【佳學基因檢測】中鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥基因解碼基因檢測

 

中鏈酰基輔酶A脫氫酶缺乏癥概述

中鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥基因檢測是對英文疾病名稱medium chain aryl-CoA dehydrogenase deficiency，簡稱為MCAD,MIM 號碼為201450的疾病進行的各類基因檢測的總稱?；蚪獯a表明該病是由于中鏈酰基輔酶A脫氫酶功能缺陷，中鏈脂肪酸β氧化受阻，導致能量生成減少和毒性代謝中間產(chǎn)物蓄積引起的疾病，屬于常染色體隱性遺傳代謝病。
 

中鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥流行病學

近年來，隨著新生兒疾病篩查的開展，MCAD其發(fā)病率逐漸明確，不同國家差異較大，白種人中患病率較高。英國約9.4/10萬，加拿大約7.1/10萬，澳大利亞約5.2/10萬，美國約5.2/10萬，德國約12.3/10萬，荷蘭約21.1/10萬，奧地利約4/10萬，沙特阿拉伯約5.5/10萬。在北歐地區(qū)，該病是繼苯丙氨酸血癥后的第二最常見的遺傳代謝病。亞洲患病率較低，日本新生兒患病率約1.9/10萬。上海新華醫(yī)院篩查54萬新生兒，確診4例，患病率為0.7/10萬。
 

中鏈酰基輔酶A脫氫酶缺乏癥發(fā)病機制

MCAD是?；鵆oA脫氫酶家族成員之一，MCAD前體蛋白由421個氨基酸構(gòu)成，其中前25個氨基酸為前導肽，后396個氨基酸為成熟多肽，折疊為同源四聚體蛋白，與異源二聚體電子轉(zhuǎn)運黃素蛋白（ETF)相互作用，位于線粒體基質(zhì)，在肝臟、骨骼肌、心肌、皮膚成纖維細胞中均有表達。該酶特異性作用于含6-12個碳的中鏈長度的酰基CoA，催化α、β-碳原子各脫下一個氫原子，參與中鏈脂肪酸β氧化反應的領(lǐng)先步。其中脫下的成對氫原子與ETF的輔基黃素腺嘌吟二核苷酸（FAD）結(jié)合，再經(jīng)由ETF脫氫酶轉(zhuǎn)運至線粒體呼吸鏈，進行氧化磷酸化產(chǎn)生ATP。而脫氫產(chǎn)生的烯酰基CoA在烯?；鵆oA水合酶、羥?；鵆oA脫氫酶和酮酰基CoA硫解酶這三個酶的依次作用下，生成1分子乙酰CoA和少兩個碳原子的?；鵆oA，完成一次β氧化過程。脂肪酸代謝生成的乙酰COA可進入三羧酸循環(huán)有效氧化分解，產(chǎn)生ATP為機體提供能量；也可在肝臟中生成酮體，長期饑餓、糖供應不足時，代替葡萄糖成為腦組織及肌肉的主要能源。MCAD活性降低或有效缺失，導致中鏈脂肪酸代謝受阻，乙酰CoA生成減少，繼而ATP及酮體生成減少；線粒體內(nèi)中鏈?；鵆oA蓄積，導致?；鵆oA/游離CoA比值增大，抑制了丙酮酸脫氫酶復合體（催化丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙酰CoA）和α-酮戊二酸脫氫酶復合體（催化α-酮戊二酸轉(zhuǎn)化為琥珀酰CoA）活性，累及糖的有氧氧化及三羧酸循環(huán)，進一步導致ATP釋放減少。由于能量缺乏，導致糖酵解加速，體內(nèi)葡萄糖和糖原被消耗的同時，糖異生作用被抑制，當患者未及時補充葡萄糖，其血糖可能極低。在線粒體內(nèi)蓄積的中鏈?；鵆oA主要通過以下三種途徑代謝：①與甘氨酸結(jié)合，產(chǎn)生己酰甘氨酸、辛酰甘氨酸、癸酰甘氨酸，通過腎臟排出，減輕毒性產(chǎn)物的作用；②與肉堿結(jié)合，產(chǎn)生己酰肉堿(C6),辛酰肉堿(C8) 癸肉堿(C10),進一步代謝，但常導致繼發(fā)性肉堿缺乏，是造成脂肪酸氧化障礙的另一機制；③轉(zhuǎn)運到微粒體進行ω氧化，產(chǎn)生二羧酸（己二酸、辛二酸、癸二酸），這些二羧酸有很強的肝毒性作用，其中以辛二酸為甚。有研究指出，有毒代謝物如辛酸、葵烯酸、順式-4-辛酸的蓄積，導致大腦皮層氧化應激，引起明顯脂質(zhì)過氧化和蛋白氧化損傷，并減弱非酶組織抗氧化防御系統(tǒng)等，可能是MCAD腦病的發(fā)病機制之一。
 

中鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥基因解碼如何指導基因檢測？

本病屬于常染色體隱性遺傳病，MCAD的編碼基因Acadm位于常染色體1p31.1，包含12個外顯子，迄今已報道95種突變，以錯義突變?yōu)橹饕蛔冾愋?，約占總突變類型的60%。最常見的突變是位于第11外顯子的c.985A→G突變，導致其編碼的成熟蛋白第304位（相當于前體蛋白第329位）賴氨酸被谷氨酸取代，即K304E（或K329E)。 Khalid等分析K304E純合突變患兒的種族，發(fā)現(xiàn)約94%為白種人，沒有亞裔和黑色人種患兒，提示該突變具有特異的種族起源，估算白種人中K304E攜帶者頻率為1/65。根據(jù)早期英國學者的報道，臨床診斷為MCAD的患者中，K304E突變約占總突變等位基因的90%，其中81%的患者為該突變的純合突變，18％的患者為該突變的復合雜合突變。而德國的一項新生兒疾病篩查顯示，確診為MCAD的患兒中，K304E突變約占總突變等位基因的63%，其中47%的患兒為該突變的純合突變，32%的患兒為該突變的復合雜合突變。

MCAD的第二個常見突變是c.199T→ C，導致其編碼的成熟蛋白第42位（相當于前體蛋白第67位）酪氨酸被組氨酸取代，即Y42H（或Y67H),其攜帶者頻率為1/500。已檢出的c.199T→C以復合雜合突變形式存在，尚未發(fā)現(xiàn)攜帶該突變純合突變的患者。

在日本人中449-452del4突變最為常見。阿拉伯人的始祖突變可能是c.362C→T。目前我國還沒有關(guān)于MCAD患者突變譜的報道，臺灣學者曾對新生兒篩查出的患兒進行c.985A→G靶突變檢測，未發(fā)現(xiàn)該突變攜帶者。

Acadm突變影響MCAD功能的方式多種多樣．包括：表達減少或無效表達、改變蛋白折疊方式、影響催化性能及特異性、降低與底物親和力、降低與配體結(jié)合穩(wěn)定性、增加熱敏感性、增加對蛋白水解敏感性等。幾乎所有突變均存在熱不穩(wěn)定性，這可能是患者處于感染發(fā)熱時易于急性發(fā)病的原因。但不同突變對溫度升高的敏感性不同，Nasser等的研究表明，K304E的熱不穩(wěn)定性并不是導致出現(xiàn)癥狀的主要因素，而T168A的熱穩(wěn)定性明顯降低可能是發(fā)病的主要分子機制。

MCAD基因型與臨床表型的關(guān)系尚不明確，由于基因與基因的相互作用，基因與環(huán)境（包括細胞外環(huán)境和機體外環(huán)境或壓力因素）的相互作用，均可能影響該病的自然進程，故通過基因型不能正確預測患者的臨床表型及疾病的嚴重程度。
 

中鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥臨床表現(xiàn)

MCAD患者大多在出生后3個月-3歲之間發(fā)病，少部分在新生兒期或成人期發(fā)病，也有患者無癥狀。MCAD患者可一次或多次發(fā)病，通常都有誘發(fā)因素，以長時間饑餓最為常見，并發(fā)感染性疾病也是常見的誘因。早期發(fā)病的MCAD患兒，其先進癥狀以嗜睡和嘔吐常見，也可表現(xiàn)為抽搐、窒息等，常迅速進展為昏迷或死亡。急性發(fā)病期常有典型的低血糖表現(xiàn)，嚴重時血糖可低至檢測不到，部分患者血糖正常，血糖降低伴尿酮體陰性有助于診斷，然而，有時盡管患者表現(xiàn)為低酮癥，尿中仍可測到酮體，會導致誤診。50%的患兒伴有肝臟腫大，肝活檢可見大量脂質(zhì)堆積。影像學檢查發(fā)現(xiàn)部分患兒發(fā)生腦水腫。心臟損害表現(xiàn)較為罕見。

成人期發(fā)病的MCAD患者，臨床表現(xiàn)多樣，可有多器官受損，包括肌肉、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)或心血管系統(tǒng)等。其中嘔吐是最常見的癥狀，肝臟腫大相對少見，妊娠期出現(xiàn)癥狀的患者表現(xiàn)為急性脂肪肝。多數(shù)患者有急性非炎癥性腦病。心臟損害表現(xiàn)較早期發(fā)病的患兒多見。約1／3的患者出現(xiàn)橫紋肌溶解，肌酸激酶顯著增高，并伴有肌紅蛋白尿，可能與劇烈運動或大量飲酒有關(guān)。MCAD患者死亡率較高，發(fā)病的患兒中約25%死亡，成人期急性發(fā)病的患者死亡率更高，可達到50%。疾病發(fā)作間歇期患者往往表現(xiàn)正常。約1/3的急性發(fā)病后存活的MCAD患者出現(xiàn)后遺癥，包括生長發(fā)育遲滯、運動發(fā)育遲緩、智力障礙（智力測試IQ常低于70）、語言發(fā)育缺陷、心理行為問題、癲癇、腦癱、偏癱、慢性肌無力等。另外，在隨訪過程中還發(fā)現(xiàn)，部分患者（包括未發(fā)病、一次或多次發(fā)病的患者）有疲勞、肌痛和運動耐力減退等骨骼肌損害的主訴癥狀。
 

中鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥基因檢測前實驗室檢查

1.常規(guī)實驗室檢查  低酮型低血糖、轉(zhuǎn)氨酶升高、血氨升高、肌酸激酶升高、代謝性酸中毒等

2.血酸基肉堿譜檢測  血酰基肉堿譜檢測可發(fā)現(xiàn)C6-C10升高，其中C8升高顯著，是該病的特征性變化，因此臨床應用中將C8作為MCAD新生兒篩查、臨床診斷和隨訪監(jiān)測的主要指標。當繼發(fā)性肉堿缺乏時，游離肉堿水平極低，而C6-C10升高不明顯。結(jié)合血C8/C10比值可提高診斷的敏感性及正確性。

3．尿有機酸檢測  疾病發(fā)作期尿氣相色潛質(zhì)譜有機酸分析發(fā)現(xiàn)尿二羧酸（如己二酸、辛二酸、癸二酸等）濃度升高，但病情穩(wěn)定時二羧酸正常。因此尿氣相色譜質(zhì)譜分析只適用于病情發(fā)作時檢測，不適于新生兒篩查。MCAD患者尿?；拾彼岱治鍪峭ㄟ^同位素稀釋分析法對尿中己酰甘氨酸、辛酰甘氨酸、癸酰甘氨酸、3-苯丙甘氨酸和環(huán)庚甘氨酸等進行定量檢測，也可通過尿氣相色譜質(zhì)譜技術(shù)進行分析，即使無癥狀的患者，也能檢測出尿酰基甘氨酸水平升高，可用于新生兒篩查和隨訪監(jiān)測。

4.酶學檢查  通過檢測患者白細胞、成纖維細胞、肝細胞、肌細胞或羊水細胞中的還原型ETF以測定患者MCAD的酶活性，可以確診該病另外，酶活性檢測結(jié)合基因型分析有助于估計發(fā)病風險和指導治療。研究發(fā)現(xiàn)，酶殘余活性高于10％，臨床表現(xiàn)較輕；而酶活性低于10%時，癥狀較重。

5.基因突變檢測  基因突變分析有助于診斷及產(chǎn)前診斷。
 

中鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥基因解碼進行診斷和鑒別診斷】

1.診斷  MCAD無特異性的臨床表現(xiàn)，對于原因不明的肝大、肌無力、低酮型低血糖及運動、智力發(fā)育遲緩的患者需要懷疑脂肪酸氧化病的可能，結(jié)合實驗室檢查有助于診斷，血?；鈮A譜中C8>0.3μmmol/L，是診斷的關(guān)鍵，輔助診斷標準包括血C6、C10、C8/C2, C8/C10, C8/C12等升高，尿中己二酸、辛二酸、癸二酸、己酰甘氨酸、辛酰甘氨酸、癸酰甘氨酸、3-苯丙甘氨酸和環(huán)庚日氨酸等濃度增高。酶學分析證實MCAD活性降低或Acadm基因突變檢測，可進一步明確診斷。另外，對于妊娠期出現(xiàn)急性脂肪肝等妊娠并發(fā)癥的患者應引起重視，患者自身或其胎兒可能為MCAD患者

2.鑒別診斷

(1) MCAD要和Reye綜合征鑒別：患兒出現(xiàn)急性非炎癥性腦病伴血氨升高、肝功能異常及肝活檢提示脂肪浸潤，易被誤診為Reve綜合征。兩者鑒別主要依靠血漿酞基肉堿譜分析，Reye綜合征無?；鈮A水平增高。

(2)與戊二酸血癥Ⅱ型鑒別：戊二酸血癥Ⅱ型也可表現(xiàn)為嗜睡、嘔吐、低酮型低血糖、肝臟腫大、急性腦病等，與MCAD的部分生化檢測結(jié)果相似，如血漿中鏈?；鈮A水平升高，尿己二酸、辛二酸、癸二酸等有機酸濃度增高。但戊二酸血癥Ⅱ型患者還有短鏈及長鏈等多種血?；鈮A水平升高，其他有機酸如戊二酸、2-羥戊二酸、乙基丙二酸等大量排泄，另外，尿苯丙甘氨酸水平正常也有鑒別診斷意義。因此，通過血串聯(lián)質(zhì)譜酰基肉堿譜檢測和尿氣相色譜質(zhì)譜有機酸分析，一般不難鑒別。

(3)與其他遺傳病鑒別：如酪氨酸血癥、瓜氨酸血癥Ⅱ型及半乳糖血癥患者，可伴有長鏈?；鈮A增高，但同時伴有瓜氨酸、甲硫氨酸或酪氨酸，因此對于伴有氨基酸增高的患者需與氨基酸代謝病鑒別。
 

中鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥的治療

MCAD總的治療原則包括平時注意避免饑餓、急性發(fā)作期積極又恤處理。

1.避免饑餓  Derks等研究MCAD患兒可耐受饑餓的時間最大值，推薦6個月-1歲為8小時，1-2歲為10小時，>2歲可達到12小時。嬰兒期患兒需頻繁喂養(yǎng)以提供充足熱量攝入防止過多脂肪動員；幼兒期患兒可在睡前給子生玉米淀粉(1.5-2g/kg）以盡力做到夜間足夠葡萄糖供應；而年長患兒可不給予加餐。對于“健康”的患者，平時可正常飲食，即脂肪攝入可達到總熱量的30%-35%、碳水化合物占50%-55%、蛋自質(zhì)占10％-15％。但也有學者認為適量減少脂肪的攝入量對于預防疾病的急性發(fā)作是有益的。當患兒處于胃腸炎、上呼吸道感染、發(fā)熱等狀態(tài)時，應增加碳水化合物的攝入，有學者推薦及早入院治療以防止病情惡化。

2.急性期處理  糾正低血糖和補充足量液體及電解質(zhì)是改善代謝失衡和清除有毒代謝物的關(guān)鍵。當患者存在低血糖時，應立即給予0.5-lg/kg葡萄糖溶液快速靜脈滴注（每分鐘5-8mg/kg），隨后在維持足量葡萄糖溶液靜脈滴注的同時給予適量電解質(zhì)，患者血糖水平需維持在5mmo1/L以上。

 3.肉堿治療  對于補充肉堿治療MCAD尚存在爭議。許多學者認為每天50-100mg/kg的肉堿補充有利于糾正常見的繼發(fā)性肉堿缺乏，并促進有毒代謝物的排泄。但另一種觀點認為不補充肉堿，治療效果也理想，長期應用肉堿反而增加了患者的治療成本。

4.女性患者妊娠及分娩期的治療  妊娠期葡萄糖消耗增加會導致血糖降低和酮體增高，且患者饑餓耐受力降低，因此避免饑餓尤為重要。分娩時，尤其在產(chǎn)程延長和手術(shù)過程中要給予葡萄糖靜滴，并及時監(jiān)測代謝水平和肝功。
 

中鏈酰基輔酶A脫氫酶缺乏癥預防

1.新生兒篩查  部分MCAD患兒癥狀不典型或無癥狀，當長期饑餓或能量需求增加時會急性發(fā)病，甚至出現(xiàn)嬰兒猝死綜合征。隨著串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展和應用，許多國家和地區(qū)已將該病列入新生兒疾病篩查項目，明顯提高了患兒檢出率。串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)能檢測到無癥狀MCAD新生兒血漿中升高的?；鈮A，其中，C8升高較為高效，C8/Cl0、C8/C2可作為輔助診斷。研究證實，早期診斷、合理治療可有效降低MCAD患者的死亡率和殘疾率。

2.在明確基因型的基礎上，可進行產(chǎn)前診斷，預防疾病。

3.對確診為MCAD患者的其他家庭成員進行生化檢查及突變分析，有助于發(fā)現(xiàn)無癥狀的該病患者，盡早采取預防措施，避免急性發(fā)病。

4.MCAD患者平時應注意  避免長時間空腹，避免食用富含中鏈甘油三酯的配方食品，避免過量飲酒，并發(fā)感染性疾病時增加碳水化合物的攝入或入院接受治療。

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