페닐케톤뇨증이란? 일반생물학

혈뇌장벽

: 뇌는 아주 중요한 부위이다. 그래서 몸에 있는 물질이 함부로 뇌로 가지 못하게 하기 위해서 뇌로 가는 모세혈관이 일반 모세혈관과는 좀 다르다. 그래서 몸과 뇌를 격리시킬 수 있는 것이고 몸과 뇌를 격리시키는 장벽을 혈뇌 장벽이라고 한다. 

 

페닐케톤뇨증

1) 원인

: 상염색체 열성 질환이다. 태어난 아이는 몸의 발달을 위해서 혈중에 아미노산들이 잘 공급되어야 한다. 그런데 페닐알라닌 대사가 제대로 안 일어나서 혈중에 페닐알라닌이 많이 쌓이게 되면 LNAAT가 페닐알라닌으로 포화된다. 여기서 LNAAT란 혈뇌 장벽에 아미노산만 통과하는 구멍이다. 아미노산 중에서도 류신, 이소류신, 발린, 티로신, 트립토판 등을 주로 수송한다. 페닐알라닌 대사를 간단히 말해보자면 페닐알라닌을 분해할 수 있는 효소인 페닐알라닌 하이드록실레이스가 없어서 페닐알라닌이 티로신으로 안 바뀌고 페닐알라닌이 페닐케톤이 되어 페닐케톤이 쌓이게 되는 대사이다.

페닐알라닌 대사(페닐알라닌에서 티로신으로 가는 단계의 효소가 없어서 그 뒷 반응이 다 못 일어난다)

LNAAT가 페닐알라닌으로 포화되게 되면 다른 아미노산이 뇌로 가지 못하게 되므로 뇌는 필요한 아미노산들을 받지 못하게 되자 뇌 발달에 문제가 생긴다.

2) 증상

: 페닐알라닌 대사가 원활하게 되면 멜라닌이 생기는데 페닐알라닌 대사가 원활히 일어나지 않으므로 멜라닌 색소가 합성이 잘 안되니까 몸이 희끗희끗해지는 백화 현상이 나타난다.

뇌 발달이 잘 안되므로 지적장애가 나타난다.

페닐케톤이 많이 생기므로 페닐케톤의 휘발성으로 인해 독특한 소변 냄새가 난다.

3) 특징

①엄마는 정상이고 태아가 열성 동형 접합자인 경우

: 태아의 노폐물들이 태반을 통해 정상인 엄마에게 전해져서 제거되기 때문에 정상아이가 태어난다.

하지만 페닐알라닌이 정상인보단 많기 때문에 10살이 되기 전까진 페닐알라닌이 아주 적게 들어있는 음식물을 섭취해야 한다. 왜 10살이냐면 10살 정도엔 뇌 발달이 거의 끝나기 때문에 그 이후로는 음식물 섭취에 크게 영향을 받지 않는다.

②열성 동협 접합자가 임신한 경우

: 정상 유전자를 가진 아이를 임신하더라도 엄마가 페닐알라닌이 최소로 들어있는 음식물을 섭취하지 않으면 엄마의 혈액에 페닐알라닌이 과하게 쌓여 태반을 통해 태아로 전달된다. 태아는 아직 조그마해서 그 과량의 페닐알라닌을 다 처리할 정도가 안된다. 그래서 태아가 정상 효소를 가지고 있더라도 뇌가 비정상적으로 발달한다.

4) 페닐케톤뇨증 진단법(구쓰리 테스트)

: 구쓰리 테스트

①영아의 혈액을 얻어 혈액을 멸균된 종이 위에 떨어뜨린다.

②베타-2-티에닐알라닌이 첨가된 배지 위에 종이를 올려놓고 37도에서 하룻밤을 나둔다.

 여기서 베타-2-티에닐알라닌이란 페닐알라닌의 유사체로 경쟁적 저해제이다. 경쟁적 저해는 저해제가 기질과 비슷한 구조를 가져서 저해제와 기질이 서로 경쟁적으로 효소의 기질 결합 부위에 결합하는 걸 의미한다. 

③다음날이 되면 종이 주변에서 세균이 자라는지 확인한다.

세균이 잘 자라서 세균들이 자란 덩어리인 콜로니가 생긴다면 페닐케톤뇨증 환자로 볼 수 있는데 그 이유는 혈액에 페닐알라닌이 매우 많으므로 경쟁적 저해제인 베타-2-티에닐알라닌을 써도 기질인 페닐알라닌이 많으니 극복이 돼서 효소반응이 일어날 수 있으므로 세균이 살 수 있게 된다.

만약 세균이 살지 못한다면 왜 살지 못하는 걸까? 세균은 혈액 속의 아미노산을 흡수하며 살아간다. 세균이 페닐알라닌(아미노산이다)을 필요로 써야 하는 단계인데 혈액에는 베타-2-티에닐알라닌이 페닐알라닌보다 많이 있으면 페닐알라닌이 효소의 기질결합부위에 붙는 걸 방해를 해서 단백질 합성 등 대사를 못하게 되므로 세균은 살지 못하게 된다.