Pyruvate dehydrogenase deficiency in a young boy: a clinical case

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Pyruvate dehydrogenase deficit is a severe hereditary mitochondrial metabolic disease characterized by impaired energy metabolism and manifested by a wide range of neurological symptoms. The difficulty in selecting therapy is due to insufficient data on the management of children with this pathology owing to death at an early age and insufficient diagnosis during life. The accurate prevalence of the disease is unknown, presumably <1 in 1,000,000, which makes it attributable to orphan diseases.

CLINICAL CASE DESCRIPTION: This article presents a case of a child with a rare neurometabolic disease pyruvate dehydrogenase complex E1 deficiency. The diagnosis was suspected after his birth based on neurological symptoms, neonatal hyperammonemia, and hyperlactatemia and confirmed after exome sequencing, where a homozygous variant of the nucleotide sequence in the PDNA1 gene (X-19359612-C-E) was determined. At the age of 2 months, he began to receive a ketogenic diet — a high-fat, low-carbohydrate dry mixture for enteral nutrition, metabolic therapy, and Vit B1 (300 mg/day). The article presents indicators of biochemical blood testing, acid-base state of blood, and dynamics of the neurological picture during the period of observation of the patient.

CONCLUSION: Early diagnosis and initiation of therapy is crucial for the physical and neuropsychiatric development of children with this pathology. Despite the lack of highly effective etiotropic treatment, in some cases, an improvement in the clinical course is observed with the use of thiamine preparations and adherence to a ketogenic diet.

About the authors

Galina Yu. Poretskova

Samara State Medical University

Email: g.yu.poreckova@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-3131-1368
SPIN-code: 2271-4588

MD, PhD, Associate Professor

Russian Federation, Samara

Elena A. Kalinina

V.D. Seredavin Samara Regional Clinical Hospital

Email: calinialena@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-9466-4562
SPIN-code: 4109-3011
Russian Federation, Samara

Natalia N Korotkova

V.D. Seredavin Samara Regional Clinical Hospital

Email: n_kotkova2001@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-0581-2760
Russian Federation, Samara

Olga G. Bolgarova

V.D. Seredavin Samara Regional Clinical Hospital

Email: bolgarova2707@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-2055-9122
Russian Federation, Samara

Natalia N. Kuznetsova

V.D. Seredavin Samara Regional Clinical Hospital

Email: natazina09@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-8892-3058
Russian Federation, Samara

Shamil I. Gaisin

Samara State Medical University

Email: guspie@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-2639-5501
Russian Federation, Samara

Elizaveta O. Beschastnaya

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: e.o.bechastnaya@samsmu.ru
ORCID iD: 0009-0002-2499-9675
Russian Federation, Samara

References

  1. DeBrosse SD, Okajima K, Zhang S, et al. Spectrum of neurological and survival outcomes in pyruvate dehydrogenase complex (PDC) deficiency: Lack of correlation with genotype. Mol Genet Metab. 2012;107(3):394–402. doi: 10.1016/j.ymgme.2012.09.001
  2. Horga A, Woodward CE, Mills A, et al. Differential phenotypic expression of a novel PDHA1 mutation in a female monozygotic twin pair. Hum Genet. 2019;138(11-12):1313–1322. EDN: NTSHMV doi: 10.1007/s00439-019-02075-9
  3. Blass JP, Avigan J, Uhlendorf BV. A defect in pyruvate decarboxylase in a child with an intermittent movement disorder. J Clin Invest. 1970;49(3):423–432. doi: 10.1172/JCI106251
  4. Imbard A, Butron A, Veco S, et al. Molecular characterization of 82 patients with pyruvate dehydrogenase complex deficiency. Structural consequences of new amino acid substitutions in the E1 protein. Mol Genet Metab. 2011;104(4):507–516. doi: 10.1016/j.ymgme.2011.08.008
  5. Adeva M, González-Lucán M, Seco M, Donapetry C. Enzymes involved in l-lactate metabolism in humans. Mitochondrion. 2013;13(6):615–629. EDN: YDORFL doi: 10.1016/j.mito.2013.08.011
  6. Brown GK, Otero LJ, LeGris M, Brown RM. Pyruvate dehydrogenase deficiency. J Med Genet. 1994;31(11):875–879. doi: 10.1136/jmg.31.11.875
  7. Kubiak GM, Tomasik AR, Bartus K, et al. Lactate in cardiogenic shock: Current understanding and clinical implications. J Physiol Pharmacol. 2018;69(1):15–21. doi: 10.26402/jpp.2018.1.02
  8. Hayashida K, Suzuki M, Yonemoto N, et al.; SOS-KANTO 2012 Study Group. Early lactate clearance is associated with improved outcomes in patients with postcardiac arrest syndrome: A prospective, multicenter observational study (SOS-KANTO 2012 Study). Crit Care Med. 2017;45(6): e559–e566. doi: 10.1097/CCM.0000000000002307
  9. Li X, Yang Y, Zhang B, et al. Lactate metabolism in human health and disease. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):305. EDN: VGHXFC doi: 10.1038/s41392-022-01151-3
  10. Vilarino L, Nogueira S. PCR in the analysis of clinical samples: Prenatal and postnatal diagnosis of congenital metabolic disorders. Methods of Mol Biol. 2017;(1620):213–224. doi: 10.1007/978-1-4939-7060-5_15
  11. Pavlu-Pereira H, Silva MJ, Florindo C, et al. Pyruvate dehydrogenase complex deficiency: Updating the clinical, metabolic and mutational landscapes in a cohort of Portuguese patients. Orphanet J Rare Dis. 2020;15(1):298. EDN: RLSIBL doi: 10.1186/s13023-020-01586-3
  12. Sperl V, Fleuren R, Freisinger P., et al. The spectrum of pyruvate oxidation defects in the diagnosis of mitochondrial disorders. J Inherit Metab Dis. 2015;38(3):391–403. doi: 10.1007/s10545-014-9787-3
  13. Bedoyan JK, Hecht L, Zhang S, et al. A novel null mutation in the pyruvate dehydrogenase phosphatase catalytic subunit gene (PDP1) causing pyruvate dehydrogenase complex deficiency. JIMD Rep. 2019;48(1):26–35. doi: 10.1002/jmd2.12054
  14. Maj MC, Cameron JM, Robinson BH. Pyruvate dehydrogenase phosphatase deficiency: Orphan disease or an under-diagnosed condition? Mol Cell Endocrinol. 2006;249(1-2):1–9. doi: 10.1016/j.mce
  15. Gupta N, Rutledge C. Pyruvate dehydrogenase complex deficiency: An unusual cause of recurrent lactic acidosis in a paediatric critical care unit. J Crit Care Med (Targu Mures). 2019;5(2):71–75. doi: 10.2478/jccm-2019-0012
  16. Giribaldi G, Doria-Lamba L, Biancheri R, et al. Intermittent-relapsing pyruvate dehydrogenase complex deficiency: A case with clinical, biochemical, and neuroradiological reversibility. Dev Med Child Neurol. 2012;54(5):472–476. doi: 10.1111/j.1469-8749.2011.04151.x
  17. Barnerias C, Saudubray JM, Touati G, et al. Pyruvate dehydrogenase complex deficiency: four neurological phenotypes with differing pathogenesis. Dev Med Child Neurol. 2010;52(2):1–9. doi: 10.1111/j.1469-8749.2009.03541.x
  18. Egloff C, Eldin de Pecoulas A, Mechler C, et al. Prenatal sonographic description of fetuses affected by pyruvate dehydrogenase or pyruvate carboxylase deficiency. Prenat Diagn. 2018. doi: 10.1002/pd.5282
  19. Meldau S, Fratter C, Bhengu LN, et al. Pitfalls of relying on genetic testing only to diagnose inherited metabolic disorders in non-western populations: 5 Cases of pyruvate dehydrogenase deficiency from South Africa. Mol Genet Metab Rep. 2020;(24): 100629. doi: 10.1016/j.ymgmr.2020.100629
  20. Karissa P, Simpson T, Dawson SP, et al. Comparison between dichloroacetate and phenylbutyrate treatment for pyruvate dehydrogenase deficiency. Br J Biomed Sci. 2022;(79):10382. EDN: TYRFOF doi: 10.3389/bjbs.2022.10382
  21. Sofou K, Dahlin M, Hallböök T, et al. Ketogenic diet in pyruvate dehydrogenase complex deficiency: Short- and long-term outcomes. J Inherit Metab Dis. 2017;40(2):237–245. doi: 10.1007/s10545-016-0011-5
  22. Scholl-Bürgi S, Höller A, Pichler K, et al. Ketogenic diets in patients with inherited metabolic disorders. J Inherit Metab Dis. 2015;38(4):765–773. doi: 10.1007/s10545-015-9872-2
  23. Ogawa E, Hishiki T, Hayakawa N, et al. Ketogenic diet in action: Metabolic profiling of pyruvate dehydrogenase deficiency. Mol Genet Metab Rep. 2023;(35):100968. EDN: NTRUWY doi: 10.1016/j.ymgmr.2023.100968
  24. Elnageh KM, Gaitonde MK. Effect of a deficiency of thiamine on brain pyruvate dehydrogenase: Enzyme assay by three different methods. J Neurochem. 1988;51(5):1482–1489. doi: 10.1111/j.1471-4159.1988.tb01115.x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Indicator of acid-base condition — blood pH during hospitalization. Normal acid-base status 7.35–7.45

Download (1MB)
3. Fig. 2. Lactate dehydrogenase indicators during the patient's follow-up from 17.01.2023 to June 10, 2023

Download (1MB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».