Locomotion in vertebrates depends on proper formation and maintenance of neuronal networks in the hind-brain and spinal cord. Malformation or loss of factors required for proper maintenance of these networks can lead to severe neurodegenerative diseases limiting or preventing locomotion. A powerful tool to investigate the genetic and cellular requirements for development and/or maintenance of these networks is a collection of zebrafish mutants with defects in motility. The zebrafish mutant quetschkommode (que) harbors a previously unknown gene defect leading to abnormal locomotor behavior. Here I show that the que mutants display a seizure-like behavior starting around four days post fertilization (dpf) that is characterized by a lack of an initial high amplitude body bend (C-bend) and simultaneous contra-lateral contractions leading to a seizure-like phenotype and paralysis. Peripheral nerve recordings show a significant increase in the number of initiated swimming bouts and overlap between left and right motor neuron activity. These data suggest that the que mutation leads to defects in nervous system function, at the level of motor neurons or central control of motor neurons. I have genetically mapped the que locus to a 0.36cM interval on chromosome 22 using meiotic mapping. I identified a splice mutation in the gene `dihydrolipoamide branched-chain transacylase E2' (dbt) as defective in que mutants. An orthologous mutation in humans lead to Maple Syrup Urine Disease (MSUD), a devastating metabolic disorder leading to seizures, mental retardation, coma and neonatal death if untreated. In zebrafish, dbt is expressed throughout early development and dbt transcripts become enriched in the hind-brain as well as in the gut and liver by 96 hpf. In MSUD patients levels of branched chain amino acids (BCAA) and their keto acids are significantly increased due to the essential role of the dbt enzyme for the BCAA metabolic pathway. The que mutation causes a significant increase of branched chain amino acids in the zebrafish mutant and a strong decrease of neurotransmitters such as glutamate and GABA as well as precursors like glutamine. I hypothesize that reduced neurotransmitter levels in que lead to the observed motility phenotype. Consistent with this hypothesis, I show a tissue specific reduction of glutamate in the hind-brain and spinal cord of que mutants. To evaluate the que mutant's potential as a vertebrate model for MSUD I performed a pilot drug screen using a selection of metabolites of the pathway as well as diet additives currently evaluated in clinical trials. Conversely, application of phenylbutyrate, one of the diet additives, had a beneficial influence on swimming abilities of que mutant embryos, while the keto acid α-ketoisocaproate (KIC), one of the elevated keto acids in human patients, decreased the percentage of larvae capable of swimming. These results help establish the zebrafish que mutant as a new model for MSUD disease that can be used to further the understanding of this disorder and to help identify therapeutic agents.

Introdução: A Doença da Urina do Xarope do Bordo (DXB) é um Erro Inato do Metabolsimo (EIM), causada pela deficiência da atividade do complexo enzimático desidrogenase dos L-cetoácidos de cadeia ramificada (CACR). O programa público brasileiro de triagem neonatal não inclui o diagnóstico e o tratamento da DXB. Objetivo: Caracterizar aspectos relacionados ao diagnóstico e ao tratamento de pacientes brasileiros com DXB. Metodologia: Estudo retrospectivo. Os pacientes foram identificados a partir dos registros de laboratório considerado referência nacional para o diagnóstico de DXB, e de contato com demais serviços nacionais de referência em genética médica. O diagnóstico foi realizado entre 1992-2011. Os dados analisados foram obtidos a partir da revisão de prontuários. Resultados: Oitenta e três pacientes, oriundos de 75 famílias, foram incluídos no estudo (mediana de idade= 3 anos; IQ25- 75= 0,57-7). A mediana da idade de início dos sintomas foi de 10 dias (IQ= 5-30), enquanto que a mediana da idade ao diagnóstico foi de 60 dias (IQ= 29-240, p= 0,001). Apenas três (3,6%) pacientes foram diagnosticados antes de desenvolverem manifestações clínicas. A comparação entre os pacientes com (n=12) e sem (n=71) diagnóstico precoce mostrou que o mesmo associa-se com a presença de história familiar positiva e diminuição da prevalência de manifestações clínicas ao diagnóstico, mas não com melhor resultado; além disso, a maioria desses diagnósticos foi realizada entre 2002-2011 (n= 10/12). Considerando a amostra total, 98,8% dos pacientes apresentam atraso de desenvolvimento neuropsicomotor. Conclusão: Os pacientes com DXB são diagnosticados tardiamente no Brasil, de forma que as complicações associadas a esta condição não são prevenidas. Entretanto, existem indícios de que está havendo um melhora gradual desse panorama desde a última década. Os nossos dados indicam que o diagnóstico precoce dessa condição, mesmo que em fase sintomática, associa-se a um melhor prognóstico do paciente. Sugere-se a elaboração de políticas públicas específicas para doenças raras no país. / Introduction: Maple syrup urine disease (MSUD) is an Inborn Errors of Metabolism, is caused by a deficiency in activity of the branched-chain L-keto acid dehydrogenase complex. The Brazilian neonatal screening program does not include the diagnosis and treatment of MSUD. Objective: To draw a profile of aspects related to the diagnosis and treatment of Brazilian patients who received. Methods: In this retrospective study, patients were identified through a search of records from a national reference laboratory for the diagnosis of MSUD and through contact with other medical genetics services across Brazil. A diagnosis of MSUD between 1992 and 2011. Data were collected by means of a chart review. Results: Eighty-three patients from 75 families were enrolled in the study (median age 3 years; interquartile range, 0.57–7). Median age at onset of symptoms was 10 days (IQR 5–30), whereas median age at diagnosis was 60 days (IQR 29–240, p=0.001). Only three (3.6%) patients were diagnosed before the onset of clinical manifestations. A comparison between patients with (n=12) and without (n=71) an early diagnosis show that early diagnosis is associated with the presence of positive familial history and decreased prevalence of clinical manifestations at the time of diagnosis, but not with a better outcome. Overall, 98.8% of patients have some psychomotor or neurodevelopmental delay. Conclusion: In Brazil, patients with MSUD receive a late diagnosis and show neurological compromise and poor survival even with an early diagnosis. We suggest that specific public policies for rare diseases should be developed and implemented in the country.

Introdução: A Doença da Urina do Xarope do Bordo (DXB) é um Erro Inato do Metabolsimo (EIM), causada pela deficiência da atividade do complexo enzimático desidrogenase dos L-cetoácidos de cadeia ramificada (CACR). O programa público brasileiro de triagem neonatal não inclui o diagnóstico e o tratamento da DXB. Objetivo: Caracterizar aspectos relacionados ao diagnóstico e ao tratamento de pacientes brasileiros com DXB. Metodologia: Estudo retrospectivo. Os pacientes foram identificados a partir dos registros de laboratório considerado referência nacional para o diagnóstico de DXB, e de contato com demais serviços nacionais de referência em genética médica. O diagnóstico foi realizado entre 1992-2011. Os dados analisados foram obtidos a partir da revisão de prontuários. Resultados: Oitenta e três pacientes, oriundos de 75 famílias, foram incluídos no estudo (mediana de idade= 3 anos; IQ25- 75= 0,57-7). A mediana da idade de início dos sintomas foi de 10 dias (IQ= 5-30), enquanto que a mediana da idade ao diagnóstico foi de 60 dias (IQ= 29-240, p= 0,001). Apenas três (3,6%) pacientes foram diagnosticados antes de desenvolverem manifestações clínicas. A comparação entre os pacientes com (n=12) e sem (n=71) diagnóstico precoce mostrou que o mesmo associa-se com a presença de história familiar positiva e diminuição da prevalência de manifestações clínicas ao diagnóstico, mas não com melhor resultado; além disso, a maioria desses diagnósticos foi realizada entre 2002-2011 (n= 10/12). Considerando a amostra total, 98,8% dos pacientes apresentam atraso de desenvolvimento neuropsicomotor. Conclusão: Os pacientes com DXB são diagnosticados tardiamente no Brasil, de forma que as complicações associadas a esta condição não são prevenidas. Entretanto, existem indícios de que está havendo um melhora gradual desse panorama desde a última década. Os nossos dados indicam que o diagnóstico precoce dessa condição, mesmo que em fase sintomática, associa-se a um melhor prognóstico do paciente. Sugere-se a elaboração de políticas públicas específicas para doenças raras no país. / Introduction: Maple syrup urine disease (MSUD) is an Inborn Errors of Metabolism, is caused by a deficiency in activity of the branched-chain L-keto acid dehydrogenase complex. The Brazilian neonatal screening program does not include the diagnosis and treatment of MSUD. Objective: To draw a profile of aspects related to the diagnosis and treatment of Brazilian patients who received. Methods: In this retrospective study, patients were identified through a search of records from a national reference laboratory for the diagnosis of MSUD and through contact with other medical genetics services across Brazil. A diagnosis of MSUD between 1992 and 2011. Data were collected by means of a chart review. Results: Eighty-three patients from 75 families were enrolled in the study (median age 3 years; interquartile range, 0.57–7). Median age at onset of symptoms was 10 days (IQR 5–30), whereas median age at diagnosis was 60 days (IQR 29–240, p=0.001). Only three (3.6%) patients were diagnosed before the onset of clinical manifestations. A comparison between patients with (n=12) and without (n=71) an early diagnosis show that early diagnosis is associated with the presence of positive familial history and decreased prevalence of clinical manifestations at the time of diagnosis, but not with a better outcome. Overall, 98.8% of patients have some psychomotor or neurodevelopmental delay. Conclusion: In Brazil, patients with MSUD receive a late diagnosis and show neurological compromise and poor survival even with an early diagnosis. We suggest that specific public policies for rare diseases should be developed and implemented in the country.

Introdução: A Doença da Urina do Xarope do Bordo (DXB) é um Erro Inato do Metabolsimo (EIM), causada pela deficiência da atividade do complexo enzimático desidrogenase dos L-cetoácidos de cadeia ramificada (CACR). O programa público brasileiro de triagem neonatal não inclui o diagnóstico e o tratamento da DXB. Objetivo: Caracterizar aspectos relacionados ao diagnóstico e ao tratamento de pacientes brasileiros com DXB. Metodologia: Estudo retrospectivo. Os pacientes foram identificados a partir dos registros de laboratório considerado referência nacional para o diagnóstico de DXB, e de contato com demais serviços nacionais de referência em genética médica. O diagnóstico foi realizado entre 1992-2011. Os dados analisados foram obtidos a partir da revisão de prontuários. Resultados: Oitenta e três pacientes, oriundos de 75 famílias, foram incluídos no estudo (mediana de idade= 3 anos; IQ25- 75= 0,57-7). A mediana da idade de início dos sintomas foi de 10 dias (IQ= 5-30), enquanto que a mediana da idade ao diagnóstico foi de 60 dias (IQ= 29-240, p= 0,001). Apenas três (3,6%) pacientes foram diagnosticados antes de desenvolverem manifestações clínicas. A comparação entre os pacientes com (n=12) e sem (n=71) diagnóstico precoce mostrou que o mesmo associa-se com a presença de história familiar positiva e diminuição da prevalência de manifestações clínicas ao diagnóstico, mas não com melhor resultado; além disso, a maioria desses diagnósticos foi realizada entre 2002-2011 (n= 10/12). Considerando a amostra total, 98,8% dos pacientes apresentam atraso de desenvolvimento neuropsicomotor. Conclusão: Os pacientes com DXB são diagnosticados tardiamente no Brasil, de forma que as complicações associadas a esta condição não são prevenidas. Entretanto, existem indícios de que está havendo um melhora gradual desse panorama desde a última década. Os nossos dados indicam que o diagnóstico precoce dessa condição, mesmo que em fase sintomática, associa-se a um melhor prognóstico do paciente. Sugere-se a elaboração de políticas públicas específicas para doenças raras no país. / Introduction: Maple syrup urine disease (MSUD) is an Inborn Errors of Metabolism, is caused by a deficiency in activity of the branched-chain L-keto acid dehydrogenase complex. The Brazilian neonatal screening program does not include the diagnosis and treatment of MSUD. Objective: To draw a profile of aspects related to the diagnosis and treatment of Brazilian patients who received. Methods: In this retrospective study, patients were identified through a search of records from a national reference laboratory for the diagnosis of MSUD and through contact with other medical genetics services across Brazil. A diagnosis of MSUD between 1992 and 2011. Data were collected by means of a chart review. Results: Eighty-three patients from 75 families were enrolled in the study (median age 3 years; interquartile range, 0.57–7). Median age at onset of symptoms was 10 days (IQR 5–30), whereas median age at diagnosis was 60 days (IQR 29–240, p=0.001). Only three (3.6%) patients were diagnosed before the onset of clinical manifestations. A comparison between patients with (n=12) and without (n=71) an early diagnosis show that early diagnosis is associated with the presence of positive familial history and decreased prevalence of clinical manifestations at the time of diagnosis, but not with a better outcome. Overall, 98.8% of patients have some psychomotor or neurodevelopmental delay. Conclusion: In Brazil, patients with MSUD receive a late diagnosis and show neurological compromise and poor survival even with an early diagnosis. We suggest that specific public policies for rare diseases should be developed and implemented in the country.