高危新生儿遗传代谢病临床病因学分析

　　作者：庄太凤,马建荣,温春玲,邢继伟,张巍　　作者单位：首都医科大学附属北京妇产医院儿科新生儿重症监护室(庄太凤、马建荣、温春玲、邢继伟、张巍);北京大学医院儿科(杨艳玲)

　　【摘要】目的初步研究新生儿重症监护室(NICU)先天性遗传代谢病(IEM)高危新生儿的临床病因学。方法应用气相色谱-质谱联用分析法(GC/MS)对100例临床IEM高危新生儿进行新鲜晨尿有机酸分析，并查血常规、肝肾功能、乳酸、丙酮酸、β-羟丁酸、血氨和同型半胱氨酸，其中24例患儿尿有机酸分析结果阳性，临床拟诊为IEM，对临床拟诊为IEM的24例患儿进行1～2个疗程的治疗，之后复查GC/MS尿有机酸分析。结果　24例临床拟诊为IEM的患儿12例确诊为IEM，其中丙酮酸血症、酪氨酸血症和同型半胱氨酸血症各2例，甲基丙二酸尿症、戊二酸血症Ⅱ型、乳糖不耐症、高甲硫氨酸血症、β-酮硫解酶缺乏症和鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症各1例，均呈常染色体隐性遗传。12例IEM患儿的临床表现各不相同，其中血管病变3例(微血栓形成1例和脑实质内出血2例)，新生儿惊厥和复发性代谢性酸中毒各2例，新生儿猝死、难治性低血糖、顽固性腹泻、遗传相关性高胆红素血症和重症肺炎各1例。12例IEM患儿的疾病极期，出现高氨血症，83%出现丙酮酸血症，67%出现肾损害和代谢性酸中毒，50%出现肝损害，42%出现血液系统损害。结论　高危新生儿IEM临床病因复杂，随着新技术的发展，新生儿IEM疾病谱不断扩大，进一步揭示了高危新生儿病因，为临床诊治提供依据。
　　【关键词】 遗传性疾病，先天性;　婴儿，新生;　气相色谱-质谱法
　　【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

　　随着产科围产医学和新生儿重症监护医学的飞速发展，高危新生儿的疾病谱正在发生新的转变，其中先天性遗传代谢病(inborn error of me[x]tabolism，IEM)的病种和发病率逐年增加。IEM单病种发病率低，但目前超过500种以上的IEM逐渐被认识，总体发病率较高，同时IEM疾病的死亡率和致残率非常高(约50%以上)，本文旨在研究IEM高危新生儿的临床病因，为诊断治疗IEM提供帮助。
　　资料与方法
　　一、一般资料
　　对2005年1月至2010年1月在北京妇产医院系统诊治的100例IEM高危新生儿进行临床资料分析。IEM高危新生儿的纳入标准为：(1)新生儿期出现以下临床表现之一：复发性难治性代谢性酸中毒;顽固性低血糖;不明原因持续的高胆红素血症;喂养不耐受，顽固呕吐，腹胀，需要1个月以上静脉营养的患儿;持续肌张力低下的松软儿;反复惊厥抽搐 5 d以上的患儿;新生儿猝死;外观异常，除外常见染色体异常的患儿;顽固性腹泻;不明原因血栓形成;不明原因脑室内大量出血;持续呼吸困难合并难治性肺炎，持续1个月难以脱离呼吸支持的足月儿。(2)常规治疗均无效。(3)送检新鲜晨尿，应用气相色谱-质谱联用分析法(gas chromatography-mass spectrometry，GC/MS)进行尿有机酸分析(送北京大学医院儿科代谢实验室，尿GC/MS扫描范围1.5～1024.0 M/Z)。
　　二、方法
　　1. IEM高危新生儿的临床诊断流程：IEM高危新生儿对临床常规治疗无效，即做代谢相关的辅助检查(GC/MS尿有机酸分析)，对GC/MS尿有机酸分析阳性IEM高危新生儿，进行1～2个疗程的代谢调整治疗后，复查GC/MS尿有机酸分析，确诊或除外IEM诊断。具体检查流程为：一般检查(血尿常规、电解质、血气分析、肝肾功能和心肌酶谱等)→一般代谢检查(血糖、血氨、血乳酸、丙酮酸、酮体等)→特殊代谢检查(GC/MS尿有机酸分析;对有血管病变的IEM高危新生儿采用荧光偏振免疫测定法，检测血同型半胱氨酸等)。
　　2. 临床分组：(1)IEM确诊组：临床出现IEM相关症状，常规治疗无效，代谢相关检查如GC/MS尿有机酸分析阳性，给予代谢调整治疗后，临床症状仍不缓解，复查GC/MS尿有机酸分析等代谢相关检查持续异常，临床确诊为IEM。(2)IEM疑似组：患儿临床出现IEM相关症状，常规治疗无效，GC/MS尿有机酸分析等代谢检查异常，给予代谢调整治疗后临床，复查GC/MS尿有机酸分析等代谢检查正常。
　　3. 治疗和随访：对GC/MS尿有机酸分析等代谢检查异常的IEM高危新生儿进行1～2个疗程的代谢改善治疗。急性期的治疗包括高热量静脉补液、补充左旋肉碱、腹膜透析、血液透析和血浆置换等，以促进有机酸的排泄;针对IEM的不同病因，分别补充甲基四氢叶酸钙、叶酸、维生素B12和生物素等代谢缺陷物，完善患儿不正常有机酸等物质的代谢过程;限制蛋白质的摄入，以减少有机酸的生成。长期治疗包括饮食治疗、生活管理，不同的IEM应用不同的药物长期补充治疗，如维生素B12和左旋肉碱应用于甲基丙二酸尿症，甜菜碱和维生素B6应用于同型半胱氨酸血症，维生素B12应用于戊二酸血症Ⅱ型，以修复缺陷的有机酸等物质代谢途径。对存活的IEM患儿长期随访神经系统和全身生长发育等指标，并进行针对性的长期智能和运动功能等各方面的训练。
　　结　　果
　　一、新生儿重症监护室(NICU)中IEM高危新生儿IEM的发病情况
　　本资料对100例IEM高危新生儿进行代谢方面的检查和分析，其中24例GC/MS尿有机酸分析异常，异常百分比大约为24%，经过代谢调整治疗后，终12例确诊为IEM，IEM在本组NICU中发病率大约为12%。
　　二、NICU中IEM患儿的临床及生化特征

　　12例IEM患儿中男10例(83.3%)，女2例(16.6%)。胎龄38～39周6例(50.0%)，出生体重在3000 g左右;胎龄35～36周2例(16.6%)，出生体重≥2500 g;胎龄28～31周4例(33.3%)，出生体重在1400 g左右。本研究提示新生儿中IEM以男性患儿为高发群体，以足月新生儿和(或)正常出生体重的新生儿为主要发病人群。
　　12例IEM患儿中不同的IEM病种呈散发型，其中丙酮酸血症、酪氨酸血症和同型半胱氨酸血症各2例，甲基丙二酸尿症、戊二酸血症Ⅱ型、乳糖不耐症、高甲硫氨酸血症、β-酮硫解酶缺乏症和鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症各1例。不同的新生儿IEM病种却有几乎类似的临床表现，12例IEM患儿中出现血管病变3例(广泛微血栓形成1例和脑实质内大出血2例)，新生儿惊厥2例，新生儿猝死1例，复发性代谢性酸中毒2例，难治性低血糖1例，顽固性腹泻1例，遗传相关性高胆红素血症1例，重症肺炎1例。同型半胱氨酸血症的患儿均出现了血管病变，其他不同的新生儿IEM的临床无明显特异性。
　　12例IEM患儿中有3例合并了其他脏器发育异常，其中1例新生儿惊厥合并了额叶脑回发育不良，小脑后囊性病变，大枕大池，临床考虑Dandy-Walkey畸形不除外;1例新生儿猝死患儿合并了尿道下裂;1例难治性低血糖患儿合并了室间隔缺损。1例遗传相关性高胆红素血症患儿的父母近亲结婚。其中1例同型半胱氨酸血症的患儿出现广泛血管病变，可见右下肢苍白、细小、左右下肢皮色和皮温不对称，右股动脉搏动弱，右足背动脉不能触及，超声示右股动脉和足背动脉血流速度明显减低，局部反复微血栓形成，导致趾端坏疽样改变;同时出现肺出血和难治性肺动脉高压，给予维生素B12、维生素B4和甲基四氢叶酸钙等代谢改善治疗后，患儿临床症状好转。
　　12例IEM患儿的实验室检查结果见表1。
　　三、IEM患儿的临床转归
　　12例IEM患儿出生后1周内发病的10例，出生后1个月内发病的2例。给予相应治疗后，12例IEM患儿的临床症状、体征和各项实验室指标均有不同程度改善。12例IEM患儿中5例终死亡，死亡患儿的血氨在190～251 μmol/L，BE值在-31.6～-10.1 mmol/L，乳酸在6.8～32.1 mmol/L，终均出现了肝脏和肾脏的损害;3例放弃治疗后死亡(死亡率高达67%)。其余4例至发稿时仍在治疗随访中，存活良好，各项生化指标接近正常。本研究提示高氨血症、高乳酸血症和严重的酸中毒可能是新生儿IEM死亡的高危因素。
　　四、临床疑似IEM组患儿的临床转归

　　12例临床疑似IEM组中2例有特殊面容，1例合并爪形手、通贯掌、低腭弓和全椎体散在钙化点，临床确诊为“先天性钙化性软骨发育不良”，1例不除外染色体病，4例患儿放弃治疗后死亡(死亡率33.3%)，其余8例患儿给予相应治疗后临床出院。表1　12例IEM患儿的实验室检查情况
　　讨　　论
　　1902年Garrod首先报道了例尿黑酸症(alkaptonuria)，并在1923年提出IEM的概念。IEM多为单基因常染色体隐性遗传，由于基因突变导致相关蛋白结构和(或)功能异常，引起相应酶缺陷或细胞膜功能异常，导致生化代谢紊乱，即代谢前身物质蓄积、代谢旁路物质生成、生理活性物质减少，出现一系列临床症状和体征。本研究中不同的IEM在患儿尿中会出现不同的酸性物质堆积，如患儿尿液中4-羟基苯乳酸高达4097.4 M/Z(正常高值为7 M/Z)，甲基丙二酸高达500 mg/g肌酐(正常高值为3.6 mg/g肌酐)，同型半胱氨酸血症患儿血中同型半胱氨酸明显升高，平均200 μmol/L(正常高值为15 μmol/L)等，以上代谢中产物的异常堆积和分布，严重影响三羧酸循环和尿素循环等能量代谢过程，从而引起难以纠正的临床病变[1-2]。
　　据报道IEM的单病种发病率较低，总体发病率较高，可达活产新生儿的1/500，到目前为止国际上发现的IEM有500余种，其中新生儿期起病者约100多种;据报道IEM中胱氨酸尿症(cystinuria)的发病率为1∶7000，苯丙酮酸尿症(phenylketonclria)为1∶10 000，甲基丙二酸尿症(methylmalonic acidervia)为1∶20 000，酰基鞘氨醇己三糖苷酶缺乏症(fabry disease)为1∶40 000，神经节苷脂累积症Gm1/Gm2(gangliosidosis Gm1/Gm2)为1∶300 000，分枝α酮酸脱氢酶缺乏症为1∶180 000等。国内对IEM的研究起步较晚，本研究通过GC/MS尿有机酸分析等代谢相关检查，结合临床表现和治疗反应等，诊断了部分新生儿发病的IEM，为IEM的早期诊断和治疗提供了依据，使IEM新生儿患者的存活成为可能，进一步的研究可以从羊水细胞和绒毛膜上皮细胞酶等途径探索产前检查和产前诊断的方式和方法。另外，对确诊的IEM新生儿可进一步做酶学诊断和基因诊断，为IEM产前诊断提供资料，以减少IEM患儿的出生率和发病率[3-4]。
　　本研究中IEM患儿尿中检测出丙酮酸、酪氨酸、同型半胱氨酸、甲基丙二酸、戊二酸、高甲硫氨酸等代谢产物堆积，结合临床和治疗反应，分别诊断了九种新生儿IEM，均呈常染色体隐性遗传。IEM的诊断目前分为三个层次，即代谢物水平、酶蛋白水平(缺陷酶活性的测定)和DNA水平。本研究可见IEM新生儿体内有毒性代谢物质堆积，导致患儿出现代谢性酸中毒、肝肾功损害、心肌损害、糖代谢紊乱、血氨升高等，不同的IEM蓄积的代谢前身物质和代谢旁路物质不同，体内减少的生理活性物质也不同，但却可以引起类似的临床生化改变。新生儿IEM的临床表现多种多样，只有提高对IEM的认识，才能提高IEM的临床诊断率。本研究中发现的新生儿同型半胱氨酸血症 (hyperhomocysteinemia)出现广泛微血栓形成、足部坏疽和脑室内出血的病例，国内尚无相关报道，新生儿同型半胱氨酸血症多为遗传性，为缺陷酶基因突变出现纯合子所致。大量的临床流行病学及实验室研究资料表明，高同型半胱氨酸血症是动脉和静脉血栓形成的独立危险因子，成人重度高同型半胱氨酸血症多见于同型半胱氨酸先天性代谢障碍，这类患者易出现早发的动脉粥样硬化和动静脉血栓形成，常由于血栓栓塞或脑血管意外而致死[5-6]。
　　IEM为基因水平的不可逆性改变，目前的治疗包括酶替代疗法(20世纪60～70年代)，骨髓移植法(20世纪80～90年代)，即将正常的异体骨髓细胞植入病体内，其多能干细胞衍生出不同的组织细胞，如骨髓的破骨细胞、肝脏的枯否细胞、皮肤的郎格尔汉斯细胞、中枢神经系统的小神经胶质细胞以及肺、脾、淋巴结等巨噬细胞，可持续产生正常的酶或蛋白，在全身各处发挥作用;成功的骨髓移植可使患者终身受益，是一个相当有效的办法;根报道，肾移植也可以通过改善代谢异常治疗IEM。目前具挑战性和光明前景的是基因疗法，将正常酶或蛋白的活性基因(为互补DNA)由特殊载体导入体内，替代缺损的基因，发挥正常的表达功能，目前虽在临床治疗上尚未成功，但在动物实验上已获得相当的突破。而临床的各种常规治疗和辅助治疗均不能治愈IEM，只能缓解病情，可以减少但不能杜绝IEM复发，所以临床IEM确诊组疗效较差，疗程较长，复发率较高，多呈进行性加重;而临床IEM疑似组通过纠正一过性代谢紊乱，即可临床治愈[7-8]。
　　总之，对IEM的研究是一个长期的课题，诊断有必要通过现代分子生物学技术，如常用的基因指纹图谱分析，就是从病体中分离出变异的基因片段，经特异性限制性内切酶切割后进行电泳分析，根据其独特而有别于正常的基因图谱(指纹)做出诊断。酶替代疗法的局限性在于酶的来源有限、半衰期短、难以透过血脑屏障以及费用昂贵等;骨髓移植法的限制主要是：组织相容的骨髓难寻，捐赠人数少、机体的免疫排斥反应和费用昂贵等;基因疗法尚不成熟。所以从临床上诊断IEM，通过基因分析，为产前诊断提供依据，减少IEM患儿的出生是临床需要面临的挑战。因此，建议在临床对高危新生儿进行IEM临床综合分析，提高对IEM的警惕性，早期进行GC/MS尿有机酸等代谢相关试验，做到早诊断、早治疗，积极进行基因分析，找出中国人的突变热点，力图做到产前诊断[9-10]。
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