De aangeboren stofwisselingsziekten

Inborn Errors of Metabolism

Dit is de groep van aangeboren, recessief-erfelijke, meestal familiale ziekten, die zich in de regel op zeer jeugdige leeftijd openbaren, doch soms op rijpere leeftijd manifest worden; merendeels berusten zij op verminderde werking of afwezigheid van een bepaald enzym, waardoor een bepaalde fase van de stofwisseling wordt geremd of geblokkeerd, maar soms - c.q. tevens - berusten zij op een resorptiestoornis ( resorptie: het proces waarbij vaste stoffen in het lichaam worden opgelost en in de lichaamsvloeistof opgenomen), of op een metabool moleculair structuurdefect in bepaalde eiwitten.

Tot de I.E.M. behoren ziekten welke de stofwisseling betreffen van aminozuren, koolhydraten en vetten, de hemoglobinen, de plasma-eiwitten e.a.

Onder de meer dan 6000 erfelijke aandoeningen bevinden zich ongeveer 600 erfelijke stofwisselingsziekten. Iedere aandoening op zichzelf kan worden beschouwd als een zeldzame aandoening en wordt vaak ook zo aangeduid, echter als men alle varianten bij elkaar optelt dan blijkt het totale voorkomen  niet zo weinig is. Ongeveer 0,5 % van alle levendgeborenen heeft een stofwisselingsziekte en dit betekent per jaar in Nederland circa 900 kinderen.

Verder zijn er ziektebeelden waarbij gedacht wordt aan een stofwisselingsziekte, maar waarbij het defecte enzym (nog) niet gevonden is. Hierdoor is de ziekte niet met zekerheid vast te stellen.

Relatief weinig stofwisselingsziekten zijn te behandelen. Meestal bestaat de behandeling  uit het volgen van een dieet, een orgaan transplantatie of uit de behandeling met speciale medicijnen.

Kinderen die aan een onbehandelbare stofwisselingsziekte lijden, zullen vroeg of laat aan de gevolgen van de stofwisselingsziekte overlijden.

Stofwisseling    of metabolisme ; ( metabolè = Grieks en betekent verandering )

De stofwisseling wordt ook wel ‘ het metabolisme ‘ genoemd.

Onze dagelijkse voeding zoals brood, melk, vlees, groenten , aardappelen enz, bestaat uit verschillende voedingsstoffen zoals eiwitten, vetten , koolhydraten, water en vitaminen.

Deze voedingsstoffen worden in het maagdarmkanaal kleiner gemaakt en opgenomen ( vertering ) in de cel.

In de cel worden de opgenomen voedingsstoffen verder afgebroken en bewerkt, zodat de stoffen gebruikt kunnen worden als bouwstof, brandstof of reserve.

Het hele proces van omzetten en verwerken van stoffen, de nieuwe opbouw van weefsels zoals spieren, botten en organen samen met het vrij maken van energie , wordt stofwisseling of metabolisme genoemd.

Nagenoeg alle stoffen die in levende organismen voorkomen ondergaan een voortdurende vernieuwing ten gevolge van afbraak enerzijds en gelijktijdige opbouw anderzijds. Dit voor levende materie karakteristieke dynamische evenwicht stelt de levende organismen in staat slagvaardig te reageren op variaties in externe en interne omstandigheden. Dit betekent dat de stofwisseling ook van een eenvoudig, eencellig organisme in de tijd kan variëren: niet alle stofwisselingsprocessen waartoe een organisme in staat is, zullen op elk willekeurig ogenblik ook plaatsvinden. De gezamenlijke chemische processen zijn onderworpen aan een groot aantal regulerende factoren, die zowel van interne (genetische) als van externe aard (invloed van de omgeving, fysiologische omstandigheden) kunnen zijn.

De voortdurende vernieuwing van cellulaire bestanddelen gaat gepaard met afgifte van bepaalde stoffen, dwz. met verlies aan chemische energie, uiteindelijk in de vorm van warmte. Een essentieel aspect van de stofwisseling is de voortdurende uitwisseling van stoffen tussen de levende organismen en hun omgeving.


1. KATABOLISME VERSUS ANABOLISME

De verschillende stofwisselingsprocessen worden doorgaans onderscheiden in twee typen: katabole en anabole processen. Onder katabole processen worden verstaan de afbraakprocessen, waarbij hoogmoleculaire stoffen (zoals koolhydraten, vetten, eiwitten en nucleïnezuren) worden afgebroken tot eenvoudiger verbindingen. Tot het katabole deel van de stofwisseling behoort zowel de afbraak van voedingsstoffen als de afbraak (in het proces van vernieuwing) van reeds bestaande cellulaire bestanddelen. Anabole processen daarentegen zijn op te vatten als syntheseprocessen, waarbij complexe cellulaire bestanddelen worden opgebouwd uit eenvoudige voorstadia (precursors), bijv. bij de fotosynthese in chlorofylhoudende cellen CO2 en water.

De katabole en anabole routes van bijv. koolhydraten vallen voor een groot deel samen, zij het dat ze in tegengestelde richting worden doorlopen. Op bepaalde punten is evenwel de anabole route gescheiden van de katabole route; hierdoor is afzonderlijke regulatie van de afbraak en van de opbouw van stoffen mogelijk. Katabolisme en anabolisme zijn nauw met elkaar verweven.

a. Katabole processen zijn in het algemeen oxidatieve processen, dwz. processen waarbij waterstof aan de uitgangsstoffen (koolhydraten, vetten) wordt onttrokken. Hierbij worden dan tevens zgn. reductie-equivalenten (= H-atomen) gevormd, en wel NADH en NADPH. Voor anabole processen geldt in het algemeen juist het omgekeerde; het zijn reductieve processen, waarbij NADPH (doch niet NADH) de reductie-equivalenten levert.

b. Katabolisme produceert energie in de vorm van ATP of verbindingen die gemakkelijk in ATP kunnen worden omgezet. Dit ATP wordt vooral geproduceerd in de ademhalingsketen, waarin de reductie-equivalenten van NADH via een reeks van verbindingen worden overgedragen naar zuurstof. Voor anabole processen is de beschikbaarheid van ATP een absolute vereiste.

c. De bij de afbraak verkregen intermediaire producten fungeren voor een deel als uitgangsstoffen voor anabole processen.

2. SOORTSPECIFICITEIT

De belangrijkste katabole en anabole routes zijn universeel, dus komen in alle levende organismen voor. De belangrijkste soortverschillen in stofwisseling zijn waarneembaar wanneer men de voor de verschillende organismen noodzakelijke voedselpakketten beschouwt. De groene autotrofe planten nemen hierbij een aparte plaats in, omdat vele daarvan al hun bestanddelen uit anorganische voedingsstoffen (CO2 als koolstofbron, nitraat als stikstofbron, enz.) kunnen opbouwen. De uit deze voedingsstoffen te putten chemische energie is zeer beperkt; de synthese van cellulaire bestanddelen (koolhydraten e.d.) vanuit deze eenvoudige verbindingen vergt juist een aanzienlijke hoeveelheid energie. Deze wordt gewonnen in een specifiek proces, de fotosynthese, waarbij zonlicht als energiebron wordt gebruikt. In het fotosynthetisch proces wordt niet alleen ATP gevormd, doch worden ook reductie-equivalenten (H-atomen) aan water onttrokken en overgedragen via NADPH aan (uiteindelijk) CO2. Behalve groene planten zijn ook enkele bacteriën in staat tot fotosynthese.

Voor alle overige organismen dient in het voedselpakket voldoende chemische energie aanwezig te zijn om aan hun intrinsieke energiebehoeften te voldoen. In laatste instantie zijn hierdoor alle overige levensvormen afhankelijk geworden van de fotosynthetiserende organismen, die immers tot een nettoproductie van chemische energie (uit lichtenergie) in staat zijn. In grote trekken kan worden gesteld dat naarmate een organisme hoger op de evolutionaire ladder thuishoort, de verplichte samenstelling van zijn voedselpakket ingewikkelder is. Mensen (en zoogdieren) hebben als energie- en koolstofbron vetten en koolhydraten nodig, en als stikstofbron eiwitten (of een mengsel van aminozuren). Dit hangt samen met de omstandigheid dat de synthesecapaciteiten van de hogere organismen geringer zijn dan die van de lagere organismen; een aantal eenvoudige verbindingen (essentiële aminozuren, essentiële vetzuren; bepaalde coënzymen) kunnen de hogere organismen niet zelf maken en deze dienen derhalve in het voedsel aanwezig te zijn.
 

Verteringsstoornis versus stofwisselingsstoornis:

Voor vertering van voedsel zijn in het maagdarmkanaal enzymen aanwezig. Deze enzymen worden bijvoorbeeld aangemaakt door speekselklieren of de alvleesklier. Wanneer een van deze enzymen ontbreekt , dan ontstaat een verteringsstoornis en worden de voedingsstoffen niet goed afgebroken in het maagdarmkanaal en verlaten ze het lichaam met de ontlasting.

De stofwisseling vindt plaats in de cel en maakt gebruik van enzymen die door de cel zelf worden gemaakt.

Wanneer een enzym niet gemaakt kan worden door de cel ontstaat een stofwisselingsstoornis.

De stoffen zijn dan wel opgenomen in de cel , maar kunnen niet verder verwerkt worden, omdat het enzym, dat een rol speelt bij de omzetting, ontbreekt.