Impact of Dietary Intake on Bone Turnover in Patients with Phenylalanine Hydroxylase Deficiency

Abstract

Phenylalanine hydroxylase (PAH) deficiency is a genetic disorder characterized by deficiency of the PAH enzyme. Patients follow a phenylalanine-restricted diet low in intact protein, and must consume synthetic medical food (MF) to supply phenylalanine-free protein. We assessed relationships between dietary intake and nutrient source (food or MF) on bone mineral density (BMD) and bone turnover markers (BTM) in PAH deficiency. Blood from 44 fasted females 11-52 years of age was analyzed for plasma phenylalanine, serum BTM [CTx (resorption), P1NP (formation)], vitamin D, and parathyroid hormone (PTH). BTM ratios were calculated to assess resorption relative to formation (CTx/P1NP). Dual energy X-ray absorptiometry measured total BMD and age-matched Zscores. Three-day food records were analyzed for total nutrient intake, nutrients by source (food, MF), and compliance with MF prescription. Spearman's partial coefficients (adjusted for age, BMI, energy intake, blood phenylalanine) assessed correlations. All had normal BMD for age (Z-score >À2). Sixty-four percent had high resorption and normal formation indicating uncoupled bone turnover. CTx/P1NP was positively associated with food phenylalanine (r 2 ¼ 0.39; p-value ¼ 0.017), energy (r 2 ¼ 0.41; p-value ¼ 0.011) and zinc (r 2 ¼ 0.41; pvalue ¼ 0.014). CTx/P1NP was negatively associated with MF fat (r 2 ¼ À0.44; p-value ¼ 0.008), MF compliance (r 2 ¼ À0.34; p-value ¼ 0.056), and positively with food sodium (r 2 ¼ 0.43; p-value ¼ 0.014). CTx/ P1NP decreased significantly with age (p-value ¼ 0.002) and higher PTH (p-value ¼ 0.0002). Phenylalanine was not correlated with any bone indicator. Females with PAH deficiency had normal BMD but elevated BTM, particularly resorption. More favorable ratios were associated with nutrients from MF and compliance. Younger females had less favorable BTM ratios. Promoting micronutrient intake through compliance with MF may impact bone metabolism in patients with PAH deficiency. Synopsis: Bone mineral density was normal in 44 females with PAH deficiency; however, bone turnover markers suggested uncoupling of bone resorption and formation, particularly in younger patients. Adequate nutrient intake from medical food and overall medical food compliance may positively impact bone turnover.

Key European guidelines for the diagnosis and management of patients with phenylketonuria

“…Однако точно не установ-лены механизмы уменьшения минеральной плотно-сти костной ткани. В одной из последних работ [12] выявлена связь процессов резорбции/формирования костной ткани с приверженностью к диетотерапии и достаточным поступлением микроэлементов с про-дуктами специального питания.…”

Phenylketonuria in children: modern aspects of pathogenesis, clinic, treatment

“…Однако точно не установлены механизмы уменьшения минеральной плотности костной ткани. В одной из последних работ [12] выявлена связь процессов резорбции/формирования костной ткани с приверженностью к диетотерапии и достаточным поступлением микроэлементов с продуктами специального питания.…”

Quality Management of Medical Care for Children With Phenylketonuria

“…На фоне неадекватной модели диетотерапии описаны дефициты микроэлементов (цинк, селен, железо, медь и магний), карнитина, ω-3-полиненасыщенных жирных кислот, витаминов B 6 , B 12 , B 9 (фолиевая кислота). Многими исследованиями доказана высокая частота остеопении у больных фенилкетонурией по сравнению с общей популяцией [10]. Важно отметить, что в Российской Федерации расчеты потребности в белке проводятся в соответствии с принятыми возрастными нормами потребления основных ингредиентов питания в РФ (Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации, МР-2.3.1.2432-08, утвержденные главным санитарным врачом РФ в феврале 2008 г.).…”