出生缺陷与遗传性疾病的检验诊断
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第四节 丙酸血症

一、疾病概述
丙酸血症(propionic academia,PA)是丙酸分解代谢过程中的一种遗传性缺陷,系丙酰辅酶A羧化酶(propionyl CoA carboxylase)缺乏所致,为常染色体隐性遗传病。其特点是出生后不久出现反复发作酮性酸中毒,中性粒细胞血小板减少,严重智力低下,神经系统异常,蛋白质不耐受和血浆甘氨酸水平显著增高。本病多在摄入蛋白尤其是富含支链氨基酸、甲硫氨酸和苏氨酸饮食后发作。
【遗传学和发病机制】
本病是由编码线粒体丙酰CoA羧化酶(PCC)亚单位基因PCC-A或PCC-B突变所致。丙酸为缬氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、脂肪酸、胆固醇的代谢产物。正常情况下丙酸在PCC及其辅酶生物素作用下转化为甲基丙二酰CoA。PCC-A或PCC-B突变使酶活性降低,代谢不能正常进行,丙酰CoA不能转化为D-甲基丙二酰CoA,使丙酸在血中蓄积。编码PCC酶分子的PCC-A及PCC-B基因分别定位于13q32、3q21-22。
【临床表现】
丙酸血症发病大多较早。以高蛋白饮食后反复发作的酮症酸中毒、发育迟缓、脑电图异常和骨质疏松症为特征。
在新生儿期出现严重酸中毒,表现为拒食、呕吐、嗜睡和肌张力低下,脱水、惊厥、肝大亦较常见。部分病例发病较晚表现为急性脑病,或发作性酮症酸中毒,虽有严重酸中毒但对碱替代治疗反应缓慢。可有一过性中性粒细胞减少和血小板减少症。
本病神经系统症状以发育迟缓、惊厥、脑萎缩和脑电图异常为主要特征,其他包括肌张力异常、严重舞蹈症和锥体系症状,多见于存活较长的患者。晚发者可以舞蹈症和痴呆为首发症状。
【诊断和鉴别诊断】
由于PA的临床表现缺乏特异性,临床误诊率较高,根据患儿代谢性酸中毒明显,高血氨,呕吐等症状,结合实验室进一步检查如串联质谱分析,气相色谱质谱有机酸分析、酶活性测定和基因突变分析可确诊。需与以下疾病鉴别:
(1)高丙氨酸血症:
Lonsdale(1969)首报高丙氨酸血症伴丙酮酸血症,至今约报道10余例,属于AR遗传。
(2)高肌氨酸血症:
智能发育不全,身材矮小。肌氨酸脱氢酶(sarcosinedehydrogenase)缺陷,呈AR遗传。
(3)肌肽血症:
出生时正常,6个月内出现肌阵挛,继之全身惊厥,可有失明和耳聋,肝脾中肌肽酶(carnosinase)活性降低,呈AR遗传。
二、检验诊断
【常规项目】
有机酸检测。
(1)标本来源:
干血滤片纸和尿液。
(2)检测方法:
串联质谱和气相色谱-质谱技术。
(3)临床诊断价值及评价:
PA患者串联质谱检测结果显示血中丙酰肉碱水平、丙酰肉碱与游离肉碱比值、丙酰肉碱与乙酰肉碱比值及甘氨酸水平增高;气相色谱-质谱检测结果显示尿中有大量的甲基枸橼酸、3-羟基丙酸和丙酰甘氨酸,即可诊断。随着串联质谱和气相色谱-质谱技术在遗传代谢疾病检测中的应用,越来越多的患儿得到确诊,并得到有效的治疗。MS/MS筛查的主要挑战是最小化假阳性和避免假阴性的分析临界值的建立。平衡好疾病诊断的需要和假阳性的可接受程度;还要考虑到可能造成假阳性的各种因素。而GC/MS,尿中有机酸种类繁多,必须与其他代谢物,如糖类、胺类、肽类、甾体类等进行有效地分离才能消除干扰。
【分子遗传学检验】
PCC-A和PCC-B基因检测。
(1)标本来源:
外周血(EDTA-K 2抗凝全血)、绒毛、羊水。
(2)检测方法:
PCR扩增和直接测序法。
1)DNA提取:
抽取患儿及部分患儿父母外周静脉血各4ml,经抗凝后分离白细胞,使用苯酚-氯仿法提取DNA,-20℃保存。
2)基因突变检测:
利用PCR扩增DNA、直接测序检测基因突变:①引物设计与合成;②PCR扩增;③PCR产物测序分析。突变或多态性位点通过比较GenBank中PCC-A DNA序列(NC_000013.9;GI:4557818)和PCC-BDNA序列(NC_000003.10;GI:89161205)确定。
(3)临床诊断价值及评价:
基因诊断具有高特异性、高灵敏性、早期诊断和应用广泛等明显特征和优势,对于患者明确诊断、发病前或产前的诊断具有重要意义,但并不是临床常规检查项目。