Microanalysis with ¹⁴C-Dansyl Chloride of Amino Acids and Amines in the Cerebrospinal Fluid of Patients with Phenylketonuria – III. Analysis of amino acids after loading with L-phenylalanine

Abstract

The amino acids in the CSF of 27 children (1—7œ years) with a classical form of PKU under dietary treatment were analysed subsequent to the application of a single oral dose of 100 mg/kg L-phenylalanine and compared to the CSF of a “control group” of 6 children.

The CSF concentration of the non-phenylalanine amino acid pool was significantly decreased, in particular for the three essential amino acids, leucine, isoleucine, valine and for the two non essential amino acids arginine, ornithine and the dansyl compounds glutamine-asparagine-threonine.

The concentration of phenylalanine and homocarnosine was significantly increased.

In spite of the CSF amino acid reduction there was still a positive correlation between phenylalanine on one side and the majority of amino acids on the other.

The reduction of essential amino acids in the cerebrospinal fluid longer after the institution of dietary treatment than was previosly anticipated from amino acid levels in the plasma.

Homocarnosine is able to produce hyperexitability, convulsions and increased spindling in the EEG. All these features are wellknown in PKU.

Zusammenfassung

Bei 27 Kindern (1–7œ Jahre) mit einer klassischen Phenylketonurie (PKU) unter dietätischer Therapie wurden nach oraler Belastung mit 100 mg/ kg L-Phenylalanin die Aminosäuren im Liquor bestimmt und die Ergebnisse mit denen einer „Kontrollgruppe” von 6 Kindern gleichen Alters verglichen.

Bleibt Phenylalanin unberüdrsichtigt, ist die Gesamtmenge der Aminosäuren im Liquor bei Kindern mit Phenylketonurie stark vermindert. Diese Verminderung betrifft die drei essentiellen Aminosäuren: Leucin, Isoleucin und Valin sowie die zwei nicht essentiellen Aminosäuren: Arginin, Ornithin sowie die Gruppe Glutamin-Asparagin.

Trotz der allgemeinen Verminderung der Aminosäuren, besteht eine positive Korrelation zwischen der Liquorkonzentration von Phenylalanin einerseits und den Aminosäuren Histidin, Tyrosin, Isoleucin, Leucin, Arginin, Glutamin-Asparagin-Threonin, Lysin, Alanin, Valin und Ornithin andererseits.

Das Dipeptid Homocarnosin ist bei Kindern mit einer Phenylketonurie unter unseren Bedingungen um etwa 30% erhöht. Auch zwischen Homocarnosin und Phenylalanin besteht eine enge positive Korrelation.

Die Verminderung der essentiellen Aminosäuren, die auch nach Einsetzen der dietätischen Therapie noch lange anhält, könnte für die strukturelle Ausbildung des Gehirns, insbesondere in den frühen Entwicklungsstufen bedeutsam sein.

Homocarnosin ist im Tierversuch in der Lage, Hyperexitabilität, Krämpfe und Beta-Spindelaktivität im EEG zu erzeugen. Alle drei Phänomene sind für die Phenylketonurie typisch.

See also Microanalysis with ¹⁴ C-Dansyl Chloride of Amino Acids and Amines in the Cerebrospinal Fluid of Patients with Phenylketonuria – I in the journal Neuropädiatrie, issue 2 1974.

Phenylketonuria - amino acids - cerebrospinal fluid - homocarnosine