高危新生兒遺傳代謝病臨床病因?qū)W分析

　　作者：莊太鳳,馬建榮,溫春玲,邢繼偉,張巍　　作者單位：首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院兒科新生兒重癥監(jiān)護(hù)室(莊太鳳、馬建榮、溫春玲、邢繼偉、張巍);北京大學(xué)醫(yī)院兒科(楊艷玲)

　　【摘要】目的初步研究新生兒重癥監(jiān)護(hù)室(NICU)先天性遺傳代謝病(IEM)高危新生兒的臨床病因?qū)W。方法應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法(GC/MS)對(duì)100例臨床IEM高危新生兒進(jìn)行新鮮晨尿有機(jī)酸分析，并查血常規(guī)、肝腎功能、乳酸、丙酮酸、β-羥丁酸、血氨和同型半胱氨酸，其中24例患兒尿有機(jī)酸分析結(jié)果陽性，臨床擬診為IEM，對(duì)臨床擬診為IEM的24例患兒進(jìn)行1～2個(gè)療程的治療，之后復(fù)查GC/MS尿有機(jī)酸分析。結(jié)果　24例臨床擬診為IEM的患兒12例確診為IEM，其中丙酮酸血癥、酪氨酸血癥和同型半胱氨酸血癥各2例，甲基丙二酸尿癥、戊二酸血癥Ⅱ型、乳糖不耐癥、高甲硫氨酸血癥、β-酮硫解酶缺乏癥和鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥各1例，均呈常染色體隱性遺傳。12例IEM患兒的臨床表現(xiàn)各不相同，其中血管病變3例(微血栓形成1例和腦實(shí)質(zhì)內(nèi)出血2例)，新生兒驚厥和復(fù)發(fā)性代謝性酸中毒各2例，新生兒猝死、難治性低血糖、頑固性腹瀉、遺傳相關(guān)性高膽紅素血癥和重癥肺炎各1例。12例IEM患兒的疾病極期，出現(xiàn)高氨血癥，83%出現(xiàn)丙酮酸血癥，67%出現(xiàn)腎損害和代謝性酸中毒，50%出現(xiàn)肝損害，42%出現(xiàn)血液系統(tǒng)損害。結(jié)論　高危新生兒IEM臨床病因復(fù)雜，隨著新技術(shù)的發(fā)展，新生兒IEM疾病譜不斷擴(kuò)大，進(jìn)一步揭示了高危新生兒病因，為臨床診治提供依據(jù)。
　　【關(guān)鍵詞】 遺傳性疾病，先天性;　嬰兒，新生;　氣相色譜-質(zhì)譜法
　　【Abstract】　ob[x]jective　To investigate the clinic etiologies about newborn infants with high risk of inborn error of me[x]tabolism(IEM) in NICU.Methods　We did a urine organic acid analysis about 100 newborn infants with high risk of IEM by GC/MS.At the same time， blood routine，liver and renal function，blood lactic acid，blood pyruvic acid，β-hydroxybutyric acid，blood ammonia and serum homocysteine were determined.There were 24 patients diagnosed IEM by analysis results among the 100 cases.After 1 or 2 courses of treatment to the 24 patients，we did follow-up examination.Results　There were 12 cases confirmed with IEM in the 24 patients，including 2 patients with propionic acidemia(PA),2 with tyrosinemia,2 with homocystinemia,1 with methylmalonic aciduria(MMA),1 with glutaric acidosis type II(GAII),1 with congenital lactose intolerance,1 with hypermethioninemia,1 with β-ketothiolase deficiency and 1 with ornithine carbamoyltransferase deficiency (OCTD).Those diseases were autosomal recessive inheritance.There were different clinical features in 12 IEM cases，including 3 patients with blood vessel pathological changes (microthrombus engendered and encephalon parenchyma haemo-rrhage),2 with eclampsia,2 with recurred me[x]tabolic acidosis,1 with sudden death,1 with recurred hypoglycemia,1 with obstinated diarrhoea,1 with jaundice correlated with inheritance and 1 with severe pneumonia.In the crises of the 12 IEM patients, patients showed hyperammonemia,83% me[x]tabolic acidosis and pyruvemia,67% nephridium impaired,50% with liver impaired,42% with blood impaired.Conclusions　The newborn infants with high risk of IEM had complicated etiologies.The neonates′ IEM spectrum were amplification bynew technique(eg.GC/MS).The amplification of IEM spectrum would show more etiologies of newborn and help diagnosis and treatment.

　　【Key words】　Genetic diseases，inborn;　Infant，newborn;　Gas chromatography-mass spectrometry

　　隨著產(chǎn)科圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)和新生兒重癥監(jiān)護(hù)醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展，高危新生兒的疾病譜正在發(fā)生新的轉(zhuǎn)變，其中先天性遺傳代謝病(inborn error of me[x]tabolism，IEM)的病種和發(fā)病率逐年增加。IEM單病種發(fā)病率低，但目前超過500種以上的IEM逐漸被認(rèn)識(shí)，總體發(fā)病率較高，同時(shí)IEM疾病的死亡率和致殘率非常高(約50%以上)，本文旨在研究IEM高危新生兒的臨床病因，為診斷治療IEM提供幫助。
　　資料與方法
　　一、一般資料
　　對(duì)2005年1月至2010年1月在北京婦產(chǎn)醫(yī)院系統(tǒng)診治的100例IEM高危新生兒進(jìn)行臨床資料分析。IEM高危新生兒的納入標(biāo)準(zhǔn)為：(1)新生兒期出現(xiàn)以下臨床表現(xiàn)之一：復(fù)發(fā)性難治性代謝性酸中毒;頑固性低血糖;不明原因持續(xù)的高膽紅素血癥;喂養(yǎng)不耐受，頑固嘔吐，腹脹，需要1個(gè)月以上靜脈營養(yǎng)的患兒;持續(xù)肌張力低下的松軟兒;反復(fù)驚厥抽搐 5 d以上的患兒;新生兒猝死;外觀異常，除外常見染色體異常的患兒;頑固性腹瀉;不明原因血栓形成;不明原因腦室內(nèi)大量出血;持續(xù)呼吸困難合并難治性肺炎，持續(xù)1個(gè)月難以脫離呼吸支持的足月兒。(2)常規(guī)治療均無效。(3)送檢新鮮晨尿，應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法(gas chromatography-mass spectrometry，GC/MS)進(jìn)行尿有機(jī)酸分析(送北京大學(xué)醫(yī)院兒科代謝實(shí)驗(yàn)室，尿GC/MS掃描范圍1.5～1024.0 M/Z)。
　　二、方法
　　1. IEM高危新生兒的臨床診斷流程：IEM高危新生兒對(duì)臨床常規(guī)治療無效，即做代謝相關(guān)的輔助檢查(GC/MS尿有機(jī)酸分析)，對(duì)GC/MS尿有機(jī)酸分析陽性IEM高危新生兒，進(jìn)行1～2個(gè)療程的代謝調(diào)整治療后，復(fù)查GC/MS尿有機(jī)酸分析，確診或除外IEM診斷。具體檢查流程為：一般檢查(血尿常規(guī)、電解質(zhì)、血?dú)夥治?、肝腎功能和心肌酶譜等)→一般代謝檢查(血糖、血氨、血乳酸、丙酮酸、酮體等)→特殊代謝檢查(GC/MS尿有機(jī)酸分析;對(duì)有血管病變的IEM高危新生兒采用熒光偏振免疫測(cè)定法，檢測(cè)血同型半胱氨酸等)。
　　2. 臨床分組：(1)IEM確診組：臨床出現(xiàn)IEM相關(guān)癥狀，常規(guī)治療無效，代謝相關(guān)檢查如GC/MS尿有機(jī)酸分析陽性，給予代謝調(diào)整治療后，臨床癥狀仍不緩解，復(fù)查GC/MS尿有機(jī)酸分析等代謝相關(guān)檢查持續(xù)異常，臨床確診為IEM。(2)IEM疑似組：患兒臨床出現(xiàn)IEM相關(guān)癥狀，常規(guī)治療無效，GC/MS尿有機(jī)酸分析等代謝檢查異常，給予代謝調(diào)整治療后臨床，復(fù)查GC/MS尿有機(jī)酸分析等代謝檢查正常。
　　3. 治療和隨訪：對(duì)GC/MS尿有機(jī)酸分析等代謝檢查異常的IEM高危新生兒進(jìn)行1～2個(gè)療程的代謝改善治療。急性期的治療包括高熱量靜脈補(bǔ)液、補(bǔ)充左旋肉堿、腹膜透析、血液透析和血漿置換等，以促進(jìn)有機(jī)酸的排泄;針對(duì)IEM的不同病因，分別補(bǔ)充甲基四氫葉酸鈣、葉酸、維生素B12和生物素等代謝缺陷物，完善患兒不正常有機(jī)酸等物質(zhì)的代謝過程;限制蛋白質(zhì)的攝入，以減少有機(jī)酸的生成。長(zhǎng)期治療包括飲食治療、生活管理，不同的IEM應(yīng)用不同的藥物長(zhǎng)期補(bǔ)充治療，如維生素B12和左旋肉堿應(yīng)用于甲基丙二酸尿癥，甜菜堿和維生素B6應(yīng)用于同型半胱氨酸血癥，維生素B12應(yīng)用于戊二酸血癥Ⅱ型，以修復(fù)缺陷的有機(jī)酸等物質(zhì)代謝途徑。對(duì)存活的IEM患兒長(zhǎng)期隨訪神經(jīng)系統(tǒng)和全身生長(zhǎng)發(fā)育等指標(biāo)，并進(jìn)行針對(duì)性的長(zhǎng)期智能和運(yùn)動(dòng)功能等各方面的訓(xùn)練。
　　結(jié)　　果
　　一、新生兒重癥監(jiān)護(hù)室(NICU)中IEM高危新生兒IEM的發(fā)病情況
　　本資料對(duì)100例IEM高危新生兒進(jìn)行代謝方面的檢查和分析，其中24例GC/MS尿有機(jī)酸分析異常，異常百分比大約為24%，經(jīng)過代謝調(diào)整治療后，終12例確診為IEM，IEM在本組NICU中發(fā)病率大約為12%。
　　二、NICU中IEM患兒的臨床及生化特征

　　12例IEM患兒中男10例(83.3%)，女2例(16.6%)。胎齡38～39周6例(50.0%)，出生體重在3000 g左右;胎齡35～36周2例(16.6%)，出生體重≥2500 g;胎齡28～31周4例(33.3%)，出生體重在1400 g左右。本研究提示新生兒中IEM以男性患兒為高發(fā)群體，以足月新生兒和(或)正常出生體重的新生兒為主要發(fā)病人群。
　　12例IEM患兒中不同的IEM病種呈散發(fā)型，其中丙酮酸血癥、酪氨酸血癥和同型半胱氨酸血癥各2例，甲基丙二酸尿癥、戊二酸血癥Ⅱ型、乳糖不耐癥、高甲硫氨酸血癥、β-酮硫解酶缺乏癥和鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥各1例。不同的新生兒IEM病種卻有幾乎類似的臨床表現(xiàn)，12例IEM患兒中出現(xiàn)血管病變3例(廣泛微血栓形成1例和腦實(shí)質(zhì)內(nèi)大出血2例)，新生兒驚厥2例，新生兒猝死1例，復(fù)發(fā)性代謝性酸中毒2例，難治性低血糖1例，頑固性腹瀉1例，遺傳相關(guān)性高膽紅素血癥1例，重癥肺炎1例。同型半胱氨酸血癥的患兒均出現(xiàn)了血管病變，其他不同的新生兒IEM的臨床無明顯特異性。
　　12例IEM患兒中有3例合并了其他臟器發(fā)育異常，其中1例新生兒驚厥合并了額葉腦回發(fā)育不良，小腦后囊性病變，大枕大池，臨床考慮Dandy-Walkey畸形不除外;1例新生兒猝死患兒合并了尿道下裂;1例難治性低血糖患兒合并了室間隔缺損。1例遺傳相關(guān)性高膽紅素血癥患兒的父母近親結(jié)婚。其中1例同型半胱氨酸血癥的患兒出現(xiàn)廣泛血管病變，可見右下肢蒼白、細(xì)小、左右下肢皮色和皮溫不對(duì)稱，右股動(dòng)脈搏動(dòng)弱，右足背動(dòng)脈不能觸及，超聲示右股動(dòng)脈和足背動(dòng)脈血流速度明顯減低，局部反復(fù)微血栓形成，導(dǎo)致趾端壞疽樣改變;同時(shí)出現(xiàn)肺出血和難治性肺動(dòng)脈高壓，給予維生素B12、維生素B4和甲基四氫葉酸鈣等代謝改善治療后，患兒臨床癥狀好轉(zhuǎn)。
　　12例IEM患兒的實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果見表1。
　　三、IEM患兒的臨床轉(zhuǎn)歸
　　12例IEM患兒出生后1周內(nèi)發(fā)病的10例，出生后1個(gè)月內(nèi)發(fā)病的2例。給予相應(yīng)治療后，12例IEM患兒的臨床癥狀、體征和各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)均有不同程度改善。12例IEM患兒中5例終死亡，死亡患兒的血氨在190～251 μmol/L，BE值在-31.6～-10.1 mmol/L，乳酸在6.8～32.1 mmol/L，終均出現(xiàn)了肝臟和腎臟的損害;3例放棄治療后死亡(死亡率高達(dá)67%)。其余4例至發(fā)稿時(shí)仍在治療隨訪中，存活良好，各項(xiàng)生化指標(biāo)接近正常。本研究提示高氨血癥、高乳酸血癥和嚴(yán)重的酸中毒可能是新生兒IEM死亡的高危因素。
　　四、臨床疑似IEM組患兒的臨床轉(zhuǎn)歸

　　12例臨床疑似IEM組中2例有特殊面容，1例合并爪形手、通貫掌、低腭弓和全椎體散在鈣化點(diǎn)，臨床確診為“先天性鈣化性軟骨發(fā)育不良”，1例不除外染色體病，4例患兒放棄治療后死亡(死亡率33.3%)，其余8例患兒給予相應(yīng)治療后臨床出院。表1　12例IEM患兒的實(shí)驗(yàn)室檢查情況
　　討　　論
　　1902年Garrod首先報(bào)道了例尿黑酸癥(alkaptonuria)，并在1923年提出IEM的概念。IEM多為單基因常染色體隱性遺傳，由于基因突變導(dǎo)致相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)和(或)功能異常，引起相應(yīng)酶缺陷或細(xì)胞膜功能異常，導(dǎo)致生化代謝紊亂，即代謝前身物質(zhì)蓄積、代謝旁路物質(zhì)生成、生理活性物質(zhì)減少，出現(xiàn)一系列臨床癥狀和體征。本研究中不同的IEM在患兒尿中會(huì)出現(xiàn)不同的酸性物質(zhì)堆積，如患兒尿液中4-羥基苯乳酸高達(dá)4097.4 M/Z(正常高值為7 M/Z)，甲基丙二酸高達(dá)500 mg/g肌酐(正常高值為3.6 mg/g肌酐)，同型半胱氨酸血癥患兒血中同型半胱氨酸明顯升高，平均200 μmol/L(正常高值為15 μmol/L)等，以上代謝中產(chǎn)物的異常堆積和分布，嚴(yán)重影響三羧酸循環(huán)和尿素循環(huán)等能量代謝過程，從而引起難以糾正的臨床病變[1-2]。
　　據(jù)報(bào)道IEM的單病種發(fā)病率較低，總體發(fā)病率較高，可達(dá)活產(chǎn)新生兒的1/500，到目前為止國際上發(fā)現(xiàn)的IEM有500余種，其中新生兒期起病者約100多種;據(jù)報(bào)道IEM中胱氨酸尿癥(cystinuria)的發(fā)病率為1∶7000，苯丙酮酸尿癥(phenylketonclria)為1∶10 000，甲基丙二酸尿癥(methylmalonic acidervia)為1∶20 000，?；拾贝技喝擒彰溉狈ΠY(fabry disease)為1∶40 000，神經(jīng)節(jié)苷脂累積癥Gm1/Gm2(gangliosidosis Gm1/Gm2)為1∶300 000，分枝α酮酸脫氫酶缺乏癥為1∶180 000等。國內(nèi)對(duì)IEM的研究起步較晚，本研究通過GC/MS尿有機(jī)酸分析等代謝相關(guān)檢查，結(jié)合臨床表現(xiàn)和治療反應(yīng)等，診斷了部分新生兒發(fā)病的IEM，為IEM的早期診斷和治療提供了依據(jù)，使IEM新生兒患者的存活成為可能，進(jìn)一步的研究可以從羊水細(xì)胞和絨毛膜上皮細(xì)胞酶等途徑探索產(chǎn)前檢查和產(chǎn)前診斷的方式和方法。另外，對(duì)確診的IEM新生兒可進(jìn)一步做酶學(xué)診斷和基因診斷，為IEM產(chǎn)前診斷提供資料，以減少IEM患兒的出生率和發(fā)病率[3-4]。
　　本研究中IEM患兒尿中檢測(cè)出丙酮酸、酪氨酸、同型半胱氨酸、甲基丙二酸、戊二酸、高甲硫氨酸等代謝產(chǎn)物堆積，結(jié)合臨床和治療反應(yīng)，分別診斷了九種新生兒IEM，均呈常染色體隱性遺傳。IEM的診斷目前分為三個(gè)層次，即代謝物水平、酶蛋白水平(缺陷酶活性的測(cè)定)和DNA水平。本研究可見IEM新生兒體內(nèi)有毒性代謝物質(zhì)堆積，導(dǎo)致患兒出現(xiàn)代謝性酸中毒、肝腎功損害、心肌損害、糖代謝紊亂、血氨升高等，不同的IEM蓄積的代謝前身物質(zhì)和代謝旁路物質(zhì)不同，體內(nèi)減少的生理活性物質(zhì)也不同，但卻可以引起類似的臨床生化改變。新生兒IEM的臨床表現(xiàn)多種多樣，只有提高對(duì)IEM的認(rèn)識(shí)，才能提高IEM的臨床診斷率。本研究中發(fā)現(xiàn)的新生兒同型半胱氨酸血癥 (hyperhomocysteinemia)出現(xiàn)廣泛微血栓形成、足部壞疽和腦室內(nèi)出血的病例，國內(nèi)尚無相關(guān)報(bào)道，新生兒同型半胱氨酸血癥多為遺傳性，為缺陷酶基因突變出現(xiàn)純合子所致。大量的臨床流行病學(xué)及實(shí)驗(yàn)室研究資料表明，高同型半胱氨酸血癥是動(dòng)脈和靜脈血栓形成的獨(dú)立危險(xiǎn)因子，成人重度高同型半胱氨酸血癥多見于同型半胱氨酸先天性代謝障礙，這類患者易出現(xiàn)早發(fā)的動(dòng)脈粥樣硬化和動(dòng)靜脈血栓形成，常由于血栓栓塞或腦血管意外而致死[5-6]。
　　IEM為基因水平的不可逆性改變，目前的治療包括酶替代療法(20世紀(jì)60～70年代)，骨髓移植法(20世紀(jì)80～90年代)，即將正常的異體骨髓細(xì)胞植入病體內(nèi)，其多能干細(xì)胞衍生出不同的組織細(xì)胞，如骨髓的破骨細(xì)胞、肝臟的枯否細(xì)胞、皮膚的郎格爾漢斯細(xì)胞、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞以及肺、脾、淋巴結(jié)等巨噬細(xì)胞，可持續(xù)產(chǎn)生正常的酶或蛋白，在全身各處發(fā)揮作用;成功的骨髓移植可使患者終身受益，是一個(gè)相當(dāng)有效的辦法;根報(bào)道，腎移植也可以通過改善代謝異常治療IEM。目前具挑戰(zhàn)性和光明前景的是基因療法，將正常酶或蛋白的活性基因(為互補(bǔ)DNA)由特殊載體導(dǎo)入體內(nèi)，替代缺損的基因，發(fā)揮正常的表達(dá)功能，目前雖在臨床治療上尚未成功，但在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上已獲得相當(dāng)?shù)耐黄啤６R床的各種常規(guī)治療和輔助治療均不能治愈IEM，只能緩解病情，可以減少但不能杜絕IEM復(fù)發(fā)，所以臨床IEM確診組療效較差，療程較長(zhǎng)，復(fù)發(fā)率較高，多呈進(jìn)行性加重;而臨床IEM疑似組通過糾正一過性代謝紊亂，即可臨床治愈[7-8]。
　　總之，對(duì)IEM的研究是一個(gè)長(zhǎng)期的課題，診斷有必要通過現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，如常用的基因指紋圖譜分析，就是從病體中分離出變異的基因片段，經(jīng)特異性限制性內(nèi)切酶切割后進(jìn)行電泳分析，根據(jù)其獨(dú)特而有別于正常的基因圖譜(指紋)做出診斷。酶替代療法的局限性在于酶的來源有限、半衰期短、難以透過血腦屏障以及費(fèi)用昂貴等;骨髓移植法的限制主要是：組織相容的骨髓難尋，捐贈(zèng)人數(shù)少、機(jī)體的免疫排斥反應(yīng)和費(fèi)用昂貴等;基因療法尚不成熟。所以從臨床上診斷IEM，通過基因分析，為產(chǎn)前診斷提供依據(jù)，減少IEM患兒的出生是臨床需要面臨的挑戰(zhàn)。因此，建議在臨床對(duì)高危新生兒進(jìn)行IEM臨床綜合分析，提高對(duì)IEM的警惕性，早期進(jìn)行GC/MS尿有機(jī)酸等代謝相關(guān)試驗(yàn)，做到早診斷、早治療，積極進(jìn)行基因分析，找出中國人的突變熱點(diǎn)，力圖做到產(chǎn)前診斷[9-10]。
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