Systemische Biomarker für Hirnverletzungen durch Hyperammonämie

Ammoniak ist ein Abfallprodukt des Protein- und Aminosäurekatabolismus und ist auch ein starkes Neurotoxin. Der Ansturm hoher Ammoniakspiegel im Blut auf das Gehirn kann sich als zytotoxisches Hirnödem und vaskuläre Beeinträchtigung manifestieren, was zu geistigen und Entwicklungsstörungen führt. Darüber hinaus tritt die klinische Hyperammonämie in unterschiedlichen Intervallen wieder auf, was die kumulative Schädigung des Gehirns und die Wahrscheinlichkeit eines irreversiblen Komas und des Todes während einer Hyperammonämie-Episode aufgrund einer vaskulären Beeinträchtigung oder eines Hirnbruchs erhöhen kann. Die Toleranzschwelle für erhöhtes Ammoniak im Blut ist sehr niedrig und Konzentrationen über 100 µM können eine Funktionsstörung des Gehirns verursachen, die sich in Übelkeit, Erbrechen, Lethargie und anormalem Verhalten manifestiert; Höhere Konzentrationen können Koma und sogar den Tod verursachen. Das Versäumnis, Ammoniak zu entfernen, kann auf vererbte Defekte des Harnstoffzyklus, einige Defekte im Aminosäurekatabolismus und den Abbau von Fettsäuren zurückzuführen sein.

Ziel 1 – Bestimmung der Chronologie von Biomarkern für Hirnverletzungen – S100B, NSE und UCHL1 – als Reaktion auf eine hyperammonämische (HA) Hirnschädigung bei Patienten mit einer erblichen hyperammonämischen Erkrankung. Wir stellten die Hypothese auf, dass Erhöhungen von S100B, NSE und UCHL1 parallel zum Anstieg des Blutammoniakspiegels verlaufen. Diese Biomarker werden während des gesamten Krankenhausaufenthalts wegen HA bis zur Normalisierung des Blutammoniaks und des Geisteszustands des Patienten gleichzeitig mit den Ammoniakwerten gemessen.

Ziel 2 – Bestimmung, ob S100B, NSE und UCHL1 bei Patienten mit zwei anderen angeborenen Stoffwechselstörungen, bei denen die primäre Pathologie eine neurologische Schädigung ist, Ahornsirupkrankheit (MSUD) und Glutarazidämie (GA1), verändert sind. Wir nehmen an, dass neuronale und astrogliale Verletzungen bei diesen Erkrankungen auch zu erhöhten Spiegeln von S100B, NSE und UCHL1 führen können.

Metabolische Patienten werden entweder während eines Krankenhausaufenthalts oder in einer Ambulanz aufgenommen, eine ambulante Aufnahme wird jedoch bevorzugt. Bei Stoffwechselpatienten werden in der Regel mehrere Labortests bei ihren ambulanten Besuchen durchgeführt. Wir werden die verworfenen Blutproben aus solchen Labortests erhalten, um die S100B-, NSE- und UCHL1-Spiegel zu Studienbeginn (normales Blutammoniak) zu messen, die Daten zu den Biomarkerspiegeln nach der Genesung von einer hyperammonämischen Episode liefern.

Während eines Krankenhausaufenthalts wegen metabolischer Dekompensation oder wegen hypoxisch-ischämischer Enzephalopathie werden sequentielle Messungen der S100B-, NSE- und UCHL1-Spiegel aus verworfenen Blutproben durchgeführt. Wir werden die S100B-, NSE- und UCHL1-Spiegel aus gesammelten verworfenen Blutproben beim nächsten ambulanten Besuch aller Probanden nach ihrem Krankenhausaufenthalt erhalten, um festzustellen, ob die Werte auf den Ausgangswert zurückkehren.