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Titel / Referat: Phenylketonurie (PKU) - eine angeborene Stoffwechselstörung

Schlagwörter: Stoffwechselerkrankung, Ursachen, Symptome, Diagnose, Heterozygotentest, Gutherie-Test, Therapie, Diät, Geschichte Hausaufgabe, Referat

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Phenylketonurie

Genetischer Hintergrund
Die Phenylketonurie ist eine autosomal- - rezessive Stoffwechselerkrankung. Dabei ist ein Gen auf dem langen Arm des Chromosoms 12 mutiert. PKU wird durch ein so genanntes autosomal-rezessives Gen transportiert. Das heißt, dass beide Elternteile diesen Gendefekt besitzen müssen, damit für das Kind eine Wahrscheinlichkeit für PKU besteht. Unter dieser Voraussetzung hat dann jede Schwangerschaft eine Wahrscheinlichkeit von 25%, dass das Kind mit PKU geboren wird. Dabei beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass jemand überhaupt PKU-Träger ist, 1:50, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass beide Elternteile PKU-Träger sind, bei 1:2500 liegt.

In diesem Beispiel ist das dominante Gen grün und das rezessive blau dargestellt. Beim Paar links trägt der Vater eine Kopie des dominanten und eine Kopie des rezessiven Gens. Die Mutter hat zwei dominante Kopien. Jedes Elternteil überträgt nur eine Kopie an ein Kind. Die vier Kinder (unten) repräsentieren die Wahrscheinlichkeit, mit der Kinder jeweils von ihren Eltern übernommenen Genkombinationen tragen: Hier besteht eine Wahrscheinlichkeit von 50%, dass Kinder Träger des rezessiven Gens sind. Sind beide Eltern Träger (rechts), dann beträgt diese Wahrscheinlichkeit 75% und es besteht darüber hinaus eine 25% Wahrscheinlichkeit, dass ein Kind erkrankt.

Die 4 theoretischen Möglichkeiten der Vererbung des Merkmals “PKU“

  1. Beide Eltern vererben die Anlagen nicht weiter: Das Kind ist gesund.
  2. Nur die Mutter vererbt die Anlage: Das Kind gibt sie weiter an die nächste Generation, ist aber gesund.
  3. Nur der Vater vererbt die Anlagen: Das Kind gibt sie weiter an die nächste Generation ist aber gesund.
  4. Beide Eltern vererben die Anlage: Das Kind hat PKU.

Ursachen von PKU
PKU wird verursacht durch das Fehlen eines bestimmten Enzyms, Phenylalanin-Hydroxylase. Dieses Enzym wandelt normalerweise die lebenswichtige Aminosäure Phenylalanin in die Aminosäure Tyrosin um. (Aminosäuren sind die Grundbausteine der körperlichen Eiweiße) Phenylalanin ist eine essentielle Aminosäure. Essentielle Aminosäuren sind die Aminosäuren, die für den menschlichen Stoffwechsel notwendig sind, aber von ihm selber nicht hergestellt (synthetisiert) werden können, sondern mit der Nahrung aufgenommen werden müssen. Phenylalanin ist ein fester Bestandteil aller tierischen und pflanzlichen Eiweiße. Von der Menge an Phenylalanin, die normalerweise aufgenommen wird, benötigt der Körper nur etwa 10% für den körpereigenen Eiweißaufbau; der größte Teil wird zu Tyrosin weiterverarbeitet. Das Tyrosin ist eine aromatische Aminosäure und wird wiederum weiter verstoffwechselt, zum Beispiel zum dunklen Pigmentstoff Melanin. Melanin, das normalerweise aus Tyrosin gebildet wird, ist verantwortlich für die Pigmentierung unserer Haut, Haare und Augen und somit für die Haut-, Haar-, und Augenfarbe. Da bei der PKU die Herstellung des Melanins gestört ist, haben die unter dieser Krankheit leidenden Kinder auffallend blondes Haar, helle Haut und blaue Augen.

Sofern die Mutation auf dem Chromosom 12 von Vater und Mutter an ein Kind weitergegeben wird, führt dies zu einem Defekt des in der Leber gebildeten Enzyms Phenylalanin- Hyrdoxylase. Dieser Defekt führt dazu, dass die oben beschriebene Umwandlung von dem Phenylalanin zu Tyrosin nicht mehr stattfindet. Findet diese Umwandlung nicht statt, steigt der Phenylalaninspiegel und sammelt sich ein Teil im Blut und Urin und wird ausgeschieden. Ein anderer Teil wird zu Phenylbrenztraubensäure und Phenylazetat umgewandelt. Die Ausscheidung des Phenylazetats durch den Urin und den Schweiß führen dazu, dass die Betroffenen unangenehm riechen (Mäusekotgeruch). Durch einen noch nicht im Detail verstandenen Prozess wirkt dieser Phenylalaninüberschuss toxisch (giftig) auf das zentrale Nervensystem und verursacht dort die im Zusammenhang mit PKU bekannten, irreversiblen Schäden. Das bedeutet, eine dauerhafte Hirnschädigung, die nicht mehr rückgängig gemacht werden kann.

Nicht jedes Kind hat denselben Grad an Enzymmangel. Manche haben noch genügend Enzymaktivität, so dass die Diät relativ gemäßigt ausfallen kann, während andere Kinder eine sehr strenge Diät halten müssen. Die Diät muss für jedes Kind individuell durch erfahrene Stellen ausgearbeitet werden.

Symptome:
Folgende Anzeichen sprechen für PKU:

  • Betroffene Neugeborene und Säuglinge sind noch unauffällig, erst im zweiten bis vierten Monat treten zunächst Erbrechen und Gedeihstörungen auf.
  • Bleibt die Erkrankung unbehandelt, ist nach einigen Wochen eine Verzögerung in der Entwicklung zu erkennen.
  • Die Säuglinge sind unruhig, überregbar und leiden unter Krampfanfällen
  • Unbehandelte Kinder zeigen dann schwere geistige Defekte, epileptische Anfälle, Hypertonie der Muskeln, Hirnkleinwuchs, Pigmentstörung auf der Haut, ekzemähnliche Hautveränderung, allgemeine Überregbarkeit und wie schon erwähnt, einen unangenehmen Geruch (Mäusekot) auf.

Diagnose
Früherkennung ist der Grundstein für eine erfolgreiche Behandlung von PKU. Daher gehört eine Suche nach PKU zum Standardprogramm von Neugeborenen-Untersuchungen in vielen Ländern, auch der Bundesrepublik Deutschland. Obwohl durchschnittlich nur eines von 10.000 Babys PKU hat, sind es alleine in den USA jährlich einige hundert Babys, bei denen PKU diagnostiziert wird, und die danach auf eine entsprechende Diät gesetzt werden. Während früher PKU-Kinder geistige Behinderungen davontrugen und in Anstalten großgezogen wurden, können die Kinder heute dank der Früherkennung und Behandlungsmöglichkeiten völlig normal aufwachsen, und sie haben dieselben Chancen in der Ausbildung und Berufswahl wie gesunde Kinder.

Heterozygotentest:
Da PKU einen rezessiven Erbgang hat, kann die Krankheit nur vererbt werden, wenn beide Elternteile PKU-krank oder heterozygot sind. Wird vermutet, dass das der Fall sein könnte wird ein Heterozygotentest durchgeführt. Dieser ist eigentlich völlig einfach. Heterozygoten stellen nur halb so viel an Phenylalanin- Hyrdoxylase her wie ein Gesunder; zwar reicht diese Menge zum Umbau von Phenylalanin in Tyrosin aus, aber bei erhöhter Zufuhr von Phenylalanin braucht der Körper von Heterozygoten deutlich länger, um eine bestimmte Menge von Phenylalanin in Tyrosin umzuwandeln. In abständen von 2 Stunden wird der Tyrosingehalt im Blut gemessen. Wenn der Tyrosinspiegel eine bestimmte Menge nicht überschreitet, ist man heterozygot.

Gutherie-Test:
Der nach seinem Erfinder benannten Gutherie- Test wird an alle Neugeborenen durchgeführt (etwa 5 Tage nach der Geburt), um festzustellen, ob ein Neugeborenes an PKU erkrankt ist. Sollte dies der Fall, so können rechtzeitig Gegenmaßnahmen getroffen werden (siehe Therapie). Der Gutherie Test funktioniert folgendermaßen. Man nimmt dem neugeborenen etwas Blut aus der Ferse und tröpfelt es auf einen Nährboden. Auf diesem Nährboden sitzen Bakterien- Mangelmutanten (bacterium subtilis). Diese Bakterien können kein Phenylalanin synthetisieren. Das heißt sie können auf einem Nährboden, der kein Phenylalanin enthält, nicht wachsen. Sollten die Bakterien anfangen zu wachsen, deutet das auf einen erhöhten Phenylalaningehalt im Blut hin. Das wiederum bedeutet, dass das Kind an PKU erkrankt ist.

Therapie: Diät
Grundsätzlich ist die Krankheit nach dem heutigen stand des medizinischen Wissens nicht heilbar. Dennoch können sich Kinder weitgehend normal entwickeln, wenn man rechtzeitig mit einer konsequenten Diät beginnt. Die Diät für die schwerste Form von PKU schließt jeglichen Verzehr von eiweißhaltigen Lebensmitteln aus, um den Phenylalaninspiegel im Griff zu halten. Das heißt, dass - außer unter bestimmten, seltenen Umständen - der Genuss von Fleisch, Fisch, Geflügel, Milch, Eiern, Käse, Eiscreme, Gemüse, Nüssen oder vielen mehlhaltigen Produkten unmöglich ist. Stattdessen wird ein synthetisches Ersatznahrungsmittel eingesetzt, das allerdings sehr teuer ist. Glücklicherweise werden diese Kosten in Deutschland von den Krankenversicherungen übernommen. Die Diät wird ergänzt durch spezielle eiweißarme Nahrung und abgewogene oder abgemessene Mengen von Früchten, Gemüse und einigen Getreideprodukten. Diese Nahrungsmittel sind in Mengen erlaubt, die durch die individuelle Toleranzgrenzen des Kindes für Phenylalanin bestimmt werden. Denn Phenylalanin muss mit der Nahrung so weit zugeführt werden, dass der Bedarf für die körpereigene Eiweißsynethese gedeckt wird. Gleichzeitig darf jedoch nicht zuviel Phenylalanin mit der Nahrung aufgenommen werden, damit im Körper kein Überschuss an diesem Stoff entsteht. Die Konzentration von Phenylalanin im Blut steigt ansonst weit über den normalen Wert an. Einige können daher durch ihren Blut-Phenylalanin-Wert eine relativ “liberale” Diät halten, andere müssen eine sehr strenge Diät einhalten. Diese Ernährung erfolgt unter regelmäßiger ärztlicher Kontrolle, Anweisungen von Ernährungsberatern und regelmäßigen Bluttests.

Diätführung
In den ersten Jahren der PKU-Behandlung glaubte man, dass die Diät nach einigen Jahren (im Alter von 6-10 Jahren) beendet werden könnte. Mittlerweile weiß man aber, dass dies zu schwerwiegenden Problemen führt, wie zum Beispiel Lernschwierigkeiten, Verhaltensstörungen (wie Hyperaktivität und höhere Ablenkbarkeit), neurologische Probleme wie Zittern, Hautstörungen wie Ekzeme, und Persönlichkeitsstörungen (bis hin zu Schizophrenie und Panikanfällen). Aus diesen Erkenntnissen resultiert, dass die Diät lebenslang beibehalten werden sollte. Es ist heute auch gängige Meinung, dass der Phenylalaninspiegel im Bereich von 2-6 mg/dl als unkritisch anzusehen ist und damit vor allem im Kindes- und Jugendlichenalter als sicher betrachtet wird. Daher sind häufige Blutkontrollen unerlässlich.

PKU in der Schwangerschaft
Die Diät ist insbesondere für Schwangere mit PKU von großer Bedeutung, da ein hohes Phenylalanin-Niveau das werdende Kind schädigen kann. Wird das Niveau hingegen unterhalb von 6 mg/dl gehalten, kann sich das Kind völlig normal entwickeln und geboren werden.

Geschichte:
Entdeckt wurde die Stoffwechselstörung PKU 1934 vom norwegischen Arzt Asbjörg Fölling. Seine Untersuchung machte Fölling an geistig behinderten Kindern, und er stellte fest, dass der Abbau der Aminosäure Phenylalanin gestört war. Bis allerdings eine Behandlungsmethode entwickelt werden konnte, vergingen fast 20 Jahre. Der deutsche Professor Horst Bickel entwickelte mit anderen Forschern eine Phenylalanin- arme Diät. Der Amerikaner Robert Gutherie hat dann Anfang der 60er Jahre einen nach ihm benannten Test zur Früherkennung der Phenylketonurie entwickelt.

Quellen:

  • www.oegast.at/wasist.htm
  • www.m-ww.de/krankheiten/erbkrankheiten.html
  • www.phenylketonurie.net
häufige Suchphrasen:
vererbung pku, pku referat, pku früherkennung, stoffwechselerkrankungen symptome, geschichte pku





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