苯丙酮尿癥(PKU)是由于苯丙氨酸代謝途徑中酶缺陷所導(dǎo)致的較為常見的常染色體隱性遺傳病,其發(fā)病率隨各民族而異,我國(guó)的發(fā)病率約為1/16500。
【發(fā)病機(jī)制】苯丙氨酸是人體必需的氨基酸之一,正常小兒每日需要量為200~500mg,其中1/3供機(jī)體合成組織蛋白;2/3則通過肝細(xì)胞中苯丙氨酸-4-羥化酶(PAH)的作用轉(zhuǎn)化為酪氨酸,供合成甲狀腺素、多巴胺、腎上腺素和黑色素等之用。在苯丙氨酸的羥化過程中,除了PAH之外,還必須有輔酶四氫生物蝶呤(BH4)的參與,人體內(nèi)的BH4來源于鳥苷三磷酸(GTP),在其轉(zhuǎn)化和再生過程中參與作用的酶有鳥苷三磷酸環(huán)化水合酶(GTP-CH)、6-丙酮酰四氫蝶呤合成酶(6-PTS)、二氫生物蝶呤還原酶(DHPR)和甲醇胺脫水酶(CD)等。PAH、GTP-CH、6-PTS、DHPR和CD等酶的編碼基因分別位于12q22~24。1、14q22。1~22。2、llq22。3~23。3、4p15。3和10q22,任一上述編碼基因的突變都有可能導(dǎo)致相關(guān)酶的活力缺陷,致使體內(nèi)苯丙氨酸代謝發(fā)生紊亂。
本病按酶缺陷的不同可大致分為典型和BH4缺乏型兩種。典型PKU是由于患兒肝細(xì)胞缺乏苯丙氨酸-4-羥化酶所致。因此,苯丙氨酸不能轉(zhuǎn)化為酪氨酸,而在血、腦脊液、各種組織和尿液中濃度極度增高。這種高濃度的苯丙氨酸競(jìng)爭(zhēng)性地阻抑腦細(xì)胞代謝所必需的酪氨酸、色氨酸和支鏈氨基酸等通過腦實(shí)質(zhì)細(xì)胞質(zhì)膜,使腦細(xì)胞不能正常合成神經(jīng)遞質(zhì);高濃度的苯丙氨酸還阻抑多核糖體的聚合,擾亂了腦組織中蛋白合成和髓鞘形成過程。由于酪氨酸來源減少,因而甲狀腺素、腎上腺素和黑色素等的合成也不足。由于苯丙氨酸的大量累積,苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨基作用增強(qiáng),產(chǎn)生了大量苯丙酮酸、苯乙酸、苯乳酸和羥基苯乙酸等旁路代謝產(chǎn)物并自尿中排出。BH4缺乏型PKU是由于GTP-CH、6-PTS、CD或DHPR等酶缺乏所致;BH4是苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等芳香氨基酸在羥化過程中所必需的輔酶,缺乏時(shí)不僅苯丙氨酸不能氧化成酪氨酸,而且造成多巴胺、5-羥色胺等重要的神經(jīng)遞質(zhì)缺乏,加重神經(jīng)系統(tǒng)的功能損傷。故BH4缺乏型PKU的臨床癥狀更重,治療亦不易。
絕大多數(shù)本病患兒為典型PKU病例,僅約1~3%屬BH4缺乏型,后者中約半數(shù)系6-PTS缺陷所致。
【臨床表現(xiàn)】患兒初生時(shí)都正常,通常在3~6個(gè)月時(shí)出現(xiàn)癥狀,l歲時(shí)癥狀明顯。
1、神經(jīng)系統(tǒng)在嬰兒期逐漸出現(xiàn)智能發(fā)育落后,以認(rèn)知發(fā)育障礙為主;可有多動(dòng)、行為異常等,少數(shù)呈現(xiàn)肌張力增高和腱反射亢進(jìn)。約1/4未經(jīng)治療的患兒隨著年齡增長(zhǎng)發(fā)生癲癇;智能明顯落后,半數(shù)以上病例IQ<35,僅5%患兒IQ>68。BH4缺乏型PKU患兒的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀出現(xiàn)較早且較嚴(yán)重,常見肌張力減低,嗜睡和驚厥,智能落后明顯;如不經(jīng)治療,常在幼兒期死亡。
2、外貌患兒在出生數(shù)月后因黑色素合成不足,毛發(fā)、皮膚和虹膜色澤變淺。
3、其他嬰兒期常有嘔吐、皮疹等表現(xiàn),年長(zhǎng)后消失;患兒尿液和汗液因含有大量苯乙酸而有鼠尿臭味。
【診斷】本病為少數(shù)可治性遺傳性代謝病之一,應(yīng)力求早期確診和治療,俾其避免神經(jīng)系統(tǒng)的不可逆性損傷。由于患兒在早期不出現(xiàn)癥狀,故診斷必須藉助實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。
1、新生兒期篩查新生兒在喂奶2~3日后,用厚濾紙采取其末梢血液數(shù)滴,晾干后即可寄往篩查實(shí)驗(yàn)室。目前大多數(shù)仍采用Guthrie細(xì)菌生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)半定量法測(cè)定其苯丙氨酸濃度;亦可在苯丙氨酸脫氫酶作用下進(jìn)行比色測(cè)定,其假陰性率較低。當(dāng)血液苯丙氨酸含量>0。24nmol/L(4mg/dl),亦即兩倍于正常參考值時(shí),便應(yīng)重復(fù)檢查或采取靜脈血進(jìn)行苯丙氨酸和酪氨酸定量分析。通常,患兒血漿苯丙氨酸可高達(dá)1。2mmol/L(20mg/dl)以上。
對(duì)疑似本病的年長(zhǎng)兒,可用化學(xué)呈色法檢測(cè)其尿中的苯丙酮酸,臨床常用者有三氯化鐵試驗(yàn)和2,4-二硝基苯肼試驗(yàn),兩者的特異性均欠佳,假陽(yáng)性和假陰性均不少見,故僅可作為初篩。
2、血漿游離氨基酸分析和尿液有機(jī)酸分析血漿和尿液的氨基酸、有機(jī)酸分析不僅為本病提供生化學(xué)診斷依據(jù),同時(shí)還可鑒別其他可能的氨基酸、尿有機(jī)酸代謝缺陷??蛇x用的方法有氨基酸自動(dòng)分析儀、氣相層析(GC)、高壓液相層析(HPLC)或氣-質(zhì)聯(lián)用等(GC-MS)。
3、四氫生物蝶呤負(fù)荷試驗(yàn)由于BH4缺乏型PKU患兒的神經(jīng)系統(tǒng)損害嚴(yán)重,且單純飲食治療效果不佳,故對(duì)每一例高苯丙氨酸血癥患兒均應(yīng)進(jìn)行BH4負(fù)荷試驗(yàn),以早期鑒別,采取必要的治療措施?;純涸诓颓?0分鐘按20mg/kg服用BH4,口服藥片困難者,可在避光條件下用溫水20ml將BH溶解后服用;在服前(0h)和服后4h、8h各采血一次,檢測(cè)血漿苯丙氨酸濃度。典型PKU患兒血苯丙氨酸濃度在服用BH4前后無大改變,BH4缺乏型患兒在服用4小時(shí)后血漿苯丙氨酸即明顯下降。如患兒已采用飲食療法,且血漿苯丙氨酸水平降至<0。4mmol/L者,可在服用BH4之前3小時(shí)按100mg給予苯丙氨酸口服;采血時(shí)間和評(píng)估方法同單一BH4負(fù)荷試驗(yàn)。
4、尿蝶呤分析應(yīng)用高壓液相層析測(cè)定尿液中新蝶呤和生物蝶呤的含量,可以鑒別各型PKU:PAH缺乏型患兒尿中蝶呤總排出量增高,新蝶呤與生物蝶呤比值正常;GTP-CH缺乏患兒的蝶呤總排出量減少,新蝶呤與生物蝶呤的比值正常;6-PTS缺乏患兒呈現(xiàn)新蝶呤排出量增高,新蝶呤與生物蝶呤的比值增高;DHPR缺乏患兒則蝶呤總排出量增加,新蝶呤與生物蝶呤的比值降低。
5、酶學(xué)分析PAH僅存在于肝細(xì)胞中,取材檢測(cè)其活性比較困難;其他3種酶的活性都可采用外周血中紅、白細(xì)胞或皮膚成纖維細(xì)胞測(cè)定。
6、基因診斷對(duì)PAH和DHPR缺陷均可用DNA分析進(jìn)行診斷,但由于基因的多態(tài)性眾多,分析結(jié)果務(wù)須謹(jǐn)慎。
【治療】對(duì)疑為本病的患兒在進(jìn)行確診期間即應(yīng)開始正確治療,以避免神經(jīng)系統(tǒng)的不可逆性損傷。