一例支链氨基酸代谢异常引起的有机酸血症案例分析

谢汛杰 | 南方医科大学珠江医院检验医学部检验技师曾磊 | 南方医科大学珠江医院检验医学部主治医师前  言多种羧化酶缺乏症（multiplecarboxylasedeficiency，MCD）是一种以神经系统及皮肤损害为特征的常染色体隐性遗传病，其病因包含生物素酶缺乏症（biotinidasedeficiency,BTDD）及全羧化合成酶（holocarboxylasesynthetase,HCS）缺乏症，其中BTDD是由于BT基因突变导致生物素酶活性下降，导致生物素减少。HCS缺乏是由于基因突变导致HCS活性下降，不能催化生物素与多种羧化酶结合，两者均能使生物素依赖的多种羧化酶活性降低，导致脂肪酸合成、糖原异生及氨基酸代谢紊乱，从而引起能量代谢障碍、有机酸血症及一系列神经与皮肤系统损害[1]，发病率约为1/10万，但我国尚未有相关统计及报道[1-2]。临床上常规生化等检测难以对MCD确诊，常需要检测氨基酸和酰基肉碱谱联合尿液有机酸谱对MCD进行筛查诊断。本文对一例肺炎、皮疹及严重代谢性酸中毒为先发症状的多种羧化酶缺乏症治疗前后进行临床观察、质谱分析，对其及其父母进行基因突变分析。案例经过基本情况：患儿女性，5月。主诉：偶咳2月，痰响、皮疹1月，气促、呻吟1天。查体：体温35.3℃，脉搏140次/分，呼吸43次/分（呼吸机辅助通气），血压85/47mmHg，血氧饱和度100%，反应差。全身皮肤可见脱皮，皮下有水肿，颈部及大腿皱着处见皮疹，皮肤红，四肢末梢凉，对光反应差，双肺闻及啰音，其余无异常。辅助检查：血气分析：pH7.15，HCO3- 2.8mol/L；pCO2 6.6mmol/L；pO2 9mmHg,BE -19.6mmol/L，Lac 10.2 mmol/L；常规生化：钾3.21mmol/L,总二氧化碳2.4mmol/L，乳酸12.27mmol/L；胸部CT：两肺多发炎症并部分肺组织实变不张；氨基酸和酰基肉碱谱：缬氨酸（Val）631.39，亮氨酸+异亮氨酸（Leu）455.35，瓜氨酸（Cit）45.29，游离肉碱（C0）5.55，丙酰肉碱（C3）7.67，甲基丙二酰肉碱+3-羟基异戊酰肉碱（C4DC+C5OH）4.96；血培养：大肠埃希菌；凝血功能及其他检查无明显异常。诊疗经过：入院后予行呼吸机辅助通气、CRRT(血液净化)、抗感染、改善循环、补充生物素、左卡尼丁、叶酸及维生素等对症治疗。经治疗后，患儿酸中毒、高乳酸血症逐渐纠正，无气促、发绀，经口喂养可，全身皮疹、脱皮症状消退。临床案例分析患儿女性，5月，近日出现“湿疹”症状，并于外院治疗，服用“抗生素”、“糖皮质激素”后出现缺氧、呼吸困难、难以纠正的代谢性酸中毒等症状。患儿转入我院后，经过查体及其他辅助检查，结合皮疹和体征，初步诊断为重症肺炎，过敏性休克？另外血气提示严重代谢性酸中毒及高乳酸血症，且患儿出生时未进行遗传代谢病筛查，不排除该病可能，需完善相关检查。治疗上需先予以CRRT治疗，纠正代谢性酸中毒及电解质紊乱，抗感染，静脉营养等对症支持治疗。分析氨基酸和酰基肉碱谱及尿液有机酸结果，丙酰肉碱（C3），甲基丙二酰肉碱+3-羟基异戊酰肉碱（C4DC+C5OH），3-羟基丙酸、3-甲基巴豆酰甘氨酸、甲基枸橼酸、3-羟基异戊酸明显升高，提示多种羧化酶缺乏的可能。多种羧化酶缺乏是一种以皮肤症状为主的有机酸血症，结合患儿临床表现及辅助检查结果，该患儿诊断明确，需在原有的治疗基础上，予以生物素、左卡尼丁治疗，以改善代谢，并密切关注呼吸、体温变化情况。遗传代谢病常见于婴幼儿时期（出生后1-2个月内）发病，死亡率、致残率高常规检测体查难以鉴别，故常误诊漏诊。本病例是一例典型的迟发型多种羧化酶缺乏症，首先出现皮肤症状，故被误诊为皮肤感染。患儿在有机酸蓄积的基础上，肺部感染为诱发因素，服用糖皮质激素为加重因素，故出现难以纠正的代酸及其他严重临床表现。生物素是多种羧化酶缺乏症的特效药，能改善患儿体内有机酸代谢紊乱的情况，加上左卡尼丁及CRRT等促排酸治疗，患儿情况迅速好转，并未落下后遗症。检验案例分析常规检查分析：生化：乳酸12.27↑血气：pH7.15↓；HCO3-，2.8mol/L↓；pCO26.6mmol/L↓；pO2，9mmHg（21%）↓血常规：尿常规：酮体3+；血培养：检出大肠杆菌；结合以上结果，初步诊断为败血症导致的呼吸衰竭。串联质谱分析：分别在患儿CRRT治疗前，治疗6小时，服用左卡尼丁、生物素和CRRT治疗47小时，停止CRRT及呼吸机治疗后29小时，四个时间点采静脉或末梢血制作滤纸干血片标本，进行氨基酸和酰基肉碱串联质谱分析。详细结果见表1。由表1可见，在CRRT治疗前，患儿体内支链氨基酸（Val、Leu+Ieu）、Cit、C3、C4DC+C5OH明显升高，可以不排除是枫糖尿病、尿素循环障碍、丙酸血症、甲基丙二酸血症、多种羧化酶缺乏症的可能；而C0降低，可能是丙酸、甲基丙二酸、3-羟基异戊酸过度结合游离肉碱引发的继发性缺乏。气相色谱分析：患儿进行CRRT治疗前，采集随机尿进行有机酸谱分析，详细结果见表2和图1。由表2及图1可见，患儿尿中乳酸、丙酮酸、酮体明显升高，结合生化结果，患儿体内糖代谢、脂肪代谢均有异常；2-酮-异己酸、2-酮-异戊酸为支链氨基酸的代谢产物，结合血支链氨基酸升高，疑似枫糖尿病，但确诊需要通过衍生化法检测血液中的别异亮氨酸水平；未检出甲基丙二酸，可排除甲基丙二酸血症；3-羟基丙酸、3-甲基巴豆酰甘氨酸、甲基枸橼酸、3-羟基异戊酸明显升高，结合血液中C4DC+C5OH升高及生物素治疗有效，可以诊断为多种羧化酶缺乏症，但需要做基因检测进行分型。基因突变分析：抽取患儿及其父母外周全血，检测AARS,ANO5,CAPN3等共20000个遗传性疾病基因组合外显子及其邻近±10bp内含子。结果显示患儿携带了一个源于父亲的致病突变HLCS_ex9c.1522C>T(p.Arg508Trp)，已有文献报道[2-6]，另外携带了源于母亲的疑似突变HLCS_ex10c.1711G>A(p.Asp571Asn)，未见文献报道,详见图2、图3、图4、图5。推测患儿的以上两个变异组成复合杂合并导致患病。知识拓展多种羧化酶包括丙酰CoA羧化酶（PCC）、甲基巴豆酰CoA羧化酶（MCC）、丙酮酸CoA羧化酶（PC）、乙酰CoA羧化酶（ACC），其均为生物素依赖的一系列酶，除了在生物素代谢上起着关键作用（详见图6），这四种酶在支链氨基酸的代谢也其着关键作用（详见图7）。在图7可见，当多种羧化酶活性低下时，支链氨基酸代谢会出现紊乱，故本病例出现缬氨酸、亮氨酸、2-酮异戊酸、2-酮异己酸的升高，容易误诊为枫糖尿病，另外其他的旁路代谢产物，如丙酰肉碱、3-羟基丙酸、甲基枸橼酸，3-羟基异戊酸、3-甲基巴豆酰甘氨酸升高，常对应着丙酸血症、甲基丙二酸血症、异戊酸血症、3-甲基巴豆酰甘氨酸血症等。上述需要鉴别诊断的疾病除了枫糖尿病有着独特的临床表现,其尿有枫糖味、神经系统明显异常，其余均为非特异性症状，需要进行质谱或酶活性检测鉴别，见表3。需要注意的是，3-羟基异戊酰肉碱（C5OH）阳性判定值有地域差异，需要根据当地实际情况确定切值[7-8]。注：C3/C2(丙酰肉碱和乙酰肉碱比值) ，BCKDH(支链酮酸脱氢酶)， MCM（甲基丙二酰辅酶A变位酶）， PCC（丙酰辅酶A羟化酶），IVD（异戊酰辅酶A脱氢酶） ，BTD(生物素酶) ，HCS(全羧化合成酶)。多种羧化酶是一种常规检测难以诊断的一种遗传代谢病，常规生化检测难以进行诊断，常需要通过串联质谱及气相色谱联合检测进行正确的诊断，从而给予患儿有效的治疗方案，避免误诊[7-8]。遗传代谢病是由于代谢途径中的酶缺陷或辅酶缺乏引起代谢底物或旁路代谢产物蓄积引起的一系列病；发病时间不明确，大部分在婴幼儿时期发病；发病时有“毒性”的代谢底物或旁路代谢产物会影响细胞正常功能，造成组织器官（尤其大脑）损害，临床表现没有特异性，很容易误诊，如果救治不及时，可造成不可逆性损伤，严重时可造成死亡，就算救治成功也会落下残疾，所以早期诊断和及时、正确的治疗显得非常重要。建议小孩出生48小时，哺乳6-8次后，采集足跟血进行遗传代谢病筛查[1]。案例总结本文中的患儿是一例肺部感染诱发的，以肺炎、皮肤损害为首发症状的多种羧化酶酶缺乏症。由于患儿出生后一个月内未进行串联质谱筛查，该病并未及时发现；虽然其出生后并未有明显症状，其因是患儿体内代谢水平相对良好，处于代偿和失代偿阶段，但在近2个月感染等因素诱发应激状态，体内有机酸水平上升，逐渐出现肺炎、皮肤损害等症状，又因服用糖皮质激素等药物加重病情，导致体内代谢完全失衡，出现严重酸中毒。患儿经CRRT治疗、生物素、左卡尼丁等治疗，加快体内有机酸排泄，症状有所好转。停止CRRT后，瓜氨酸正常，结合血氨结果可排除尿素循环障碍的可能，支链氨基酸代谢正常，结合临床症状可排除枫糖尿病的可能，肉碱水平上升，可能是因为患儿肺部感染，呼吸功能低下，脂肪酸β氧化衰竭导致。虽然患儿进过治疗后状况良好，没有落下脑损伤等后遗症，顺利出院，但需要定期服用生物素和左卡尼丁，促进有机酸代谢，并且定期复查3-羟基异戊酰肉碱水平[1,9]。专家点评谢海瑞副主任医师 南方医科大学珠江医院儿科中心全羧化酶缺乏症属罕见病，患儿多在新生儿、婴儿早期发病，但也有晚发型。临床表现无特异性，主要有喂养困难、呕吐、腹泻、肌张力低下、惊厥、精神萎靡、嗜睡、呼吸困难、发育落后、顽固皮疹、脱皮，可合并酮症、代谢性酸中毒、高乳酸血症等。皮肤损害中大部分患者在头面部、颈部、躯干、臀部等部位皮肤红疹或红斑、溃烂或水疱、糠状或片状鳞屑，或皮肤干糙、脱皮等，少数仅在口周、眼周、肛周局部出现皮疹。该患儿5月龄发病，是在肺部疾患基础上出现严重皮损、代谢性酸中毒，可见患儿羧化酶缺陷程度不很严重。针对顽固、严重皮损，在常规皮肤护理、过敏原回避、抗过敏治疗不能改善的情况下要考虑遗传代谢病可能，以免贻误治疗时机。鉴于大部分遗传代谢病可防可治的特点，建议将遗传代谢病检测纳入产前诊断及新生儿常规疾病筛查。该病例体现了检验对于临床诊断的不可或缺性，该案例分析从临床到检验、从常规血气分析到遗传代谢再到基因检测、从多种病因考虑到结合临床症状确定唯一病因的过程，由浅入深、抽丝剥茧，真实再现了一个罕见病例被快速精准诊断和治疗的经历。参考文献[1]顾学范.临床遗传代谢病[M].北京:人民卫生出版社,2015:41-42.[2]王彤,叶军,韩连书,邱文娟,张惠文,张雅芬,高晓岚,王瑜,顾学范.12例多种羧化酶缺乏症的基因突变分析[J].中华医学遗传学杂志,2009(05):504-510.[3]刘双,邢雪莎,宋莹,麻宏伟,罗阳.多种羧化酶缺乏症相关HLCS基因致病新突变的鉴定[A].中国遗传学会.中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编（2009-2013）[C].中国遗传学会:中国遗传学会,2013:1.[4]Xing Xuesha,Liu Shuang,Luo Ping,Li Fang,Wu Yuhong,Wang Shusen,MaHongwei,Luo Yang. 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