Induziert Hyperphenylalaninämie einen Gehirnglucose-Hypometabolismus? Befunde der cerebrospinalen Flüssigkeit bei behandelten erwachsenen Patienten mit Phenylketonurie

Trotz zahlreicher Studien bei menschlichen Patienten und Tiermodellen zur Phenylketonurie (PKU; OMIM#261600) sind die Pathophysiologie der PKU und die zugrunde liegenden Ursachen der Gehirnfunktionseinschränkung und kognitiven Probleme bei PKU-Patienten nicht gut verstanden. In dieser Studie wurde die lumbale cerebrospinale Flüssigkeit (CSF) sofort nach der Blutentnahme von frühbehandelten erwachsenen PKU-Patienten, die über Nacht gefastet hatten, entnommen. Die Metabolit- und Aminosäurekonzentrationen in der CSF von PKU-Patienten wurden mit denen von Nicht-PKU-Kontrollen verglichen. Die CSF-Konzentrationen und CSF/Plasma-Verhältnisse für Glucose und Laktat waren unterhalb des Normalwerts, ähnlich wie bei Patienten mit Glukosetransporter 1 (GLUT1)-Defizienz, die viele der gleichen klinischen Symptome wie unbehandelte PKU-Patienten aufweisen. Die CSF-Glucose- und Laktatwerte waren negativ mit CSF-Phenylalanin (Phe) korreliert, während die CSF-Glutamin- und Glutamatwerte positiv mit den CSF-Phe-Werten korreliert waren. Plasma-Glucosewerte waren negativ mit Plasma-Phe-Konzentrationen bei PKU-Patienten korreliert, was teilweise die reduzierten CSF-Glucosekonzentrationen erklärt. Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass die Gehirnglucosekonzentrationen niedrig genug sind, um die Gehirnglucoseverwertung zu beeinträchtigen, könnte es sein, dass der Metabolismus von Phe im Gehirn zur Produktion von Phenyllaktat, das über die Blut-Hirn-Schranke ins Blut transportiert werden kann, Glucose und/oder Laktat verbraucht, um das Kohlenstoffgerüst für Glutamat zu erzeugen. Dieses Glutamat wird dann in Glutamin umgewandelt und transportiert das aus Phe abgeleitete Ammoniak vom Gehirn ins Blut. Während dieser Mechanismus noch getestet werden muss, könnte er die Korrelationen der CSF-Glutamin-, Glucose- und Laktatkonzentrationen mit CSF-Phe erklären.