피루브산염 카르복실라제(Pyruvate carboxylase) 결핍증은 biotin이 결합된 사립체 내 효소로 피루빅산과 CO2를 oxaloacetate로 변환시킨다.(그림1) Pyruvate carboxylase 효소는 TCA 회로 내 oxaloacetate를 보충하는 데에도 중요하며 당합성，glycerogenesis, 지방합성，아스팔테이트, 글루타메이트, 글루타민과 같은 비필수 아미노산 합성에도 관여한다. Oxaloacetate를 aspartate로 전환되고 이는 요소회로에 사용되며 malate-aspartate shuttle 즉 사립체와 세포질간의 redox potential을 유지하는 데에도 이용된다.

 심한 결손의 경우，TCA 회로의 oxaloacetate의 산화장애가 생기며 결과적으로 심한 젖산과다증， 혈중내 젖산/피루빅산(Lactate/Pyruvate) 비율의 상승，3OH butyrate/acetoacetate(3HB/AA)의 감소를 초래한다. 혈중 암모니아，오르니틴, 시투룰린이 증가할 수 있는데 이는 아마도 oxaloacetate의 감소로 aspartate가 감소하기 때문에 생기는 것으로 추정된다. 알라닌이 증가하고 글루타민은 감소한다. 신경병리적 소견은 지방합성 장애와 관련되어 수초화의 감소를 유발하고 글루타민에서 유래한 신경전달물질이 감소한다. 경한 Pyruvate carboxylase 효소 결손의 경우 젖산과다증이 덜 심하고 성장하면서 호전을 보인다. 젖산과다는 다른 조직에서 유래한 젖산을 간에서 당으로 전환하는 기능의 장애 때문이며 저농도의 인슐린과 고농도의 acetyl CoA가 Pyruvate carboxylase 효소를 억제하기 때문이다. 대개 간헐적인 발병에 의한 스트레스나 금식에 의해 심한 산증이 발생하며 저혈당과 케론산증이 생긴다. 케톤증은 간에서 oxaloacetate의 부족으로 acetyl CoA를 산화하는 능력이 감소하기 때문에 발생한다.

그림1) pyruvate 대사과정

상염색체 열성질환으로 피루브산염 카르복실라제(Pyruvate Carboxylase) 효소 유전자는 염색체 11번(11q13.2)에 존재하는 PC 유전자로, 효소결핍을 초래하는 여러 종류의 돌연변이들이 보고되었다. 특히 북미 일부 원주자들에서 경한 돌연변이들이 보고된 바 있다. 보인자는 유전자 검사 및 효소 검사를 통해 확인이 가능하며 산전검사 역시 유전자 검사 및 효소 검사를 통해 가능하다. 향후 유전자에 대한 보다 많은 정보들이 보인자 및 산전검사에 효율적으로 이용될 수 있을 것이다.

세 가지 특징적인 그룹으로 나눌 수 있다. 가장 심한 형태는 신생아기에 심한 젖산과다증과 경련，혼수，근긴장이상등과 같은 신경증상을 보이는 경우로 대사장애가 매우 심하여 대부분 3개월 이내에 사망한다. 이보다 덜 심한 양상으로는 후반에 증상이 나타나고 지적장애가 더 뚜렷한 특징을 보인다. 다른 임상증상으로는 경련，발육장애，신세뇨관 산증과 같은 증세를 보인다. 심하거나 경한 경우 모두에서 지방축적을 보이는 간세포와 간장비대와 같은 병리적 특징과 수초화 지연，뇌실확장，뇌실주위 낭종，astrocyte 증식，대뇌피질내 astrocyte의 감소 등과 같은 신경병리적 소견을 가진다. 양성 형태로 반복되는 젖산혈증과 경한 신경장애를 보일 수 있다.

젖산혈증과 신경증상을 보이는 경우，특히 저혈당，고암모니아 혹은 케톤산증이 동반되어 있는 경우 더욱 의심할 수 있다. 신생아에서 증가된 젖산/피루빅산 비율 비율，낮은 3HB/AA 비율, 식후 케톤혈증은 진단적 가치가 높다.

 공복에서 젖산이 더 높아지며 탄수화물 섭취와 함께 호전된다. 공복 시 젖산이 더 높아지면 피부 세포에서 PC 효소검사를 고려해야 한다. PC 효소는 매우 불안정하여 검체준비시 주의를 요한다. 진단이 불확실한 경우에는 간의 PC 효소활성도가 높기 때문 에 간조직에서 효소를 측정하는 것이 도움이 된다. 면역검사와 Northern blot 검사는 예후를 판정하는데 도옴이 되기도 한다. 즉 면역단백질이 전혀 없거나 mRNA가 전혀 없는 경우 더욱 심한 효소활성도의 감소와 연관된다. 

효소결함은 biotinidase나 holocarboxylase synthase결함에 의한 multiple carboxylase 효소결함과 감별되어야 한다. 이 경우에는 모든 biotinylated enzyme의 결함이 초래된다. Multiple carboxylase 결함은 PC 결함에서는 보이지 않는 특징적인 유기산분석결과를 가진다. 보다 정확한 검사를 위해서는 biotinidase 효소활성도를 측정하고 다른 비오틴 관련 효소 중 하나, 예를 들어 propionyi CoA carboxylase 효소를 검사함으로써 진단이 가능하다.

잠들기 전 탄수화물을 섭취하도록 하며 공복을 피해야 한다. 젖산과다증이 발생한 기간 동안에는 계속하여 정맥 내 혈당 주사(10% 이상)를 제공해야 한다. 경우에 따라서는 bicarbonate 등으로 산증을 교정해주는 치료가 필요할 수 있다. 정맥 내 aspartate 혹은 citrate 제공은 Pyruvate carboxylase 결핍과 연관된 고암모니아를 제거하는데 도움이 될 수 있다. Biotin (10 mg/day)이 도움이 된 경우도 보고된 바 있다.

예후는 효소활성도와 연관되며 매우 낮은의 잔류활성도만 있는 경우 신생아기를 넘기기가 힘들며 낮은 활성도를 가진 일부환자에서 5세 이후까지도 생존한 경우가 보도되기도 하였다. 일반적으로 경한 결핍을 가진 경우 생존하기는 하지만 다양한 신경증상이 동반된다. 심각한 젖산과다증을 자주 경험하는 환자 특히 구토와 음식섭취가 힘든 상태를 자주 경험하는 환자는 적극적으로 치료를 해야만 한다.