儿科学教学课件：苯丙、肝窦

1、第三节 遗传代谢病Inherited Metabolic DisordersIMD一、遗传代谢病的定义 是因基因突变，引起蛋白质分子在结构和功能上的改变，导致由多肽和（或）蛋白组成的酶、受体、载体及膜泵生物合成发生遗传缺陷，使机体生化反应出现异常而导致的疾病，多为单基因遗传病，包括氨基酸、有机酸、脂肪酸等先天性的代谢缺陷。遗传代谢病病种繁多，医学界目前已发现近1000种单病发病率低，但总体发病率可达活产婴儿的1500；二、遗传代谢病的发病机制三、遗传代谢病的临床危害 遗传代谢病的临床危害常见临床症状具体描述神经系统异常发育异常/倒退、智低、惊厥、共济失调、椎体外系运动障碍等，是遗传代谢病最常见

2、的临床症状代谢性酸中毒表现为嗜睡，喂养困难，发作性呕吐，呼吸异常等；严重呕吐常与进食蛋白质有关，常见于氨基酸病、有机酸代谢病等肝脏肿大或功能不全见于糖原病、半乳糖血症、粘多糖病、肝豆状核变性等特殊气味如“鼠尿味”（PKU，尿、汗排出苯乙酸增多）；“枫糖浆味”（枫糖尿症）等，主要见于氨基酸和有机酸代谢异常皮肤和毛发异常如色素减少（苯丙酮尿症、白化病、同型胱氨酸尿症等），皮肤粘膜色素加深（肾上腺脑白质营养不良）；脱发（多种羧化酶缺乏）等儿科教研室 叶萍是一种较常见的常染色体隐性遗传病，氨基酸代谢性疾病生化特点：由于肝内苯丙氨酸羟化酶的缺乏，体内各组织不能将苯丙氨酸羟化为络氨酸；苯丙氨酸旁路激活大量

3、苯丙酮酸及其代谢产物从尿中排出，故称苯丙酮尿症。临床主要表现：智力低下、癫痫发作和色素减少早期诊断、合理的饮食是挽救患儿的关键。 (Earlier period diagnosis and reasonable diet is the key)发病率发病率：美 114000 日 160000 中 111000 我国每年约有15002000名患儿出生(Incidence: 1500-2000 were born one year.) 苯丙酮尿症的历史(1)1934年挪威医师Folling用FeCl3检查智力障碍小儿,发现尿液呈绿色反应，并分离出苯丙酮酸。1938年Folling发现这类病人血苯丙

4、氨酸浓度升高。1947年Jervis发现正常人肝脏组织的上清液能将苯丙氨酸转变为酪氨酸， PKU病人肝组织不能。1953年德国医师Bickel首先报道用低Phe奶方治疗PKU获得成功1963年美国Guthrie医师首创细菌抑制法进行新生儿筛查1976年Leeming发现第一例生物蝶呤合成酶PTPS缺乏1983年美国Woo克隆了PKU的致病基因苯丙氨酸羟化酶，为基因诊断和产前诊断开辟了道路。 苯丙酮尿症的历史(2)遗传方式常染色体隐性遗传病苯丙氨酸羟化酶基因位于第12号染色体长臂2区2-4带患儿的父母是疾病的携带者子代发病的概率25二、发病机制（一）经典型苯丙氨酸代谢障碍示意图（90）蛋白质合成

5、 (phenylalanime hydroxylase PHA) 碘化 甲状腺素 必需氨基酸 苯丙氨酸 苯丙氨酸羟化酶 络氨酸 羟化 多巴 BH4 BH2 氧化 脱羧 PA转氨酶 二氢喋呤还原酶正羟苯乙酸 苯丙酮酸 苯乳酸 黑素 多巴胺（三氯化铁） （鼠尿味）（二硝基苯肼） 对羟苯丙酸氧化酶 去甲肾上腺素 苯乙酸 （发霉味） 肾上腺素 高苯丙氨酸血症（hyperphenylalanemia）代谢产物蓄积在血、脑脊液和各组织中 致脑细胞的不可逆损害 （二）非典型PKU酶缺乏示意图 尿苷三磷酸（GTP） GTP环化水合酶（PTS） 三磷酸二氢新喋呤 6丙酮酰四氢喋呤合成酶 6丙酮酰四氢喋呤 墨喋呤

6、还原酶辅酶 四氢生物喋呤 苯丙氨酸 络氨酸 色氨酸 二氢生物喋呤还原酶 PH 辅酶 醌式二氢生物喋呤 络氨酸 多巴胺 5-羟色胺 （三）作用机制高苯丙氨酸即其异常代谢产物抑制脑组织L-谷氨酸脱羧酶的活性 氨基丁酸抑制色氨酸羟化酶 5-羟色胺生成抑制多巴脱羧酶活性 多巴胺抑制黑素酶氧化 黑素苯丙酮酸抑制线粒体丙酮酸转换酶 ATP生成 抑制脑髓鞘形成抑制氨基酸转运系统 AA摄入 脑蛋白质及有关神经递质合成抑制脂肪酸去饱和酶 脑苷脂代谢三、临床表现初生 正常 3月后 呕吐、易激惹、生长迟缓， 49月 明显智力发育迟缓、语言发育障碍智力障碍程度 IQ 60 80 轻度癫痫发作（占14）生后18月内出现

7、、伴严重智低、发作形式多样，婴儿痉挛或其他，80有脑电图异常NS异常体征：小脑畸形、肌张力、异常步态、肢体重复动作、精神异常（兴奋不安、多动、攻击行为）三、临床表现皮肤、毛发（90）：渐变浅，虹膜色素减少 13 皮肤干燥、湿疹特殊气味 尿：鼠尿味（苯乳酸） 尿、汗：发霉味（苯乙酸）以上症状，除智力障碍外经饮食治疗后可以得到控制PKU女性怀孕所生后代，即使不是PKU患者，也常伴智低、小脑畸形（孕期苯丙酮酸及代谢产物 、络氨酸羟化障碍所致）三、临床表现非典型PKU，又称恶性PKU，占12，包括三种途径所致的四氢生物喋呤缺乏症除以上症状外，神经系统表现尤为突出。如：肌张力异常、不自主运动、震颤、阵发

8、行角弓反张、惊厥发作等如不经治疗，常在幼儿期死亡。单独使用苯丙氨酸饮食疗法可使血PA ，但NS症状持续存在并进展临床分类1.经典型PKU2.暂时性高苯丙氨酸血症 3.四氢生物蝶呤(BH4)缺乏苯丙氨酸羟化酶活性为正常人活性的04%具有经典型PKU的临床表现尿FeCl3、DNPH试验强阳性血Phe浓度1200umol/l(20mg/dl)1.经典型PKU 由于苯丙氨酸羟化酶成熟延迟 生后3个月后可出现轻度PKU的症状 血Phe浓度在2岁后下降至正常 生长及智能发育可正常。2.暂时型PKU3.四氢生物蝶呤(BH4)缺乏A.四氢生物蝶呤（BH4）是苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸羟化酶的辅基B.BH4缺乏症

9、是一种特殊类型的PKU，又称恶性PKU.C.染色体隐性遗传D.BH4缺乏症临床类似PKU，易误诊F.预后比PKU差，需特殊治疗四 PKU的实验室诊断 PKU典型症状出现后，诊断并不困难，但为时已晚，因一旦出现症状，常表示脑已有不可逆的损害，失去治疗时机。故应强调症状前诊断，即宫内或新生儿期确诊，及时治疗。1.新生儿期筛查A: Guthrie细菌抑制试验（半定量测定） 喂奶三日，采集足跟末梢血，吸在厚滤纸上晾干，放在含变异枯草杆菌的培养基上培养。 阳性者（血苯丙氨酸0.24mmol/L），宜进一步测定血苯丙氨酸浓度以确诊； 2.酶学诊断 PAH仅存肝细胞，肝活检检测肝细胞内PAH活性，临床少用

10、经典型PKU： PAH活性仅为正常0-4.4%；高苯丙氨酸血症： PAH活性为正常1.5%-34.5%； 非经典型PKU： DHPR、6-PTS、GTP-PH等酶活性的检测可采用外周血红细胞、白细胞或皮肤成纤维细胞测定。(1).血浆苯丙氨酸浓度测定正常血phe浓度为0.060.18mmol/L(13mg/dL),意义：A.若血phe1.2mmol/L，可确诊PKU ；B.若血phe浓度在0.241.2mmol/L之间，行苯丙氨酸负荷试验。苯丙氨酸负荷试验：口服苯丙氨酸100mg/kg结果判断：血phe1.2mmol/L，为经典型PKU；血phe仍为 0.241.2mmol/L，则为高苯丙氨酸血

11、症。血浆苯丙氨酸浓度测定联合负荷试验： 口服L-Phe 100mg/kg，3小时后口服BH4 200mg/kg，分别于0、3、7、11小时后各抽血一次测Phe浓度。结论： 经典型PKU：血浆Phe浓度不受BH4负荷的影响， Phe轻度下降； 非经典型PKU：口服BH4 后Phe明显下降。 (2).尿蝶呤图谱分析新蝶呤（Neo）生物蝶呤（ Bio）N/BBH4PAH缺乏型（经典型PKU）DHPR缺乏型PKU6-PTS缺乏型PKUGTPCH缺乏型PKU应用高压液相层析（HPLC）法测定尿液中新蝶呤和生物蝶呤含量(3).尿筛查对可疑的较大儿童进行初筛，特异性差； 尿三氯化铁试验：新鲜尿液5mL中加入

12、几滴10%FeCl3；阳性：反应呈蓝绿色 尿2，4-二硝基甲苯试验（DHPH）试验：阳性：黄色沉淀阳性结果示往往为时已晚，失去治疗时机。(4).DNA分析应用染色体原位杂交技术 1.PHA基因定位于21q22-24.1，突变位点达 300种以上，最常位于外显子7； 2.GTP-PH基因定位于14q22.1-22.2； 3.DHPR基因定位于4p15.3； 4.6-PTS基因定位11 q22.3- 23.3(5).血浆游离氨基酸分析 清晨空腹采血标本2mL，立即分离血清后置-80冰箱保存待检。 可鉴别其他的氨基酸缺陷，PKU血苯丙氨酸增高。氨基酸自动分析仪或高效液相色谱法进行定量分析 表现为不同

13、程度脑发育不良，表现为脑皮质萎缩和脑白质脱髓鞘变。3.头颅CT和MRI： 约80病儿有脑电图异常，表现为高峰节律紊乱、灶性棘波等。 评估智能发育程度。4.脑电图5.智力测定 苯丙酮尿症的产前诊断步骤 智能落后 诊断、鉴别诊断 其它病因 经典型PKU BH4缺乏 遗传咨询 家系DNA分析, 寻找基因突变, 联锁分析（微卫星） 怀孕, 绒毛膜或羊水细胞DNA分析 结果分析与咨询产前诊断六、治 疗 治 疗 原 则低苯丙氨酸饮食开始治疗的年龄越小，预后越好，发病后治疗者可能减轻癜痫和行为异常对已存在的脑组织损害无明显改善Phe是一种必需氨基酸，应保持血Phe浓度在120至360mol/L治疗方法一经诊

14、断，停止哺乳给予低苯丙氨酸奶方治疗,控制血苯丙氨酸浓度待血浓度降至理想浓度时，逐渐少量添加天然饮食，首选母乳进食后2小时采血每次添加天然饮食或更换食谱后3天,复查血苯丙氨酸BH4缺乏症治疗方案降低血Phe浓度 BH4片15mg/(kgd)改善神经系统症状 L-DOPA 515mg/(kgd) 5-HTP 510mg/(kgd)监测血Phe浓度、体格、智能发育及症状串联质谱技术在遗传代谢病检测中的应用（tandem mass spectrometry，MS/MS) 质谱仪：通过检测物质的质量与电荷比(m/z)，对物质进行定性和定量的分析仪器。 MS/MS： 由2个质谱仪经1个碰撞室串联而成。 没

15、有症状之前的筛查性检测新生儿遗传代谢病的实验室检测03个月312个月一岁以后蓄积期常无异常多数在此阶段发病亦有发病对临床疑似患者的诊断性检测高危新生儿、婴幼儿、儿童少年等世界上最先近的IMD检测技术串联质谱串联质谱技术如何应用于遗传代谢病的检测1、对体内数十个代谢物质进行定性定量检测，分析机体代谢状态及其变异。（检测A、B、C等物质）2、进行氨基酸、有机酸、脂肪酸、游离肉碱和酰基肉碱代谢评价，综合判断40余种遗传代谢病的发病情况。串联质谱技术为什么能检测遗传代谢病？结果评价 各指标值 串联质谱遗传代谢病检测流程 新生儿（出生48h后） 或 临床疑似者 采血，制作滤纸干血片 送实验室检测 40余

16、种IMD阴阳性结果报告（5个工作日）串联质谱遗传代谢病检测流程 标本的采集1、确定采血部位2、按摩或热敷 采血部位3、消毒并拭干采血部位4、针刺采血，拭去第一滴血5、单面轻压滤纸，取血浸透点样环6、按采血卡要求连续采血说明：新生儿以外的对象可以是手指末梢血、静脉血制成的滤纸干血片标本串联质谱技术检测的遗传代谢病病种及对应指标 遗传代谢病病种对应的串联质谱检测参数18种氨基酸代谢症：高苯丙氨酸血症 Phe，Phe/Tyr酪氨酸血症 I、II、III型Tyr，Met枫糖尿病Leu, Val瓜氨酸血症-ICit瓜氨酸血症II型Cit,Met,Tyr,Ser,Thr14种有机酸血症：甲基丙二酸血症C3

17、,C3/C2丙酸血症 C3,C3/C2异戊酸血症C5,C5/C214种脂肪酸氧化缺陷疾病：肉碱转运障碍 C0降低肉碱棕榈酰转移酶缺乏症 I型C0肉碱棕榈酰转移酶缺乏症II型C16,C18,C14,C12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、高热量饮食半乳糖血症无乳糖、无半乳糖饮食家族性高胆固醇血症限制胆固醇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

18、反应型)维生素Bl2肝豆状核变性D青霉胺3纠正酶缺陷、基因治疗高雪氏病骨髓移植、酶替代治疗等部分氨基酸、有机酸代谢异常肝移植肝豆状核变性Hepatolenticular Degeneration 一、概述1912年由Wilson对本病作了经典描述，故称Wilsons disease是一种遗传性铜代谢异常的疾病临床特点：铜沉淀在肝、脑、肾、角膜等组织，由此引起一系列临床症状发病率：150万1100万常染色体隐性遗传病 缺陷基因13q ，与红细胞酶（酯酶D）的位点有连锁二、病因及发病机制正常膳食摄入铜15mg/d40肠道吸收 血 肝合成铜蓝蛋白 P型ATP-7A酶 P型ATP-7B酶 大便排出 胆

19、汁 少许血 （95铜蓝蛋白） 尿铜 （5与蛋白疏松结合） 极少 细胞膜内外 Cu的转运体P型ATP酶 迄今尚未完全阐明，公认的是：胆道排泄减少、铜蓝蛋白合成障碍、溶 酶体缺陷和金属巯蛋白基因或调节基因异常等学说。 作用二、病因及发病机制肝豆 肝合成铜蓝蛋白的速度减慢 血铜蓝蛋白 胆汁排Cu与蛋白质结合入血饱和肝铜蓄积 Cu代谢正平衡 胆汁排Cu障碍进入其它组织 在脑、肾、角膜、血细胞、骨关节沉着 破坏细胞线粒体、过氧化物小体、溶酶体 细胞损伤 高浓度Cu毒性 影响铁代谢 血中铁结合球蛋白减少 三、病理变化肝脾肿大：肝脂肪样变性 肝细胞坏死 肝硬化缩小脑病变肾病变角膜病变角膜色素环(Kayser-Fleis