L-丝氨酸在 GRIN 相关脑病患者中的耐受性和疗效

GRIN 相关疾病，一组新的 IEM（先天性代谢错误）：编码 N-甲基-D-天冬氨酸受体 (NMDAR) 亚基的 GRIN 基因突变最近与常染色体显性遗传 GRIN 相关疾病有关（ Lemke 等人，2016 年；Platzer 等人，2017 年；XiangWei 等人，2018 年；Strehlow 等人，2019 年）。 这些罕见病症代表了导致智力障碍、肌张力减退、沟通障碍和运动障碍的儿科脑病亚型（Orphanet 条目：178469、289266、101685，分别为 GRIN1、GRIN2A 和 GRIN2B）。

根据患者家属进行的一项数据收集研究，欧洲约有 200 名患者患有这些疾病，并于 2018 年 10 月在第一届欧洲 GRIN 障碍会议（巴塞罗那圣琼德杜医院）上进行了展示。

在过去的几年里，我们的研究工作集中在描绘这些现在被认为是 IEM 新类别的疾病的病理生理学和个性化疗法。 特别是，最近的遗传性代谢紊乱疾病分类学（Ferreira 等人，2018 年）将 GRIN 相关疾病分类为：“含氮化合物紊乱”和亚组：“20. 谷氨酸代谢紊乱”：

GRIN1 (OMIM138249)：离子型谷氨酸受体 NMDA 型亚基 1 失调（AD、AR）：常染色体显性精神发育迟滞 8 型；伴有或不伴有运动过度和癫痫发作的神经发育障碍。 GRIN2A (OMIM138253)：离子型谷氨酸受体 NMDA 型亚基 2A 失调 (AD)：目前与人类疾病无关。 GRIN2B (OMIM138252)：正性肌力谷氨酸受体 NMDA 型亚基 2B 失调 (AD)：早期婴儿癫痫性脑病 27 型；常染色体显性遗传性智力低下6型。 GRIN2D (OMIM602717)：离子型谷氨酸受体 NMDA 型亚基 2D 超活性 (AD)：早期婴儿癫痫性脑病 46 型。

事实上，在概念验证中，研究人员已经确定 GRIN2B 功能丧失变异体可以通过增加剂量的 D-丝氨酸（NMDAR 辅剂）给药在体外挽救。 更重要的是，研究人员表明，L-丝氨酸（D-丝氨酸天然前体）膳食补充剂与携带 GRIN2B 功能低下变异体的患者的运动和沟通技能的显着改善有关（Soto 等人，2019 年）。

丝氨酸对映体：认知增强和在 GRIN 相关疾病中的潜在用途 L-丝氨酸（C3H7NO3；105.09 g/mol；同义词 (S)-2-amino-3-hydroxypropanoic acid）是一种天然存在的膳食氨基酸。 它富含豆制品、一些食用海藻、红薯、鸡蛋和肉类。 由于一些 L-丝氨酸是由大脑中的星形胶质细胞产生的，因此它被认为是一种非必需氨基酸。 L-丝氨酸直接参与嘌呤、嘧啶和其他氨基酸的生物合成。 丝氨酸残基存在于大多数蛋白质中，并且在蛋白质中充当磷酸化位点。

L-丝氨酸被 FDA 视为 GRAS（一般认为是安全的），并已根据 CFR172.320 被批准为普通食品添加剂。 它作为膳食补充剂被广泛销售。 一项针对 18 名遗传性感觉和自主神经病 1 型患者的 L-丝氨酸随机试验已发表 (ClinicalTrials.gov 标识符 NCT01733407）。 高剂量口服 L-丝氨酸补充剂 (400 mg/kg/day) 对 HSAN1 患者似乎是安全的，并且可能有效减缓疾病进展。作者没有报告 400mg/kg/day 剂量的不良反应（Eichler 等人) 此外，自几十年前以来，L-丝氨酸膳食补充剂已以 400 至 600 mg/kg/天的剂量用于儿科治疗一组遗传性代谢紊乱，即：3-磷酸甘油酸脱氢酶缺乏症、磷酸丝氨酸氨基转移酶缺乏症和磷酸丝氨酸磷酸酶缺乏症，没有不良反应的报道。 在患有 3-磷酸甘油酸脱氢酶缺乏症的患者中，每天 100 或 200 mg/kg 对患者的症状或 CSF 丝氨酸和甘氨酸浓度没有任何影响（de Koning 等人 1998）。 只有 L-丝氨酸每天 500 mg/kg 时，才会注意到癫痫发作活动减少，并观察到丝氨酸 CSF 浓度增加（Koning 2006）。

D-丝氨酸是 NMDA 受体的天然辅剂，由大脑中 L-丝氨酸的外消旋化产生，其生物合成改变可导致神经元功能障碍（van de Crabben 等人，2013 年）。 除了其在神经元功能中的稳态作用外，D-丝氨酸补充剂的有益作用最近已在健康个体中得到证实（Levin 等人，2015 年）。 Heresco-Levy 的小组显示了 D-丝氨酸在整个 NMDA 受体功能中的促认知作用。 D-丝氨酸缺陷与大鼠衰老有关，在给予 D-丝氨酸后观察到功能恢复（Turpin 等人，2011 年；Billard，2015 年）。

此外，L-丝氨酸生物合成缺陷 (de Koning, 2006) 会导致神经表型（精神运动性迟缓、小头畸形、癫痫发作），而 L-丝氨酸可以安全地治疗这些缺陷。

此外，正如已经提到的，我们小组最近描述了慢性 L-丝氨酸饮食（500 毫克/千克/天）补充剂对 5 年 GRIN2B 患者的有益作用（Soto 等人，2019 年）。 在服用 L-丝氨酸膳食补充剂 11 个月和 17 个月后，该患者在运动和认知能力以及沟通方面表现出显着改善。 这些数据表明，补充 L-丝氨酸可能会改善 GRIN2B 相关的严重脑病和其他由谷氨酸能信号缺陷引起的神经系统疾病。

除了这种直接作用外，D-丝氨酸还可以防止成年小鼠因母体免疫激活而出现行为异常（Fujita 等人，2016 年），并诱导海马神经发生（Sultan 等人，2015 年）。

这些证据表明 500 mg/kg/天是安全有效的剂量，可用于患有 GRIN 相关疾病的患者。

假设 总的来说，这些证据表明，独立于分子病因学，L-丝氨酸膳食补充剂中的 NMDAR 活性增强可以改善谷氨酸能功能并改善患有 GRIN 相关疾病的儿童的生活质量，这是一种新型 IEM。 L-丝氨酸的膳食补充剂会增加 D-丝氨酸血浆水平并增强 NMDA 受体，从而导致 NMDA 受体功能增加和功能减退挽救，如一项试点研究所示（Soto 等人，2019 年）。

目的 本研究的目的是确定 L-丝氨酸膳食补充剂对治疗因 GRIN 遗传变异导致 NMDA 受体功能减退（功能丧失）而引起的 GRIN 相关疾病患者的疗效。