中链酰基辅酶A 脱氢酶缺乏症（medium chain aryl-CoA dehydrogenase deficiency，MCAD,MIM 201450)
【概述】
中链酰基辅酶A 脱氢酶缺乏症（medium chain aryl-CoA dehydrogenase deficiency，MCAD,MIM 201450)是由于中链酰基辅酶A脱氢酶功能缺陷，中链脂肪酸β氧化受阻，导致能量生成减少和毒性代谢中间产物蓄积引起的疾病，属于常染色体隐性遗传代谢病。该病于1983年由Rhead等首次报道，1986年致病基因被成功定位和克隆。随着串联质谱技术的发展和应用，许多国家和地区已将该病列入新生儿疾病筛查项目。
【流行病学】
近年来，随着新生儿疾病筛查的开展，MCAD其发病率逐渐明确，不同国家差异较大，白种人中患病率较高。英国约9.4/10万，加拿大约7.1/10万，澳大利亚约5.2/10万，美国约5.2/10万，德国约12.3/10万，荷兰约21.1/10万，奥地利约4/10万，沙特阿拉伯约5.5/10万。在北欧地区，该病是继苯丙氨酸血症后的第二最常见的遗传代谢病。亚洲患病率较低，日本新生儿患病率约1.9/10万。上海新华医院筛查54万新生儿，确诊4例，患病率为0.7/10万。
【发病机制】
MCAD是酰基CoA脱氢酶家族成员之一，MCAD前体蛋白由421个氨基酸构成，其中前25个氨基酸为前导肽，后396个氨基酸为成熟多肽，折叠为同源四聚体蛋白，与异源二聚体电子转运黄素蛋白（ETF)相互作用，位于线粒体基质，在肝脏、骨骼肌、心肌、皮肤成纤维细胞中均有表达。该酶特异性作用于含6-12个碳的中链长度的酰基CoA，催化α、β-碳原子各脱下一个氢原子，参与中链脂肪酸β氧化反应的第一步。其中脱下的成对氢原子与ETF的辅基黄素腺嘌吟二核苷酸（FAD）结合，再经由ETF脱氢酶转运至线粒体呼吸链，进行氧化磷酸化产生ATP。而脱氢产生的烯酰基CoA在烯酰基CoA水合酶、羟酰基CoA脱氢酶和酮酰基CoA硫解酶这三个酶的依次作用下，生成1分子乙酰CoA和少两个碳原子的酰基CoA，完成一次β氧化过程。脂肪酸代谢生成的乙酰COA可进入三羧酸循环彻底氧化分解，产生ATP为机体提供能量；也可在肝脏中生成酮体，长期饥饿、糖供应不足时，代替葡萄糖成为脑组织及肌肉的主要能源。MCAD活性降低或完全缺失，导致中链脂肪酸代谢受阻，乙酰CoA生成减少，继而ATP及酮体生成减少；线粒体内中链酰基CoA蓄积，导致酰基CoA/游离CoA比值增大，抑制了丙酮酸脱氢酶复合体（催化丙酮酸转化为乙酰CoA）和α-酮戊二酸脱氢酶复合体（催化α-酮戊二酸转化为琥珀酰CoA）活性，累及糖的有氧氧化及三羧酸循环，进一步导致ATP释放减少。由于能量缺乏，导致糖酵解加速，体内葡萄糖和糖原被消耗的同时，糖异生作用被抑制，当患者未及时补充葡萄糖，其血糖可能极低。在线粒体内蓄积的中链酰基CoA主要通过以下三种途径代谢：①与甘氨酸结合，产生己酰甘氨酸、辛酰甘氨酸、癸酰甘氨酸，通过肾脏排出，减轻毒性产物的作用；②与肉碱结合，产生己酰肉碱(C6),辛酰肉碱(C8) 癸肉碱(C10),进一步代谢，但常导致继发性肉碱缺乏，是造成脂肪酸氧化障碍的另一机制；③转运到微粒体进行ω氧化，产生二羧酸（己二酸、辛二酸、癸二酸），这些二羧酸有很强的肝毒性作用，其中以辛二酸为甚。有研究指出，有毒代谢物如辛酸、葵烯酸、顺式-4-辛酸的蓄积，导致大脑皮层氧化应激，引起明显脂质过氧化和蛋白氧化损伤，并减弱非酶组织抗氧化防御系统等，可能是MCAD脑病的发病机制之一。
【遗传学】
本病属于常染色体隐性遗传病，MCAD的编码基因Acadm位于常染色体1p31.1，包含12个外显子，迄今已报道95种突变，以错义突变为主要突变类型，约占总突变类型的60%。最常见的突变是位于第11外显子的c.985A→G突变，导致其编码的成熟蛋白第304位（相当于前体蛋白第329位）赖氨酸被谷氨酸取代，即K304E（或K329E)。 Khalid等分析K304E纯合突变患儿的种族，发现约94%为白种人，没有亚裔和黑色人种患儿，提示该突变具有特异的种族起源，估算白种人中K304E携带者频率为1/65。根据早期英国学者的报道，临床诊断为MCAD的患者中，K304E突变约占总突变等位基因的90%，其中81%的患者为该突变的纯合突变，18％的患者为该突变的复合杂合突变。而德国的一项新生儿疾病筛查显示，确诊为MCAD的患儿中，K304E突变约占总突变等位基因的63%，其中47%的患儿为该突变的纯合突变，32%的患儿为该突变的复合杂合突变。
MCAD的第二个常见突变是c.199T→ C，导致其编码的成熟蛋白第42位（相当于前体蛋白第67位）酪氨酸被组氨酸取代，即Y42H（或Y67H),其携带者频率为1/500。已检出的c.199T→C以复合杂合突变形式存在，尚未发现携带该突变纯合突变的患者。
在日本人中449-452del4突变最为常见。阿拉伯人的始祖突变可能是c.362C→T。目前我国还没有关于MCAD患者突变谱的报道，台湾学者曾对新生儿筛查出的患儿进行c.985A→G靶突变检测，未发现该突变携带者。
Acadm突变影响MCAD功能的方式多种多样．包括：表达减少或无效表达、改变蛋白折叠方式、影响催化性能及特异性、降低与底物亲和力、降低与配体结合稳定性、增加热敏感性、增加对蛋白水解敏感性等。几乎所有突变均存在热不稳定性，这可能是患者处于感染发热时易于急性发病的原因。但不同突变对温度升高的敏感性不同，Nasser等的研究表明，K304E的热不稳定性并不是导致出现症状的主要因素，而T168A的热稳定性明显降低可能是发病的主要分子机制。
MCAD基因型与临床表型的关系尚不明确，由于基因与基因的相互作用，基因与环境（包括细胞外环境和机体外环境或压力因素）的相互作用，均可能影响该病的自然进程，故通过基因型不能准确预测患者的临床表型及疾病的严重程度。
【临床表现】
MCAD患者大多在出生后3个月-3岁之间发病，少部分在新生儿期或成人期发病，也有患者无症状。MCAD患者可一次或多次发病，通常都有诱发因素，以长时间饥饿最为常见，并发感染性疾病也是常见的诱因。早期发病的MCAD患儿，其首发症状以嗜睡和呕吐常见，也可表现为抽搐、窒息等，常迅速进展为昏迷或死亡。急性发病期常有典型的低血糖表现，严重时血糖可低至检测不到，部分患者血糖正常，血糖降低伴尿酮体阴性有助于诊断，然而，有时尽管患者表现为低酮症，尿中仍可测到酮体，会导致误诊。50%的患儿伴有肝脏肿大，肝活检可见大量脂质堆积。影像学检查发现部分患儿发生脑水肿。心脏损害表现较为罕见。
成人期发病的MCAD患者，临床表现多样，可有多器官受损，包括肌肉、肝脏、神经系统或心血管系统等。其中呕吐是最常见的症状，肝脏肿大相对少见，妊娠期出现症状的患者表现为急性脂肪肝。多数患者有急性非炎症性脑病。心脏损害表现较早期发病的患儿多见。约1／3的患者出现横纹肌溶解，肌酸激酶显著增高，并伴有肌红蛋白尿，可能与剧烈运动或大量饮酒有关。MCAD患者死亡率较高，发病的患儿中约25%死亡，成人期急性发病的患者死亡率更高，可达到50%。疾病发作间歇期患者往往表现正常。约1/3的急性发病后存活的MCAD患者出现后遗症，包括生长发育迟滞、运动发育迟缓、智力障碍（智力测试IQ常低于70）、语言发育缺陷、心理行为问题、癫痫、脑瘫、偏瘫、慢性肌无力等。另外，在随访过程中还发现，部分患者（包括未发病、一次或多次发病的患者）有疲劳、肌痛和运动耐力减退等骨骼肌损害的主诉症状。
【实验室检查】
1.常规实验室检查 低酮型低血糖、转氨酶升高、血氨升高、肌酸激酶升高、代谢性酸中毒等
2.血酸基肉碱谱检测 血酰基肉碱谱检测可发现C6-C10升高，其中C8升高显著，是该病的特征性变化，因此临床应用中将C8作为MCAD新生儿筛查、临床诊断和随访监测的主要指标。当继发性肉碱缺乏时，游离肉碱水平极低，而C6-C10升高不明显。结合血C8/C10比值可提高诊断的敏感性及准确性。
3．尿有机酸检测 疾病发作期尿气相色潜质谱有机酸分析发现尿二羧酸（如己二酸、辛二酸、癸二酸等）浓度升高，但病情稳定时二羧酸正常。因此尿气相色谱质谱分析只适用于病情发作时检测，不适于新生儿筛查。MCAD患者尿酰基甘氨酸分析是通过同位素稀释分析法对尿中己酰甘氨酸、辛酰甘氨酸、癸酰甘氨酸、3-苯丙甘氨酸和环庚甘氨酸等进行定量检测，也可通过尿气相色谱质谱技术进行分析，即使无症状的患者，也能检测出尿酰基甘氨酸水平升高，可用于新生儿筛查和随访监测。
4.酶学检查 通过检测患者白细胞、成纤维细胞、肝细胞、肌细胞或羊水细胞中的还原型ETF以测定患者MCAD的酶活性，可以确诊该病另外，酶活性检测结合基因型分析有助于估计发病风险和指导治疗。研究发现，酶残余活性高于10％，临床表现较轻；而酶活性低于10%时，症状较重。
5.基因突变检测 基因突变分析有助于诊断及产前诊断。
【诊断和鉴别诊断】
1.诊断 MCAD无特异性的临床表现，对于原因不明的肝大、肌无力、低酮型低血糖及运动、智力发育迟缓的患者需要怀疑脂肪酸氧化病的可能，结合实验室检查有助于诊断，血酰基肉碱谱中C8>0.3μmmol/L，是诊断的关键，辅助诊断标准包括血C6、C10、C8/C2, C8/C10, C8/C12等升高，尿中己二酸、辛二酸、癸二酸、己酰甘氨酸、辛酰甘氨酸、癸酰甘氨酸、3-苯丙甘氨酸和环庚日氨酸等浓度增高。酶学分析证实MCAD活性降低或Acadm基因突变检测，可进一步明确诊断。另外，对于妊娠期出现急性脂肪肝等妊娠并发症的患者应引起重视，患者自身或其胎儿可能为MCAD患者
2.鉴别诊断
(1) MCAD要和Reye综合征鉴别：患儿出现急性非炎症性脑病伴血氨升高、肝功能异常及肝活检提示脂肪浸润，易被误诊为Reve综合征。两者鉴别主要依靠血浆酞基肉碱谱分析，Reye综合征无酰基肉碱水平增高。
(2)与戊二酸血症Ⅱ型鉴别：戊二酸血症Ⅱ型也可表现为嗜睡、呕吐、低酮型低血糖、肝脏肿大、急性脑病等，与MCAD的部分生化检测结果相似，如血浆中链酰基肉碱水平升高，尿己二酸、辛二酸、癸二酸等有机酸浓度增高。但戊二酸血症Ⅱ型患者还有短链及长链等多种血酰基肉碱水平升高，其他有机酸如戊二酸、2-羟戊二酸、乙基丙二酸等大量排泄，另外，尿苯丙甘氨酸水平正常也有鉴别诊断意义。因此，通过血串联质谱酰基肉碱谱检测和尿气相色谱质谱有机酸分析，一般不难鉴别。
(3)与其他遗传病鉴别：如酪氨酸血症、瓜氨酸血症Ⅱ型及半乳糖血症患者，可伴有长链酰基肉碱增高，但同时伴有瓜氨酸、甲硫氨酸或酪氨酸，因此对于伴有氨基酸增高的患者需与氨基酸代谢病鉴别。
【治疗】
MCAD总的治疗原则包括平时注意避免饥饿、急性发作期积极又恤处理。
1.避免饥饿 Derks等研究MCAD患儿可耐受饥饿的时间最大值，推荐6个月-1岁为8小时，1-2岁为10小时，>2岁可达到12小时。婴儿期患儿需频繁喂养以提供充足热量摄入防止过多脂肪动员；幼儿期患儿可在睡前给子生玉米淀粉(1.5-2g/kg）以保证夜间足够葡萄糖供应；而年长患儿可不给予加餐。对于“健康”的患者，平时可正常饮食，即脂肪摄入可达到总热量的30%-35%、碳水化合物占50%-55%、蛋自质占10％-15％。但也有学者认为适量减少脂肪的摄入量对于预防疾病的急性发作是有益的。当患儿处于胃肠炎、上呼吸道感染、发热等状态时，应增加碳水化合物的摄入，有学者推荐及早入院治疗以防止病情恶化。
2.急性期处理 纠正低血糖和补充足量液体及电解质是改善代谢失衡和清除有毒代谢物的关键。当患者存在低血糖时，应立即给予0.5-lg/kg葡萄糖溶液快速静脉滴注（每分钟5-8mg/kg），随后在维持足量葡萄糖溶液静脉滴注的同时给予适量电解质，患者血糖水平需维持在5mmo1/L以上。
3.肉碱治疗 对于补充肉碱治疗MCAD尚存在争议。许多学者认为每天50-100mg/kg的肉碱补充有利于纠正常见的继发性肉碱缺乏，并促进有毒代谢物的排泄。但另一种观点认为不补充肉碱，治疗效果也理想，长期应用肉碱反而增加了患者的治疗成本。
4.女性患者妊娠及分娩期的治疗 妊娠期葡萄糖消耗增加会导致血糖降低和酮体增高，且患者饥饿耐受力降低，因此避免饥饿尤为重要。分娩时，尤其在产程延长和手术过程中要给予葡萄糖静滴，并及时监测代谢水平和肝功。
【预防】
1.新生儿筛查 部分MCAD患儿症状不典型或无症状，当长期饥饿或能量需求增加时会急性发病，甚至出现婴儿猝死综合征。随着串联质谱技术的发展和应用，许多国家和地区已将该病列入新生儿疾病筛查项目，明显提高了患儿检出率。串联质谱技术能检测到无症状MCAD新生儿血浆中升高的酰基肉碱，其中，C8升高较为可靠，C8/Cl0、C8/C2可作为辅助诊断。研究证实，早期诊断、合理治疗可有效降低MCAD患者的死亡率和残疾率。
2.在明确基因型的基础上，可进行产前诊断，预防疾病。
3.对确诊为MCAD患者的其他家庭成员进行生化检查及突变分析，有助于发现无症状的该病患者，尽早采取预防措施，避免急性发病。
4.MCAD患者平时应注意 避免长时间空腹，避免食用富含中链甘油三酯的配方食品，避免过量饮酒，并发感染性疾病时增加碳水化合物的摄入或入院接受治疗。
