【佳學(xué)基因檢測】異戊酸血癥基因解碼基因檢測

異戊酸血癥基因檢測是對英文疾病名稱為isovaleric acidemia，簡稱為IVA、OMIM代碼為243500的疾病進(jìn)行的各種基因檢測的總稱。基因解碼表時(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)，是賊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。患者白細(xì)胞對標(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)譜篩查血酰基肉堿譜可心發(fā)現(xiàn)疾病、基因解碼和基因檢測可以明確致病基因位點(diǎn)，阻斷遺傳。

根據(jù)佳學(xué)基因長期從事的該病的基因的基因檢測大數(shù)據(jù)，該病的發(fā)病率為1 : 190 000到1：365 000。

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首先與異戊酰基輔酶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酰基活化至關(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。異戊酰甘氨酸沒有毒性且很容易從尿中排來。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)到賊高，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)生量超過了甘氨酸N-酰化酶的賊大負(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。

IVD基因位于染色體15q14-15，該基因長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，通過末端信號肚轉(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基因突變檢測共發(fā)現(xiàn)38種突變，其中26種為錯(cuò)義或無義突變，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癥狀I(lǐng)VA患兒中常見。

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?；颊呖沙霈F(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賊易聞到。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?？傊摬〉呐R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。間歇期可有輕度異戊酸的汗腳味或無特殊氣味。新生兒發(fā)病型患者在度過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)作頻率賊高，隨著年齡增長，感染機(jī)會減少、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.無癥狀型  近年來，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)了越來越多的無癥狀患者，這種類型僅有生化指標(biāo)異常而無臨床癥狀，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)，故能早期通過新生兒疾病篩查早期診斷和開始治療對降低IVA死亡率和提高其認(rèn)知能力有重要意義。

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)，而且對這些代謝物定量分析顯示其升高程度與基因型相關(guān)。

3. IVD酶活性分析 有研究報(bào)道可以測定成纖維細(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）可無異常，也可有不同程度腦發(fā)育不良，蒼白球受累等表現(xiàn)。

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于2-甲基丁酰輔酶A脫氫酶（短支鏈羥酰基輔酶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。

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：通過飲食控制減少來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發(fā)育，因此必須注意監(jiān)測體重、身長和頭圍等發(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，過度限制亮氨酸攝入可能會導(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。

1.避免近親結(jié)婚。

2.對高危家庭產(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，進(jìn)行遺傳咨詢。氣相質(zhì)譜測定孕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  新生兒篩查通過足跟采血，滴于專用濾紙片后晾干，寄送到篩查中心測定血?；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。