Maple Syrup Urine Disease (MSUD) is an autosomal recessive inherited disorder that affects the activity of the branched-chainα-keto acid dehydrogenase complex (BCDK). This deficiency on BCDK complex results in the accumulation of branched-chain amino acids (BCAA) leucine, isoleucine, valine, and their corresponding α-keto acids. Epigenetic changes can negatively affect the metabolism of BCAA. These changes are catalyzed by the epigenetic regulatory enzymes, e.g., DNA methyltransferase (DNMT), histone deacetylases (HDAC), and histone acetyltransferases (HAT). However, the impacts of BCAA administration on the activity of epigenetic regulatory enzymes in the brain of MSUD patients are still unknown. In this study, we aimed to demonstrate the impact of BCAA administration on the activity of DNMT, HDAC, and HAT in the brain structures of infant rats, an animal model of MSUD. For that, we administered a BCAA pool to infant rats for 21 days. We demonstrated that BCAA administration significantly increased the DNMT and HDAC activities in the hippocampus and striatum, but not in the cerebral cortex of MSUD infant rats. A positive correlation was observed between HDAC and DNMT activities in the hippocampus and striatum of animals exposed to BCAA injections. Our results showed that the BCAA administration could modulate epigenetic regulatory enzymes, mainly DNMT and HDAC, in the brains of infant rats. Therefore, we suggest that the increase in the activity of DNMT and HDAC in the hippocampus and striatum could partially explain the neurological impairments presented in animal models of MSUD.

枫糖浆尿病 (MSUD) 是一种常染色体隐性遗传疾病，会影响支链α-酮酸脱氢酶复合物 (BCDK) 的活性。BCDK 复合物的这种缺陷导致支链氨基酸 (BCAA) 亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸及其相应的 α-酮酸的积累。表观遗传变化会对 BCAA 的代谢产生负面影响。这些变化由表观遗传调控酶催化，例如 DNA 甲基转移酶 (DNMT)、组蛋白脱乙酰酶 (HDAC) 和组蛋白乙酰转移酶 (HAT)。然而，BCAA 给药对 MSUD 患者大脑中表观遗传调节酶活性的影响仍然未知。在这项研究中，我们旨在证明 BCAA 给药对幼鼠大脑结构中 DNMT、HDAC 和 HAT 活性的影响，MSUD的动物模型。为此，我们向幼鼠施用了 BCAA 池 21 天。我们证明了 BCAA 给药显着增加了海马和纹状体中的 DNMT 和 HDAC 活性，但在 MSUD 婴儿大鼠的大脑皮层中没有。在暴露于 BCAA 注射的动物的海马和纹状体中观察到 HDAC 和 DNMT 活性之间存在正相关。我们的结果表明，BCAA 给药可以调节幼鼠大脑中的表观遗传调节酶，主要是 DNMT 和 HDAC。因此，我们认为海马和纹状体中 DNMT 和 HDAC 活性的增加可以部分解释 MSUD 动物模型中出现的神经功能障碍。我们证明了 BCAA 给药显着增加了海马和纹状体中的 DNMT 和 HDAC 活性，但在 MSUD 婴儿大鼠的大脑皮层中没有。在暴露于 BCAA 注射的动物的海马和纹状体中观察到 HDAC 和 DNMT 活性之间存在正相关。我们的结果表明，BCAA 给药可以调节幼鼠大脑中的表观遗传调节酶，主要是 DNMT 和 HDAC。因此，我们认为海马和纹状体中 DNMT 和 HDAC 活性的增加可以部分解释 MSUD 动物模型中出现的神经功能障碍。我们证明了 BCAA 给药显着增加了海马和纹状体中的 DNMT 和 HDAC 活性，但在 MSUD 婴儿大鼠的大脑皮层中没有。在暴露于 BCAA 注射的动物的海马和纹状体中观察到 HDAC 和 DNMT 活性之间存在正相关。我们的结果表明，BCAA 给药可以调节幼鼠大脑中的表观遗传调节酶，主要是 DNMT 和 HDAC。因此，我们认为海马和纹状体中 DNMT 和 HDAC 活性的增加可以部分解释 MSUD 动物模型中出现的神经功能障碍。在暴露于 BCAA 注射的动物的海马和纹状体中观察到 HDAC 和 DNMT 活性之间存在正相关。我们的结果表明，BCAA 给药可以调节幼鼠大脑中的表观遗传调节酶，主要是 DNMT 和 HDAC。因此，我们认为海马和纹状体中 DNMT 和 HDAC 活性的增加可以部分解释 MSUD 动物模型中出现的神经功能障碍。在暴露于 BCAA 注射的动物的海马和纹状体中观察到 HDAC 和 DNMT 活性之间存在正相关。我们的结果表明，BCAA 给药可以调节幼鼠大脑中的表观遗传调节酶，主要是 DNMT 和 HDAC。因此，我们认为海马和纹状体中 DNMT 和 HDAC 活性的增加可以部分解释 MSUD 动物模型中出现的神经功能障碍。