高苯丙氨酸血症遗传分型与诊治_梁黎黎.pdf

92 临床儿科杂志 2023 年 第 41 卷第 2 期 J Clin Pediatr Vol.41 No.2 Feb.2023高苯丙氨酸血症遗传分型与诊治梁黎黎上海交通大学医学院附属新华医院儿内分泌遗传科 上海市儿科医学研究所（上海 200092）摘要：高苯丙氨酸血症是一组常染色体隐性遗传氨基酸代谢病，由苯丙氨酸羟化酶及其辅酶四氢生物蝶呤缺陷引起，如不及时治疗将出现严重的神经系统损害，治疗以低苯丙氨酸饮食疗法和补充神经递质药物为主。我国于1982年开始进行高苯丙氨酸血症的新生儿筛查，越来越多的患者在新生儿疾病筛查过程中确诊。高苯丙氨酸血症的诊断已经从临床症状的诊断向新生儿期无症状的生化和基因诊断转变。如何对高苯丙氨酸血症患者进行早期识别和诊治，已然成为临床医师面临的新挑战。文章主要对高苯丙氨酸血症的遗传背景、诊断、鉴别诊断与治疗进行阐述，以提高临床医师对此疾病的认识。关键词：苯丙氨酸羟化酶；高苯丙氨酸血症；四氢生物喋呤；新生儿疾病筛查 Genetic classification,diagnosis,and treatment of hyperphenylalaninemia LIANG Lili(Department of Pediatric Endocrinology and Genetic Metabolism,Xinhua Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine,Shanghai Institute for Pediatric Research,Shanghai 200092,China)Abstract:Hyperphenylalaninemia is a group of autosomal recessive amino acid metabolic disorders,caused by defects in phenylalanine hydroxylase and its coenzyme tetrahydrobiopterin.If left untreated,severe neurological damage will occur.Treatment is based on low-phenylalanine diet therapy and neurotransmitter drug supplementation.Newborn screening for hyperphenylalaninemia began in China in 1982,more and more patients are being diagnosed during the screening.The diagnosis of hyperphenylalaninemia has shifted from the diagnosis of clinical symptoms to biochemical and genetic diagnosis in asymptomatic period.The early differential diagnosis and proper treatment for patients with hyperphenylalaninemia has become a new challenge for clinicians.Therefore,the article focuses on the genetic background,diagnosis,differential diagnosis and treatment of hyperphenylalaninemia,to raise the awareness for the disease among clinicians.Key words:phenylalanine hydroxylase;hyperphenylalaninemia;tetrahydrobiopterin;newborn screening青年编委介绍梁黎黎，医学博士。上海交通大学医学院附属新华医院儿内分泌遗传代谢专业副主任医师，美国波士顿儿童医院访问学者，临床儿科杂志青年编委。主要从事遗传代谢病和儿内分泌疾病的临床和基础研究。主持国家自然科学基金及市级课题 4 项，参与科技部重大课题 2 项，以第一或通信作者发表 SCI 论文十余篇。梁黎黎 博士ORCID：0000-0002-7610-9825青年编委doi:10.12372/jcp.2023.22e1525 专家笔谈 基金项目：上海市卫生健康委员会面上项目（No.202040448）93 临床儿科杂志 2023 年 第 41 卷第 2 期 J Clin Pediatr Vol.41 No.2 Feb.2023高苯丙氨酸血症(hyperphenylalaninemia,HPA)是因苯丙氨酸羟化酶(phenylalaninehydroxy1ase,PAH)或其辅酶四氢生物蝶呤(tetrahydrobiopterin,BH4)缺陷,导致血苯丙氨酸(pheny1a1anine,Phe)不能正常代谢、苯丙氨酸及其旁路代谢产物蓄积,进而引起脑损伤的一组疾病，如不治疗将出现智力低下、癫痫和行为问题。HPA为常染色体隐性遗传，在我国的患病率为1/103971。根据缺陷酶的不同，治疗的核心为低Phe饮食疗法和/或神经递质药物补充治疗。随着新生儿筛查和防治技术的发展2、诊断和鉴别诊断方法的进步、治疗的规范和细化，HPA已逐渐成为可防可治的疾病。1 HPA遗传背景与分类人体摄入食物中蛋白质分解产生的 Phe 在肝脏PAH的作用下转化成酪氨酸，PAH缺陷及其辅酶BH4合成缺陷可导致HPA,引起苯丙氨酸及其旁路代谢如苯丙酮酸、苯乙酸和苯乳酸在体内蓄积，通过血脑屏障后导致脑髓鞘发育不良或脱髓鞘等脑白质异常，引起神经系统损害。除PAH外，BH 4 也是酪氨酸羟化酶及色氨酸羟化酶的辅酶，因此，BH4缺陷还会导致对应酶的产物，如多巴、5-羟色胺等神经递质减少，引起相应的神经系统症状3。在BH4生物合成的过程中，鸟苷三磷酸环化水解酶(GTPcyclohydrolase,GTPCH)作为第一步限速酶，催化尿苷三磷酸形成三磷酸二氢新蝶呤，后者在6-丙酮酰四氢蝶呤合成酶(6-pyruvoyl tetrahydropterinsynthase,PTPS)的催化下生成6-丙酮酰四氢蝶呤，6-丙酮酰四氢蝶呤在墨蝶呤还原酶(sepiapterinreductase,SR)的作用下生成BH4。此外另有两种酶，即蝶呤-4-甲醇氨脱水酶(pterin-4-carbinolaminedehydratase,PCD)、二氢蝶啶还原酶(dihydropteridinereductase,DHPR)参与维持BH4从芳香族氨基酸羟基化过程中产生的中间产物的再生过程(图1)。近年研究发现，DNAJC12作为PAH的分子伴侣，促进PAH单体的正确聚集和折叠4。以上代谢过程中的酶对应的基因出现变异，均可导致HPA，以上7个致病基因导致的HPA均为常染色体隐性遗传5。自然病程中，HPA患儿新生儿期多无临床症状。出生34个月后逐渐表现发色变黄，皮肤变白，尿液、汗液呈鼠臭味，头围小，智力较同龄儿落后、癫痫发作、行为异常。BH4缺乏症患儿除表现PKU症状外，还可出现肌张力异常。目前将血Phe浓度120mo1/L(2 mg/dL)且血Phe与酪氨酸(tyrosine,Tyr)比值(Phe/Tyr)2.0的一组疾病统称为HPA6。根据不同的分类依据，HPA可分为不同类型。根据缺陷酶的不同，HPA可分为PAH缺乏症和BH4缺乏症，以及分子伴侣DNAJC12缺陷(表1)。其中，BH4缺乏症包括DHPR缺乏症、PTPS缺乏症、GTPCH缺乏症、PCD缺乏症和SR缺乏症5,7。HPA中约90%为PAH缺陷所 致8，20002007年我国新生儿筛查资料显示，HPA图 1 苯丙氨酸代谢图苯丙氨酸苯乳酸苯丙酮酸苯乙酸苯丙氨酸GTPCH生物蝶呤SR苯丙氨酸四氢生物蝶呤DHPR蝶呤PCD二氢生物蝶呤甲状腺素丙基生物蝶呤多巴胺黑色素去甲肾上腺素肾上腺素PTPS6-丙酮酰四氢蝶呤三磷酸二氢新蝶呤鸟苷三磷酸PAH酪氨酸多巴 94 临床儿科杂志 2023 年 第 41 卷第 2 期 J Clin Pediatr Vol.41 No.2 Feb.2023中BH4缺乏症约占12.9%，其中PTPS缺乏症占96%9,10。根据治疗前血最高Phe浓度，PAH缺乏症可分为经典型苯丙酮尿症(phenylketonuria PKU)；血Phe1200mo1/L；轻度PKU：血Phe 360 1 200mo1/L；轻度HPA：血Phe 120360mo1/L1。根据血Phe浓度对BH4的治疗反应分为BH4反应性和BH4无反应性PAH缺乏症。经BH4负荷后，任意时间点血Phe浓度较负荷前基础值下降30%者为BH4反应性，30%者为BH4无反应性PAH缺乏症1,12。2 HPA诊断要点目前国内绝大多数HPA患儿通过新生儿筛查确诊。采集出生72 h(哺乳68次以上)的新生儿足跟血,滴于专用干血滤纸片,采用荧光法或串联质谱法(MS/MS)测定血Phe浓度。需注意，早产、发热、感染、肠外营养、输血等因素可造成假阳性，蛋白摄入不足可导致假阴性。对于新生儿筛查或临床高危筛查血Phe增高者,建议采用定量法同时测定血Phe、Tyr浓度,计算Phe/Tyr。筛查原标本血Phe浓度120mo1/L，同时伴有Phe/Tyr2.0为阳性,需召回复查,复查仍阳性则需进行后续鉴别诊断1,6，包括尿蝶呤谱分析、红细胞DHPR活性测定和基因检测，以确定病因和分型。尿蝶呤谱分析根据蝶呤合成过程中不同蝶呤的含量，从生化层面分析BH4合成过程中的缺陷酶；红细胞DHPR活性测定可特异性诊断DHPR缺乏症(表1)。而对于基因检测，可根据患儿Phe浓度等初步生化检测结果，选择7个致病基因(表1)中的某个基因进行Sanger测序，也可以直接选择下一代测序，如全外显子测序。需要注意的是，PAH基因除点突变外，尚有2%左右存在外显子缺失13-14，对于此基因，无论选择Sanger测序还是全外显子测序，均需同步进行外显子缺失的检测，可采用多重连接探针扩增技术（multiplex ligation-dependent probe amplification,MLPA）进行。除以上生化和基因检测之外，BH4负荷试验为BH4缺乏症的辅助诊断方法，也是判断HPA的BH4反应性的方法。试验前留取血Phe和尿蝶呤标本，在服用BH4后的特定时间点多次留取标本检测血Phe和尿蝶呤谱，以此判断是否为BH4缺乏症，以及患者对BH4的反应性，具体操作方法见文献1。与PAH缺乏症相比，BH4缺乏症患儿血Phe浓度在服BH4后下降迅速，降幅较大。其中，PTPS缺乏症常在服药后26小时迅速下降至正常，而DHPR缺乏症下降相对缓慢1。如服用BH4后824小时血Phe均下降30%以上,则为BH4反应性HPA；Phe下降不足30%，则为BH4无反应性HPA15。2021年日本BH4反应性HPA诊治指南提出，所有HPA患者，包括通过新生儿筛查诊断的PKU患者，都应该通过BH4给药进行鉴别诊断。一旦患者被诊断为对BH4反应性HPA，推荐使用BH4治疗，包括4岁以下的患者16。除以上生化和分子检测外，头颅影像学检查可表1 高苯丙氨酸血症的疾病分类、致病基因、生化和治疗 缺陷类别致病基因BH4反应性尿蝶呤谱DHPR活性治 疗苯丙氨酸羟化酶缺乏症BH4缺乏症PAH部分患者有反应正常正常低苯丙氨酸饮食、BH4 鸟苷三磷酸环化水解酶缺乏症GCH1有反应新喋呤降低，生物蝶呤降低正常BH4、左旋多巴、5-羟色胺 6-丙酮酰四氢蝶呤合成酶缺乏症PTS有反应新喋呤增高，生物蝶呤降低正常BH4、左旋多巴、5-