遗传代谢病诊断与治疗思路

遗传性疾病的诊断与治疗思路 电话 Email organic 2012 6 西安 遗传性疾病诊断技术的发展与应用遗传代谢病小分子病大分子病线粒体病 遗传性疾病需要与时俱进的专业医疗技术支持 病种多达20000多种 病因复杂 表型复杂 可以发生在胚胎 成年各个时期 以儿童多见 临床表现复杂 可累积单个脏器 也可能导致多脏器损害 引起神经 肾脏 心血管 血液 消化 皮肤 眼 耳等功能损害 导致残障 致死率很高 已经成为我国儿童死亡的主要原因之一 随着诊断与治疗学研究的进步 遗传性疾病的病因诊断率显著提高 越来越多的疾病成为可治可防的疾病 表2北京市部分遗传性疾病的诊疗状况 不同类型的遗传性疾病需要依赖相应的诊断与治疗技术 神经精神疾病 遗传病癫痫 智力运动障碍 精神行为障碍 急性 慢性脑病是遗传病的常见临床表现 随着基础医学与临床医学的进步 越来越多的遗传性疾病成为可诊断 可治疗 可预防的疾病 有患者才有医学理论 逐渐走出悲观 遗传代谢病及筛查历史回顾 1902年 英国Garrod第一次发现代谢病 黑酸尿症 患者尿液放置后呈铁锈色 鼻骨 耳廓等软骨变黑 证实为黑酸沉积导致的疾病 1934年 挪威F lling发现 苯丙酮尿症智力发育不全 解读了苯丙氨酸 苯乙酸 苯丙酮酸的代谢通路 1953年 德国Bickel研发 低苯丙氨酸饮食治疗 结束了遗传病为 不治之症 的历史 1963年 美国开始采用足跟血进行苯丙酮尿症新生儿筛查 扩展到越来越多的遗传病筛查 1981年 我国左启华教授 陈瑞冠教授开始苯丙酮尿症筛查 诊断与治疗研究 2010年 全国新生儿筛查覆盖率达到了60 通过对病人的认识 研究疾病的发生机制 诊断 治疗与预防方法 解读生物化学代谢机制 病理演变过程 遗传背景 在对疾病研究的基础上 逐步更新 充实教科书 现代生化分析技术的发展推动了遗传代谢病的筛查 诊断与治疗学研究 1963年 美国耶鲁大学Tanaga教授采用气相色谱质谱分析技术 首次解读了异戊酸尿症的生化代谢特点 1990年 美国应用串联质谱进行了多种疾病的氨基酸 酯酰肉碱谱分析 并应用于新生儿筛查 质谱分析为遗传代谢病的筛查 诊断 治疗带来了革命 大大提高了遗传代谢病的诊断效率 同时促进了代谢组学的研究 溶酶体酶 线粒体酶活性检测技术逐步发展 酶替代治疗 分子伴侣治疗进步 分子生物学技术进步 得以从基因水平解读疾病病因与防治 小分子病氨基酸苯丙酮尿症 同型胱氨酸尿症 枫糖尿症有机酸甲基丙二酸血症 丙酸血症 异戊酸血症尿素先天性高氨血症脂肪酸 氧化异常碳水化合物半乳糖血症 糖原累积症 果糖不耐受症蛋白家族性高脂蛋白血症 无白蛋白血症金属肝豆状核变性 Menkes病嘌呤雷 尼二氏综合症色素高铁血红蛋白血症 卟啉病激素克汀病 先天性肾上腺皮质增生症 遗传代谢病的种类 已命名600多种 遗传代谢病的筛查与诊断思路 提高警惕 重视症状与体征 发现高危儿一般检查血液 贫血 细胞形态 尿液 酮体 蛋白尿 生化 肝肾功能 肌酶增高 低血糖 酸中毒 酮症 影像学检查 脑CT MRI 进行性退行性病变 肌电图异常 神经传导异常 组织活检 皮肤 肌肉 神经 特殊生化分析尿液有机酸 氨基酸 肉碱 蝶呤血液氨基酸 肉碱 脂肪酸血液总同型半胱氨酸 维生素B12 叶酸 生物素 脑脊液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 遗传代谢病的筛查与诊断思路 Menkes病 先天性铜代谢障碍 性别 男年龄 9个月主诉 因 反复抽搐7个月 就诊患儿于7个月前出现顽固性抽搐 现每日抽搐次数频繁 最多每日发作近百次 患儿智力运动落后 现不会抬头 多种抗癫痫药物治疗 无明显改善 家族史 母亲第一次妊娠2个月时胎停育 Menkes病 先天性铜代谢障碍 查体 头围40cm 身长76cm 体重11kg 精神差 肤色白 颅缝重叠 头发卷曲 短 发黄 前额头发稀少 四肢肌张力低下 双膝反射正常引出 实验室检查 血常规示轻度贫血 HGB96g L 尿常规 血生化未见明显异常 脑脊液检查 常规及生化分析未见异常 血 尿代谢筛查 未见异常 头颅MRI示双侧额叶 颞叶体积缩小 视频脑电图重度异常脑电图 高度失律 铜蓝蛋白 0 04g L 0 15 0 56g L 显著降低 肝豆状核基因分析ATP7B基因未见突变 初步诊断与治疗 初步诊断 智力运动落后癫痫Menkes病 处理 复查血清铜蓝蛋白 血代谢检查 Menkes病基因检测 对症治疗 抗癫痫治疗 其他 组氨酸铜皮下注射 Menkes病又称卷发综合征 是X连锁隐性遗传病 基因突变导致跨膜铜离子转运蛋白缺陷 肠粘膜对铜吸收障碍 同时细胞中铜不能转运至细胞间液及血液 导致血中铜蓝蛋白及血铜水平降低 典型临床表现为2 3个月时发病 智力运动落后或倒退 喂养困难 癫痫发作 头发短 稀少 粗糙 扭曲 皮肤白 毛发浅 双颊饱满 耳下垂 腭弓高 脑电图常呈中至中度异常 见多灶性棘慢波 有时为高峰失律表现 脑核磁表现为脑白质异常 弥漫性脑萎缩等 治疗 主要依靠皮下注射组氨酸铜 预后较差 小分子代谢病 依靠特殊生化分析技术 遗传性高苯丙氨酸血症的病因1 苯丙氨酸羟化酶缺乏70 95 1 经典型苯丙酮尿症PKU2 高苯丙氨酸血症HPA2 四氢生物蝶呤缺乏5 30 BH4缺乏症 苯丙酮尿症的诊断与鉴别诊断 依靠特殊生化分析 遗传代谢病筛查技术 特点 检测代谢前端物质 高通量 样品前处理简单 可诊断40种疾病 特点 检测代谢末端物质 垃圾 灵敏度高 可诊断的疾病种类 40 定量 质谱分析为遗传代谢病的筛查 诊断 治疗带来了革命 既往遗传代谢病的诊断方法多为一次检查一种物质 效率低 成本高 质谱分析技术实现了 一次检测多种物质 的正确定性 定量 大大提高了遗传代谢病的诊断效率 节约了医疗成本 串联质谱 MS MS 血液氨基酸 酯酰肉碱谱分析 气相色谱质谱 GC MS 尿液有机酸分析 GCMS尿液有机酸分析 典型有机酸谱 可以确定某些有机酸尿症 甲基丙二酸尿症丙酸尿症异戊酸尿症 不典型有机酸谱 应在急性期复查 或者采用其他方法鉴别诊断 多种羧化酶缺乏症枫糖尿症高氨血症2型 尿液有机酸正常 不能除外 代谢病 溶酶体病糖代谢异常 TheurineorganicacidsprofileswereanalyzedusingShimadzuGCMSandScreeningSystemsoftware 导致尿液甲基丙二酸增高的原因 遗传性甲基丙二酸尿症 甲基丙二酸显著增高 3 羟基丙酸 甲基枸橼酸增高 维生素B12 叶酸缺乏症甲基丙二酸轻度增高 丙二酸尿症甲基丙二酸轻度增高蛋氨酸合成酶缺乏症甲基丙二酸轻度增高其他导致再甲基化异常的疾病脑叶酸缺乏症 等 甲基丙二酸尿症遗传性 甲基丙二酰辅酶A变位酶缺陷及其辅酶维生素 12代谢缺陷 7种亚型 甲基丙二酰辅酶A变位酶缺陷 mut0 mut 钴胺素代谢障碍CblA CblB CblC CblD CblF2 非遗传性 维生素B12 叶酸缺乏症 临床病例讨论 胡宝宝 女 G1P1 在胎38 4W 出生体重3200g 足月自然分娩出生 生后母乳喂养 稀便 喂养困难 13天时因 呕吐 腹胀 入院 20天时发现尿液甲基丙二酸增高 为正常对照均值80倍 被诊为甲基丙二酸尿症 21天开始食用甲基丙二酸尿症治疗用特殊奶粉 注射维生素B12 病情加重 十天后皮肤变黑 口角溃烂 口腔溃疡 吐奶 一个月时来院就诊 精神萎靡 营养不良貌 头围34 5cm 身长55cm 体重2870g 精神差 口角溃烂 全身皮肤发黑 网状发花 干燥脱皮 问题 一 甲基丙二酸尿症诊断可否成立 诊断条件尿液甲基丙二酸显著增高 遗传性甲基丙二酸尿症患者多在正常值数百倍甚至上万倍 血液丙酰肉碱增高 5 0 mol L 丙酰肉碱 游离肉碱比值正常 甲基丙二酸尿症合并同型半胱氨酸血症患者血清 尿液总同型半胱氨酸浓度显著增高 一般化验 贫血 代谢性酸中毒 脏器损害 入院后患儿化验资料 血常规 Hb94g L MCV110 大细胞性贫血肝肾功能正常 低蛋白血症 血清胆固醇 甘油三酯降低 尿液甲基丙二酸浓度正常血清及尿液总同型半胱氨酸浓度正常血液丙酰肉碱1 2 mol L 亮氨酸 精氨酸等多种氨基酸降低 蛋氨酸3 5 mol L 诊断 一过性甲基丙二酸尿症维生素B12 叶酸缺乏新生儿腹泻乳糖不耐受营养不良大细胞性贫血肢端皮炎样皮疹必需氨基酸缺乏医源性损害 治疗与转归 饮食 停特殊配方奶粉改免乳糖配方奶粉 肽类 中链脂肪酸 药物 维生素B12肌内注射其他维生素支持锌剂等营养支持转归 病情逐渐改善 入院一周后皮损痊愈 体重增加 全身状况显著好转 甲基丙二酸尿症的酶缺陷类型及其生化表型 我院对来自全国19个省市的359例甲基丙二酸尿症患者进行了调查 248例 69 1 合并同型半胱氨酸血症 甲基丙二酸尿症合并同型半胱氨酸血症 病因 钴胺素代谢障碍 CblC CblD CblF 发病率 中国人甲基丙二酸尿症的主要类型 生化表现 甲基丙二酸尿症同型半胱氨酸血症或同型半胱氨酸尿症药物治疗 维生素B12 叶酸或亚叶酸 左卡尼汀 甜菜碱饮食 天然饮食疗效 良好 甲基丙二酸尿症合并皮肤损害1例 患儿 男 2个月 主因 喂养困难 精神不振1月余 发现甲基丙二酸尿症1个月 皮肤溃烂10天 于2010年10月就诊 病史 生后3天出现精神萎靡 嗜睡 黄疸 初步诊断为 新生儿肺炎 新生儿黄疸 缺氧缺血性脑病 1个月时进行代谢病筛查 血液丙酰肉碱浓度显著增高 尿甲基丙二酸及其代谢产物浓度显著增高 符合甲基丙二酸尿症 1个月时开始治疗 肌注维生素B120 5mg d 停母乳及普通配方奶粉 改用甲基丙二酸尿症治疗专用特殊配方奶粉喂养 患者症状无改善 并出现拒奶 呕吐 稀便 体重不增 精神萎靡 于食用特殊奶粉10天后出现皮肤粘膜损害 口周皮肤发红 干裂 肛周皮肤溃疡 外用药后无效 进行性加重 全身皮肤发花 体重下降 甲基丙二酸尿症合并皮肤损害1例 血液及尿液总同型半胱氨酸显著增高 游离肉碱水平显著降低 提示继发性肉碱缺乏 蛋氨酸2 15 mol L极度降低 精氨酸等多种氨基酸水平降低 基因诊断 MMACHC基因测序 最终诊断 甲基丙二酸尿症合并同型半胱氨酸尿症cblC型中度贫血营养不良肠源性肢端皮炎样皮疹蛋氨酸缺乏多种氨基酸缺乏 甲基丙二酸尿症合并皮肤损害1例 治疗 初期治疗静脉点滴甲钴胺0 5mg d静脉点滴甲基四氢叶酸钙25mg d静脉点滴左卡尼汀400mg d停用特殊配方奶粉 改普通婴儿配方奶粉抗感染治疗 多种维生素等营养支持 长期治疗肌内注射维生素B120 5mg biw口服甲基四氢叶酸钙5mg d口服左卡尼汀400mg d口服甜菜碱1g d普通婴儿奶粉 正常添加辅食 串联质谱血液氨基酸 酯酰肉碱分析 1 典型氨基酸 酯酰肉碱谱 可以确定某些疾病 高苯丙氨酸血症酪氨酸血症瓜氨酸血症1型精氨酸血症异戊酸尿症 某些项目增高或降低 可能提示某种疾病 应在急性期复查 或者采用其他方法鉴别 如 C3 丙酰肉碱 提示 甲基丙二酸尿症 尿液有机酸分析丙酸尿症 尿液有机酸分析维生素B12 叶酸缺乏症 血维生素B12 叶酸测定生物素缺乏症 血液生物素 生物素酶测定脑叶酸缺乏症 脑脊液叶酸 5 甲基四氢叶酸测定游离肉碱降低 提示 原发性 继发性肉碱缺乏 尿液肉碱谱测定肾小管功能测定尿有机酸分析 串联质谱血液氨基酸 酯酰肉碱分析 尿液甲基丙二酸稍高 性别 男年龄 13岁主诉 因 精神异常2年 我院就诊病史 2年前患者出现精神异常 害怕 幻听 学习困难 入睡困难 脾气暴躁 发呆 无故大笑 后逐渐出现动作慢 反应慢 不伴抽搐 呕吐 有时述头痛 头晕 尚可忍受 近一年来便秘 易疲劳 过去史 家族史无异常 体检 头围55cm 身高170cm 体重60kg 步态正常 肌力 肌张力可 双膝反射正常引出 双侧踝阵挛 双侧巴氏征 实验室检查 血常规未见明显异常 血生化 血氨140 mol L 6 8nmol L 血清B12132 mol L 正常值133 675 mol L 脑脊液叶酸19 13nmol L 正常值 40nmol L 尿代谢分析 甲基丙二酸稍高 血代谢分析 游离肉碱17 14 mol L 余正常 蛋氨酸18 65 mol L 7 30 mol L 诊疗经过 初步诊断 同型半胱氨酸血症2型 脑叶酸缺乏症 继发性精神障碍治疗 维生素B121mg 日肌注一周亚叶酸钙15mgqd东维力1gbid一周后回访 有所好转 恐惧减轻 与家人交流增多 动作缓慢有所改善 但仍有发呆 无故大笑 不敢独处的现象 血液及尿液总同型半胱氨酸正常 进一步确诊 甲烯基四氢叶酸还原酶基因分析治疗 维生素B12 亚叶酸钙 东维力精神科治疗 遗传代谢病的种类 细胞器病 大分子病 溶酶体贮积症粘多糖病 神经节脑苷脂病 等过氧化物酶体病肾上腺脑白质营养不良 等线粒体病Leigh综合征 MELAS合成缺陷蛋白糖基化异常综合征 等 溶酶体贮积症 根据不同酶作用底物的蓄积分类诊断 临床症状与体征复杂 难以判断溶酶体相关酶活性分析 难以单项选择基因分析 临床诊断困难 类似常见病形式起病女 第一胎 经剖宫产出生 无异常家族史 新生儿期常呕吐 反应差 3个月时发现智力运动落后 不会抬头 不注视 不追光 易惊 4个月时因 智力 运动落后 首次来院就诊 体格检查 头围43cm 前囟2x2cm 身长68cm 体重6 3kg 营养不良貌 四肢及驱干肌张力低下 跟 膝腱反射对称活跃 双侧巴氏征阳性 肝肋下3cm 实验室检查 血液WBC7 1x109 L Hb99g L 轻度贫血 血清ALT133IU L AST146IU L ALP3034IU L 糖5 39mmol L 碳酸氢根21 5mmol L 血氨126 0 mol L 乳酸2 6mmol L 丙酮酸164 mol L 3 羟丁酸0 35mmol L 肾功能 电解质正常 血浆氨基酸分析 尿有机酸分析未见异常 头颅CT 未见异常MRI 脑白质发育不良 初诊 智力运动落后 肝损害 高氨血症 活动性佝偻病 治疗 保肝 营养 功能训练 患儿病情进行性加重 全身软瘫 食欲差 4 9个月期间患 上呼吸道感染 3次 9个月时第2次来院体重7kg 头围47cm 前囟1x1cm 精神萎靡 呈松软儿状态 眼球活动正常 瞳孔对光反射迟钝 眼底检查未见樱桃红斑 铃声刺激时有惊跳样反应 骨骼无畸形 双肺散在痰鸣音及喘鸣音 肝肋下3cm 质稍韧 脾脏肋下未及 四肢及躯干肌张力低下 腱反射亢进 双侧巴氏征阴性 血清ALT67IU L AST94IU L ALP1686IU L 血氨91 mol L 尿液 甲苯胺兰试验阳性 酸性白蛋白试验阳性 溴代16烷基三甲胺试验阳性 左手X片 指骨骨质疏松 呈子弹头样改变 脊柱侧位X片 胸锥椎体前缘尖突畸形 脊柱后突 外周血白细胞 半乳糖苷酶活性减低 1 4nmol h mg蛋白 正常对照为88 204nmol h mg蛋白 诊断 GM1神经节苷脂沉积病结局 2岁时死于多脏器衰竭弟弟 经羊水细胞基因分析证实未携带相同缺陷 生后确认 发育正常 55 线粒体病分子遗传学研究的困难 致病性突变涉及核基因和线粒体基因 迄今已发现上千种基因突变可导致线粒体病 还有许多目前尚不知晓的与呼吸链结构功能相关的基因 等等 疾病遗传方式复杂 常染色体隐性遗传 X连锁遗传 母系遗传 散在新突变 线粒体突变基因的组织异质性 56 线粒体病遗传学研究的瓶颈 酶学诊断 国外研究证明 仅通过线粒体基因常见突变筛查 阳性率只有6 酶学诊断率高于基因诊断