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血氨基酸肉碱谱与尿有机酸谱检测的意义与应用吴桐菲2015.7遗传代谢病•遗传代谢病(InheritedMetabolicDisorders，IMD)又称遗传代谢异常或先天代谢缺陷(InbornErrorsofMetabolism，IEM)，是遗传性生化代谢缺陷的总称。遗传基因突变酶缺陷（蛋白活性降低或消失）底物正常产物异常产物旁路代谢•多为单基因遗传病，约90％为常染色体隐性遗传，少数为常染色体显性、X连锁或线粒体基因遗传，包括：氨基酸的先天性代谢缺陷有机酸的先天性代谢缺陷脂肪酸的先天性代谢缺陷等特点危害严重年龄段广病种繁多单病种发病率低临床表现•智力运动障碍•惊厥•肌张力改变神经系统消化系统•肝功异常•黄疸肝大•腹胀腹泻•低血糖•高血氨•代谢性酸中毒•鼠尿味•焦糖味•汗脚味•毛发、皮肤和虹膜色泽变浅•毛发异常、易折断、稀疏短硬容貌五官代谢紊乱皮肤毛发•面容丑陋—粘多糖病特殊气味遗传代谢病的筛查与诊断技术•特殊生化分析–血液氨基酸、肉碱、酯酰肉碱、脂肪酸–尿液有机酸、氨基酸、肉碱、蝶呤–血液总同型半胱氨酸、维生素B12、叶酸、生物素…–脑脊液氨基酸、神经递质测定•酶学分析:–线粒体呼吸链酶复合物活性分析–溶酶体相关酶活性分析–生物素酶活性分析•基因分析–疾病相关基因突变分析•尸检：化学解剖，组织分析发病的临床表现是常见的•病例1患儿，女，表现为腹泻伴咳嗽7d,呕吐3次，加重1d，精神状态差。•血氨基酸肉碱谱：游离肉碱及多种酰基肉碱显著降低•尿有机酸：辛二酸、癸二酸明显增高•基因诊断：原发性肉碱缺乏症程超，张雪元，李玖军.原发性肉碱缺乏症1例报告.中国当代儿科杂志，2014，16（9）：952-954发病不易引起重视•病例2患儿，男，9个月，尿液放置一夜后颜色变黑。•尿有机酸：尿黑酸显著升高•基因诊断：黑酸尿症胡曼，麻宏伟，罗阳等.基因诊断尿黑酸尿症1例.中国当代儿科杂志，2012，14（10）：796-797血氨基酸肉碱谱及（或）尿有机酸谱•全面衡量人体的蛋白质营养状况和健康水平，筛查和诊断大多数的氨基酸、有机酸、脂肪酸代谢障碍。对疾病的鉴别诊断原因不明的各系统疾病或多脏器损害遗传代谢病、慢性疾病、特殊饮食治疗患者的营养监测营养状况评估诊断疾病•氨基酸代谢障碍性疾病苯丙酮尿症枫糖尿症瓜氨酸血症Ⅰ型精氨酸琥珀酸尿症酪氨酸血症Ⅰ型精氨酸血症希特林蛋白缺乏症•有机酸代谢障碍性疾病甲基丙二酸血症丙酸血症异戊酸血症甲基巴豆酰甘氨酸尿症3-羟基3-甲基戊二酸尿症多种羧化酶缺乏症戊二酸尿症Ⅰ型β-酮硫解酶缺乏症乙基丙二酸尿症丙二酸尿症鸟氨酸氨基甲酰转移酶缺乏症5-氧合脯氨酸尿症4-羟基丁酸尿症黑酸尿症草酸尿症甘油酸尿症海绵状脑白质营养不良3-甲基戊烯二酸尿症甲羟戊酸尿症肝脑肾综合征3-羟基二羧基酸尿症2-羟基戊二酸尿症乳酸尿症生物素缺乏症2-酮己二酸尿症•脂肪酸代谢障碍性疾病原发性肉碱缺乏症肉碱转位酶缺乏症肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ缺乏症肉碱棕榈酰转移酶Ⅱ缺乏症中链酯酰辅酶A脱氢酶缺乏症长链酯酰辅酶A脱氢酶缺乏症极长链酯酰辅酶A脱氢酶缺乏症戊二酸尿症Ⅱ型氨基酸增高或缺乏均可导致疾病•增高–显著增高：相应酶的降解障碍如：瓜氨酸血症–瓜氨酸显著增高–轻度增高：多种因素导致的继发改变•降低–显著降低：某些疾病导致合成障碍如：高氨血症2型–瓜氨酸降低–轻度降低：多种因素导致的继发改变氨基酸异常与相关疾病•丙氨酸–升高：线粒体病，有机酸代谢病，等–降低：营养不良•酪氨酸–升高：酪氨酸血症，肝病–降低：氨基酸缺乏•色氨酸–增高：戊二酸尿症1型–降低：色氨酸合成障碍氨基酸异常与相关疾病•亮氨酸–升高：枫糖尿症–降低：必需氨基酸缺乏•丝氨酸–增高：希特林蛋白缺乏症–降低：丝氨酸合成障碍氨基酸异常与相关疾病•精氨酸–升高：精氨酸血症–降低：瓜氨酸血症，氨基酸缺乏，•瓜氨酸–增高：瓜氨酸血症1型•希特林蛋白缺乏症–降低：高氨血症2型，氨基酸缺乏氨基酸异常与相关疾病•蛋氨酸–增高：•同型半胱氨酸血症1型•高蛋氨酸血症•希特林蛋白缺乏症–降低•同型半胱氨酸血症2、3型•甲基丙二酸尿症合并同型半胱氨酸血症•营养不良尿有机酸增高与相关疾病•甲基丙二酸-甲基丙二酸尿症•甲基枸橼酸-丙酸尿症•异戊酰甘氨酸-异戊酸血症•戊二酸-戊二酸尿症Ⅰ型•尿嘧啶或乳清酸-鸟氨酸氨基甲酰转移酶缺乏症肉碱、酯酰肉碱与相关疾病C0↓;肉碱摄取障碍（肉碱吸收障碍）C4↑；C4/C2↑；C4/C3↑；C4/C8↑短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症C8↑；C8/C2↑；C10:1↑；C10↑中链酰基酶A脱氢酶缺乏症(C6～C12)C14:2↑；C14:1↑；C14↑；C14:1/C2；C14:1/C16；C16↑极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症(VLCAD)C4；C4/C2；C4/C3；C5；C5/C0；C5/C2；C5/C3；C8；C8/C2；C10:1；C10；C5DC+C10OH；C5DC+C10OH/C5OH戊二酸血症Ⅱ型C0↑；C0/(C16+C18)↑；C16↓↓；C18:2；C18:1；C18↓↓肉碱棕榈酰转移酶缺乏症I型C0↓;C16↑↑；C18:2↑↑；C18:1↑↑；C18↑↑肉碱棕榈酰转移酶缺乏症Ⅱ型治疗手段举例遗传代谢病治疗手段1．饮食治疗——限制前驱物的摄人苯丙酮尿症低苯丙氨酸饮食枫糖尿症低支链氨基酸饮食高氨血症低蛋白、高热量饮食有机酸血症低蛋白、高热量饮食脂肪酸代谢病低脂肪饮食，预防饥饿2．药物——补充缺乏物质或辅酶，促进蓄积物的排泄四氢生物蝶呤缺乏症四氢生物蝶呤、5羟色氨酸、左旋多巴酪氨酸血症-1型尼体西农甲基丙二酸血症(维生素BI2反应型)维生素Bl23．纠正酶缺陷、基因治疗部分氨基酸、有机酸代谢异常肝移植早期诊断及治疗的重要性PKU开始治疗时间智力发育情况IQ90以上为正常1个月内可不出现智力损害3个月内大多在正常水平半岁可接近正常1岁以后IQ常在50以下北京医科大学第一医院有一PKU患儿，在出生15天开始接受治疗，三年后IQ为94；另一PKU患儿于6月龄开始治疗，至8岁半时（小学三年级学生），IQ仅为73。如果PKU患儿未经治疗，95%的智力呈重度或极重度损害，而这种脑损害又是不可逆的。由此可见，早期诊断与治疗对预后有重要意义。早期诊断早期治疗•出生3～7天之内，并且充分哺乳，采足跟血。对于各种原因没有采血者，最迟不宜超过出生后20天。•如果我们能够尽早筛查，就能够更好的防治，甚至在代谢性疾病尚未表现明显临床指征的时候，对其进行干预和治疗，极大提高预后水平。与国家新生儿筛查的区别国家新生儿筛查血氨基酸肉碱谱诊断疾病《母婴保健法》要求至少开展先天性甲低（简称CH）和苯丙酮尿症（简称PKU）包括苯丙酮尿症与其他20余种遗传代谢病方法细菌生长抑制试验，血纸片TSH浓度串联质谱费用免费自费营养状况评估•氨基酸•肉碱氨基酸必需氨基酸功能赖氨酸促进大脑发育，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防止细胞退化色氨酸促进胃液及胰液的产生苯丙氨酸参与消除肾及膀胱功能的损耗蛋氨酸参与组成血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能苏氨酸有转变某些氨基酸达到平衡的功能亮氨酸作用平衡异亮氨酸异亮氨酸参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢；脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺缬氨酸作用于黄体、乳腺及卵巢•半必需氨基酸/条件必需氨基酸人体虽能够合成精氨酸和组氨酸，但通常不能满足正常的需要，在幼儿生长期这两种是必需氨基酸。•非必需氨基酸氨基酸与抑郁•色氨酸：2%～3%用来合成5-羟色胺。适当补充色氨酸改善抑郁情绪，成年人每天每公斤膳食中应包含4mg的色氨酸，以便能够保证人体的正常功能活动ShawK，TurnerJ，DelMarC．Tryptophanand5－hydroxytryptophanfordepression．CochraneDatabaseSystＲev，2002(1):CD003198•酪氨酸：神经刺激的作用，它可以直接影响情绪和认知功能，健康女性缺少酪氨酸会使心境障碍的风险增加。LeytonM，YoungSN，BlierP，etal．Acutetyrosinedepletionandalcoholingestioninhealthywomen．AlcoholClinExpＲes，2000，24(4):459-64•S-腺苷甲硫氨酸：改善抑郁•奶制品、香菇、葵花子、海蟹、黑芝麻、黄豆、南瓜子、肉松、油豆腐、鸡蛋、鱼片等含有丰富的色氨酸与酪氨酸•S-腺苷甲硫氨酸在人体内可由甲硫氨酸生成，鱼、肉、奶酪等食物含有丰富的S－腺苷甲硫氨酸肉碱•①作为长链脂肪酸的唯一载体将胞浆中的长链脂肪酸转运至线粒体内进行β氧化,提供能量;•②调节线粒体内辅酶A和酯酰辅酶A的比例,由脂肪酸β氧化和其他线粒体代谢过程产生的酯酰辅酶A通过肉碱酯酰转移酶进行酯酰交换,调节脂肪酸代谢,消除酯酰辅酶A蓄积引起的不良反应;•③协助肌细胞对葡萄糖的吸收、利用。在体内糖类过多、胰高血糖素与胰岛素比值降低时使线粒体内过剩的乙酰基团转移至胞浆中,降低线粒体内乙酰辅酶A与游离辅酶A的比例,增加丙酮酸的氧化,强化葡萄糖氧化途径;•④抗氧化作用,避免自由基的损害,促进细胞膜磷脂的更新和修复,起到稳定线粒体膜和保护细胞的作用;•⑤增加尿素合成,协助排氮、排氨。•生殖左旋肉碱在抑制卵巢颗粒细胞凋亡、促进卵子体外成熟及胚胎发育等方面具有重要意义。启动精子运动、促进精子成熟和提高精子能力、保护精子多抗氧化损伤、减少生精细胞凋亡、抑制精子聚集。•衡量机体的蛋白质营养状况和健康水平•亲代营养与健康状况关系到自身和子代的健康发展血浆氨基酸分析•人体血浆中氨基酸组成的变化，可为某些疾病的临床诊断和治疗提供重要参考。血浆游离肉碱和酰基肉碱分析•肉碱和酰基肉碱共同参与脂肪代谢，通过检测不同的酰基肉碱水平可以筛查和诊断大多数的脂肪酸代谢障碍。尿有机酸分析•通过代谢终产物的检测了解机体氨基酸、有机酸、脂肪酸代谢状况。血氨基酸肉碱谱检测采样前需要空腹4小时以上请医务人员采集干血片，3–4个血斑即可血片充分晾干后装入塑料袋密封保存正面背面尿有机酸谱检测尿液：清洁的专用尿管，5ml-10ml尿纸片报告单•血氨基酸肉碱谱•尿有机酸