كتب أمراض أيض النحاس الوراثية

ترتبط العديد من الأمراض الوراثية النادرة (داء ويلسون، ومرض مينكس، والتسمم بالنحاس مجهول السبب، تشمع كبد الأطفال الهنود) بالاستخدام غير المناسب للنحاس في الجسم. تنطوي كل هذه الأمراض على طفرات في الجينات التي تحتوي على الشفرات الوراثية لإنتاج بروتينات محددة تشارك في امتصاص وتوزيع النحاس. عندما تكون هذه البروتينات معطوبة، فإن النحاس إما يتراكم في الكبد أو يفشل الجسم في امتصاص النحاس.

هذه الأمراض موروثة ولا يمكن اكتسابها. تعديل مستوى النحاس في النظام الغذائي أو مياه الشرب لن يعالج هذه الأمراض (على الرغم من العلاجات المتاحة لعلاج أعراض مرض فائض النحاس الوراثي).

تُمكّن دراسة أمراض أيض النحاس الوراثية والبروتينات المرتبطة بها العلماء من فهم كيفية استخدام الجسم البشري للنحاس، ولماذا هي مهمة كمغذيات دقيقة أاساسية.

تنشأ الأمراض من عيوب في مضختي نحاس متشابهتين، وهما مضخة منيكس ومضخة ويلسون لمختصر الأتباز النحاسي (Cu-ATPases). يتم التعبير عن مضخة مينكس في أنسجة مثل الخلايا الليفية اليافعة لبناء الجلد، والكلى، والمشيمة، والدماغ، والجهاز الهضمي والأوعية الدموية، في حين يتم التعبير مضخة ويلسون أساسًا في الكبد، ولكن أيضًا في الغدد الثديية وربما في الأنسجة المتخصصة الأخرى. تقود هذه المعرفة العلماء نحو العلاجات الممكنة لأمراض النحاس الوراثية.

مرض مينكس

وُصِف مرض مينكس، وهو حالة وراثية لنقص النحاس، لأول مرة من قبل جون مينكس في عام 1962. وهو اضطراب نادر مرتبط بكرموسوم X ويؤثر على ما يقرب من 1,000,000 مولود حي، معظمهم من الأولاد. لا يستطيع الكبد في مرضى مينكس امتصاص النحاس الأساسي اللازم للمرضى للبقاء على قيد الحياة. يتوفى المريض عادة في مرحلة الطفولة المبكرة: حيث يموت معظم الأفراد المصابين قبل عمر 10 سنوات، على الرغم من بقاء العديد من المرضى حتى سن المراهقة وأوائل العشرينات.

البروتين الذي ينتجه جين مينكس هو المسؤول عن نقل النحاس عبر القناة الهضمية والحاجز الدموي الدماغي. الطفرة في الجينات التي تشفر أتباز النحاس تبقي النحاس محاصراً في بطانة الأمعاء الدقيقة. وبالتالي، لا يمكن ضخ النحاس من الخلايا المعوية إلى الدم لنقله إلى الكبد وبالتالي إلى بقية الجسم. وبالتالي يشبه المرض النقص الغذائي الشديد في النحاس على الرغم من الابتلاع الكافي للنحاس.

وتشمل أعراض المرض الشعر الخشن الجاف ناقص الصبغة، وغيره من مشاكل حديثي الولادة، بما في ذلك عدم القدرة على التحكم في درجة حرارة الجسم، والتخلف العقلي، والعيوب الهيكلية، ونمو الأنسجة الضامة غير الطبيعية.

يظهر على مرضى مينكس اضطرابات عصبية حادة، على ما يبدو بسبب عدم وجود العديد من الأنزيمات المعتمدة على النحاس اللازمة لنمو الدماغ، بما في ذلك انخفاض نشاط سيتوكروم سي أكسيداز. يرجع الشعر الهش، ناقص الصبغة ذو المظهر المجعد، إلى قصور في انزيم نحاسي غير معروف. وينتج عن انخفاض نشاط أُكسيداز الليزيل حدوث خلل في الكولاجين والإيلاستين وخلل في النسيج الضام بما في ذلك أم الدم الأبهرية، والجلد الرخو، والعظام الهشة.

مع التشخيص المبكر والعلاج الذي يتكون من حقن يومية من مادة الهيستدين النحاسيية التي تُعطى داخل الصفاق وداخل القراب في الجهاز العصبي المركزي، حيث تمكن هذه الحقن من تجنب بعض المشاكل العصبية الشديدة والبقاء على قيد الحياة لفترة طويلة. ومع ذلك، يحتفظ مرضى مينكس باضطرابات غير طبيعية في العظام والنسيج الضام ويظهر عليهم تخلف عقلي خفيف إلى حاد. حتى مع التشخيص المبكر والعلاج، فإن مرض مينكس يكون مميتًا في الغالب.

يؤدي البحث المستمر في مرض مينكس إلى فهم أكبر لاستتباب النحاس، والآليات البيوكيميائية المعنية بالمرض، والطرق الممكنة لعلاجه. تم تصميم الفحوصات لبحث نقل النحاس عبر الحاجز الدموي الدماغي، والتي تستند إلى دراسات أجريت على فئران معدلة وراثيًا، لمساعدة الباحثين على فهم السبب الأساسي لنقص النحاس في مرض مينكس. يتم تغيير التركيب الجيني "للفئران المعدلة جينيًا" بطرق تساعد الباحثين على اكتساب وجهات نظر جديدة حول نقص النحاس. لقد كان البحث حتى الآن قيمًا: يمكن "إيقاف" الجينات تدريجياً لاستكشاف درجات متفاوتة من نقص النحاس.

كما لاحظ الباحثون في أنابيب اختبار أن الحمض النووي التالف في خلايا مريض مينكس يمكن إصلاحه. في الوقت المناسب، يمكن العثور على الإجراءات اللازمة لإصلاح الجينات التالفة في جسم الإنسان.

داء ويلسون

مرض ويلسون هو اضطراب وراثي صبغي جسمي نادر متنحٍ (محمول على كروموسوم 13) يؤثر على نقل النحاس مما يسبب زيادة في النحاس في الكبد. وهذا يؤدي إلى تسمم الكبد، من بين أعراض أخرى. ويعتبر المرض قابلًا للعلاج الآن.

ينشأ داء ويلسون عن طريق طفرات في البروتين الذي ينقل النحاس من الكبد إلى الصفراء للإفراز. ينطوي المرض على ضعف دمج النحاس في السيرولوبلازمين وضعف إخراج النحاس في العصارة الصفراوية وعادة ما يحدث هذا بسبب طفرات تضعف وظيفة مضخة ويلسون للنحاس. هذه الطفرات الجينية تؤدي إلى التسمم بالنحاس بسبب تراكم النحاس الزائد، في الغالب في الكبد والدماغ ، وبدرجة أقل، في الكلى والعينين وغيرها من الأعضاء.

يصيب هذا المرض حوالي 1 / 30.000 رضيعًا من كلا الجنسين، وقد يصبح سريريًا واضحًا في أي وقت من الرضاعة إلى المراحل الأولى للبلوغ. يتراوح عمر بداية مرض ويلسون من 3 إلى 50 عامًا. تشمل الأعراض الأولية وجود اضطرابات في الكبد أو الجهاز العصبي أو الأمراض النفسية، ونادراً ما توجد أعراض في الكلى أو الجهاز الهيكلي أو الغدد الصماء. يتطور المرض مع تعميق اليرقان وتطور اعتلال دماغي، واضطرابات شديدة في التخثر، ترتبط في بعض الأحيان بالتخثر داخل الأوعية، والقصور الكلوي النهائي. يظهر نوع غريب من الرعاش في الأطراف العليا وبطء في الحركة وتغيرات في المزاج. تظهر حلقات كايزر-فلايشر، وتكون بلون بني صدئ في الحواف الخارجية للقزحية بسبب ترسب النحاس في 90٪ من المرضى، مع بدء النحاس في التراكم والتأثير على الجهاز العصبي.

تقريبًا، يتوفى المريض دائمًا إذا لم يتم علاج المرض. لحسن الحظ، فإن تحديد الطفرات في جين "مضخة أتباز ويلسون" الذي ينشأ منه معظم حالات مرض ويلسون، جعلت اختبار الحمض النووي للتشخيص ممكنًا.

إذا تم تشخيص المرض وعلاجه في وقت مبكر بما فيه الكفاية، قد يعيش المرضى الذين يعانون من مرض ويلسون حياة طويلة ومنتجة. يتم معالجة داء ويلسون عن طريق استخدام د-بنيسيلامين (الذي يلتقط ويربط النحاس ويمكّن المرضى من إفراز النحاس الفائض المتراكم في الكبد) فيما يعترف بالعلاج بالاستخلاب، ويمكن العلاج بكبريتات الزنك أو خلات الزنك، وتقييد كمية النحاس في المدخول الغذائي، مثل الابتعاد عن تناول الشوكولاتة والمحار والفطر. يعتبر العلاج بالزنك العلاج المفضل الآن. حيث ينتج الزنك كتلة مخاطية من خلال تنشيط الميتالوثيونين، والذي يقوم بدوره بربط النحاس بخلايا الغشاء المخاطي حتى ينزلق وينتهي في البراز. ويتنافس مع الحديد على الامتصاص في الأمعاء عن طريق بروتين يسمى الناقل المعدني ثنائي التكافؤ(DMT1 ). في الآونة الأخيرة، أظهرت العلاجات التجريبية التي تستخدم tetrathiomolybdate نتائج واعدة. يبدو أن Tetrathiomolybdate هو شكل ممتاز من العلاج الأولي في المرضى الذين يعانون من أعراض عصبية. على النقيض من العلاج بنسيلامين، نادرًا ما يسمح العلاج الأولي مع tetrathiomolybdate بتدهور عصبي آخر، والذي لا يمكن علاجه في كثير من الأحيان.

تم وصف أكثر من 100 عيوب وراثية مختلفة تؤدي إلى مرض ويلسون وهي متاحة على الإنترنت في [1]. بعض الطفرات لديها طابع جغرافي.

يحمل العديد من مرضى ويلسون طفرات مختلفة على كل كروموسوم 13 (أي أنه مركب متغاير الزيجوت). حتى في الأفراد الذين يحملون طفرات متماثلة الزيجوت، قد يختلف ظهور وشدة المرض. الأفراد ذوو الطفرات الحادة متماثلة الزيجوت (على سبيل المثال، تلك التي تقطع البروتين) يبدأ فيها المرض في وقت مبكر. قد تكون شدة المرض أيضًا دالة للعوامل البيئية، بما في ذلك كمية النحاس في النظام الغذائي أو التباين في وظيفة البروتينات الأخرى التي تؤثر على استتباب النحاس.

لقد تم اقتراح أن الطفرات الجينية لمرض ويلسون متغايرة الزيجوت، قد تكون أكثر قابلية لمواجهة كميات مرتفعة من النحاس من عامة الناس. وقد قدر معدل حدوث متغاير الزيجوت بـ 1/90 شخص من إجمالي عدد السكان. ومع ذلك، لا يوجد دليل لدعم هذه التكهنات. علاوة على ذلك، لا تشير مراجعة البيانات حول الأمراض الصبغية الجسمية المتنحية أحادية الأليلات عند البشر إلى احتمال تضرر الحاملين لزيجوت متغاير بشكل سلبي نتيجة حالتهم الوراثية المتغيرة.

متلازمات وراثية أخرى مرتبطة بالنحاس

أمراض أخرى تظهر فيها اضطرابات في استقلاب النحاس وتشمل تشمع الأطفال الهنود (ICC) والتسمم بالنحاس المستوطن في تيرول (ETIC)، والتسمم بالنحاس مجهول السبب (ICT)، والمعروف أيضًا باسم تشمع الأطفال غير الهنود. التسمم بالنحاس مجهول السبب هو مرض وراثي معترف به في أوائل القرن العشرين في منطقة تيرول بالنمسا وفي منطقة بونه في الهند.

ICC ، ICT ، و ETIC هي متلازمات تحدث في سن الطفولة وتتشابه في مسبباتها وأعراضها. ويبدو أن كل هذه المتلازمات لها مكون وراثي وتنشأ من ارتفاع في مدخول النحاس.

في حالات ICC، فإن كمية النحاس المرتفعة ناتجة عن تسخين و / أو تخزين الحليب في أوانٍ من النحاس أو النحاس الأصفر. من ناحية أخرى، ترجع حالات ICT إلى ارتفاع تركيز النحاس في إمدادات المياه. على الرغم من أن التعرض لتركيزات مرتفعة من النحاس توجد عادة في كلا المرضين، ويكن يبدو أن بعض الحالات تتطور لدى الأطفال الذين يرضعون من الثدي فقط أو الذين يتلقون مستويات منخفضة من النحاس في إمدادات المياه. تتمثل الفرضية السائدة حاليًا في أن ICT ناتجة عن آفة وراثية تؤدي إلى ضعف استقلاب النحاس مضافًا إليه كمية عالية من مدخول النحاس. وقد تم دعم هذه الفرضية من خلال تكرار وجود قرابة عصب بين الوالدين في معظم هذه الحالات، وهي غائبة في المناطق ذات محتوى مرتفع من النحاس في مياه الشرب والتي لا تحدث فيها هذه المتلازمات.

يبدو أن التسمم بالنحاس مجهول السبب آخذ في التلاشي نتيجة لزيادة التنوع الوراثي بين السكان المتضررين بالتزامن مع البرامج التعليمية لضمان استخدام أواني الطهي مطلية بالقصدير بدلاً من الأواني والمقليات النحاسية التي تختلط مباشرة بالأطعمة المطبوخة. لم ترتبط حالات تليف الكبد في مرحلة الطفولة المبكرة التي تم تحديدها في ألمانيا على مدى 10 سنوات بمصادر خارجية من النحاس أو بتركيز مرتفع للمعادن في الكبد. اليوم، تنشأ حالات تلقائية من تسمم النحاس مجهول السبب.