遺傳代謝病的實驗室檢查思路

??遺傳代謝病（inherited metabolic disorders，IMD），也稱先天性代謝缺陷病（inborn errors of metabolism，IEM），是指由于基因變異引起酶缺陷、細胞膜功能異常或受體缺陷，導致中間或旁路代謝產物蓄積或終末代謝產物缺乏，引起一系列臨 床癥狀的一組疾病。IEM雖單一病種發生率較低，但總體發病率高達1/5 000~1/1 400。IEM通常累及多系統多器官，可表現為神經系統損傷、消化系統癥狀、代謝紊亂、器官功能障礙等。IEM可分為氨基酸病、有機酸血癥、過氧化酶體 病、溶酶體病等。按異常代謝物的分子大小，IEM可分為小分子病（如氨基酸病、有機酸代謝異常）和細胞器病（如溶酶體病、過氧化物酶體病等）。細胞器病常 有特殊面容、骨骼畸形或特征性病理學改變，相對容易識別。但小分子IEM種類繁多，臨床表現復雜多樣、輕重不等，臨床診斷較為困難，需依靠各項輔助檢查， 應首先利用常規實驗室檢查進行初步評估，然后對可疑患兒進行IEM相關的生化及影像學檢查，繼而通過基因檢測明確患兒的致病基因并進行遺傳咨詢。

一、小分子IEM的實驗室檢查

??（一）常規實驗室檢查

??小分子IEM常表現為代謝性酸中毒、高血氨、低血糖及酮癥等代謝紊亂。通過血氣分析、陰離子間隙、血乳酸、血丙酮酸、血糖、酮體、血氨等常規實驗室檢查可對病情進行評估。

??1. 血氣分析：血氣分析可反映體內酸堿平衡狀況，多種小分子IEM均可表現為代謝性酸中毒。兒童代謝性酸中毒多可見于感染、缺氧、重度脫水、饑餓或中毒等，但 以下情況高度提示IEM的可能：酸中毒伴高乳酸血癥和陰離子間隙（anion gap，AG）升高；嚴重的酸中毒；常規治療難以糾正的代謝性酸中毒；正常組織灌注下持續的代謝性酸中毒。

??2. AG：是有機酸積聚的重要指標，即血清中鈉離子數減去碳酸氫根和氯離子數［Na+－（Cl－+HCO3－）］，正常值為8~16 mmol/L。兒童AG正常的代謝性酸中毒多見于腹瀉、腎小管酸中毒或胃腸道碳酸氫鹽丟失過多；AG升高的代謝性酸中毒多由缺氧導致的乳酸積聚引起。但 AG顯著升高（>20 mmol/L）的代謝性酸中毒常提示IEM。

??3. 血乳酸及丙酮酸：反映細胞質和線粒體氧化還原狀態，對小分子IEM的診斷和鑒別診斷十分重要。在有低血糖存在的情況下，乳酸增高見于糖代謝、糖異生、脂肪酸氧化缺陷；不伴有低血糖的單純乳酸升高，多見于電子傳遞鏈異常、三羧酸循環障礙、丙酮酸脫氫酶缺陷等。

??4. 血糖：低血糖是小分子IEM的常見癥狀，可伴或不伴有酮癥。對發生低血糖的患兒需詳細了解癥狀發作與飲食種類和時間的關系，并明確是否伴有血乳酸增高和酮 中毒，同時應注意鑒別有無脫水、肝功能衰竭、心腦疾病等情況。低血糖伴有酸中毒或酮中毒時，應排除有機酸尿癥；低血糖伴乳酸酸中毒而無酮癥時，應注意排除 糖異生異常；非新生兒期不伴有酮癥的低血糖應注意排除脂肪酸氧化缺陷。

??5. 酮體：當體內乙酰輔酶A的生成超過三羧酸循環的氧化能力時，乙酰輔酶A即還原成酮體，造成酮中毒和酮尿。在饑餓、空腹時間過長等情況下，酮體的產生是正常 的機體反應，但當酮體生成過多導致酸中毒時則為病理性。新生兒期的酮尿通常是病理性的，提示IEM的可能。有機酸代謝異常的新生兒和兒童可有明顯的酮尿。 若酮癥持續存在而尿有機酸正常則提示解酮作用的酶缺乏。

??6. 血氨：當尿素循環或其相關代謝旁路出現障礙時，常引起血氨水平升高。血氨明顯升高，特別是不伴有急性肝功能異常時應警惕IEM的可能。嚴重的高氨血癥多見 于尿素循環缺陷、有機酸尿癥。尿素循環缺陷引起的高氨血癥可伴或不伴輕度酸中毒，支鏈氨基酸代謝紊亂引起的高氨血癥則伴中、重度代謝性酸中毒，脂肪酸氧化 缺陷常伴低血糖。

??7. 血常規：部分小分子IEM（酪氨酸血癥Ⅰ型、甲基丙二酸血癥、異戊酸血癥、丙酸血癥等）可見血常規異常，如三系減少或貧血、中性白細胞減少、血小板減少等。

??（二）確診試驗

??主要包括血或尿氨基酸水平測定、尿有機酸分析、血酰基肉堿分析等，通過以上檢查可確定小分子IEM的種類。

??1. 血氨基酸分析：氨基酸水平測定是診斷IEM的重要方法，氨基酸分析的主要指征包括，（1）家族中有確診或疑診為IEM患者或有嬰兒期死亡的同胞；（2）新 生兒期喂養困難、嘔吐、肌張力低下、驚厥或昏迷、呼吸困難、特殊面容或異常氣味等；（3）嬰兒或兒童期飲食不耐、生長發育遲緩、共濟失調、運動障礙、小頭 畸形、反復靜脈血栓形成、肝病、家族性尿路結石、腎小管功能障礙、晶體脫位、視力障礙、骨骼改變、毛發或皮膚異常等；（4）青少年或成人期智力低下、共濟 失調、神經精神癥狀、色素性視網膜炎、反復皮膚潰瘍等；（5）不明原因的代謝異常，如代謝性酸中毒、AG增加、高氨血癥、低血糖、酮尿、尿還原物質陽性、 血尿酸含量降低、血或尿肌酐含量降低、尿中有大量結晶等；（6）其他特殊檢查異常（骨密度異常、視網膜電圖反應降低、神經影像學檢查異常等）。體液中氨基 酸水平受很多因素影響，包括年齡、營養狀況、生理變化、疾病及治療情況等，因此氨基酸分析的結果應結合臨床進行分析。

??2. 尿有機酸分析：有機酸分析的主要指征包括，（1）IEM高危篩查；（2）不明原因的代謝異常（代謝性酸中毒、高乳酸血癥、AG增加、高氨血癥、低血糖、新 生兒酮尿等）；（3）全身性毒性癥狀（氣促、拒食、反復嘔吐、生長障礙）；（4）疑診為有機酸或氨基酸病；（5）疑診為脂肪酸氧化缺陷或能量代謝障礙； （6）不明原因肝病；（7）不能解釋的神經系統或神經肌肉疾病；（8）癲癇樣腦病；（9）神經影像學或神經生理學檢查異常；（10）多系統反復發作或進行 性損害。尿有機酸的定性、定量分析可為IEM提供極有價值的診斷依據，如尿甲基丙二酸、甲基枸櫞酸等水平增高提示甲基丙二酸血癥；尿3－甲基巴豆酰甘氨 酸、3－羥基異戊酸、3－羥基丙酸等水平增高提示多種羧化酶缺乏癥等。

??3. 血酰基肉堿分析：酰基肉堿是脂肪酸、有機酸代謝的中間代謝產物，多種脂肪酸和有機酸代謝異常均伴有肉堿和酰基肉堿的改變。但酰基肉堿結果常需結合血氨基 酸、尿有機酸水平進行綜合分析。如游離肉堿水平降低可見于原發肉堿缺乏或繼發性肉堿缺乏，但顯著降低時常提示原發性肉堿缺乏癥。丙酰肉堿水平升高既可見于 甲基丙二酸血癥，也可見于丙酸血癥等，尿有機酸分析可資鑒別。

??（三）其他檢測

??如琥珀酰丙酮、乳清酸分析等。琥珀酰丙酮為酪氨酸血癥的特異性代謝產物，如患兒出現肝功能衰竭、神經系統損傷、骨骼異常等臨床表現考慮酪氨酸血癥時， 應行血或尿琥珀酰丙酮檢測以明確診斷。乳清酸是嘧啶合成的中間產物，在尿素循環障礙時可顯著升高。如患兒出現肝性昏迷伴有高乳酸血癥時須考慮尿素循環障礙 的可能，此時應進行尿乳清酸檢測可提供進一步的診斷依據。

二、細胞器病的實驗室檢查

??（一）影像學檢查

??1. X線檢查：由于大分子代謝產物在骨骼的異常貯積，細胞器病多有骨骼受累，并出現不同特征性的X線表現。如粘多糖病骨骼X線特征性表現為胸腰椎椎體魚唇樣改 變、飄帶狀肋骨；戈謝病X線可見普遍性骨質疏松、髓腔增寬、股骨遠端呈燒瓶狀和股骨頭無菌性壞死等局限性骨質破壞甚至骨折。

??2. 頭顱磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）：中樞神經系統是細胞器病主要的受累部位之一，部分細胞器病可有特征性的頭顱MRI表現。如腎上腺腦白質營養不良頭顱MRI雙側 三角區周圍呈現“蝶形病灶”；異染性腦白質營養不良頭顱MRI半卵圓中心可見“虎紋”或“豹斑”征。

??3. 超聲檢查：細胞器病也常累及肝脾、心臟等器官。疑似細胞器病的患兒應行腹部超聲或心臟彩超檢查明確有無肝脾腫大、心室肥厚、心臟瓣膜結構與功能異常等。

??（二）特殊生物標志物

??部分細胞器病有特殊的生物標志物可輔助診斷，如疑診粘多糖病時可進行血尿糖胺聚糖檢測，疑診戈謝病時應行血葡糖鞘氨醇檢測，疑診法布雷病時應行神經酰胺三己糖苷檢測等。

??（三）酶學分析

??酶活性測定是某些細胞器病的確診檢查。如疑似戈謝病時應行β－葡糖苷酶活性檢測，疑似尼曼－匹克病時應行酸性鞘磷脂酶活性檢測，疑似腦白質營養不良時 應行芳基硫酸酯酶 A活性檢測，疑似法布雷病時應行α－半乳糖苷酶活性檢測，疑似龐貝病時應行酸性 α－葡萄糖苷酶活性檢測等。

三、基因檢測

??對 于高度懷疑IEM的患兒，在進行生化確診檢查后，可行基因檢測以明確其致病基因，以利于家庭成員的遺傳咨詢。常見的IEM相關的基因檢測方法包括一代測 序、二代測序等。如通過上述輔助檢查已明確疾病類型，可考慮對相關致病基因進行一代測序。對尚未明確診斷的患兒，可根據臨床表現選擇基因panel檢測或 全外顯子測序分析。

四、IEM實驗室檢查中應注意的問題

??1. 標本采集應在任何治療開始之前，急性發作期的血、尿標本最具診斷價值。對癥治療后異常代謝產物可恢復正常，因此臨床高度疑診IEM時，應爭取在疾病極期或代謝危象期及時留取治療前的各種標本。

??2.代謝異常可以是間歇性的。若一次檢查結果陰性或可疑，應考慮在疾病極期或代謝危象期重復檢查。

??3.有機酸和氨基酸等檢查結果易受疾病發展和治療情況等因素影響，一種或多種代謝物質異常可能提示幾種不同的IEM。因此，檢測結果必須結合臨床和常規實驗室資料綜合分析判斷 。

??4.正確采集標本以及恰當的保存是獲得正確診斷的前提。如用于血氨和血乳酸檢測的標本應立即置于冰塊中并馬上送檢；用于氨基酸檢測的血液標本通常于清 晨空腹時采集，盡可能置于冰上，防止溶血，迅速分離血漿或血清，冷凍保存；尿有機酸分析宜采集清晨首次尿標本10~20 ml，立即冷凍保存，如標本無法冷凍，可加入數滴氯仿以防腐。

??實驗室檢查是診斷IEM的重要依據。IEM的實驗室檢查應結合患兒的臨床特點，按由簡而繁、由初級至精確的步驟進行，同時應注意標本采集時機、保存條 件等。在分析實驗室檢查結果時應結合病史、家族史、臨床表現等進行綜合分析。隨著生化分析技術及遺傳學檢測技術的發展，IEM的診斷率將得到極大提升，使 IEM患兒的預后得以改善。