polymorphism (PCR/RFLP) were used to screen for six common PAH mutations, and Sanger sequencing was employed when no mutations were initially detected. Among the 109 patients, 82 patients (75.2%) had classic PKU, 13(11.9%) had mild PKU, and 10 (9.2%) had mild hyperphenylalaninemia (HPA), reflecting the genetic landscape of PKU in Moldova. Results: The most frequent mutation was R408W, found in 50.6% of alleles, followed by P281L (5.5%), R158Q (3%), R261Q (3%), R252W (2%), and L48S (1%). All frequent detected mutations were missense variants, leading to severe structural and functional impairments of PAH. The severity of each mutation was assessed using the BioPKU database, providing insights into its impact on PAH activity and potential clinical outcomes. Molecular-genetic evaluation plays a key role in selecting personalized therapeutic approaches. Conclusion: This study defines the PAH mutation spectrum in Moldovan PKU patients, with R408W as the predominant variant. These findings contribute to understanding genotype-phenotype correlations and optimizing diagnostic and therapeutic strategies, including predicting BH4 and Sepiapterin responsiveness.

Introducere: Fenilcetonuria (PKU) este o tulburare metabolică, cauzată de mutații ale genei PAH, care duce la deficiența enzimei fenilalanin hidroxilaza (PAH) și la niveluri crescute de fenilalanină (Phe) în sânge. Identificarea spectrului genetic al PKU este crucială pentru gestionarea pacientului și strategiile de tratament personalizate. Metode: O cohortă de 109 din 134 de pacienți moldoveni cu PKU (Phe >2 mg/dL sau120 µmol/L) a fost analizată genetic, în timp ce 25 nu au putut fi incluși din cauza degradării ADN-ului. Au fost detectate un total de 45 de genotipuri diferite, 30 raportate în baza de date BIOPKU, 11 – completate din literatură și 4 genotipuri noi. Reacțiile PCR/RFLP au fost utilizate pentru a detecta șase mutații comune în gena PAH, iar secvențierea Sanger a fost folosită atunci când nu au fost detectate inițial nici o mutație. Dintre cei 109 pacienți, 82 pacienți (75,2%) au avut forma clasică de PKU, 13 (11,9%) au avut forma ușoară și 10 (9,2%) – hiperfenilalaninemie ușoară (HPA), reflectând peisajul genetic al PKU în Moldova. Rezultate: Cea mai frecventă mutație a fost R408W, găsită în 50,6% din cazurile PKU, urmată de P281L (5,5%), R158Q (3%), R261Q (3%), R252W (2%) și L48S (1%). Toate mutațiile detectate frecvente au fost variante missense, ducând la deteriorări structurale și funcționale ale PAH. Severitatea fiecărei mutații a fost evaluată utilizând baza de date BioPKU, oferind perspective asupra impactului acesteia asupra activității PAH și potențialelor rezultate clinice. Evaluarea molecular-genetică joacă un rol cheie în selectarea abordărilor terapeutice personalizate. Concluzii: Acest studiu definește spectrul de mutații în gena PAH la pacienții cu PKU din Moldova, cu varianta predominantă R408W. Aceste descoperiri contribuie la înțelegerea corelațiilor genotip-fenotip și la optimizarea strategiilor diagnostice și terapeutice, inclusiv la prezicerea receptivității BH4 și Sepiapterin.