先天性遺傳代謝病的檢測(cè)方法研究綜述
正常組織灌注情況下,持續(xù)的代謝性酸中毒提示存在潛在的有機(jī)酸酸中毒,以下是小編為大家整理推薦的一篇探究先天性遺傳代謝病檢測(cè)方法的論文范文,歡迎閱讀查看。
前言
隨著產(chǎn)科和圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展,近年來大量病情危重和疑難的新生患兒存活下來,這部分患兒的病因幾乎都與某種先天性遺傳代謝病相關(guān),又稱為先天性代謝異常(inbornerrorsofetabolism,IEM),據(jù)報(bào)道IEM群體患病率高達(dá)1/100或以上[1,2],所占比例也逐年升高。IEM由于基因突變導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)生化物質(zhì)在合成、代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)和儲(chǔ)存等方面出現(xiàn)的各種異常的總稱。由于代謝異常引起腦神經(jīng)系統(tǒng)中毒性損傷、體內(nèi)必需的生化物質(zhì)缺乏性代謝障礙、能量缺失等可導(dǎo)致智力低下和生長發(fā)育遲緩,腦損傷腦癱和腦功能障礙,新生兒和小兒多器官功能障礙或衰竭等急重癥。大多為單基因病,屬常染色體隱性遺傳[3]。
IEM單一病種發(fā)病率較低,每種疾病均屬少見病或罕見病,但病種繁多,綜合患病率并不低。近幾十年來,隨著人們對(duì)該病認(rèn)識(shí)的加深以及各種實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)的發(fā)展,使IEM的診斷率明顯上升,目前已達(dá)1000余種[4],F(xiàn)就先天性代謝異常診斷方法的研究進(jìn)展做一綜述。
1、IEM的種類和臨床表現(xiàn)
IEM種類繁多,根據(jù)累及的`生化物質(zhì),可分為(1)糖代謝缺陷:包括半乳糖血癥、果糖不耐癥、糖原累積病、蔗糖和異麥芽糖不耐癥、乳酸及丙酮酸酸中毒等。(2)氨基酸代謝缺陷:包括苯丙酮尿癥、酪氨酸血癥、黑酸尿癥、白化病、楓糖尿癥、異戊酸血癥、同型胱氨酸尿癥、先天性高氨血癥、高甘氨酸血癥等。(3)脂類代謝缺陷:如腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良、神經(jīng)節(jié)苷脂病、中鏈脂肪酸;o酶A脫氫酶缺乏、尼曼匹克病和戈雪病等。(4)金屬代謝病:如肝豆?fàn)詈俗冃?Wilton病)和Menkes病等[5]。
由于酶活性減低的程度不同,IEM臨床表現(xiàn)相差很大,且缺乏特異性,常因發(fā)病年齡、臨床嚴(yán)重程度以及遺傳方式的不同而存在不同亞型,臨床診斷極為困難,但亦有一些共同特點(diǎn)[6,7]:(1)常與特定食物種類及量有關(guān),甚至自動(dòng)拒絕某類食物。(2)同一臨床表現(xiàn)反復(fù)出現(xiàn),且多能追問出相同的誘因,如感染、大量進(jìn)食某種食物,多見于輕癥酶不全缺乏病例。(3)部分有家族史或反復(fù)流產(chǎn)、死胎史。(4)病情有進(jìn)行性加重的特點(diǎn)。(5)常表現(xiàn)為多臟器受累。(6)臨床表現(xiàn)用常見病難以解釋。(7)實(shí)驗(yàn)室檢查多表現(xiàn)為代謝性酸中毒,低血糖,高血氨,血游離脂肪酸增高、甘油三脂增高,尿酮體異常,尿酸降低,肌酐降低等。
IEM的急性期主要臨床特點(diǎn)為以下幾方面:(1)神經(jīng)系統(tǒng)損害[8,9]:主要表現(xiàn)為急性代謝性腦病,如嗜睡、昏迷、驚厥等。(2)消化系統(tǒng)癥狀[10]:主要表現(xiàn)為拒食、嘔吐、肝功能異常(凝血障礙、肝大、黃疸)。肝腫大伴有低血糖和驚厥發(fā)通訊作者:蔡稔作者常提示糖原累積病(Ⅰ或Ⅲ型)和高胰島素血癥等。肝功能衰竭癥狀出現(xiàn)時(shí),應(yīng)考慮半乳糖血癥、Ⅰ型酪氨酸血癥、果糖不耐癥和呼吸鏈功能障礙等疾病。(3)急性代謝紊亂[11]:臨床上以酸堿平衡紊亂、低血糖、高血氨最為常見。
正常組織灌注情況下,持續(xù)的代謝性酸中毒提示存在潛在的有機(jī)酸酸中毒。若低血糖反復(fù)發(fā)作,發(fā)生于進(jìn)食后、補(bǔ)充葡萄糖效果不明顯;伴有明顯的酮中毒及其他代謝紊亂,均提示IEM的可能性。當(dāng)患者出現(xiàn)不同程度意識(shí)障礙、持續(xù)或反復(fù)發(fā)作性嘔吐、原發(fā)性代謝性酸中毒伴陰離子間隙(AG)增高、不明原因的原發(fā)性呼吸性堿中毒時(shí),應(yīng)檢測(cè)血氨。血氨明顯升高,特別是不伴有急性肝功能異常表現(xiàn)時(shí),應(yīng)警惕尿素循環(huán)障礙。(4)器官受累、功能障礙[12,13]:主要表現(xiàn)為心、肝等器官受累。心肌病、心律失常、心功能衰竭見于Pompe病、呼吸鏈異常、脂肪酸氧化缺陷。呼吸鏈酶復(fù)合體功能障礙、脂肪酸氧化缺陷、Pompe病可發(fā)生循環(huán)衰竭。急性期病情嚴(yán)重程度多取決于毒性代謝產(chǎn)物積聚的程度和(或)底物缺乏的程度,大多數(shù)IEM在急性發(fā)作期病情兇險(xiǎn),病死率和傷殘率高,常造成神經(jīng)系統(tǒng)不可逆損傷[14]。
不同年齡發(fā)病的IEM特點(diǎn)各異,了解其年齡特點(diǎn)也常?蔀樵\斷提供線索。新生兒期發(fā)病的IEM出生時(shí)正常,隨著喂食奶類食物或添加輔食后,立即或逐漸出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及代謝紊亂等癥狀,如吸吮和喂養(yǎng)困難,不明原因抽搐、嗜睡或昏迷、肌張力陣發(fā)性增高等,拒食、嘔吐、腹瀉,呼吸異常、心律緩慢、低體溫、并且病情進(jìn)行性加重,由于癥狀非特異性,多數(shù)被貽誤診斷[15]。有些病例呈間歇性發(fā)作,發(fā)作間期可完全正常,感染、攝食大量蛋白質(zhì)食物等為常見誘發(fā)因素[16]。有些IEM發(fā)病較晚,甚至發(fā)病于青春期或成人。多數(shù)晚發(fā)型IEM表現(xiàn)為慢性進(jìn)行性癥狀[17]。進(jìn)行性精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育倒退、驚厥發(fā)作、感覺障礙、外周神經(jīng)功能異常均很常見,也常呈現(xiàn)進(jìn)行性生長發(fā)育遲緩、喂養(yǎng)困難、肌張力低下、共濟(jì)失調(diào)等非特異性癥狀;肌力和肌張力低下常見于線粒體細(xì)胞病、脂肪酸氧化障礙、過氧化物酶體病、糖原累積病和某些溶酶體病等。體內(nèi)蓄積的毒性代謝產(chǎn)物經(jīng)尿液或體液排出體外可形成特殊的味道[18-20]。如苯丙酮尿癥時(shí),因苯乙酸排出而具鼠尿味或霉臭味;楓糖尿癥時(shí),因支鏈α酮酸排出而具楓糖漿味;異戊酸血癥時(shí),因異戊酸排出而具汗腳氣味;Ⅰ型酪氨酸血癥時(shí),因氧代甲硫丁酸排出而具酸敗黃油味;多種羧化酶缺乏癥時(shí),因3-羥基異戊酸排出而具貓尿味等。家族史中存在下列情況,也應(yīng)高度懷疑IEM[21,22]:
(1)父母近親婚配;(2)同胞有不明原因的腦病、敗血癥、嬰兒猝死綜合征等病史;(3)有家族性疾病,如進(jìn)行性神經(jīng)病變或不明原因的營養(yǎng)障礙等;(4)母親有多次自然流產(chǎn)史;(5)母親孕期劇吐、肝功能異常。
2、IEM常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室檢查
常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室檢查可為IEM提供診斷線索,初步檢查包括血、尿常規(guī)、血?dú)夥治、電解質(zhì)、血糖、血氨、血乳酸及丙酮酸、肝腎功能檢查等[23]。其中血?dú)夥治觥G、血氨、血糖、血乳酸及丙酮酸水平對(duì)判斷病情尤為重要。
AG升高是有機(jī)酸積聚的一個(gè)重要指標(biāo)。在兒科臨床中,大部分患者的AG升高是由于缺氧導(dǎo)致乳酸在體內(nèi)積聚而引起的繼發(fā)性酸中毒。代謝性酸中毒而AG正常,多見于腹瀉、腎小管酸中毒;代謝性酸中毒伴AG>20mmol/L時(shí),常提示IEM,如甲基丙二酸血癥、丙酸血癥、異戊酸血癥等[24]。
血氨升高提示尿素循環(huán)功能不足。血氨輕度升高,見于大多數(shù)嚴(yán)重疾病狀態(tài);嚴(yán)重高血氨多見于IEM,如尿素循環(huán)缺陷、有機(jī)酸尿癥、丙酸血癥等。尿素循環(huán)缺陷引起者常僅有輕度酸中毒甚或堿中毒;而由于支鏈氨基酸代謝紊亂引起的則伴中、重度代謝性酸中毒。血乳酸、丙酮酸以及血乳酸與丙酮酸比值反映細(xì)胞漿和線粒體氧化還原狀態(tài),是篩查能量代謝障礙的重要指標(biāo)。循環(huán)衰竭、缺氧和其他造成細(xì)胞呼吸障礙的因素均可導(dǎo)致血中乳酸累積。排除了上述情況的高乳酸血癥,尤其是伴有酮中毒者常提示IEM。但需注意,丙酮酸脫氫酶缺乏癥、糖原累積病1型和脂肪酸氧化缺陷表現(xiàn)為低酮性乳酸酸中毒。血乳酸水平的判斷應(yīng)結(jié)合血糖分析。伴有低血糖存在的情況下,乳酸增高見于糖代謝、糖異生、脂肪酸氧化缺陷。不伴有低血糖的單純?nèi)樗嵘,見于電子傳遞鏈、三羧酸循環(huán)、丙酮酸脫氫酶缺陷。正常情況下,血乳酸與丙酮酸比值約為25;丙酮酸羧化酶缺乏時(shí),比值大于25;磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶缺乏和丙酮酸脫氫酶缺乏時(shí),比值小于25。
常規(guī)生化檢測(cè)結(jié)果可為IEM的診斷提供重要依據(jù),根據(jù)以上檢查結(jié)果結(jié)合臨床特征(發(fā)病年齡、臨床表現(xiàn)、家族史等),通?梢缘玫匠醪絀EM診斷線索。
3、IEM特殊的實(shí)驗(yàn)室檢查近
十余年來,液相串聯(lián)質(zhì)譜(tandemmassspectrometry,MS/MS)Tandem-MS)血液氨基酸及酯酰肉堿譜分析、氣相色譜-質(zhì)譜(GC/MS)尿液有機(jī)酸分析、高效液相色譜(HPLC)已經(jīng)成為我國IEM篩查與診斷的主要技術(shù)。
MS/MS技術(shù)近年來發(fā)展較快,只需數(shù)滴血,就能在2~3min對(duì)一個(gè)標(biāo)本進(jìn)行幾十種代謝產(chǎn)物分析,可協(xié)助診斷40余種IEM。它的價(jià)值在于能夠在無癥狀或癥狀前期發(fā)現(xiàn)疾病,從而及時(shí)治療。隨著技術(shù)的完善,其應(yīng)用價(jià)值日益突出。目前,這項(xiàng)技術(shù)已在許多國家廣泛應(yīng)用,對(duì)氨基酸代謝障礙、有機(jī)酸代謝障礙,尿素循環(huán)障礙及脂肪酸氧化障礙等疾病的防治起到了重要的作用[25-27]。
然而MS/MS篩查的敏感性很大程度依賴于臨界值的選擇,并且不能區(qū)分同分異構(gòu)體,因此對(duì)于有些疾病仍需進(jìn)行GC-MS、DNA突變、酶學(xué)分析來確定。酶活性測(cè)定是最常用的可靠診斷方法。應(yīng)用酶活性測(cè)定能夠診斷黏多糖癥、糖原貯積癥Ⅱ型、戈謝病、尼曼匹克病、異染性腦白質(zhì)營養(yǎng)不良、球型細(xì)胞腦白質(zhì)營養(yǎng)不良、GM1神經(jīng)節(jié)苷脂病、GM2神經(jīng)節(jié)苷脂病、甘露糖貯積癥、巖藻糖貯積癥、嬰兒神經(jīng)元蠟樣質(zhì)脂褐質(zhì)沉積癥、黏脂貯積癥等20幾種疾病。溶酶體貯積癥是目前用酶活性測(cè)定方法進(jìn)行診斷最多的一組疾病,并且可以補(bǔ)充特異性的酶以達(dá)到治療目的[28]。Krijt等[29]報(bào)道了利用MS/MS檢測(cè)胱硫醚β合酶,大大提高了新生兒胱硫醚血癥診斷的準(zhǔn)確性。另外,利用經(jīng)培養(yǎng)的羊水細(xì)胞或絨毛,經(jīng)酶活性測(cè)定還可作出產(chǎn)前診斷[30]。核DNA和線粒體DNA基因突變分析均可用于IEM的診斷,通過突變基因分析還可進(jìn)行遺傳咨詢或產(chǎn)前診斷。部分IEM必須通過突變基因檢測(cè)才能診斷或分型[31]。如甲基丙二酸尿癥,可根據(jù)甲基丙二酰變位酶A編碼基因及腺苷鈷胺素編碼基因的突變種類分型。隨著研究的不斷深入,新的基因突變類型被陸續(xù)找到。許多代謝病基因型和表型的關(guān)系尚不完全清楚,部分代謝病的基因突變存在組織特異性。如線粒體腦肌病基因突變,肌組織突變與外周血白細(xì)胞中基因突變比例存在差異。
基因突變分析采集標(biāo)本時(shí)需加以注意;蛐酒歉鶕(jù)堿基互補(bǔ)的原理,利用基因探針到混合物中識(shí)別特定基因。這項(xiàng)技術(shù)在疾病診斷方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),可在一張芯片上同時(shí)對(duì)多例患者進(jìn)行多種疾病的檢測(cè),也可以一次對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行多個(gè)指標(biāo)檢驗(yàn)。用極小量的樣品,在短時(shí)間內(nèi)向臨床醫(yī)師提供大量的診斷信息。作為一種先進(jìn)的、大規(guī)模、高通量檢測(cè)技術(shù),基因芯片代表了未來分子診斷的發(fā)展趨勢(shì)。它在早期、個(gè)性化診斷IEM方面有著巨大的應(yīng)用前景。但基因芯片要成為實(shí)驗(yàn)室可以普遍采用的技術(shù)目前尚有一些關(guān)鍵問題亟待解決。如怎樣提高特異性,簡化樣本制備和操作程序等問題,已成為當(dāng)今國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
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