先天性遺傳代謝病的檢測方法研究綜述
正常組織灌注情況下，持續的代謝性酸中毒提示存在潛在的有機酸酸中毒，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方法的論文范文，歡迎閱讀查看。
前言
隨著產科和圍產醫學的飛速發展，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，又稱為先天性代謝異常(inbornerrorsofetabolism，IEM)，據報道IEM群體患病率高達1/100或以上[1，2]，所占比例也逐年升高。IEM由于基因突變導致機體內生化物質在合成、代謝、轉運和儲存等方面出現的各種異常的總稱。由于代謝異常引起腦神經系統中毒性損傷、體內必需的生化物質缺乏性代謝障礙、能量缺失等可導致智力低下和生長發育遲緩，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，隨著人們對該病認識的加深以及各種實驗分析技術的發展，使IEM的診斷率明顯上升，目前已達1000余種[4]。現就先天性代謝異常診斷方法的研究進展做一綜述。
1、IEM的種類和臨床表現
IEM種類繁多，根據累及的`生化物質，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:如腎上腺腦白質營養不良、神經節苷脂病、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:如肝豆狀核變性(Wilton病)和Menkes病等[5]。
由于酶活性減低的程度不同，IEM臨床表現相差很大，且缺乏特異性，常因發病年齡、臨床嚴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[6，7]:(1)常與特定食物種類及量有關，甚至自動拒絕某類食物。(2)同一臨床表現反復出現，且多能追問出相同的誘因，如感染、大量進食某種食物，多見于輕癥酶不全缺乏病例。(3)部分有家族史或反復流產、死胎史。(4)病情有進行性加重的特點。(5)常表現為多臟器受累。(6)臨床表現用常見病難以解釋。(7)實驗室檢查多表現為代謝性酸中毒，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為以下幾方面:(1)神經系統損害[8，9]:主要表現為急性代謝性腦病，如嗜睡、昏迷、驚厥等。(2)消化系統癥狀[10]:主要表現為拒食、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時，應考慮半乳糖血癥、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，持續的代謝性酸中毒提示存在潛在的有機酸酸中毒。若低血糖反復發作，發生于進食后、補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。當患者出現不同程度意識障礙、持續或反復發作性嘔吐、原發性代謝性酸中毒伴陰離子間隙(AG)增高、不明原因的原發性呼吸性堿中毒時，應檢測血氨。血氨明顯升高，特別是不伴有急性肝功能異常表現時，應警惕尿素循環障礙。(4)器官受累、功能障礙[12，13]:主要表現為心、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。呼吸鏈酶復合體功能障礙、脂肪酸氧化缺陷、Pompe病可發生循環衰竭。急性期病情嚴重程度多取決于毒性代謝產物積聚的程度和(或)底物缺乏的程度，大多數IEM在急性發作期病情兇險，病死率和傷殘率高，常造成神經系統不可逆損傷[14]。
不同年齡發病的IEM特點各異，了解其年齡特點也常�？蔀樵\斷提供線索。新生兒期發病的IEM出生時正常，隨著喂食奶類食物或添加輔食后，立即或逐漸出現神經系統、消化系統以及代謝紊亂等癥狀，如吸吮和喂養困難，不明原因抽搐、嗜睡或昏迷、肌張力陣發性增高等，拒食、嘔吐、腹瀉，呼吸異常、心律緩慢、低體溫、并且病情進行性加重，由于癥狀非特異性，多數被貽誤診斷[15]。有些病例呈間歇性發作，發作間期可完全正常，感染、攝食大量蛋白質食物等為常見誘發因素[16]。有些IEM發病較晚，甚至發病于青春期或成人。多數晚發型IEM表現為慢性進行性癥狀[17]。進行性精神運動發育倒退、驚厥發作、感覺障礙、外周神經功能異常均很常見，也常呈現進行性生長發育遲緩、喂養困難、肌張力低下、共濟失調等非特異性癥狀;肌力和肌張力低下常見于線粒體細胞病、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。體內蓄積的毒性代謝產物經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，因苯乙酸排出而具鼠尿味或霉臭味;楓糖尿癥時，因支鏈α酮酸排出而具楓糖漿味;異戊酸血癥時，因異戊酸排出而具汗腳氣味;Ⅰ型酪氨酸血癥時，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，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，如進行性神經病變或不明原因的營養障礙等;(4)母親有多次自然流產史;(5)母親孕期劇吐、肝功能異常。
2、IEM常規的實驗室檢查
常規的實驗室檢查可為IEM提供診斷線索，初步檢查包括血、尿常規、血氣分析、電解質、血糖、血氨、血乳酸及丙酮酸、肝腎功能檢查等[23]。其中血氣分析、AG、血氨、血糖、血乳酸及丙酮酸水平對判斷病情尤為重要。
AG升高是有機酸積聚的一個重要指標。在兒科臨床中，大部分患者的AG升高是由于缺氧導致乳酸在體內積聚而引起的繼發性酸中毒。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，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功能不足。血氨輕度升高，見于大多數嚴重疾病狀態;嚴重高血氨多見于IEM，如尿素循環缺陷、有機酸尿癥、丙酸血癥等。尿素循環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胞漿和線粒體氧化還原狀態，是篩查能量代謝障礙的重要指標。循環衰竭、缺氧和其他造成細胞呼吸障礙的因素均可導致血中乳酸累積。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為低酮性乳酸酸中毒。血乳酸水平的判斷應結合血糖分析。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乳酸升高，見于電子傳遞鏈、三羧酸循環、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，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，比值小于25。
常規生化檢測結果可為IEM的診斷提供重要依據，根據以上檢查結果結合臨床特征(發病年齡、臨床表現、家族史等)，通�？梢缘玫匠醪絀EM診斷線索。
3、IEM特殊的實驗室檢查近
十余年來，液相串聯質譜(tandemmassspectrometry，MS/MS)Tandem-MS)血液氨基酸及酯酰肉堿譜分析、氣相色譜-質譜(GC/MS)尿液有機酸分析、高效液相色譜(HPLC)已經成為我國IEM篩查與診斷的主要技術。
MS/MS技術近年來發展較快，只需數滴血，就能在2～3min對一個標本進行幾十種代謝產物分析，可協助診斷40余種IEM。它的價值在于能夠在無癥狀或癥狀前期發現疾病，從而及時治療。隨著技術的完善，其應用價值日益突出。目前，這項技術已在許多國家廣泛應用，對氨基酸代謝障礙、有機酸代謝障礙，尿素循環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，并且不能區分同分異構體，因此對于有些疾病仍需進行GC-MS、DNA突變、酶學分析來確定。酶活性測定是最常用的可靠診斷方法。應用酶活性測定能夠診斷黏多糖癥、糖原貯積癥Ⅱ型、戈謝病、尼曼匹克病、異染性腦白質營養不良、球型細胞腦白質營養不良、GM1神經節苷脂病、GM2神經節苷脂病、甘露糖貯積癥、巖藻糖貯積癥、嬰兒神經元蠟樣質脂褐質沉積癥、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定方法進行診斷最多的一組疾病，并且可以補充特異性的酶以達到治療目的[28]。Krijt等[29]報道了利用MS/MS檢測胱硫醚β合酶，大大提高了新生兒胱硫醚血癥診斷的準確性。另外，利用經培養的羊水細胞或絨毛，經酶活性測定還可作出產前診斷[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行遺傳咨詢或產前診斷。部分IEM必須通過突變基因檢測才能診斷或分型[31]。如甲基丙二酸尿癥，可根據甲基丙二酰變位酶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找到。許多代謝病基因型和表型的關系尚不完全清楚，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胞中基因突變比例存在差異。
基因突變分析采集標本時需加以注意�；蛐酒歉鶕䦃A基互補的原理，利用基因探針到混合物中識別特定基因。這項技術在疾病診斷方面具有獨特的優勢，可在一張芯片上同時對多例患者進行多種疾病的檢測，也可以一次對被檢測對象進行多個指標檢驗。用極小量的樣品，在短時間內向臨床醫師提供大量的診斷信息。作為一種先進的、大規模、高通量檢測技術，基因芯片代表了未來分子診斷的發展趨勢。它在早期、個性化診斷IEM方面有著巨大的應用前景。但基因芯片要成為實驗室可以普遍采用的技術目前尚有一些關鍵問題亟待解決。如怎樣提高特異性，簡化樣本制備和操作程序等問題，已成為當今國內外研究的熱點。
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