鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因檢測概述
鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因檢測是對英文疾病名稱為orniithine transcarbamylase deficiency的疾病進(jìn)行的各類基因檢測的總稱。該病簡寫為OTCD,OMIM代碼為311250?;蚪獯a表明,鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥是因鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶基因突變導(dǎo)致的一種以高氨血癥為主要表現(xiàn)的遺傳性代謝病,又稱“高氨血癥2型”?;颊咧饕新园敝卸炯爸悄馨l(fā)育遲緩,肝細(xì)胞活檢OTC活性極低。
鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因檢測的大數(shù)據(jù)分析
根據(jù)佳學(xué)基因長期進(jìn)行的鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因檢測得到的大數(shù)據(jù)表明,鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥是尿素循環(huán)障礙中最常見的類型,平均發(fā)病率約為7.1/10萬,男女發(fā)病率大致相同,具有種族和地區(qū)差異。美國約為5.9/10萬,日本約為1.3/10萬,芬蘭約為1.6/10萬,意大利約為1.4/10萬。
鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥的基因解碼
OTC是一種線粒體酶,僅在肝臟和小腸黏膜細(xì)胞中表達(dá),在細(xì)胞質(zhì)中合成,然后轉(zhuǎn)入線粒體,在線粒體中催化鳥氨酸與氨甲酸磷酸反應(yīng)生成瓜氨酸,后者被轉(zhuǎn)運(yùn)到胞質(zhì),繼續(xù)參與尿素循環(huán)的其他生化反應(yīng)。
OTCD是因編碼OTC的基因發(fā)生突變,導(dǎo)致OTC活性喪失或低下,瓜氨酸合成受阻,尿素循環(huán)中斷,因而出現(xiàn)血氨增高、低瓜氨酸血癥;另一方面,線粒體中大量氨甲酰磷酸溢入胞質(zhì),增加了嘧啶的生物合成,導(dǎo)致磷酸核糖焦磷酸耗竭,抑制了乳清酸磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)移酶活性及其催化的反應(yīng),最終導(dǎo)致乳清酸蓄積,過量的乳清酸隨尿液排出致尿乳清酸排泄增加。NH3對神經(jīng)系統(tǒng)有較大毒性,干擾腦細(xì)胞的能量代謝,可引起腦內(nèi)興奮性神經(jīng)遞質(zhì)減少,抑制性神經(jīng)遞質(zhì)增多,是該病患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的基礎(chǔ)。
鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因解碼對基因檢測的指導(dǎo)依據(jù)
OTCD屬X連鎖不有效顯性遺傳, 具有顯性基因的女性純合子和男性半合子發(fā)病,雜合子女性攜帶者也有發(fā)病,但臨床表現(xiàn)一般較男性輕。致病基因OTC定位于Xp2.1,全長約73kb,包含10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子,編碼354個(gè)氨基酸,經(jīng)轉(zhuǎn)錄后修飾形成含322個(gè)氨基酸的鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶。該基因絕大部分在肝臟表達(dá),很小一部分在小腸黏膜中表達(dá)。自Horwich等和Hata等對OTC基因進(jìn)行克隆和測序成功以來,國外學(xué)者OTC基因突變進(jìn)行了大量研究,目前已報(bào)道了400多種突變和29個(gè)多態(tài)位點(diǎn),其中約84%的突變類型為單個(gè)堿基的替代突變,12%為小片段缺失或插入突變,4%為大片段缺失突變。42%的突變與新生兒期發(fā)病有關(guān),21%突變與遲發(fā)類型有關(guān),37%突變與女性發(fā)病有關(guān)。國外許多研究表明,盡管OTC基因突變分布于整個(gè)編碼序列,但突變往往集中于已知的有功能的區(qū)域,如90-94密碼子(氨甲酰磷酸鹽結(jié)合區(qū)域)、302-395密碼子(鳥氨酸結(jié)合位點(diǎn))等。此外,OTC基因突變具有明顯的家族性和地域性,不同家族和地區(qū)的突變熱點(diǎn)不同,而不同的突變類型可能對患者的臨床表現(xiàn)產(chǎn)生一定影響。OTC基因突變的位點(diǎn)與OTCD起病年齡和病情嚴(yán)重程度有一定聯(lián)系,突變位于蛋白質(zhì)表面或者遠(yuǎn)離活性位點(diǎn)時(shí),引起酶活性部分喪失,起病年齡較晚,癥狀較輕,而突變位于蛋白質(zhì)內(nèi)部或者活性位點(diǎn)時(shí),引起酶活性大部分甚至有效喪失,往往在新生兒時(shí)期發(fā)病,癥狀重。如OTC基因的第8外顯子的第785個(gè)堿基置換(785C→T),使262編碼區(qū)發(fā)生錯(cuò)義突變,蘇氨酸突變?yōu)楫惲涟彼?,僅影響了OTC與鳥氨酸(底物)的結(jié)合。國外文獻(xiàn)報(bào)道該突變患者多為遲發(fā)型,臨床癥狀較輕。而OTC基因第5外顯子上的516C→G純合突變引起酶內(nèi)部結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象發(fā)生改變,酶很難與鳥氨酸結(jié)合,酶的活性幾乎喪失,具有該突變的患者常表現(xiàn)為新生兒期起病,癥狀較重。
鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因檢測結(jié)果的臨床表現(xiàn)證據(jù)
患者可于任何年齡發(fā)病,主要表現(xiàn)為高氨血癥的一系列癥狀,血氨水平、酶活性缺失程度和基因型決定臨床表現(xiàn)的嚴(yán)重程度。主要分為兩型:新生兒期急性起病型和遲發(fā)型。大多數(shù)男性雜合子患者由于肝細(xì)胞內(nèi)OTC酶活性缺乏,常于新生兒期發(fā)病,病情兇險(xiǎn),多表現(xiàn)為生后數(shù)天內(nèi)出現(xiàn)并迅速進(jìn)展的代謝性腦病?;純撼錾鷷r(shí)可無異常,數(shù)天內(nèi)開始出現(xiàn)易激惹、喂養(yǎng)困難、呼吸急促和昏睡等表現(xiàn),并迅速發(fā)展為痙攣、昏迷和呼吸衰竭,若不及時(shí)治療,常在1周內(nèi)死亡,幸存者多遺留嚴(yán)重的智力損害。部分患兒表現(xiàn)為遲發(fā)型.多于嬰幼兒期起病,癥狀相對較輕,臨床表現(xiàn)多樣,如肝大、反反復(fù)作的癲癇、生長發(fā)育障礙及行為異常等;兒童和成人期發(fā)病者常表現(xiàn)為慢性神經(jīng)系統(tǒng)損傷,以各種行為異常、精神錯(cuò)亂、煩躁易怒和發(fā)作性嘔吐為特征。環(huán)境應(yīng)激、丙戊酸、高蛋白攝入和慢性疾病等因素會誘發(fā)間歇的高氨血癥發(fā)作。
雜合子女性攜帶者多數(shù)終身無癥狀,少數(shù)發(fā)病,發(fā)病年齡及臨床表現(xiàn)個(gè)體差異性明顯,與基因突變類型、等位基因異質(zhì)性及攜帶突變基因的X染色體的殘存活性有關(guān)。既可表現(xiàn)為嚴(yán)重的新生兒期急性起病型,又可表現(xiàn)為成年期發(fā)病型,大多數(shù)初次發(fā)病之前并無特異性癥狀,或僅表現(xiàn)為厭食高蛋白質(zhì)食物,常以發(fā)作性嘔吐、癲癇和腦水腫等起病,極少數(shù)以急性肝衰竭為先進(jìn)癥狀。發(fā)熱、饑餓、高蛋白飲食、感染、手術(shù)等應(yīng)激狀態(tài)時(shí),由于肌肉蛋白分解增加,可能導(dǎo)致患者高氨血癥的急性發(fā)作。
鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因檢測的普通臨床檢查
1.常規(guī)檢查 血氨升高(正常血氨水平<33μmol/L)。新生兒期起病的OTCD患兒急性發(fā)病時(shí)血氨水平常超過300μmol/L,并可繼續(xù)增高。遲發(fā)型患者及有癥狀的女性雜合子攜帶者,在高氨血癥發(fā)作時(shí)氨水平多高于15μmol/L,發(fā)作間期病情緩解時(shí)則可恢復(fù)正常。
2.尿有機(jī)酸檢測 氣相色譜質(zhì)譜檢測尿乳清酸排出明顯增加(正常時(shí)<5μmol/mol 肌酐)。
3.血氨基酸測定 血瓜氨酸水平降低,谷氨酸水平增高,部分患者血瓜氨酸水平正常。
4.酶活性分析及基因突變分析 鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶在肝組織和小腸黏膜中表達(dá),因此酶活性分析有助于診斷,通常男性患者及女性發(fā)病者酶活性為正常人的5%-25%?;蛲蛔兎治鲇兄谠\斷及與CPS的鑒別診斷,能夠發(fā)現(xiàn)雜合子女性和無癥狀的男性患者。部分患者為自發(fā)突變,非遺傳于母親。
鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因解碼可以區(qū)分的疾病種類
1.診斷 OTCD的診斷主要依據(jù)臨床癥狀、生化檢測、血氨基酸及尿有機(jī)酸分析測定等結(jié)果進(jìn)行綜合分析確定。血氨測定是早期診斷的關(guān)鍵。臨床上,對具有神經(jīng)系統(tǒng)癥狀及肝損害,血氨水平升高,尿氣相色譜質(zhì)譜有機(jī)酸分析可見尿乳清酸排出增多,血氨基酸分析谷氨酸水平亦升高,精氨酸及瓜氨酸水平降低,影像學(xué)檢查有腦水腫或腦萎縮等改變者,應(yīng)高度懷疑OTCD。血氨增高、血瓜氨酸降低、尿乳清酸增高可確診此病。若血瓜氨酸及尿乳清酸正常,則需要肝細(xì)胞活檢酶學(xué)測定及外周血基因突變分析,確診此病。
2.鑒別診斷 本病需要與其他引起高氨血癥的疾病鑒別,如尿素循環(huán)障礙中其他疾病,包括氨甲酰磷酸合成酶缺乏癥、精氨酸缺乏癥、精氨酰琥珀酸合成酶缺乏癥等;有機(jī)酸血癥,如丙酸血癥、甲基丙二酸血癥及多種羧化酶缺乏癥等;脂肪酸氧化代謝病,如中鏈?;o酶A脫氫酶缺乏癥及原發(fā)性肉堿缺乏癥等,會出現(xiàn)血氨升高。此外,感染、Reye綜合征、肝病等會導(dǎo)致血氨升高或暫時(shí)升高。詳細(xì)的病史和實(shí)驗(yàn)室檢查包括反復(fù)的血氨測定、血氨基酸、?;鈮A及尿乳清酸、有機(jī)酸檢測有助于鑒別。
由于多數(shù)患者以肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)損害為主,臨床表現(xiàn)無特異性,易被誤診為消化系統(tǒng)疾病、膿毒血癥、其他精神疾病及腦炎等,應(yīng)注意鑒別。女性雜合子攜帶者可有蛋白質(zhì)不耐受等表現(xiàn),需與食物過敏鑒別。
鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因檢測確診后的治療
目前該病尚無有效治療方法,主要的治療方法是飲食控制,減少蛋白質(zhì)攝入,降低血氨產(chǎn)生,利用藥物促進(jìn)血氨的代謝。
1.急癥治療 患者出現(xiàn)進(jìn)行性腦病和高氨血癥(血氨>200μmol/L)時(shí)需耍給予緊急治療。
(1)清除體內(nèi)毒性產(chǎn)物:靜脈應(yīng)用苯甲酸鈉(0.25g/kg)或苯丁酸鈉(0.25g/kg)及精氨酸(0.36g/kg)等降氨藥物,左旋肉堿100mg/kg。血氨超過500μmmol/L需要血液透析或腹膜透析治療。
(2)抑制NH3生成:立即停止蛋白質(zhì)攝入,禁食蛋白質(zhì)48小時(shí);盡力做到能量供給,可口服10%-20%的葡萄糖水,嚴(yán)重者可經(jīng)靜脈輸注,若血糖升高可應(yīng)用胰島素。為減少腸道產(chǎn)氨,應(yīng)注意通便,或給予適量抗生素口服,抑制腸道細(xì)菌的繁殖。
(3)糾正電解質(zhì)紊亂,維持酸堿平衡:密切監(jiān)測病情變化,預(yù)防患兒脫水、電解質(zhì)紊亂水平、去除誘因,丙戊酸鈉、阿司匹林等藥物可能誘發(fā)或加重高氨血癥,治療應(yīng)避免使用。
2.長期治療 主要以低蛋自飲食治療為主,盡力做到熱量供給,減少氨的生成;同時(shí)予降氨藥物應(yīng)用,并補(bǔ)充精氨酸及瓜氨酸;藥物不能控制的高氨血癥,則需進(jìn)行透析治療及肝移植等。具體方法如下:
(1)飲食治療:低蛋白質(zhì)、高熱量飲食,減少氨的產(chǎn)生。具體的蛋白質(zhì)攝入量主要依據(jù)患者年齡和疾病嚴(yán)重程度而定。目標(biāo)是既能糾正患者的生化異常,又能滿足其生長發(fā)育所需營養(yǎng)。急性發(fā)作期則需禁食蛋白質(zhì)48小時(shí)。
(2)藥物降氨:利用旁路代謝途徑,促進(jìn)氨的排出。常用的藥物有苯甲酸鈉、苯丁酸鈉、精氨酸及瓜氨酸等,口服或靜脈應(yīng)用均可。苯甲酸鈉和苯丁酸鈉用量通常均為250mg/ (kg·d),急性發(fā)病時(shí)可分別增加到500mg/ (kg·d)和600mg/ (kg·d );精氨酸及瓜氨酸劑量為100-250mg/(kg·d)。由于苯甲酸鈉和苯乙酸鈉可引起體內(nèi)肉堿缺乏,故患者需補(bǔ)充左旋肉堿,用量為50-100mg/(kg·d)。
3.血液透析或腹膜透析 若藥物不能有效控制患者血氨水平,則應(yīng)考慮盡快進(jìn)行透析治療。
4.活體肝移植治療 前述各種辦法并不能從根本上解決患者的高氨血癥,要有效治療OTCD患者,最有效的方法是進(jìn)行肝移植?;铙w肝移植可糾正患者的尿素循環(huán)障礙,明顯降低血氨水平,極大改善患者的生活質(zhì)量,但不能逆轉(zhuǎn)已經(jīng)發(fā)生的神經(jīng)系統(tǒng)損傷。
鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥基因檢測前的預(yù)防
1.避免近親結(jié)婚。
2.產(chǎn)前診斷 對于先證者基因突變已經(jīng)證實(shí)者的母親再次妊娠時(shí),可行產(chǎn)前基因診斷,判斷胎兒是否為OTCD基因攜帶者。對有本病家族史的夫婦及先證者可進(jìn)行DNA分析,并對其胎兒進(jìn)行產(chǎn)前診斷。家族成員DNA分析也可檢出雜合子攜帶者。
3.新生兒疾病篩查 可及早發(fā)現(xiàn)OTCD患兒,盡早開始治療,防止發(fā)生智力低下。但部分患兒,在出生后10天內(nèi)血瓜氨酸水平并不低,故新生兒篩查血瓜氨酸正常,并不能排除此病。
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