Inborn metabolic diseases : diagnosis and treatment ; with ... 63 tables

Contents I Diagnosis and Treatment: General Principles 1 A Clinical Approach to Inherited Metabolic Diseases . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Jean-Marie Saudubray, Isabelle Desguerre, Frédéric Sedel, Christiane Charpentier Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1 Classification of Inborn Errors of Metabolism . . 5 1.1.1 Pathophysiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1.2 Clinical Presentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2 Acute Symptoms in the Neonatal Period and Early Infancy (<1 Year) . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.1 Clinical Presentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.2 Metabolic Derangements and Diagnostic Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3 Later Onset Acute and Recurrent Attacks (Late Infancy and Beyond) . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.1 Clinical Presentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.2 Metabolic Derangements and Diagnostic Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.4 Chronic and Progressive General Symptoms/Signs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.4.1 Gastrointestinal Symptoms . . . . . . . . . . . . . 24 1.4.2 Muscle Symptoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.4.3 Neurological Symptoms . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.4.4 Specific Associated Neurological Abnormalities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.5 Specific Organ Symptoms . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.5.1 Cardiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.5.2 Dermatology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.5.3 Dysmorphology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.5.4 Endocrinology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.5.5 Gastroenterology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 1.5.6 Hematology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 1.5.7 Hepatology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1.5.8 Immune System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 1.5.9 Myology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 1.5.10 Nephrology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 1.5.11 Neurology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 1.5.12 Ophthalmology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 1.5.13 Osteology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.5.14 Pneumology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.5.15 Psychiatry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1.5.16 Rheumatology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1.5.17 Stomatology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1.5.18 Vascular Symptoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2 Newborn Screening for Inborn Errors of Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Bridget Wilcken 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.2 General Aspects of Newborn Screening . . . . . . 51 2.2.1 Aims and Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.2.2 Sensitivity, Specificity, and Positive Predictive Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.2.3 Technical Aspects of Newborn Screening Tests . . 51 2.2.4 Range of Possibilities from Early Detection . . . . 52 2.2.5 Tandem Mass Spectrometry . . . . . . . . . . . . . 52 2.3 Screening for Individual Inborn Errors of Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.3.1 Phenylketonuria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.3.2 Galactosaemias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.3.3 Aminoacidopathies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.3.4 Organic Acid Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.3.5 Fatty Acid Oxidation Disorders . . . . . . . . . . . . 55 2.3.6 Other Neonatal Screening Programmes . . . . . . 57 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3 Diagnostic Procedures: Function Tests and Postmortem Protocol . . . . . . . . . . . . . 59 Guy Touati, Jan Huber, Jean-Marie Saudubray 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.2 Functional Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.2.1 Metabolic Profile over the Course of the Day . . . 61 3.2.2 Fasting Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.2.3 Glucose Loading Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.2.4 Galactose Loading Test . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.2.5 Fructose Loading Test . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.2.6 Protein and Allopurinol Loading Test . . . . . . . . 66 3.2.7 Fat Loading Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.2.8 Tetrahydrobiopterin Test . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.2.9 Exercise Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.3 Postmortem Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.3.1 Cells and Tissues for Enzyme Assays . . . . . . . . 68 3.3.2 Cells and Tissues for Chromosome and DNA Investigations . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.3.3 Skin Fibroblasts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.3.4 Body Fluids for Chemical Investigations . . . . . . 68 3.3.5 Imaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.3.6 Autopsy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4 Emergency Treatments . . . . . . . . . . . . . . . 71 Viola Prietsch, Hélène Ogier de Baulny, Jean-Marie Saudubray 4.1 General Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.1.1 Supportive Care . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 VIII 4.1.2 Nutrition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.1.3 Specific Therapies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.1.4 Extracorporeal Procedures for Toxin Removal . . 73 4.2 Emergency Management of Particular Clinical Presentations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.2.1 Neurological Deterioration . . . . . . . . . . . . . . 74 4.2.2 Liver Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.2.3 Neonatal Hypoglycemia . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.2.4 Cardiac Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.2.5 Primary Hyperlactatemia . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.2.6 Intractable Convulsions . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.3 Final Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 5 Treatment: Present Status and New Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 John H. Walter, J. Ed Wraith 5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.2 Reducing the Load on the Affected Pathway . . . 83 5.2.1 Substrate Reduction by Dietary Restriction . . . . 83 5.2.2 Substrate Reduction by Inhibition of Enzymes Within the Pathway . . . . . . . . . . . 83 5.3 Correcting Product Deficiency . . . . . . . . . . . . 84 5.3.1 Replenishing Depleted Products . . . . . . . . . . 84 5.3.2 Increasing Substrate Supply . . . . . . . . . . . . . 84 5.3.3 Providing Alternative Substrates . . . . . . . . . . 85 5.4 Decreasing Metabolite Toxicity . . . . . . . . . . . 85 5.4.1 Removing Toxic Metabolites . . . . . . . . . . . . . 85 5.4.2 Blocking the Effects of Toxic Metabolites . . . . . 85 5.5 Stimulating Residual Enzyme . . . . . . . . . . . . 85 5.5.1 Co-Enzyme Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.5.2 Enzyme Enhancement Therapy . . . . . . . . . . . 86 5.6 Transplantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 5.6.1 Hematopoietic Stem Cell Transfer . . . . . . . . . . 87 5.6.2 Other Organ Transplantation . . . . . . . . . . . . . 87 5.7 Pharmacologic Enzyme Replacement . . . . . . . 88 5.7.1 Gaucher Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.7.2 Fabry Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.7.3 Mucopolysaccharidosis Type I . . . . . . . . . . . . 88 5.7.4 Mucopolysaccharidosis Type VI . . . . . . . . . . . 88 5.7.5 Pompe Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.7.6 Other Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.8 Gene Therapy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5.8.1 Gene Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5.8.2 Pharmacological Gene Therapy . . . . . . . . . . . 89 5.9 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 II Disorders of Carbohydrate Metabolism 6 The Glycogen Storage Diseases and Related Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . 101 G. Peter A. Smit, Jan Peter Rake, Hasan O. Akman, Salvatore DiMauro 6.1 The Liver Glycogenoses . . . . . . . . . . . . . . . . 103 6.1.1 Glycogen Storage Disease Type I (Glucose-6-Phosphatase or Translocase Deficiency) 103 6.1.2 Glycogen Storage Disease Type III (Debranching Enzyme Deficiency) . . . . . . . . . 108 6.1.3 Glycogen Storage Disease Type IV (Branching Enzyme Deficiency) . . . . . . . . . . . 109 6.1.4 Glycogen Storage Disease Type VI (Glycogen Phosphorylase Deficiency) . . . . . . . 111 6.1.5 Glycogen Storage Disease Type IX (Phosphorylase Kinase Deficiency) . . . . . . . . . 111 6.1.6 Glycogen Storage Disease Type 0 (Glycogen Synthase Deficiency) . . . . . . . . . . . 112 6.2 The Muscle Glycogenoses . . . . . . . . . . . . . . . 112 6.2.1 Glycogen Storage Disease Type V (Myophosphorylase Deficiency) . . . . . . . . . . . 113 6.2.2 Glycogen Storage Disease Type VII (Phosphofructokinase Deficiency) . . . . . . . . . 113 6.2.3 Phosphoglycerate Kinase Deficiency . . . . . . . . 114 6.2.4 Glycogen Storage Disease Type X (Phosphoglycerate Mutase Deficiency) . . . . . . 114 6.2.5 Glycogen Storage Disease Type XII (Aldolase A Deficiency) . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 6.2.6 Glycogen Storage Disease Type XIII (..-Enolase Deficiency) . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 6.2.7 Glycogen Storage Disease Type XI (Lactate Dehydrogenase Deficiency) . . . . . . . . 115 6.2.8 Muscle Glycogen Storage Disease Type 0 (Glycogen Synthase Deficiency) . . . . . . . . . . . 115 6.3 The Generalized Glycogenoses and Related Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 6.3.1 Glycogen Storage Disease Type II (Acid Maltase Deficiency) . . . . . . . . . . . . . . . 115 6.3.2 Danon Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 6.3.3 Lafora Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 7 Disorders of Galactose Metabolism . . . . . . . 121 Gerard T. Berry, Stanton Segal, Richard Gitzelmann 7.1 Deficiency of Galactose-1-Phosphate Uridyltransferase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 7.1.1 Clinical Presentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 7.1.2 Metabolic Derangement . . . . . . . . . . . . . . . 123 7.1.3 Genetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 7.1.4 Diagnostic Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 7.1.5 Treatment and Prognosis . . . . . . . . . . . . . . . 124