A 37-year-old man is admitted to hospital with mental confusion and disorientation. His wife reports he became more irritable and forgetful in the past year. In addition, she notes that he became a vegan a year ago, and currently, his diet consists of starchy foods like potatoes, corn, and leafy vegetables. GI symptoms include anorexia, diarrhea and vomiting. He has glossitis and skin lesions that appear as vesicles over the extremities. Eczema-like lesions around the mouth, as well as desquamation and roughened skin over the hands are also present. Neurologic examination reveals symmetrical hypesthesia for all types of sensation in both upper and lower extremities in a «gloves and socks» distribution. Deficiency in diet of which of the following amino acids is the most likely cause of this condition?

Чому це правильна відповідь

Дефіцит триптофану розвивається при веганській дієті з переважанням крохмалистих продуктів (картопля, кукурудза) та листкових овочів, оскільки триптофан є есенціальною амінокислотою і міститься переважно в продуктах тваринного походження (м’ясо, яйця, молоко), а в рослинних джерелах його вміст низький, особливо в злаках і крохмалистих овочах. Триптофан є попередником синтезу нікотинаміду (вітаміну PP) за кишковим шляхом: у печінці триптофан перетворюється 3-гідроксиантранілатом через серію реакцій за участю триптофан-2,3-діоксигенази (залежить від піридоксальфосфату), кінуренінази та 3-гідроксиантранілат-3,4-діоксигенази з утворенням хінолінової кислоти, яка далі перетворюється на нікотинамононуклеотид і NAD/NADP. Один мг нікотинаміду еквівалентний приблизно 60 мг триптофану, тому при дефіциті останнього розвивається недостатність NAD/NADP-залежних процесів. Клінічно це проявляється пелагрою (деменція, дерматит, діарея, глосит), оскільки NAD є коферментом численних дегідрогеназ у гліколізі, циклі Кребса, β-окисненні та пентозофосфатному шляху, а його дефіцит порушує енергетичний обмін у нейронах, епітеліальних клітинах шкіри та слизових кишечнику. Психічні порушення (дратівливість, забудькуватість, дезорієнтація, сплутаність свідомості) виникають через зниження синтезу серотоніну (з триптофану за участю триптофангідроксилази та декарбоксилази ароматичних амінокислот), що призводить до порушення нейротрансмісії в ЦНС, а також через енергетичний дефіцит у нейронах від недостатності NAD-залежних дегідрогеназ. Шкірні ураження (фотодерматит на відкритих ділянках) пов’язані з порушенням репарації ДНК та апоптозу в кератиноцитах через дефіцит NAD як субстрату полі(АДФ-рибоза)полімерази, а глосит і діарея — з порушеннями проліферації та енергетичного обміну в епітелії язика та кишечнику. Хронічний дефіцит триптофану призводить до негативного азотного балансу, втрати маси тіла та погіршення імунної відповіді, оскільки триптофан необхідний для синтезу білків. Регуляція кишкового шляху синтезу нікотинаміду залежить від наявності вітаміну B6 (піридоксальфосфат) та індукції ферментів глюкокортикоїдами, але при низькому надходженні триптофану цей шлях не компенсує дефіцит. Саме триптофан є правильним варіантом, оскільки його хронічний дефіцит при веганській дієті без достатнього рослинного білка (горіхи, бобові) безпосередньо викликає симптоми пелагри через блокаду синтезу NAD та серотоніну; ключова біохімічна ознака — есенціальний характер амінокислоти та її роль як єдиного попередника нікотинаміду в дієті без ніацину, що відрізняє цю ситуацію від дефіциту інших есенціальних амінокислот, які не пов’язані з пелагроподібною тріадою та неврологічними розладами.