Maple syrup urine disease: Characteristics of diagnosis and treatment in 45 patients in Chile.

Maple urine syrup disease (MSUD) is an autosomal recessive disorder characterized by deficient activity of the branched-chain alpha ketoacid dehydrogenase (BCKAD) enzymatic complex due to biallelic variants in the alpha (BCKDHA) or beta (BCKDHB) subunits or the acyltransferase component (DBT). Treatment consists in leucine (LEU), isoleucine (ILE), and valine (VAL) (branched-chain amino acids) dietary restriction and strict metabolic control. to determine the characteristics of the Chilean cohort with MSUD currently in follow-up at Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos, during the 1990-2017 period Retrospective analytical study in 45 MSUD cases. Measured: biochemical parameters (LEU, ILE, and VAL), anthropometric evaluation, and neurocognitive development. In 18 cases undergoing genetic study were analyzed according to the gene and protein location, number of affected alleles, and type of posttranslational modification affected. Then, 45 patients with MSUD diagnosis were identified during the period: 37 were alive at the time of the study. Average diagnosis age was 71 ± 231 days. Average serum diagnosis LEU concentrations: 1.463 ± 854.1 µmol/L, VAL 550 ± 598 µmol/L and ILE 454 ± 458 µmol/L. BCKDHB variants explain 89% cases, while BCKDHA and DBT variants explain 5.5% of cases each. Variants p.Thr338Ile in BCKDHA, p.Pro240Thr and p.Ser342Asn in BCKDHB have not been previously reported in literature. Average serum follow-up LEU concentrations were 252.7 ± 16.9 µmol/L in the <5 years group and 299 ± 123.2 µmol/L in ≥5 years. Most cases presented some degree of developmental delay. Early diagnosis and treatment is essential to improve the long-term prognosis. Frequent blood LEU measurements are required to optimize metabolic control and to establish relationships between different aspects analyzed.

Eficacia y seguridad de la fórmula nutricional libre de aminoácidos de cadena ramificada en pacientes con la enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce / Efficacy and safety of branched-chain amino acid-free nutritional formula in patients with maple syrup urine disease

INTRODUCCIÓN: El presente dictamen expone la evaluación del producto fórmula nutricional libre de aminoácidos de cadena ramificada comparado con la mejor terapia de soporte nutricional en pacientes con la enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce. La enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce (EOOJA) es una enfermedad congénita originada por un error innato del metabolismo de aminoácidos. La EOOJA es una enfermedad de carácter autosómico recesivo debida a mutaciones en los genes de la deshidrogenasa cetoácida de cadena ramificada (BCKAD, por sus siglas en inglés) que conduce a la acumulación de leucina, isoleucina, valina y aloisoleucina y los correspondientes cetoácidos de cadena ramificada (BCKA, por sus siglas en inglés) en los tejidos y el plasma. Los niveles elevados de estas sustancias originan problemas del crecimiento y desarrollo, cuadros agudos de encefalopatía e incluso pueden ser fatales. La enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce (EOOJA) es una enfermedad congénita originada por un error innato del metabolismo de aminoácidos. La EOOJA es una enfermedad de carácter autosómico recesivo debida a mutaciones en los genes de la deshidrogenasa cetoácida de cadena ramificada (BCKAD, por sus siglas en inglés) que conduce a la acumulación de leucina, isoleucina, valina y aloisoleucina y los correspondientes cetoácidos de cadena ramificada (BCKA, por sus siglas en inglés) en los tejidos y el plasma. Los niveles elevados de estas sustancias originan problemas del crecimiento y desarrollo, cuadros agudos de encefalopatía e incluso pueden ser fatales. METODOLOGÍA: Se realizó una búsqueda sistemática de la literatura con el objetivo de identificar evidencia sobre el uso de la fórmula nutricional libre de BCAA en pacientes con EOOJA (conocida en inglés como Maple syrup urine disease). Para identificar documentos de interés para el presente dictamen, se buscó evidencia disponible en las siguientes bases de datos bibliográficas: PubMed, The Cochrane Library y LILACS. Adicionalmente, se realizó una búsqueda en sitios web pertenecientes a grupos que realizan evaluaciones de tecnologías sanitarias y guías de práctica clínica, incluyendo The Canadian Agency for Drugs and Technologies in Health (CADTH), Scottish Medicines Consortium (SMC), The National Institute for Health and Care Excellence (NICE), Institute for Quality and Efficiency in Health Care (IQWiG), el portal BRISA (Base Regional de Informes de Evaluación de Tecnologías en Salud de las Américas) y sitios web de organizaciones internacionales en nutrición clínica, enfermedades raras o congénitas, medicina, pediatría o de enfermedades metabólicas. Por último, se llevó a cabo una búsqueda manual en el portal ClinicalTrials.gov del National Institutes of Health. RESULTADOS: Se describe la evidencia disponible según el tipo de publicación, siguiendo lo indicado en los criterios de elegibilidad. CONCLUSIONES: El presente documento evaluó la mejor evidencia científica disponible hasta la actualidad (marzo del 2020) sobre el uso de fórmula nutricional libre BCAA en pacientes con EOOJA. La GPC elaborada por SERC y GMDI recomienda el uso de fórmulas nutricionales libres de BCAA en pacientes con EOOJA o sospecha de EOOJA, con EOOJA en fase de mantenimiento o en la fase aguda de la enfermedad. Para la fase aguda, recomienda el empleo de una fórmula nutricional con proteína libre de BCAA por vía enteral como complemento a la nutrición parenteral hasta que el paciente puedo recibir su requerimiento nutricional total por vía enteral. La GPC de SERC y GMDI considera que la evidencia disponible para el uso de esta fórmula es razonable.  Los reportes de pacientes con EOOJA señalan al empleo de la fórmula libre de BCAA como parte del manejo nutricional en pacientes con esta condición clínica. El uso de esta fórmula nutricional en los pacientes con EOOJA de estos reportes de caso se condice con la recomendación de la GPC y lo descrito en recursos de soporte a la toma de decisión clínica como UpToDate y DynaMed. La evidencia respecto al uso de la fórmula nutricional libre de BCAA en pacientes con la EOOJA es escasa. No obstante, existe plausibilidad biológica para pensar en que esta fórmula sería útil para el manejo nutricional de pacientes con EOOJA, dado que estas aportan los requerimientos nutricionales energéticos mediante una administración controlada de BCAA.  Los expertos clínicos de EsSalud señalan que en la institución no existe actualmente la disponibilidad de un producto nutricional para pacientes con EOOJA. Por otro lado, señalan tener experiencia en el empleo de fórmulas nutricionales libres de BCAA, observando beneficio en indicadores de peso, talla, desarrollo cognitivo y buena tolerancia al producto. Lo señalado por los expertos clínicos esta en línea con lo descrito en las GPC y en recursos de soporte a la toma de decisión clínica como UpToDate y DynaMed. Por lo expuesto, el Instituto de Evaluaciones de Tecnologías en Salud e Investigación ­ IETSI- aprueba el de la fórmula nutricional libre de BCAA en pacientes con EOOJA, según lo establecido en el Anexo N° 01. La vigencia del presente dictamen preliminar es de un año a partir de la fecha de publicación. Así, la continuación de dicha aprobación estará sujeta a la evaluación de los resultados obtenidos y de nueva evidencia que pueda surgir en el tiempo.

Diálisis peritoneal en un neonato con enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce. A propósito de un caso / Peritoneal dialysis in a neonate with maple syrup urine disease. A case report

La enfermedad de jarabe de arce es una entidad autosómica recesiva producida por un error congénito en el metabolismo de tres aminoácidos esenciales de cadena ramificada: valina, leucina e isoleucina. La forma neonatal de esta enfermedad se manifiesta por un cuadro de compromiso neurológico grave y progresivo, asociado a un olor peculiar de la orina, consecuencia de la eliminación del exceso de estos aminoácidos. Este olor a azúcar quemada remeda a la melaza obtenida de los arces, lo que da nombre a esta enfermedad. El mejor método para eliminar estos tóxicos es la hemodiafiltración, pero, en los centros en los que esta práctica no es posible, la diálisis peritoneal constituye una alternativa.Se presenta a un recién nacido con leucinosis, con compromiso grave del sistema nervioso central, en quien la diálisis peritoneal fue de utilidad para superar la descompensación metabólica.

Maple syrup disease is an autosomal recessive entity caused by a congenital error in the metabolism of three essential branched-chain amino acids: valine, leucine and isoleucine. The neonatal form of this disease is expressed by a severe and progressive neurological compromise, associated with a peculiar smell of urine, a consequence of the elimination of the excess of these amino acids. This smell of burnt sugar mimics the molasses obtained from maples, which gives its name to this disease. The best method to eliminate these toxins is hemodiafiltration, but in centers where this practice is not possible, peritoneal dialysis is an alternative.We present a newborn with leukinosis with severe central nervous system involvement in whom peritoneal dialysis was useful to overcome metabolic decompensation.

[Peritoneal dialysis in a neonate with maple syrup urine disease. A case report]. / Diálisis peritoneal en un neonato con enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce. A propósito de un caso.

Maple syrup disease is an autosomal recessive entity caused by a congenital error in the metabolism of three essential branchedchain amino acids: valine, leucine and isoleucine. The neonatal form of this disease is expressed by a severe and progressive neurological compromise, associated with a peculiar smell of urine, a consequence of the elimination of the excess of these amino acids. This smell of burnt sugar mimics the molasses obtained from maples, which gives its name to this disease. The best method to eliminate these toxins is hemodiafiltration, but in centers where this practice is not possible, peritoneal dialysis is an alternative. We present a newborn with leukinosis with severe central nervous system involvement in whom peritoneal dialysis was useful to overcome metabolic decompensation.

La enfermedad de jarabe de arce es una entidad autosómica recesiva producida por un error congénito en el metabolismo de tres aminoácidos esenciales de cadena ramificada: valina, leucina e isoleucina. La forma neonatal de esta enfermedad se manifiesta por un cuadro de compromiso neurológico grave y progresivo, asociado a un olor peculiar de la orina, consecuencia de la eliminación del exceso de estos aminoácidos. Este olor a azúcar quemada remeda a la melaza obtenida de los arces, lo que da nombre a esta enfermedad. El mejor método para eliminar estos tóxicos es la hemodiafiltración, pero, en los centros en los que esta práctica no es posible, la diálisis peritoneal constituye una alternativa. Se presenta a un recién nacido con leucinosis, con compromiso grave del sistema nervioso central, en quien la diálisis peritoneal fue de utilidad para superar la descompensación metabólica.

Acute Pancreatitis in a Patient with Maple Syrup Urine Disease: A Management Paradox.

Maple syrup urine disease (MSUD) is an inborn error of metabolism that causes elevated leucine in the setting of acute illnesses. We describe an 8-year-old boy with MSUD who developed acute pancreatitis and subsequent leucinosis. This case highlights the complexities of fluid management in patients with MSUD.

Living related versus deceased donor liver transplantation for maple syrup urine disease.

Maple syrup urine disease (MSUD) is an inherited disorder of branched chain ketoacid (BCKA) oxidation associated with episodic and chronic brain disease. Transplantation of liver from an unrelated deceased donor restores 9-13% whole-body BCKA oxidation capacity and stabilizes MSUD. Recent reports document encouraging short-term outcomes for MSUD patients who received a liver segment from mutation heterozygous living related donors (LRDT). To investigate effects of living related versus deceased unrelated grafts, we studied four Brazilian MSUD patients treated with LRDT who were followed for a mean 19 ± 12 postoperative months, and compared metabolic and clinical outcomes to 37 classical MSUD patients treated with deceased donor transplant. Patient and graft survival for LRDT were 100%. Three of 4 MSUD livers were successfully domino transplanted into non-MSUD subjects. Following LRDT, all subjects resumed a protein-unrestricted diet as mean plasma leucine decreased from 224 ± 306 µM to 143 ± 44 µM and allo-isoleucine decreased 91%. We observed no episodes of hyperleucinemia during 80 aggregate postoperative patient-months. Mean plasma leucine:isoleucine:valine concentration ratios were ~2:1:4 after deceased donor transplant compared to ~1:1:1.5 following LRDT, resulting in differences of predicted cerebral amino acid uptake. Mutant heterozygous liver segments effectively maintain steady-state BCAA and BCKA homeostasis on an unrestricted diet and during most catabolic states, but might have different metabolic effects than grafts from unrelated deceased donors. Neither living related nor deceased donor transplant affords complete protection from metabolic intoxication, but both strategies represent viable alternatives to nutritional management.

[GENETIC AND METABOLIC URGENCIES IN THE NEONATAL INTENSIVE CARE UNIT: MAPLE SYRUP URINE DISEASE]. / URGENCIAS METABÓLICAS Y GENÉTICAS EN LA UNIDAD DE RECIÉN NACIDOS: ENFERMEDAD DE LA ORINA CON OLOR A JARABE DE ARCE.

Maple syrup urine disease (MSUD) is a hereditary disorder of branched chain amino/keto acid metabolism, caused by a decreased activity of the branched-chain alpha- ketoacid dehydrogenase complex (BCKAD), which leads to abnormal elevated plasma concentrations of branched-chain amino acids (BCAAs) clinically manifested as a heavy burden for Central Nervous system. The toxic accumulation of substrates promotes the development of a severe and rapidly progressive neonatal encephalopathy if treatment is not immediately given. This disorder has a specific medical management in acute phase in order to minimize mortality and morbidity. For all those reasons, it is important to include the MSUD as a possible diagnosis in a encephalopathic newborn. We present a colombian newborn with classical MSUD with fatal outcome as an example of metabolic emergency and a differential diagnosis in the encephalopathic newborn.

La enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce (EOJA) es un trastorno hereditario del metabolismo de aminoácidos ramificados causada por mutaciones en el complejo mitocondrial Deshidrogenasa de Cetoácidos de Cadena Ramificada (BCKDH). La disfunción de este complejo genera la acumulación tóxica de aminoácidos de cadena ramificada (BCAA), lo que conlleva un especial impacto en el sistema nervioso central. La acumulación de sustratos provoca encefalopatía aguda neonatal severa, rápidamente progresiva y catastrófica si no se instaura a tiempo el tratamiento. Esta entidad tiene un manejo médico específico en fase aguda y un tratamiento a largo plazo para evitar secuelas y mortalidad. De ahí la importancia de tenerla en cuenta como diagnóstico diferencial. Se presenta a continuación un caso colombiano de un paciente con EOJA de presentación clásica neonatal con desenlace fatal, como ejemplo de urgencia metabólica y diagnóstico diferencial en un neonato encefalopático.

Utilization of blood spot testing for metabolic-genetic disorders in Honduras: is it time for newborn screening?

Honduran infant mortality (20/1000) has fallen below the Latin American newborn screening target rate (<30/1000). The authors report 2 Honduran maple syrup urine disease cases and a newborn screening pilot study. The first infant, diagnosed by plasma/urine testing in the U.S., prompted this study. Although marked clinical/radiological improvement occurred after treatment, moderate neurodevelopmental delays persist at 5 years. This 1-month, prospective study used blood spot specimens from hospitalized term Honduran neonates shipped overnight to South Carolina for routine newborn screening with electronic result submission to Honduras for follow-up. Of 88 consecutive neonates (mean age: 4.2 days, standard deviation: 4.2 days) tested, 24 (0.6%) of 3837 completed tests were positive. Another infant with maple syrup urine disease, diagnosed after study completion by blood spot testing, later died. The study findings indicate that collaborative blood spot testing aids in the diagnosis of Honduran metabolic-genetic disease. Newborn screening is now needed to diagnose and treat these diseases before morbidity/mortality develops.

Oxidative stress in plasma from maple syrup urine disease patients during treatment.

Maple Syrup Urine Disease (MSUD) is an autosomal recessive metabolic disorder caused by a deficiency of branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase complex activity leading to accumulation of the branched-chain amino acids leucine, isoleucine and valine and their corresponding branched-chain alpha-keto acids. Affected patients usually present hypoglycemia, ketoacidosis, convulsions, poor feeding, coma, psychomotor delay and mental retardation. Considering that the pathophysiology of MSUD is still poorly understood, in this study we evaluated some parameters of oxidative stress, namely thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS), total antioxidant reactivity (TAR) and total antioxidant status (TAS) in plasma from treated MSUD patients presenting high and low plasma leucine levels. We verified a significant increase of TBARS (lipid peroxidation) and a decrease of TAR (capacity to rapidly react with free radicals) in plasma from treated MSUD patients with low and with high plasma levels of leucine compared to the control group. It was also verified that TAS (quantity of tissue antioxidants) was not altered in plasma from treated MSUD patients with low and high blood leucine levels. Finally, we found no correlation between leucine, valine and isoleucine levels with the various parameters of oxidative stress. These results are indicative that increased lipid oxidative damage and decreased antioxidant defenses occur in plasma of MSUD patients and that the accumulating branched-chain amino acids are probably not directly associated to oxidative stress in this disorder.

Actualización en el tratamiento agudo y crónico de la enfermedad orina olor a jarabe de arce de presentación neonatal / Update acute treatment and follow up of neonatal maple syrup urine disease

La enfermedad de la orina olor a jarabe de arce se produce por un defecto del complejo enzimático deshidrogenasa de los a-cetoácidos, acumulándose valina, isoleucina y leucina (VIL) y de sus metabolitos asociados a neurotoxicidad. Su herencia es autosómica recesiva y la incidencia varía de 1:290.000 a 1:200 recién nacidos. La forma más frecuente es la forma neonatal o clásica, que se manifiesta desde el 5º día de vida con rechazo de la alimentación, somnolencia y coma. Si no se diagnostica y trata a tiempo, los pacientes fallecen. El tratamiento durante la descompensación consiste en terapia intensiva nutricional para evitar catabolismo y disminuir la concentración plasmática de leucina bajo 200 µM/L. En el período crónico se entrega una dieta restringida en VIL, se suplementa con leche especial sin VIL, y aminoácidos libres (L-valina, L-isoleucina) y tiamina. Diversos estudios han demostrado que existe una estrecha correlación entre la edad de diagnóstico, control metabólico a largo plazo y el coeficiente intelectual.

Maple Syrup Urine Disease (MSUD) is caused by a deficiency of the enzyme complex of a-cetoacids dehydrogenases with the consequent accumulation of valine, isoleucine and leucine (VIL) and their metabolites associated with neurotoxicity. It is an autosomal recessive inherited disease and the incidence varies between 1:290.000 and 1:200 newborns. The most frequent presentation is during the neonatal period beginning at the 5th day of life with food refusal, somnolence and coma. If not diagnosed and treated, the patient dies. The treatment when the patient decompensate consists in intensive nutritional therapy to prevent catabolism and reduce leucine levels below 200 µM/L. During the chronic period a VIL- restricted diet is prescribed, supplementing with formula free of VIL, L-valine, L-isoleucine and thiamine. Different studies have demonstrated a strict correlation between age at diagnosis, long-term metabolic control and intellectual quotient.

Enfermedad de orina con olor a jarabe de arce: enfrentamiento de un caso / Maple syrup urine disease: case management

Maple syrup urine disease (MSUD) is an amino acidopathy secondary to a catabolic defect of branched amino acids (aa) valine, isoleucine and leucine (VIL). The accumulation of these elements and their keto acids in body fluids leads to encephalopathy and progressive neurological degeneration in untreated children (2-4-5-6)). The case of a newborn is analysed presenting with a classic form of this disease, its clinical evolution with metabolic and neurological involvement, diagnosis and intrahospital care till discharge.

Maple syrup urine disease: it has come a long way.

Maple syrup urine disease (MSUD) was first described in 1954 by Menkes et al. as a progressive neurologic degenerative disorder. In 1960, Dancis et al. established that the metabolic block in MSUD is at the decarboxylation of branched-chain alpha-ketoacids derived from leucine, isoleucine, and valine. The multienzyme complex affected in MSUD, the mitrochondrial branched-chain alpha-ketoacid (BCKD) dehydrogenase complex was purified in 1978 to homogeneity in Reed's laboratory. This led to the later cloning of cDNAs and genes for subunits of the human BCKD complex. Genetic heterogeneity in MSUD is now explained by the various mutations that occur in the E1 alpha, E1 beta, E2, and E3 loci of the BCKD complex. Recently, we found that bacterial chaperonins GroEL and GroES promote folding and assembly of E1 decarboxylase component of the BCKD complex in Escherichia coli. Pulse-chase labeling in this system showed that a subset of E1 alpha mutations, notably the homozygous Y393N-alpha in Mennonite MSUD patients, impedes the assembly of the mutant E1 alpha subunit with normal E1 beta. The assembly defect is associated with a rapid degradation of the normal E1 beta subunit in MSUD cells. Retrovirus-mediated transduction of lymphoblasts from a Mennonite MSUD patient with a normal E1 alpha cDNA resulted in a complete restoration of BCKD activity. This was accompanied by a stabilization of the normal E1 beta subunit through assembly with recombinant E1 alpha. The results demonstrated the feasibility of stable correction of E1 alpha-deficient (type IA) MSUD and provided a basis for the development of gene therapy.

Continuous venovenous hemofiltration in the management of acute decompensation in inborn errors of metabolism.

Continuous venovenous hemofiltration was used to treat two neonates, one with maple syrup urine disease and the other with an inborn error of long-chain fatty acid oxidation. The latter infant had hypoglycemia, hyperammonemia and lactic acidosis. In both cases, acceptable biochemical control was achieved within 8 hours. This therapy offers the potential to overcome acute crises rapidly in a wide range of inborn errors of intermediary metabolism.