支链氨基酸代谢障碍5类型

　　支链氨基酸（BCAA）是一组脂族中性氨基酸，包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。支链氨基酸是人体必需的氨基酸，由食物中摄人后，或被结合组成组织蛋白质，或被线粒体降解。支链氨基酸的降解途径需要一系列酶的参与：首先是由细胞质膜上的L运输系统将其转移到细胞内，由支链氨基酸氨基转移酶将亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸分别转化为各自的α-酮酸，即α酮异己酸（KIC）、α-酮-β-甲基戊酸（KMV）和α-酮异戊酸（KIV），这些酮酸统称为支链酮酸（BCKA），这一过程是可逆的；BCKA由线粒体膜上的运输系统转移人线粒体，经线粒体中的支链酮酸脱氢酶复合体分别转化为异戊酸辅酶A、α-甲基丁酰辅酶A和异丁酰辅酶A；然后由各自的酰基辅酶A脱氢酶，即异戊酸辅酶A脱氢酶和α-甲基支链酰基辅酶A脱氢酶，进一步催化降解。经过以上3个基本一致的转氨、脱羧和脱氢作用阶段后，这3种氨基酸的中间代谢产物即进入各自的代谢途径进一步降解。亮氨酸的终末产物为乙酰辅酶A和乙酰乙酸，因此是一个生酮氨基酸；缬氨酸最终成为琥珀酰辅酶A，故属生糖氨基酸；异亮氨酸则兼而有之，为生酮、生糖氨基酸。由于支链氨基酸氨基转移酶缺陷所致的高缬氨酸尿症和高亮-异亮氨酸血症均极罕见，迄今仅有少数病例报道，主要症状为生长发育迟滞，智能障碍和多动、惊厥等神经系统症状。本节主要叙述支链α酮酸脱氢酶缺陷症（枫糖尿症）。

　　枫糖尿症（MSUD） 是一种常染色体隐性遗传病，因患儿尿液中排出大量α-酮-β-甲基戊酸，故带有枫糖浆的香甜气味而得名。根据各国对2680万活产新生儿筛查的资料，其发病率约为1/18。5万左右，在某些近亲通婚率高的地区或国家中，发病率较高。

　　【发病机制】支链氨基酸在氨基转移后所形成的α-支链酮酸（KIC、KMV、KIV）必须由线粒体中的支链α酮酸脱氢酶进一步催化脱羧，该酶是一个复合酶系统（BCKAD complex），由脱羧酶（El，包括Elα、E1β两个亚单位）、二氢硫辛酰胺酰基转移酶（E2）和二氢硫辛酰胺酰基脱氢酶（E3）等4部分组成，它们的编码基因分别位于19q13。1～q13。2、6p21～p22、lp2l～3l和7q3l；其中E3还是人体内丙酮酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶的组成部分。这一酶系统还需焦磷酸硫胺作为辅酶参与作用。任一上列基因的突变均会导致这一酶复合体的缺陷，造成各种不同类型的枫糖尿症。

　　酶缺陷造成的支链氨基酸代谢障碍使患儿神经系统中支链氨基酸增高；谷氨酸、谷氨酰胺和γ-氨基丁酸等明显下降；髓质脂类如脑苷脂、蛋白脂质和硫酸脑苷脂等不足。患儿脑白质发生海绵状变化和髓鞘形成障碍，以大脑半球、胼胝体、齿状核周围和锥体束等处最为显著；由于急性代谢紊乱导致死亡的患儿大都有脑水肿发生。

　　【临床表现】本症分为5型，分述如下。

　　1、典型枫糖尿症 本型是最常见也是最严重的一型，其支链α-酮酸脱氢酶活力低于正常儿的2%。患儿出生时都正常，于生后第4～7天逐渐呈现嗜睡、不宁、哺乳困难、体重下降等症状；随即肌张力减低和增高交替出现，去大脑样痉挛性瘫痪、惊厥和昏迷等常见，病情进展迅速。与神经系统症状出现的同时即可闻得患儿尿液的枫糖浆味；部分患儿可伴有低血糖，酮、酸中毒，前囟饱满等。本型预后甚差，多数患儿于生后数月内死于反复发作的代谢紊乱或神经功能障碍，少数存活者亦都有智能落后、痉挛性瘫痪、皮质盲等神经系统伤残。

　　2、轻（或中间）型 本型患儿的酶活力约为正常人的3%～30%，血中支链氨基酸和支链酮酸仅轻度增高；尿液有过量支链酮酸排出。少数患儿可有酮症酸中毒等急性代谢紊乱情况发生；多数在婴儿期至学龄期前（5个月～7岁）时因智能落后或癫痫等就医时始获确诊。本型与硫胺有效型不易鉴别，临床可应用治疗试验帮助判断。

　　3、间隙型 患儿在出生后无症状，体格和智能发育正常，其酶活力约为正常人的5%～20%。通常在0。5～2岁时发病，亦有迟至成人期始发病者；大多由于感染、手术、摄入高蛋白饮食等因素诱发。发作时出现嗜睡、共济失调、行为改变、步态不稳，重症可有惊厥、昏迷、甚至死亡；同时尿液呈现枫糖浆味。患儿在发作间隙期血、尿生化检查亦属正常，少数可有智能低下。

　　4、硫胺有效型 本型患儿的酶活力约为正常人的30%～40%，其临床表现与中间型患儿类似。使用硫胺（维生素B1）治疗可使患儿临床症状好转、血尿生化改变恢复正常，剂量因人而异，自10～200mg/d不等，通常给予100～500mg/d，同时限制每日蛋白质摄人量，3周后可获明显疗效。

　　5、二氢硫辛酰胺酰基脱氢酶（E3）缺乏型 本型极为罕见，其临床表现类似中间型，但由于E3亚单位的缺陷，患儿除支链α-酮酸脱氢酶活力低下外，其丙酮酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶功能亦受损，故伴有严重乳酸酸中毒。患儿在出生数月内通常不出现症状，随着病程进展，逐渐出现进行性的神经系统症状，如肌张力减低、运动障碍、发育迟滞等。尿液中大量排出乳酸、丙酮酸、α-酮戊二酸、α-羟基异戊酸和α-羟基酮戊二酸等；由于丙酮酸的大量累积，血中丙氨酸浓度亦增高。对本型患儿限制蛋白和脂肪摄人，应用大剂量硫胺素等治疗均不能奏效。

　　【实验室诊断】

　　1、新生儿期筛查 迄今已开展本病筛查的国家仍大多应用Guthrie细菌生长抑制法筛查本病，当血中亮氨酸浓度＞4mg/dl（305μmol/L）时，应进一步检测尿中支链酮酸排出量。目前，已有用配置有快原子轰击的双质仪（MS）对新生儿尿液进行筛查者。

　　2、生化常规检测 对临床拟诊患儿应进行电解质和血气分析，如有代谢性酸中毒和阴离子间隙增宽，应立即进行血和尿液的氨基酸和有机酸分析，可先用简单的2，4-二硝基苯肼试验测试尿中是否有酮酸存在。部分患儿在急性期可有低血糖情况。

　　3、氨基酸和有机酸分析 应用GC-MS对患儿的血、尿或脑脊液中氨基酸和有机酸的定量检测可供作确诊依据：①血中支链氨基酸和支链有机酸水平增高；②在急性期，血中α-酮异戊酸浓度增高，并大量排出于尿液中，α-酮异戊酸在尿液中形成α-羟异戊酸；③血中可检出本病特有的L-别异亮氨酸（L-alloisoleucine），这是由于累积的异亮氨酸通过消旋作用以及α-酮-β-甲基戊酸经过酮-烯醇互变异构和转氨基作用而生成的特征性产物，由于其肾廓清率甚低，故在MSUD患儿中甚易检出，正常人在经过3～4天饥饿后、或有酮症酸中毒时其血中支链氨基酸亦会增高，但不会出现别异亮氨酸。

　　4、酶学检测 培养的成纤维细胞、淋巴母细胞可供检测支链酮酸脱氢酶复合体的活力。

　　5、DNA分析 对已知突变类型的家庭成员，可用PCR扩增DNA后用标记的寡核苷酸探针检测。

　　6、亮氨酸氧化测定 口服稳定同位素13C标记的亮氨酸60、90分钟后，定量测定呼出气体中13CO2可以检测机体氧化亮氡酸的功能状况，有助干杂合子的判定。

（实习编辑：黄秀杰）

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