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编号:10205946
儿童6-丙酮酰四氢蝶呤合成酶缺乏症的筛查
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 2000年第7期
     叶军 刘晓青 黄晓东 沈永年 陈瑞冠 顾学范

    摘 要 目的 了解高苯丙氨酸血症患儿中6-丙酮酰四氢蝶呤合成酶缺乏症(PTPSD)的发病率及PTPSD患儿临床转归情况。方法 用高效液相层析仪(HPLC)对69例苯丙酮尿症(PKU)患儿作尿新蝶呤(N)和生物蝶呤(B)测定,对异常者进行四氢生物蝶呤(BH4)负荷试验、6-丙酮酰四氢蝶呤(PTPS)基因突变检测及BH4、多巴、5-羟色氨酸治疗。结果 69例中9例诊断为PTPSD,其尿N/B>38,B%<5%。4例患儿中有4种PTPS基因突变类型,即P87S、N52S、D96N及G144R(新突变类型)。3例严重型患儿经治疗后体格发育良好,智商(IQ)70~80分,语言发育落后。1例部分型患儿未予特殊治疗,生长及智能发育正常。结论 对血苯丙氨酸增高者均需要进行四氢生物蝶呤缺乏症的筛查,可降低误诊率。
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    关键词:苯丙酮尿症 缺乏症 基因

    随着我国对新生儿苯丙酮尿症(phenylketonuria, PKU)筛查工作的推广,许多由于苯丙氨酸羟化酶(phenylalanine hydroxylase, PAH)缺乏所导致的经典型PKU患儿得到了早期的诊治,智能发育接近正常。但有部分非典型PKU或高苯丙氨酸血症(hyperphenylalaninemia, HPA)者因其PAH的辅基——四氢生物蝶呤(tetrahydrobiopterin, BH4)缺乏而影响苯丙氨酸(phenylalanine, Phe)代谢及脑内神经递质(如多巴胺、5-羟色胺)合成,临床上易误诊为PKU;BH4缺乏常因其合成代谢途径中6-丙酮酰四氢蝶呤合成酶(6-pyruvoyl-tetrahydrobiopterin synthase, PTPS)缺乏所致,其预后比经典型PKU更差,治疗方法也截然不同于经典型PKU。我们总结了十余年来对部分PKU患儿进行BH4缺乏症(BH4 deficiency, BH4D)的筛查诊断、基因突变分析、特殊药物疗效和临床诊治经验。
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    对象和方法

    一、对象

    1.自1981~1997年在我院小儿内分泌遗传代谢门诊诊治的700余例PKU患儿中,97例经新生儿群体筛查或PKU高危筛查诊断,其余均因智能落后、发黄等原因来诊而诊断。所有这些患儿中,除了10余例诊断为PHA(血Phe<960 μmol/L)外,余均诊断为经典型PKU(血Phe>1 200 μmol/L)。经得患儿家长的同意,对69例PKU患儿进行了BH4D的筛查。

    2.对BH4D者及其父母进一步作PTPS基因突变检测,并采用特殊药物对患儿进行对症治疗。

    二、方法

    1.尿蝶呤谱分析:用美国Waters公司510型高效液相层析仪(HPLC),用反相层析法对PKU患儿进行尿新蝶呤(neopterin, N)、生物蝶呤(biopterin, B)含量测定。如尿新蝶呤与生物蝶呤比(N/B)显著增高,B%<10%,为BH4合成酶PTPS缺乏(PTPSD);N/B降低,B%增高,为还原酶DHPR缺乏。
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    2.BH4负荷试验:尿蝶呤异常者进一步作该试验以助诊。试验前3 d给普食,使血Phe上升>960 μmol/L,口服BH4(7.5 mg/kg),服前,服后2、4、6、8 h分别取血作Phe测定,此外,服前,服后4~8 h可分别留尿作尿蝶呤分析。

    3.PTPS基因突变分析:抽取PTPS患儿及父母静脉血,分离淋巴细胞,提取总RNA,再经反聚合酶链反应(RT-PCR),即以RNA为模板,加入oligo dT、反转录酶MMLV、dNTP和缓冲液等,在聚合酶链反应(PCR)仪中42℃,反应60 min,反应总体积20 μl。取cDNA 5 μl,分别加入5种引物来扩增PTPS基因DNA序列。最后采用Sanger双脱氧链末端终止测序法进行DNA测序。

    4.BH4D治疗:一经诊断立即给予BH4片1~5 mg*kg-1*d-1以降低血Phe浓度及神经递质前质左旋多巴(L-DOPA)5~15 mg*kg-1*d-1,5-羟色氨酸(5-HTP)5~10 mg*kg-1*d-1联合治疗。治疗期间随访血Phe浓度、体格、智能发育及神经系统症状。
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    结果

    一、尿蝶呤分析

    69例HPA患儿尿蝶呤测定结果见表1。60例PKU者平均尿新蝶呤(N)和尿生物蝶呤(B)含量高于正常儿童参考值(N:0.28~2.6 mmol/molCr,B:0.35~2.96 mmol/molCr);N/B稍增高(正常:0.3~0.94),生物蝶呤百分比(B%)在正常范围(42.7%~75.9%),符合经典型PKU诊断。其中9例患儿尿N/B极度增高至38以上;而B极低甚至测不出,B%<5%,故诊断为PTPS缺乏症。

    二、BH4负荷试验

    3例尿蝶呤分析疑诊为PTPSD者作了此试验。试验前血Phe为720~1 200 μmol/L,口服BH4片7.5 mg/kg后6 h血Phe逐渐降至120~240 μmol/L。1例同时作尿蝶呤分析,试验前B%为0.1%,口服BH4片后6 h增高至20.3%。进一步证实PTPSD诊断。
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    三、PTPSD患者家系基因突变检测

    4例PTPS患儿及父母接受了全长cDNA分析,发现4种基因突变,即在第259位碱基发生C→T置换 ,使编码区87位脯氨酸(Pro)转换为丝氨酸(Ser)(P87S);在第286位碱基发生G→A置换,使编码区96位门冬氨酸(Asp)转换成门冬酰胺(Asn)(D96N);在第155为碱基发生A→G置换,使编码区52位门冬酰胺(Asn)转换成丝氨酸(Ser)(N52S);在第430位碱基发生G→C置换,使144位甘氨酸(Gly)转换为精氨酸(Arg)(G144R)。G144R是国际上尚未报道的基因突变类型。4例患儿其PTPS突变基因为P87S/D96N,P87S/N52S,N52S/G144A及D96N/P87S,分别来自各自的父母亲,符合常染色体隐性遗传规律。

    四、PTPS患儿治疗转归

    9例患儿(男5例,女4例)中4例经新生儿筛查诊断为PKU,5例因智能障碍就诊而诊断为PKU。这些患儿经低或无Phe奶粉治疗后,虽血Phe浓度很快下降至360 μmol/L以下,却出现进行性的肌张力低下,软弱无力,抬头困难,有的伴随顽固性抽痉。PTPSD患者平均诊断年龄为1.6岁(2月至6岁)。5例因诊断当时无特异性药物治疗或放弃治疗,其中4例已死亡。1例部分型PTPS缺乏,在3个月确诊后因无任何神经系统症状,仅给低Phe奶方治疗至8个月,血Phe在120~240 μmol/L。6岁时IQ为82分。另3例分别在生后2个月、6个月、6岁诊断为严重型PTPSD,诊断后用神经递质前质及四氢生物蝶呤治疗,即L-DOPA(5~10 mg/kg),5HTP(5~6 mg/kg),每日总剂量分3~4次口服,BH4片1~2 mg/kg,分2次口服。这些患者治疗后神经系统症状逐渐改善,肌张力恢复正常,生长发育逐步赶上并接近正常儿童。智能发育虽明显提高,但仍有一定的
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    表1 苯丙酮尿症及四氢生物蝶呤缺乏症患儿尿蝶呤分析结果(x±s)

    组别

    例数

    血苯丙氨酸

    (μmol/L)

    新蝶呤

    (nmol/molCr)

    生物蝶呤

    (mmol/molCr)

    N/B

    B%

    苯丙酮尿症
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    60

    900±360

    4± 4

    5.6±6.7

    1.17± 1.4

    55.9±18.6

    四氢生物蝶呤

    9

    860±450

    16±17

    0.2±0.4

    208.3±277.6
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    1.07± 0.9

    缺乏症

    落后,其中2例智能测定结果显示智商为70~80分。患者血Phe浓度均控制于120~360 μmol/L。此外,在治疗期间患者有时会出现一过性的“On-Off”现象,即精神振奋,反应增加与精神萎靡不振,软弱无力,嗜睡等交替出现,当将每日L-DOPA总剂量分成4~6次服用,则上述现象改善。讨论

    PTPS缺乏所致BH4D也是一种特殊类型的PKU,过去因无特异性治疗导致死亡率极高,故称恶性PKU[1]。根据1996年国际统计资料分析[2],BH4缺乏症中以PTPS缺乏最常见,全世界PTPSD共181例,我国大陆仅发现24例。为了降低误诊率,对所有PKU患儿进行BH4D的筛查鉴别诊断,使患儿得到早期对症治疗,预防或减轻患者的智能障碍十分重要。该组在41例新生儿群体筛查诊断的PKU中筛查出3例PTPSD缺乏性BH4D,发病率7%,高于白种人发病率1%~3%。
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    HPLC尿蝶呤分析是目前BH4D常用的筛查手段。血Phe增高可刺激GTP环化水解酶刺激蛋白(P35)导致尿新蝶呤和生物蝶呤水平增高[1,3],该文60例PKU患儿尿蝶呤结果也如此。PTPS缺乏者对Phe耐受性较强,有的仅为轻度血Phe增高,因生物蝶呤合成障碍,B%极低甚至测不出,故N/B显著增高。因BH4D者其PAH活性正常而稳定性下降,故当补充BH4后4~6 h,血Phe很快下降,而经典型PKU因PAH缺乏,故BH4对其无效。因此,尿蝶呤分析和BH4负荷试验是诊断BH4D的有效手段,有条件作PTPS酶活性测定以确诊。

    1992年Thony等克隆了人类肝细胞PTPS的cDNA,PTPS基因位于第11号染色体(11p22.3),全长2 kb,6个外显子。文献报道了中国PTPSD患者的基因突变类型有R25G,N52S,V56M,V70D,P87S,D96N及T106M7种,其中P87S和N52S为最常见,占70%,P87S多见于中国南北方BH4D患者,N52S则多见于南方患者[3,4]。该组发现的G144R是国际上未报道的突变类型。对基因突变与临床表型分析得出,N52S,P87S及D96N与严重型PTPS缺乏有关;V56M与轻型PTPSD有关[3]。本文8例患者因脑内神经递质合成障碍而出现严重的肌张力低下,属严重型PTPSD,其中4例患者的基因突变类型与临床表型相符。1例属部分型或外周型PTPSD,其剩余的酶活性所产生的BH4尚能满足脑内神经递质合成,仅表现为PAH功能不足而出现血Phe增高,无其他神经系统症状[5]
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    PTPSD的成功治疗必须尽早采用BH4、L-DOPA及5-HTP联合治疗。本组3例严重型患儿治疗后虽体格发育进展良好,但智能发育,尤其是语言仍有落后,与一些国外报道相仿。该组长期研究探讨所得临床经验:(1)3个月内治疗者,其疗效显著。(2)联合药物治疗疗效比单独一种药物更显著,在无BH4治疗的条件下,可用低Phe奶粉替代。(3)L-DOPA及5-HTP治疗从小剂量逐渐增加至治疗剂量,并总量至少分3~4次,以减少血浆L-DOPA半衰期短所产生的“On-Off”现象[6]。如果加入L-deprenyl,一种单胺氧化酶B的抑制剂联合治疗,可减少“ON-Off”现象发生[7]。(4)根据临床症状,血泌乳素(PRL)水平[8],有条件可根据脑积液神经递质代谢产物水平来调节药物剂量。(5)严格控制血Phe浓度在<240 μmol/L,避免血Phe浓度增高干扰神经递质前质的治疗疗效。

    作者单位:叶军(200092 上海市儿科医学研究所)
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    刘晓青(200092 上海市儿科医学研究所)

    黄晓东(200092 上海市儿科医学研究所)

    沈永年(200092 上海市儿科医学研究所)

    陈瑞冠(200092 上海市儿科医学研究所)

    顾学范(200092 上海市儿科医学研究所)

    参考文献

    1,Blau N, Thony B, Spada M, et al. Tetrahydrobiopterin and inherited hypephenylalaninemias. Turk J Pediatr, 1996,38:19-35.
, 百拇医药
    2,Blau N, Barnes I, Dhondt JL. International database of tetrahydrobiopterin deficiencies. J Inherit Metab Dis, 1996,19:8-14.

    3,Liu TT, Hsiao GR, Liu XQ, et al. Mutation analysis of the 6-pyruvoyl-tetrahydropterin synthase gene in Chinese Phenylketonuria caused by tetrahydrobiopterin synthesis deficiency. Hum Mutat, 1997,11:76-83.

    4,刘晓青,刘孜孜,萧广仁,等.非经典型苯丙酮尿症的基因突变检测.中华医学遗传杂志,1997,14:351-353.

    5,Blau N, Kierat L, Heizmann CW, et al. Screening for tetrahydrobiopterin deficiency in newborns using dried urine on filter paper. J Inher Metab Dis, 1992, 15:402-404.
, 百拇医药
    6,Tanaka Y, Matsuo N, Tsuzaki S, et al. On-off phenomenon in a child with tetrahydrobiopterin deficiency due to 6-pyruvoyl-tetraphydropterin synthase deficiency (BH4 deficiency). Eur J Pediatr, 1989,148:450-452.

    7,Schuler A, Blau N, Ponzone A, et al. Monoamine oxidase inhibitors in tetrahydrobiopterin deficiency. Eur J Pediatr, 1995,154:997.

    8,Birnbacher R, Scheibenreiter S, Blau N, et al. Hyperprolactinemia, a tool in treatment control of tetrahydrobiopterin deficiency: endocrine studies in an affected girl. Pediatr Res, 1998, 43:472-477., 百拇医药