【概述】

精氨酰琥珀酸尿症(argininosuccinic aciduria,ASA,MIM 207900)是因精氨酰琥珀酸裂解酶(argininosuccinatelyase, ASL)基因突变导致的一种以高氨血症为主要表现的常染色体隐性遗传病。1958年Allan首次报道一例ASA患者。

【流行病学】

精氨酰琥珀酸尿症是一种少见的先天性代谢缺陷病,美国的发病率为1/70万。目前国内尚无本病发病率的数据。

【发病机制】

人体内的氨基酸在分解代谢过程中会产生氨,氨主要通过尿素循环途径转化为尿素,经肾脏排出。尿素循环的正常运转必须有6种酶的参与:N-乙酰基谷氨酸合成酶(NAGS)、氨甲酰磷酸合成酶(CPS)、鸟氨酸氨甲酰基转移酶(OTC)、精氨酰琥珀酸合成酶(AS)、精氨酰琥珀酸裂解酶(AL),精氨酸酶。以上任何一种酶的缺陷,均可造成尿素循环障碍。AL是尿素循环中第四步反应酶,精氨酰琥珀酸在AL的作用下裂解为精氨酸和延胡索酸。本病是由于AL基因突变导致AL活性降低或丧失,精氨酰琥珀酸不能裂解为精氨酸和延胡素酸,氨不能转化为尿素,而使细胞中大量的精氨酰琥珀酸及氨蓄积。精氨酰琥珀酸及氨对神经系统和肝脏均有很强的毒性。氨在细胞内与谷氨酸结合生成谷氨酰胺,后者在细胞内累积,使其渗透压增高,导致细胞水肿,并且这一过程消耗α酮戊二酸,出现能量代谢障碍,进一步加重病情。同时ASL缺乏会使精氨酸的合成减少,精氨酸不仅作为尿素和鸟氨酸合成的前驱体参与到尿素循环中,而且它还是合成一氧化氮、多胺、脯氨酸、谷氨酸、肌酸和丁胺的底物。ASL是体内唯一能够产生精氨酸的酶,然而至少有四种酶的合成以精氨酸为底物:脱羧酶,精氨酸酶,一氧化氮合成酶(NOS)和精氨酸/甘氨酸转氨酶。在肝脏中,ASL的主要功能是生成尿素,然而在其他大部分的组织中,ASL的主要作用是生成精氨酸满足特定细胞的代谢需求。当机体精氨酸降低时,会导致自由基产生过多,导致组织损伤。

【遗传学】

ASA属常染色体隐性遗传,致病基因ASL基因位于染色体7q11.21,基因全长约17kb,有17个外显子(其中外显子1仅包括5’端调控及UTR非编码区),编码464个氨基酸,合成一个完整的酶单体,由4个单体聚合形成具有功能的ASL酶。ASL基因相关假基因定位于染色体22q11.2,存在10多个与ASL基因同源序列片段,同源性约88%,涉及多个外显子、内含子及5’UTR和3’UTR区域。

相对于其他类型的尿素循环障碍,已报道的ASL基因突变类型较少,到目前为止,国际上报道了60余种ASL基因突变类型,突变遍布于整个基因,以外显子4、5、7的突变较为高发,但有研究对外显子7进行侧翼序列分析并没有发现一些特别的能够解释它的易感性的模体(motif)。 ASL基因突变类型多样化,包括无义突变、错义突变、插入突变、缺失、mRNA剪切异常等。

德国学者对欧洲27个无亲缘关系的ASL患儿的ASL基因分析结果发现23个不同的突变,其中19个为新突变。54个等位基因中的15个有IVS5+1G→A剪接位点突变,其他高频突变为c.5326→A(7例)、c.346C→T(6例)、c.1153 C→T(4例)等。

2007年,Trevisson对来自10个家庭的12位意大利患者进行ASL基因分析,检测出26个不同的突变,包括14个新突变,突变散在分布于整个基因。除一位患者外,其他患者的残余酶活性<5%,但未发现表型与基因型之间的相关性。

    【临床表现】

本病根据酶缺陷程度和临床表现,可分为新生儿期发病型及迟发型两种类型。

1.新生儿期发病型  往往病情较严重,主要临床特征是生后数天就发生高氨血症,常表现为呼吸急促导致中枢性呼吸性碱中毒、低体温、呕吐、抽搐、嗜睡等。

2.迟发型  可表现为急性感染导致偶发的高氨血症或认知功能障碍,行为异常,学习能力低下,生长迟缓,肝脏肿大或肝硬化等,但不一定有高氨血症表现。部分患儿毛发干枯,粗而脆,容易断,在显微镜下可见发干小结,类似结节性脆发症,是ASA的独特表现,并且脆发的表现与高血氨症的严重程度和病程无关。少部分患儿血压升高。

【实验室检查】

1.血氨测定  血氨升高常超过正常值2倍以上,血氨测定是发现尿素循环障碍的关键手段,常用酶学方法检测,有症状患儿常>200μmmol/L。

2.血尿素测定常为正常或偏低。

3.血气分析  因氨对呼吸中枢的刺激作用,常引致患者呼吸深快、过度换气而发生呼吸性碱中毒,高氨血症伴呼吸性碱中毒是所有UCD患者(包括ASA)在代谢危象发作时最经典的表现,据此可与其他疾病时的高氨血症相鉴别。

4.肝功能检查  相对其他类型的UCD,天冬氨酸转移酶及丙氨酸转移酶升高在ASA患者中更普遍,因此,需要常规监测。但胆红素、碱性磷酸酶、总蛋白、前蛋白水平改变与其他类型UCD一致。

  5.尿有机酸分析  尿嘧啶和乳清酸排泄量明显增多。

6.血液或尿液氨基酸分析  精氨酰琥珀酸浓度显著增高是ASA缺乏症的特征性生化改变在正常人的体液中未检出有精氨酰琥珀酸,ASA患者血浆精氨酰琥珀酸的浓度范围在50-120μmo1/L,尿液> 1000μmo1/ (mmol·cr)。精氨酰琥珀酸的色谱峰可能会与亮氨酸或异亮氨酸一起流出,导致这些氨基酸明显升高,精氨酰琥珀酸酸酐在稍后的时候才流出,这时就可以将精氨酰琥珀酸正确识别出来。ASA患者血浆瓜氨酸水平升高,一般在在100-300μmmol/L,但在瓜氨酸血症是显著升高,常> 1000μmmol/L。丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸也会升高,谷氨酸升高程度较OTC、CPS患者为轻。

7.酶学分析   可采集肝活检组织、培养的皮肤成纤维细胞或红细胞进行ASL酶活性检测。

 8.DNA分析  可采集外周血,提取淋巴细胞基因组DNA,进行ASL基因外显子测序分析。

【诊断和鉴别诊断】

1.诊断  临床有高氨血症的表现,尿GCMS筛查结果中尿嘧啶和乳清酸增高,血液或尿液氨基酸分析显示大量的精氨酰琥珀酸为诊断此病的主要依据,但是确诊需要做皮肤纤维细胞或血红细胞等酶活性测定。

2.鉴别诊断

(1)与其他型尿素循环障碍疾病鉴别:血液或尿液氨基酸分析显示大量的精氨酰琥珀酸增加是ASA与其他型尿素循环障碍疾病鉴别的要点。

 

(2)与其他原因所致的高氨血症相鉴别:如高氨血症-高鸟氨酸血症-高瓜氨酸血症(HHH)综合征、有机酸尿症、高胰岛素血症-高氨血症综合征、脂肪酸氧化代谢障碍、瑞氏综合征等。

【治疗】

本病的处理原则与其他类型的UCD大致相同,但精氨酸的负荷量与维持量均需要大些。处理原则如下:

1.急性期处理

(1)支持和监护:对出现脑水肿、昏迷、休克等生命体征不稳定者应迅速建立外周及中心静脉通道,同时选择必要的生命支持和监护措施,纠正休克、酸碱失衡和电解质紊乱。

(2)减少体内氨的生成:

1)立即停止摄入一切外源性蛋白质,供给足够的碳水化合物及脂肪,抑制内源性蛋白质的分解。不能进食者需静脉持续输注10.0%–12.5%葡萄糖液(>12.5%葡萄糖液需经中心静脉输注),排除脂肪酸氧化代谢障碍后可静脉输入脂肪乳1-2g/(kg·d),保证热量摄入大于60-80kca1/(kg·d)。存在高分解代谢的患儿可给予葡萄糖胰岛素液输注,有感染者给予抗生素尽早控制感染,并控制抽搐,卧床休息减少能量消耗。输液应防过量,以免加重脑水肿,注意监测并适量补充电解质及多种维生素。静脉营养常需持续24-48小时以上。

2)为抑制肠道细菌产氨,应尽早经鼻饲或灌肠给予新霉素。鼻饲或口服乳果糖保持大便通畅,减少肠道氨的重吸收。

(3)促进氨的排出:

1)当血氨>200μmmo1/L或出现急性高血氨脑病时应静脉滴注10%盐酸精氨酸。尿素循环过程不仅生成尿素,同时生成精氨酸。当尿素循环发生障碍时,精氨酸就成为条件必需氨基酸,此时供给精氨酸可促进尿素循环,并且抑制蛋白分解。盐酸精氨酸的剂量:25%精氨酸每次2-4m1/kg,加入10%葡萄糖中稀释成10%浓度静脉滴注。病情严重者给予首剂量后,尚需给予同样剂量维持24小时持续输注直到急性危重症状好转。精氨酸有扩张血管作用,量不能太大,输注速度不能过快,另外大剂量盐酸精氨酸输注可致高氯性代谢性酸中毒,注意监测血气分析。注意诊断精氨酸酶缺乏症时不能应用精氨酸。

2)无明显消化道并发症者可同时给予鼻饲或口服苯甲酸钠或苯乙酸钠,苯甲酸钠及苯乙酸钠分别与体内甘氨酸结合形成马尿酸及与谷氨酰胺结合形成苯乙酸谷氨酞胺,两者均可迅速从尿中清除,故可有效地降低血氨。两者的剂量均为0.25-0.5g/ (kg·d),分2-3次。常见的不良反应是恶心、呕吐。

3)透析治疗:严重高氨血症,血氨在400μmmo1/L以上,经上述治疗8小时后血氨水平若无明显下降,应及时进行血液透析或腹膜透析。血液透析比腹膜透析更容易清除血中氨分子,开始透析数小时后血氨水平即可明显下降。

    2.维持治疗  包括限制蛋白质摄入、补充精氨酸等。

(1)经常有代谢紊乱发作或高氨血症发作者,需要给予口服精氨酸及氮清除剂苯甲酸钠或苯丁酸钠。但目前认为补充精氨酸是否能预防高氨血症的发作及慢性并发症的发生尚无定论。

(2)饮食治疗仍然是治疗的主要手段,蛋白质的日供给量(RDA)常常高于维持正常生长所需的最小量。大部分患儿蛋白质供给量未达到推荐的RDA也能维待正常的生长所需。关于饮食治疗与预后之间的关系,有不同的研究结果。同时给予饮食治疗及精氨酸治疗能使不正常的头发恢复正常,并且改善认知,如EEG恢复正常。然而不少研究显示饮食治疗并没有改善肝脏预后。

3.同位常位肝移植可以使得ASA的生化指标恢复正常,但是不能纠正以下生化缺陷  包括组织精氨酸的缺乏及精氨酰琥珀酸血症,因此,认为OLT仅适用于常有高氨血症并且用传统治疗无效者或有失代偿性肝硬化者。

【预防】

1.避免近亲结婚。

2.产前诊断  对ASA高危家庭产前诊断是防止同一遗传病在家庭中重现的重要措施。对有本病家族史的夫妇及先证者可进行DNA分析,并对其胎儿进行产前诊断。家族成员DNA分析也可检出杂合子携带者,进行遗传咨询。

3.新生儿筛查  随着串联质谱分析在先天性出生缺陷性疾病筛查中的广泛应用,在国外,UCD也纳入新生儿筛查项目,通过对新生儿筛查出的患儿进行早期干预,明显提高患儿头2-3年的生存率。ASA的筛查是用串联质谱方法检测血瓜氨酸的浓度。

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