Немовля відмовляється від годування груддю, збудливе, дихання неритмічне, сеча має специфічний запах "пивної закваски" або "кленового сиропу". Вроджений дефект якого ферменту викликав дану патологію?

Чому це правильна відповідь

У задачі описано класичну картину спадкової хвороби «кленового сиропу» — лейцинозу, що належить до групи вроджених порушень обміну амінокислот. Порушення стосується катаболізму розгалужених амінокислот: лейцину, ізолейцину та валіну. У нормі ці амінокислоти спочатку зазнають трансамінування з утворенням відповідних α-кетокислот, а далі вступають у реакції окисного декарбоксилювання, що відбуваються в мітохондріальному матриксі. Саме цей другий етап залежить від мультиферментного комплексу дегідрогенази розгалужених α-кетокислот (BCKD), який структурно і функціонально подібний до піруват- та α-кетоглутаратдегідрогеназних комплексів. Механізм дефекту полягає в тому, що полікомпонентний комплекс BCKD використовує тіамінпірофосфат, ліпоєву кислоту, ФАД, НАД⁺ та кофермент А у послідовному каталітичному циклі. При спадковому дефекті будь-якої з його субодиниць комплекс втрачає здатність до окисного декарбоксилювання, внаслідок чого α-кетокислоти лейцину, ізолейцину та валіну накопичуються. Оскільки вони не можуть бути подальше окиснені, вони повертаються у кров і тканини, спричиняючи токсичний ефект на ЦНС. Значна частина токсичності пов’язана з інгібуванням енергетичного метаболізму нейронів, порушенням транспорту амінокислот у мозок і надмірним накопиченням лейцину, який є особливо нейротоксичним. Регуляція процесу за нормальних умов залежить від енергетичного статусу клітини: комплекс BCKD інгібується під дією високоенергетичних молекул (АТФ, НАДН, ацетил-КоА), а активується у станах низької енергії. У випадку спадкового дефекту ці механізми не мають значення, оскільки активність ферменту різко знижена або повністю відсутня незалежно від регуляторних сигналів. Це веде до неконтрольованого накопичення як амінокислот, так і їхніх α-кетокислот. Клінічні прояви — збудливість, нерегулярне дихання, відмова від годування, ураження ЦНС — є прямим наслідком токсичної концентрації лейцину та його похідних. Специфічний «кленовий» або «пивний» запах сечі спричинений високим рівнем ізолейцинового метаболіту — солодкуватих кетокислот, які мають характерний аромат. Саме такий комплекс ознак дозволяє чітко встановити, що порушення знаходиться на рівні BCKD-комплексу, а не інших ферментів амінокислотного або вуглеводного обміну. Тому єдиний варіант відповіді, що пояснює накопичення токсичних продуктів розгалужених амінокислот і появу характерного запаху, — дефект дегідрогенази розгалужених альфа-кетокислот.