異戊酸血癥基因檢測(cè)概述
異戊酸血癥基因檢測(cè)是對(duì)英文疾病名稱為isovaleric acidemia,簡(jiǎn)稱為IVA、OMIM代碼為243500的疾病進(jìn)行的各種基因檢測(cè)的總稱?;蚪獯a表時(shí),該病是是由于亮氨酸分解代謝中異戊酰輔酶A脫氫酶(isovaleryl- CoA dehydrogenase,IVD)缺陷而導(dǎo)致異戊酸、3-羥基異戊酸、異戊酰甘氨酸和異戊酰肉堿體內(nèi)蓄積所致見(jiàn)的常染色體隱性遺傳疾病。由于其急性發(fā)病特點(diǎn)、特殊氣味以及GC-MS診斷技術(shù)的出現(xiàn),是最早明確診斷的一種有機(jī)酸血癥?;颊吣蛑挟愇祯8拾彼岷?-羥基異戊酸和其他代謝產(chǎn)物排出增多?;颊甙准?xì)胞對(duì)標(biāo)記的異戊酸氧化能力下降提示該病為亮氨酸通路代謝異常,進(jìn)一步研究明確了IVA是由于異戊酰輔酶A脫氫酶(isovaleryl-CoA dehydrogenase,IVD)先天性缺陷所致。IVA患者中超過(guò)半數(shù)在新生兒期發(fā)生急性腦病,嬰兒和兒童期可有反復(fù)嘔吐,昏睡或昏迷及智力發(fā)育落后。新生兒串聯(lián)質(zhì)譜篩查血?;鈮A譜可心發(fā)現(xiàn)疾病、基因解碼和基因檢測(cè)可以明確致病基因位點(diǎn),阻斷遺傳。
異戊酸血癥基因檢測(cè)的大數(shù)據(jù)分析
根據(jù)佳學(xué)基因長(zhǎng)期從事的該病的基因的基因檢測(cè)大數(shù)據(jù),該病的發(fā)病率為1 : 190 000到1:365 000。
異戊酸血癥疾的基因解碼
IVD是線粒體的一種四聚體黃素蛋白酶,屬于乙酰輔酶A脫氫酶家族中的一員,在亮氨酸代謝的第三步異戊酰輔酶A被氧化生成3-甲基巴豆酰輔酶A步驟中發(fā)揮關(guān)鍵作用,催化異戊酰輔酶A代謝為3-甲基巴豆酰輔酶A并將脫氫產(chǎn)生的還原當(dāng)量傳遞給電子黃素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ETF)。在催化反應(yīng)時(shí),IVD首先與異戊?;o酶A底物結(jié)合,在還原反應(yīng)中,?;醴肿雍虵AD的2-羥基的氫原子形成氫鍵對(duì)?;罨陵P(guān)重要,酞基的α和β碳上的氫原子被移除,形成穩(wěn)定的電荷轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物。電子黃素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ETF),從電荷轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物中抽提出還原當(dāng)量,并釋放出烯酰輔酶A產(chǎn)物。IVD酶缺陷導(dǎo)致異戊酰輔酶A旁路代謝物聚集。因異戊酰輔酶A脫氫酶的缺乏而堆積的異戊酰輔酶A的主要代謝產(chǎn)物不是水解反應(yīng)產(chǎn)物異戊酸,而是異戊酰甘氨酸,它是異戊酰輔酶A與甘氨酸氨基由線粒體酶N-?;复呋磻?yīng)的產(chǎn)物。異戊酰甘氨酸沒(méi)有毒性且很容易從尿中排來(lái)。異戊酸血癥患者尿中異戊酰甘氨酸的排泄量可達(dá)2000-15000μmol/d,而正常排泄量少于15μmol/d。在疾病急性期排泄量達(dá)到最高,緩解期也持續(xù)地保持在較高狀態(tài)。在疾病急性期,異戊酰輔酶A的產(chǎn)生量超過(guò)了甘氨酸N-?;傅淖畲筘?fù)荷量,于是游離異戊酸的水平便有所升高。異戊酸的另一種代謝產(chǎn)物是3-羥異戊酸,是游離異戊酸的ω氧化產(chǎn)生。只有在疾病急性發(fā)作期才會(huì)有這種化合物排泄量的異常,有時(shí)可以高達(dá)3000μmol/d,大約是異戊酰甘氨酸的40%。在血漿和干血濾紙片中,升高的異戊酰肉堿(C5)也具有重要的診斷意義。
異戊酸血癥基因解碼如何指導(dǎo)基因檢測(cè)?
IVD基因位于染色體15q14-15,該基因長(zhǎng)15kb,包含12個(gè)外顯子,編碼394個(gè)氨基酸的蛋白。IVD基因首先在胞核中轉(zhuǎn)錄并運(yùn)至胞漿,通過(guò)末端信號(hào)肚轉(zhuǎn)入線粒體,在線粒體基質(zhì)中完成剪切、單體折疊,并組合成有活性的四聚體。迄今,IVA患者IVD基因突變檢測(cè)共發(fā)現(xiàn)38種突變,其中26種為錯(cuò)義或無(wú)義突變,9種為剪切突變和小缺失或插人突變3種。白種人中約半數(shù)新生兒篩查檢出患兒攜帶c.932C→T (Ala282Va1)錯(cuò)義突變,提示該突變可能在無(wú)癥狀I(lǐng)VA患兒中常見(jiàn)。
異戊酸血癥基因檢測(cè)的臨床證據(jù)
IVA主要分為兩種類型:急性新生兒型和慢性間歇性,兩者不同表型的生化缺陷是相同的,都是異戊酰輔酶A脫氫酶活性缺陷。
1.急性新生兒型 多在新生兒期2周內(nèi)急性發(fā)病,表現(xiàn)非特異性喂養(yǎng)困難、嘔吐、嗜睡和驚厥等。患者可出現(xiàn)低體溫和脫水。在急性發(fā)作期有特殊的汗腳味,這種特殊氣味是由于未結(jié)合異戊酸所致,患者汗液和耳盯聹中最易聞到。實(shí)驗(yàn)室檢查可有陰離子間隙增高所致酸中毒、高氨血癥、低或高血糖、酮癥及低鈣血癥。由于骨髓抑制可有全血細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和血小板減少。不及時(shí)處理可因腦水腫和出血導(dǎo)致昏迷或死亡。總之,該病的臨床表現(xiàn)容易與其他有機(jī)酸血癥和尿素循環(huán)障礙相混淆,需要進(jìn)行鑒別診斷。如果患者能夠度過(guò)新生兒期的急性發(fā)作,將進(jìn)展為慢性間歇型。
2.慢性間歇型 患者一般在新生兒期以后診斷,臨床表現(xiàn)慢性間歇發(fā)作,僅表現(xiàn)為非特異性生長(zhǎng)發(fā)育落后。發(fā)作常由上呼吸道感染或攝入高蛋白質(zhì)飲食誘發(fā),反反復(fù)生嘔吐、嗜睡進(jìn)展為昏迷、酸中毒伴酮尿,由于異戊酸水平過(guò)高還可出現(xiàn)“汗腳氣味”,限制蛋白質(zhì)飲食并輸注葡萄糖時(shí)可以緩解發(fā)作。急性發(fā)作時(shí)表現(xiàn)為酸中毒、酮癥、昏迷和特殊氣味、急性胰腺炎、骨髓抑制、范可尼癥和心律失常均被報(bào)道過(guò)。間歇期可有輕度異戊酸的汗腳味或無(wú)特殊氣味。新生兒發(fā)病型患者在度過(guò)早期急性期后臨床表現(xiàn)與慢性型類似,但容易在其他疾病時(shí)誘發(fā)代謝失代償,導(dǎo)致疾病的急性發(fā)作。在絕大多數(shù)有機(jī)酸血癥患者中,嬰兒期疾病急性發(fā)作頻率最高,隨著年齡增長(zhǎng),感染機(jī)會(huì)減少、蛋白質(zhì)攝入減少,這種發(fā)作的頻率也就隨之減少。多數(shù)異戊酸血癥慢性間歇型患者精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育正常,但是也有一些患者發(fā)育延遲和輕度甚至是重度的智力落后。許多患者厭食高蛋白食物。
3.無(wú)癥狀型 近年來(lái),隨著質(zhì)譜技術(shù)在新生兒篩查領(lǐng)域的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多的無(wú)癥狀患者,這種類型僅有生化指標(biāo)異常而無(wú)臨床癥狀,不同于典型的IVA。
此外,GrÜnert等2012年回顧性分析了21例IVA的臨床和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育情況,發(fā)現(xiàn)57%的患者在生后1周診斷,43%的在兒童期獲得診斷,44%的患者有輕度運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后,僅有19%的有認(rèn)知障礙,患者的智力與發(fā)作次數(shù)不相關(guān),而與初始發(fā)作的年齡相關(guān),故能早期通過(guò)新生兒疾病篩查早期診斷和開(kāi)始治療對(duì)降低IVA死亡率和提高其認(rèn)知能力有重要意義。
異戊酸血癥基因檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)室檢查驗(yàn)證證
1.急性發(fā)作期患者可以有陰離子間隙升高的代謝性酸中毒、高氨血癥、低或高血糖及低鈣血癥。
2.血串聯(lián)質(zhì)譜和尿氣相質(zhì)譜分析 異戊酰肉堿升高是異戊酸血癥的一個(gè)非常有用的確診指標(biāo),異戊酰肉堿雖然代表異戊酰肉堿、2-甲基丁酰肉堿和特戊酰肉堿等同分異構(gòu)體的混合物,串聯(lián)質(zhì)譜不能區(qū)分,但單純C5的升高還是很可能源自異戊酰肉堿。異戊酰輔酶A的中間代謝物也可見(jiàn)于電子傳遞黃素蛋白及脫氫酶缺陷。急性發(fā)作時(shí)血和尿中的異戊酰甘氨酸明顯升高,這些疾病特異性代謝物的出現(xiàn)可以作為IVA的確診依據(jù),而且對(duì)這些代謝物定量分析顯示其升高程度與基因型相關(guān)。
- IVD酶活性分析 有研究報(bào)道可以測(cè)定成纖維細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、羊水細(xì)胞的酶活性進(jìn)行輔助診斷。
4.外周血白細(xì)胞DNA分析 進(jìn)行基因診斷。家庭如需生育第二胎,可進(jìn)行產(chǎn)前基因診斷。
5.頭顱MRI檢查 根據(jù)疾病的嚴(yán)重程度,患者頭顱磁共振影像(MRI)可無(wú)異常,也可有不同程度腦發(fā)育不良,蒼白球受累等表現(xiàn)。
異戊酸血癥基因解碼可以區(qū)分的疾病類型
1.診斷 血串聯(lián)質(zhì)譜和尿有機(jī)酸分析發(fā)現(xiàn)血異戊酰肉堿(C5)和尿異戊酰甘氨酸水平明顯升高可確診本病。急性發(fā)作時(shí)出現(xiàn)的“汗腳氣味”對(duì)異戊酸血癥的診斷提供有價(jià)值證據(jù),但是這需要與戊二酸血癥Ⅱ型相鑒別,后者也可發(fā)出相似的氣味。這種氣味在疾病緩解期通常不出現(xiàn)。在疾病緩解期,具有診斷意義檢查指標(biāo)是尿中發(fā)現(xiàn)大量的異戊酰甘氨酸。在新生兒期或嬰兒晚期出現(xiàn)喂養(yǎng)困難、嘔吐、嗜睡、昏迷、代謝性酸中毒、酮癥、高血氨、低血鈣、中性粒細(xì)胞減少癥、血小板減少癥、全血細(xì)胞減少癥等表現(xiàn)是應(yīng)該想到異戊酸血癥的可能性。
2.鑒別診斷 該病的臨床表現(xiàn)容易與其他有機(jī)酸血癥和尿素循環(huán)障礙相混淆,需要進(jìn)行血尿質(zhì)譜分析進(jìn)行鑒別診斷。異戊酰輔酶A的中間代謝物也可見(jiàn)于2-甲基丁酰輔酶A脫氫酶(短支鏈羥?;o酶A脫氫酶,SBCAD)缺乏癥,需要與之鑒別。急性發(fā)作時(shí)由于伴有高血糖和酮癥可被誤診為酮癥酸中毒。
異戊酸血癥基因檢測(cè)確診后的治療
IVA治療原則為預(yù)防疾病急性發(fā)作和維持間歇期治療。
1.急性期 在應(yīng)激情況(包括疾病和空腹)時(shí),機(jī)體蛋白分解代謝會(huì)導(dǎo)致內(nèi)源性的亮氨酸升高及異戊酰輔酶A旁路代謝物增加,治療的原則是促進(jìn)合成代謝。IVA患者在有其他疾病時(shí)需要提高熱卡攝入和減少亮氨酸攝入,可以攝入糖類和無(wú)亮氨酸的氨基酸粉。如果患兒不能口服攝入則需要靜脈補(bǔ)充葡萄糖。亮氨酸攝入應(yīng)減少至日常攝入量的50%,但在限制攝入24小時(shí)應(yīng)恢復(fù)原來(lái)的量以促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成代謝。同時(shí)給予左旋肉堿[100-200mg/(kg·d)〕和甘氨酸仁250-600mg/(kg·d)]。必要時(shí)可做血液透析或者腹膜透析。如果血氨升高,可給予苯甲酸鈉或苯丁酸鈉降低血氨。
2.間歇期或緩解期
(1)飲食療法:通過(guò)飲食控制減少來(lái)自亮氨酸以及其分解產(chǎn)生的異戊酰輔酶A代謝物,但總蛋白和熱量攝入量必須足以盡力做到正常的生長(zhǎng)發(fā)育,因此必須注意監(jiān)測(cè)體重、身長(zhǎng)和頭圍等發(fā)育指標(biāo),多數(shù)清況下可攝入1.5g/(kg·d)的天然蛋白。對(duì)那些反反復(fù)作的患者才必須限制天然蛋白攝入,并同時(shí)補(bǔ)充無(wú)亮氨酸的氨基酸粉。由于亮氨酸在促進(jìn)蛋白合成中的特殊作用,過(guò)度限制亮氨酸攝入可能會(huì)導(dǎo)致包括肌肉萎縮等副作用。
(2)藥物治療:左旋肉堿[50-100mg/ (kg·d)〕和甘氨酸[150-250mg/ (kg·d)〕,分為3-4次服用。輕者可以酌情減量。
異戊酸血癥的預(yù)防
1.避免近親結(jié)婚。
2.對(duì)高危家庭產(chǎn)前診斷是優(yōu)生優(yōu)育,防止同一遺傳病在家庭中重現(xiàn)的重要措施。對(duì)有本病家族史的夫婦及先證者可進(jìn)行DNA分析,并對(duì)其胎兒進(jìn)行產(chǎn)前診斷。家族成員DNA分析也可檢出雜合子攜帶者,進(jìn)行遺傳咨詢。氣相質(zhì)譜測(cè)定孕14-17周胎兒羊水中的異戊酰甘氨酸水平和串聯(lián)質(zhì)譜測(cè)定異戊酰肉堿水平,為異戊酸血癥的產(chǎn)前診斷提供了快速而正確的方法。
3.新生兒篩查 新生兒篩查通過(guò)足跟采血,滴于專用濾紙片后晾干,寄送到篩查中心測(cè)定血?;鈮A譜從而使患者得以早期診斷、早期治療,避免智能落后的發(fā)生。
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