苯丙酮尿症

苯丙酮尿症一、苯丙酮尿症概述苯丙酮尿症(phenylketonuria,PKU)是一种常见的氨基酸代谢病，1934年由挪威Folling医生首次报告。本症是由于苯丙氨酸羟化酶(phenylalaninehydroxylase,PAH)基因突变导致PAH缺陷或PAH辅助因子一四氢生物蝶呤(tetrahydrobiopterin,BH4)缺之，使得苯丙氨酸不能转变成为酪氨酸，导致苯丙氨酸及其酮酸蓄积并从尿中大量排出，故称“苯丙酮尿症”。临床主要表现为智能低下、惊厥和色素减少。本病属常染色体隐性遗传，其发病率随种族而异，美国约为1/14000，日本约为1/60000，我国约为1/11180。二、苯丙酮尿症病因苯丙氨酸(phenylalanine，PA)是人体必需的氨基酸之一。正常人每日需要的摄入量约为200-500mg，其中1/3供合成蛋白，2/3则通过肝细胞中苯丙氨酸羟化酶(PAH)催化作用，转化为酪氨酸，以合成甲状腺素、肾上腺素和黑色素等。苯丙氨酸转化为酪氨酸的过程中，除需PAH外，还必须有四氢生物蝶呤(BH4)作为辅酶参与。人体内的BH4是由鸟苷三磷酸(GTP)，经过鸟苷三磷酸环化水解酶(GTP-CH)、6一丙酮酸四氢蝶呤合成酶(PTPS)和二氢生物蝶呤还原酶(DHPR)等一系列酶的催化而合成。PAH基因定位于12q22-12q24.1，GTP-CH基因定位于17q22.1-22.2,DHPR基因定位于4p15.3,PTPS基因定位于llq22.3，上述任一编码基因的突变都有可能造成相关酶的活性缺陷，致使苯丙氨酸发生异常累积。苯丙酮尿症(PKU)患者临床上出现的各种症状，是因为PAH或BH4缺乏不仅导致苯丙氨酸升高、酪氨酸和正常代谢产物减少，还导致其旁路代谢产物苯丙酮酸以及其它中间代谢产物苯乳酸、苯乙酸、羟苯乙酸等在血中含量增高，并从尿中大量排出。这些物质抑制了脑组织内L一谷氨酸脱羧酶活性，最终使y一氨基丁酸减少而影响脑细胞的发育和功能。除了苯丙氨酸代谢障碍之外，病人血中酪氨酸和色氨酸的浓度常有明显降低。与色氨酸有关的代谢产物，如吲哚乙酸、吲哚乳酸、吲哚丙酮酸等也从尿中大量排出。血中5一羟色胺和尿中的代谢物5~羟吲哚乙酸则明显减少，说明与苯丙氨酸有关的芳香族氨基酸代谢也受到严重干扰。以致在临床上出现(PKU)的各种表现。三、苯丙酮尿症临床表现及分型（一）临床表现PKU是一种遗传性疾病，故新生儿即有高苯丙氨酸血症。只是因未进食，血苯丙氨酸及其有害的代谢产物浓度不高，故出生时无临床表现。如果对新生儿未作苯丙酮尿症筛查，随着喂食时间延长，血中苯丙氨酸及其代谢产物逐渐升高，临床症状才渐渐表现出来，主要临床表现有：1生长发育迟缓：除躯体生长发育迟缓外，主要表现在智力发育迟缓。表现在智商低于同龄正常婴儿，生后4-9个月即可出现，语言发育障碍尤为明显。这些表现提示大脑发育障碍。限制新生儿摄入苯丙氨酸可防止智力发育障碍，重型PKU患儿智力发育障碍比轻型者血中苯丙氨酸浓度高，据此可以认为智力发育障碍与苯丙氨酸毒性有关，但更为详细的病理生理机制仍不清楚。2．神经精神表现：脑萎缩、脑畸形，反复发作的抽搐（可随年龄增大而减轻），肌张力增高，反射亢进。常有兴奋不安、多动和异常行为。3皮肤毛发表现：皮肤常干燥，易有湿疹和皮肤划痕症。由于酪氨酸酶受抑，使黑色素合成减少，故患儿毛发色淡而呈棕色。4．气味：由于苯丙氨酸羟化酶缺乏，苯丙氨酸经旁路代谢产生苯乳酸和苯乙酸增多，从汗液和尿中排出而有霉臭味（或鼠气味）。（二）苯丙酮尿症的分型：本病分为典型型和BH4缺乏型两类：1．典型PKU型患儿肝细胞缺乏PAH，不能将苯丙氨酸正常转化为酪氨酸，因此苯丙氨酸在血、脑脊液、各种组织和尿液中的浓度极度增高，同时经旁路代谢产生大量的苯丙酮酸、苯乙酸、苯乳酸和对羟基苯乙酸，并从尿中排出。由于酪氨酸生成减少，致使甲状腺素、肾上腺素和黑色素等合成不足，而蓄积的高浓度苯丙氨酸及其旁路代谢产物导致细胞受损。2．BH4缺乏型由于GTP-CH、PTPS或DHPR等任何一种酶缺乏所导致。BH4是苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等芳香氨基酸在羟化过程中所必须的共同的辅酶，其缺乏不仅使苯丙氨酸不能转变成酪氨酸，而且造成酪氨酸不能转变成多巴胺，色氨酸不能转变成5-羟色胺，而多巴胺、5-羟色胺均为重要的神经递质，其缺乏可加重神经系统的损害，故BH4缺乏型PKU的临床症状更重，治疗亦不易。本病绝大多数为典型PKU，约10%一15%左右为BH4缺乏型，国内目前发现的BH4缺乏型全为PTPS缺乏类型。四、苯丙酮尿症的诊断本病为少数可治性遗传代谢病之，应力求早期诊断与治疗，以避免神经系统的不可逆损伤。在PKU的典型症状出现后，临床诊断并不困难，但已失去最好的治疗时机，故强调症状前诊断，即新生儿期的早期诊断。（一）实验室检查：1新生儿筛查：新生儿筛查是新生儿期诊断的有效方法。传统的筛查方法，苯丙氨酸浓度采用Guthrie细菌生长抑制法或酶联免疫法，目前串联质谱法正在逐步推广。当苯丙氨酸含量120umol/L{2mg/dl)时，应复查确认。通常苯丙氨酸含量1200rJmol/L（20mg/dl)时，为经典PKU;当苯丙氨酸含量在120umol/L(2mg/dl)-1200umol/L(20mg/dl)时，为高苯丙氨酸血症，可能为BH4缺乏型，需进一步进行鉴别诊断。2．一般实验室检查：尿三氯化铁试验和2，4-二硝基苯肼试验，由于患儿尿中排出苯丙酮酸增多，尿苯丙酮酸试验阳性。两者都是检测尿中苯丙酮酸的化学呈色法。由于其特异欠佳和假阴性的可能，一般用作较大儿童的初筛。3．特殊生化检查：典型PKU型：血滤纸片串联质谱检测苯丙氨酸显著升高，酪氨酸／苯丙氨酸值增高，色氨酸／苯丙氨酸值增高；尿液滤纸片气相色谱一质谱有机酸检测苯乙酸、苯乳酸和对羟基苯乙酸显著升高。BH4缺乏型：血氨基酸检测苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸显著升高；尿液有机酸检测，一般无特异性变化。血和尿液的氨基酸谱、有机酸谱分析不仅为本病提供生化诊断依据，同时也可鉴别其他可能的氨基酸、有机酸代谢缺陷。4．尿蝶呤分析：应用高压液相层析(HPLC)测定尿液中新蝶呤和生物蝶呤的含量，可以鉴别各型苯丙酮尿症：PAH缺乏的患儿尿中蝶呤总排出量增高，新蝶呤与生物蝶呤比值正常；DHPR缺乏患儿呈现蝶呤总排出量增加，四氢生物蝶呤减少；6-PTS缺乏患儿则呈现新蝶呤与生物蝶呤比值增高，新蝶呤排出量增加；GTP-CH缺乏患儿呈现蝶呤总排出量减少。5．酶学诊断：PAH仅存在于肝细胞中，因而它的活性检测比较困难。其他3种酶的活性都可采用外周血中红、白细胞或皮肤成纤维细胞测定。6．DNA分析：目前对PAH和DHPR缺陷可用DNA分析方法进行基因诊断。但由于基因的多态性众多，分析结果务须谨慎。（二）其他检查：1．脑电图(EEG)检查：主要是棘慢波，偶见高波幅节律紊乱。EEG随访研究显示，随年龄增长，EEG异常表现逐渐增多，12岁后EEG异常才会逐渐减少。2．×线检查：可见小头畸形，CT和MRI（核磁共振）可发现弥漫性脑皮质萎缩等非特异性改变五．苯丙酮尿症的治疗诊断一旦明确，应尽早给予积极治疗，主要是饮食疗法。开始治疗的年龄愈小，效果愈好。1．低苯丙氨酸饮食低苯丙氨酸饮食疗法是目前治疗经典型PKU的惟一方法，治疗的目的是预防脑损伤。饮食疗法的原则是使苯丙氨酸的摄入量能保证生长和代谢的最低需要量。主要适用于经典型PKU以及血苯丙氨酸持续高于1200umol/L(20mg/dl)的患者。由于苯丙氨酸是合成蛋白质的必需氨基酸，完全缺乏时亦可导致神经系统损害，因此对婴儿可喂给特制的低苯丙氨酸奶粉，到幼儿期添加辅食时应以淀粉类、蔬菜、水果等低蛋白食物为主。苯丙氨酸需要量：2个月以内约需50-70mg/(kg．d)；3-6个月约40mg/(kg．d)；2岁均约为25-30mg/(kg.d)；4岁以上约10-30mg/(kg.d)，以能维持血中苯丙氨酸浓度在120-600umo/L(2-l0mg/dl)为宜。饮食控制至少需持续到青春期以后。饮食治疗还必须考虑到个体的差异。由于患儿苯丙氨酸羟化酶的活性缺陷程度差别很大，因此饮食治疗要坚持个体化的原则，而且由于各年龄段患儿蛋白质、热量、苯丙氨酸需要量和耐受量的不同，应根据每个患儿的年龄、体重、血Phe浓度制定、调整食谱，使血苯丙氨酸浓度维持在适当的水平。一般一岁以下患儿每个月调整一次食谱，一岁以上的可两个月调整一次，学龄儿童可以3—4个月调整一次。2．补充BH4、5-羟色胺和L-DOPA主要用于BH4缺乏型PKU，除饮食控制外，需给予此类药物。3．基因治疗技术2006年美国科研人员利用基因治疗技术治愈了老鼠的苯丙酮尿症。相关基因需要依靠载体随机插入到细胞基因中。目前基因治疗及酶治疗仍处在研究阶段。六、苯丙酮尿症的预防避免近亲结婚。开展新生儿筛查，以早期发现，尽早治疗。对有本病家族史孕妇必须采用DNA分析或检测羊水中蝶呤等方法对其胎儿进行产前诊断。目前，我国PKU患儿中约80%基因突变已明确，还有约20%的基因突变机制未明。每个PKU家庭存在两个突变基因，因此基因诊断可有三种结果：1．两个突变基因均能诊断清楚2．一个突变基因诊断清楚、另一个突变基因诊断不清3．两个突变基因均不能诊断清楚前两种结果可提供产前诊断，第三种结果在鉴别非经典型PKU的前提下，通过连锁分析可以做间接基因诊断。由于PKU是遗传性疾病，进行基因诊断时需要患儿和父母同时留取血样，同时因突变基因的种类繁多，分析复杂，因此基因诊断应提前在再次怀孕前半年到一年的时间进行，这样才能在妊娠时依据基因诊断结果进行有针对性诊断。