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以上是一些肝PAH基因突变所引起的PAH蛋白结构和活性变异的相关性。99%的高苯丙氨酸血症或PKU都是由于PAH基因突变引起,只有1%是由于辅因子生物合成或再生有障碍所致。PAH基因突变可累及外显子和内含子,可为错义突变或无义突变。突变类型有点突变、插入或缺失、提前停止编码、剪接和多态性。突变的基因型有纯合子、杂合子和复合性杂合子。Scriver等于1996年综述了PAH基因突变,在全世界26个国家,81位研究者分析了3986突变的染色体,确定了243种不同的突变。到1999年3月Zekanowski等在论文中指出:世界上PAH基因突变已达350种以上。该作者研究了编码PAH酶调节区:部分的外显子3突变可引起经典的PKU、轻度的PKU和轻度的高苯丙氨酸血症,后者的突变常位于71~94位的氨基酸残基。汪宁指出到1998年4月止全世界PAH基因突变已增加到390种。在我国1996年徐陵亭等报道已确定PAH基因突变有20多种,约占PAH突变基因的80%。大多数学者认为PAH突变的基因型与表型之间有相关,只少数病人例外。Guldberg等人认为:部分病人PAH突变的基因型与表型之间的不一致可能是由于用以检查突变的方法或者由于表型分类不同所致。
不同的国家和地区PKU患者PAH基因突变有所不同,我国北方和南方人群PAH基因突变类型分布也不一致。土耳其祖先病人的亚组中最常见突变为IVS1O-11 G→A(占分析的等位基因的38%);罗马尼亚PKU病人中PAH基因突变以Arg408Trp居多(占等位基因47.72%),Lys363fsdelG(13.63%)和Phe225Thr占6.81%,3种突变占突变等位基因的70%;在捷克PKU病人中Arg408Trp突变占54.9%。对各地区人群PAH基因突变类型的分布的不同可能反映PAH基因突变有多种机制,包括拓荒者作用(founder effect)、遗传漂流(genetic drift)、过度互换性(hypermutability)和选择(selection)。
以上是肝脏PAH基因结构、性质和突变及突变所引起的PAH蛋白的异常。PAH蛋白除了在肝脏细胞中表达外,在非肝脏组织中也有表达,包括肾脏、胰腺和脑。肾脏中PAH一级结构与肝脏中的一致,只是其调节不同于肝脏中的PAH,但在机体苯丙氨酸平衡中,肾脏的PAH可能起作用。
除了肝PAH活性缺如或降低可引起PKU外,还有PAH的辅因子发生变化也可引起。参与PAH作用的主要辅因子有5,6,7,8-四氢生物蝶呤(5,6,7,8-tetrahydrobiopterin),此物质为苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸羟化必须的辅因子。负责编码此物质的基因为6-丙酮酰四氢蝶呤合酶(6-pyruvoyltetrahydropterin)合成酶(PTPS)基因。如果这种酶基因发生突变,则PTP缺乏,PAH活性即使正常,也可引起PKU。另一种可引起PKU的酶是二氢蝶呤还原酶。据此,PKU的发病牵涉到至少3种酶基因,其中一个基因发生突变即可引起PAH活性缺如或减低,从而引起PKU。
3.脑部病理改变
表现为非特异性变化,通常以白质改变为明显。大致可有下列数种情况。
(1)脑成熟障碍。胎儿在妊娠后期即开始有脑发育异常,脑的白质、灰质分层不清楚。白质中有异位灰质出现。
(2)髓鞘生成障碍。以视束,皮质脊髓束、皮质-脑桥-小脑束纤维的髓鞘形成不全为最明显。
(3)灰质和白质囊样变性;此外,还有脑的黑质、蓝斑部的色素消失,脑重量减轻等变化。
毛发色淡而呈棕色诊断:
毛发色淡而呈棕色鉴别诊断:
经典型和辅因子缺乏引起的PKU病人均有高苯丙氨酸血症,但有高苯丙氨酸血症者不一定引起PKU,故PKU应与其他高苯丙氨酸血症者进行鉴别。
一过性高苯丙氨酸血症虽然引起此症的病因也是由于PAH有缺陷,但不是由于PAH基因突变,而是PAH未成熟,导致血中苯丙氨酸浓度升高达1.22mmol/L,但随时间的推移,血苯丙氨酸浓度可降至正常,通过随访血中苯丙氨酸水平可以鉴别。
转氨酶性高苯丙氨酸血症是由于苯丙氨酸转氨酶缺乏所引起。此症不引起苯丙酮尿症,一般情况下血中苯丙氨酸水平正常,只是在进食高蛋白饮食时血苯丙氨酸浓度升高,苯丙氨酸代谢产物水平也正常,故与PKU症不难鉴别。
轻型PKU也只有高苯丙氨酸血症与辅因子引起的PKU的鉴别,可通过基因诊断和测定血中酪氨酸水平或苯丙氨酸负荷试验测定苯丙氨酸和酪氨酸的比值进行鉴别。
PKU是一种遗传性疾病,故新生儿即有高苯丙氨酸血症,因未进食,血苯丙氨酸及其有害的代谢产物浓度不高,故出生时无临床表现。如果对新生儿未作苯丙酮尿症筛选,随着喂食的时间延长,血中苯丙氨酸及其代谢产物逐渐升高,临床症状才渐渐表现出来。主要临床表现有:
1.生长发育迟缓 除躯体生长发育迟缓外,主要表现在智力发育迟缓。表现在智商低于同龄正常婴儿,生后4~9个月即可出现。重型者智商低于50,约14%以上儿童达白痴水平,语言发育障碍尤为明显。这些表现提示大脑发育障碍。限制新生儿摄入苯丙氨酸可防止智力发育障碍,重型PKU患儿智力发育障碍比轻型者血中苯丙氨酸浓度高,据此可以认为智力发育障碍与苯丙氨酸毒性有关,但更为详细的病理生理机制仍不清楚。
2.神经精神表现 由于有脑萎缩而有小脑畸形,反复发作的抽搐,但随年龄增大而减轻。肌张力增高,反射亢进。常有兴奋不安、多动和异常行为。
3.皮肤毛发表现 皮肤常干燥,易有湿疹和皮肤划痕症。由于酪氨酸酶受抑,使黑色素合成减少,故患儿毛发色淡而呈棕色。
4.其他 由于苯丙氨酸羟化酶缺乏,苯丙氨酸从另一通路产生苯乳酸和苯乙酸增多,从汗液和尿中排出而有霉臭味(或鼠气味)。
一般而言,临床表现与PAH基因突变的类型与临床表型的严重性相关,辅因子缺乏比PAH蛋白异常的临床表型较轻。
本病诊断应强调早期诊断,以便得到早期治疗,以避免智力发育障碍。要得到早期诊断必须在新生儿中进行苯丙酮尿症的筛查。
1.筛查方法 国际上公认的常规筛查方法为Guthrie发现的细菌抑制法。国内已有PKU筛查试剂盒供应。此方法是根据患儿血对培养的变异性枯草杆菌生长带的大小来估计血中苯丙氨酸的水平。如果估计的血苯丙氨酸的水平在0.24mmol/L则为阳性。此方法可用于出生后3~5天的婴儿。对有家族史的新生儿更应进行新生儿期筛查。