Die Ursachen der Entstehung der Phenylketonurie (PKU) bei einem neugeborenen Menschen liegen in der Weitergabe eines defekten Gens durch beide Elternteile. Der Gendefekt besteht dabei im Chromoson 12, das die Phenylalaninhydroxylase codiert. Für diesen Gendefekt sind bis heute über 400 Mutationen entdeckt worden. Je nach vererbter Mutation fallen die Symptome beim Patienten unterschiedlich stark aus. Die Folgen dieses Gendefektes betreffen in erster Linie die biochemischen Vorgänge im Stoffwechsel des betroffenen Menschen.
Phenylalaninhydroxylase Mangel
Im durch die Genmutation geschädigten Körper ist das Enzym Phenylalaninhydroxylase (PAH) nicht vorhanden oder weist keine ausreichende Aktivität auf. Dadurch erhöht sich im Körper die Konzentration von Phenylalanin. Der Stoffwechsel baut infolgedessen überdurchschnittlich viel Phenylessigsäure (Phenylacetat), Phenylbrenztraubensäure (Phenylpyruvat) und Phenylmilchsäure (Phenyllaktat) ab. Der Name Phenylketonurie wurde hergeleitet durch die überhöhte Ausscheidung des Phenyllaktat. Die nichtessenziellen Aminosäure Tyrosin wird aufgrund der zu hohen Ausscheidung von Phenyllaktat nicht in ausreichendem Maße vom Stoffwechsel selbst erzeugt und schränkt dadurch die Biosynthese von Schilddrüsenhormonen, des Farbpigments Melanin (erforderlich für die Färbung von Haut und Haaren) und des Neurotransmitters Dopamin ein. Die fehlende oder nicht ausreichende Umwandlung der Aminosäure Phenylalanin in Tyrosin verursacht also, dass beim Stoffwechsel nicht genug Tyrosin zur Verfügung steht, um bestimmte essentielle Hormone und Überträgerstoffe im Gehirn des Patienten aufzubauen. Die durch diesen fehlenden Stoffwechselprozess nicht abgebaute Aminosäure bleibt im Blutkreislauf und den Körperflüssigkeiten und führt zu Vergiftungssymptomen.
Atypische Phenylketonurie
Neben dieser klassischen Phenylketonurie, die in 98% aller Krankheitsfälle die Ursache darstellt, ist auch die atypische Phenylketonurie bekannt. Hierbei liegt eine Störung im Stoffwechsel des Tetrahydrobiopterins (BH4) vor, eines Koenzyms der Phenylalaninhydroxylase. Tetrahydrobiopterin ist für die Produktion der Neurotransmitter Serotonin und Dopamin von essentieller Bedeutung. Das nicht ausreichende Vorhandensein dieser beiden Neurotransmitter sorgt für schwerwiegende Schäden beim Patienten. Eine weitere mögliche Ursache der atypischen Phenylketonurie ist ein Defekt im Enzym Dihydropteridinreduktase (DHPR). Dieser Dihydropteridinreduktasemangel verhindert eine ausreichende Reduktion des Dihydrobiopterins zu Tetrahydrobiopterin.
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Stoffwechselstörung
