苯丙酮尿癥（PKU）的篩查與治療

  苯丙酮尿癥（Phenylketonuria，PKU）是最常見的氨基酸代謝遺傳性疾病之一，苯丙酮尿癥（PKU）是為數不多的可治性、遺傳性、代謝性疾病，能通過限制苯丙氨酸的攝入量進行治療。本文對苯丙酮尿癥（PKU）的篩查與治療情況進行回顧和綜述，以期提高此病的診斷率，使患有苯丙酮尿癥及高苯丙氨酸血癥的患者能從早期治療中獲益。

    1 苯丙酮尿癥（Phenylketonuria，PKU）的發病機理

    苯丙酮尿癥（PKU）屬常染色體隱性遺傳病，系因苯丙氨酸羥化酶（Phenylketonuria hydrox-2-lase，PAH）基因突變，導致PAH活性降低或喪失，苯丙氨酸（Phenylalanine，Phe）在肝臟中代謝紊亂所致。正常情況下苯丙氨酸代謝的主要途徑是通過肝細胞中PAH轉化為酪氨酸，以合成甲狀腺素、腎上腺素和黑色素等。苯丙酮尿癥（PKU）患者由于缺乏PAH，Phe不能羥化為酪氨酸，而循另一條代謝通路，即Phe與α-酮戊二酸進行轉氨基作用生成苯丙酮酸，大量的苯丙酮酸在血液與組織中堆積并排泄于尿液中，形成苯丙酮尿癥（PKU）。截止2003年，已有超過400種不同位點的PAH基因突變被證實，其中僅在歐洲就有29種典型的PAH基因突變類型，且分布呈地區性。我國學者對北京地區苯丙酮尿癥（PKU）患兒的PAH基因突變的研究提示常見的突變有R243Q/EX6-96A>G/Y356X等。

    目前認為我國北方PAH基因突變的類型與亞洲其他地區相似，但與歐洲人群有明顯的差異。Phe轉化為酪氨酸的過程中除需PAH外，還必須有四氫生物蝶呤（tetrahydrobiopterin，BH4）作為輔酶參與。人體內的BH4是由鳥苷三磷酸（guanosine triphosphate，GTP），經過鳥苷三磷酸環化水合酶（guanosine triphosphate cyclohydrase，GTP-CH）、6-丙酮酸四氫蝶呤合成酶（6-pyruvic acid tetrahydrobiopterin synthetase，PTPS）和二氫生物蝶呤還原酶（dihydrobiopterin reductases，DHPR）等一系列酶的催化而合成，PAH、GTP-CH、DHPR三種酶的編碼基因分別定位于12q24.1、14q11，4p15.1-p16.1;而對PTPS編碼基因的研究尚在進行中，上述任一編碼基因的突變都有可能造成相關酶的活性缺陷，致使苯丙氨酸發生異常累積，亦可發生苯丙酮尿癥（PKU）。

    2 苯丙酮尿癥（PKU）的臨床表現

    2.1 智力低下

    智力低下是本病的最主要表現。患兒出生時正常，生后數月出現嘔吐、易激惹、生長遲緩等現象，未經治療者在4～9個月就出現明顯的智能發育落后，語言發育障礙尤甚。半歲以內智商多在90左右，半歲后迅速降低，1歲后在50左右，3歲后在40左右。智力低下的程度不同，約60%屬于重型低下（IQ<50），余為中、輕型，僅有1%～4%的病例智力接近于正常（IQ≥80）。

    2.2 驚厥

    約1/4患兒有癲癇發作，常在生后18個月發作，多見于有嚴重智力低下者。發作類型可為嬰兒痙攣、全身強直陣攣發作或部分性發作。約80%的患兒有腦電圖異常。癲癇發作可隨年齡的增長逐漸減輕或自動停止，有的變換發作形式。

    2.3 神經、精神癥狀

    常見精神行為異常，如興奮不安、多動攻擊性行為或孤獨樣行為。神經系統體征不多見，約1/3患兒有不典型體征，如肌張力增加、步態異常、腱反射亢進、手部輕微震顫、肢體的重復動作等，嚴重的可出現腦性癱瘓。

    2.4 色素脫失癥

    約90%的患兒表現毛發變紅、皮膚發白、虹膜色淺，但不像白化癥出生時就存在，一般是出生后至半歲左右逐漸顯著，1歲左右毛發呈黃色或金發，色素缺乏的程度也不像白化癥那樣完全。

    2.5 其他癥狀

    約1/3患兒皮膚干燥，易生濕疹，且對一般治發無效。患兒有特殊的發霉樣氣味或鼠尿味。值得指出的是，苯丙酮尿癥（PKU）患者往往同時出現上述幾個癥狀，與其他神經系統疾病容易混淆。夏靜[4]等報道1例苯丙酮尿癥（PKU）患兒1歲后出現皮膚、毛發異常，智力發育遲緩，誤診為腦性癱瘓。Guillemette Jousserand等報道一例54歲的苯丙酮尿癥（PKU）患者表現出鼠尿樣氣味、四肢麻痹，輕度癱瘓并伴有認知缺損等癥狀。可見上述癥狀也不僅局限于嬰幼兒。

    3 苯丙酮尿癥（PKU）的臨床篩查與檢驗

    因苯丙酮尿癥（PKU）患兒在2個月內沒有明顯癥狀，當臨床癥狀明顯時嬰兒的智力發育等已受到不可逆的損傷，且與其他神經系統疾病的癥狀容易混淆，所以加強苯丙酮尿癥（PKU）的臨床篩查和檢驗就顯得尤為重要。《新生兒疾病篩查管理辦法》（衛計委令第64號）將苯丙酮尿癥（PKU）的篩查立為新生兒必須篩查的遺傳代謝病之一。目前國內針對苯丙酮尿癥（PKU）的篩查檢驗方法主要有：
    （1）化學熒光分析法。嬰兒出生72h后吃飽高蛋白奶6次以上，針刺足跟內采血，滴于采血濾紙上自然干燥，采用化學熒光分析法測定血清內Phe的濃度，≥1200μmol/L則診斷為苯丙酮尿癥（PKU）。
    （2）Phe負荷試驗。患兒口服苯丙氨酸100ng/kg，服用前及服用后1、2、3、4h分別測定血清Phe濃度；或人工喂養高蛋白奶粉3天后測定血清Phe濃度，大于或等于1200μmol/L則診斷為苯丙酮尿癥（PKU）。
    （3）PCR檢測。金煜煒等建立了聯合應用PCR-單鏈構象多態性和短串聯重復序列連鎖分析方法產前診斷苯丙酮尿癥（PKU）患兒，初步結果表明該方法準確性高，具有較高的臨床應用價值。目前對苯丙酮尿癥（PKU）患者的篩查和臨床檢驗已經達到基因水平，如單鏈多態性PCR檢測、高壓液相色譜定量（HPLC）法等已經應用于臨床，為苯丙酮尿癥（PKU）的早期診斷和早期治療提供檢驗學依據和基礎。

    4 苯丙酮尿癥（PKU）的治療

    Giovannini M等人提出，治療苯丙酮尿癥（PKU）的主要原則是：
    （1）給患兒提供適量的苯丙氨酸維持其正常成長；
    （2）保證攝入足夠其他營養素，如長鏈多不飽和脂肪酸，使患兒能夠保持良好的營養狀態；
    （3）保證患兒對治療的最佳依從性；
    （4）同時考慮到患兒的生活質量。

    目前國內外對苯丙酮尿癥（PKU）的治療主要有以下幾種。

    4.1 限制苯丙氨酸攝入的傳統飲食療法

    由于患兒體內無法正常代謝苯丙氨酸，所以必須限制攝入，防止異常代謝產物在體內積聚至毒性水平。另一方面，苯丙氨酸屬于必需氨基酸，缺乏了會影響患兒的發育，患兒的主要飲食是低蛋白的不含苯丙氨酸的氨基酸混合物，同時加入礦物質、維生素和其他營養素，可見苯丙酮尿癥（PKU）患者的飲食控制是非常嚴格的。飲食療法對于嬰幼兒患者是必要的，但是隨著患者年齡的增長，其依從性往往下降，有報道長期堅持苯丙氨酸控制飲食的患兒也會表現出大腦功能受損，智力發育低于同等年齡兒童，所以盡管控制苯丙氨酸飲食對苯丙酮尿癥（PKU）有效，但并不是一種理想的治療方法。

    4.2 BH4相關藥物治療

    如前所述，Phe的代謝除了受苯丙氨酸羥化酶影響外，也受到BH4的影響，前者缺乏即為典型苯丙酮尿癥（PKU），而后者的異常則表現為四氫生物蝶呤異常型。有學者發現，某些PAH缺乏的苯丙酮尿癥（PKU）患者在補充BH4后血漿內Phe的水平有所降低，而BH4反應性的苯丙酮尿癥（PKU）患者單獨服用BH4也可取得良好的效果。目前的商品化的BH4為二鹽酸沙丙蝶呤片（sapropterin dihydrochloride），于2007年12月13日獲得美國FDA批準上市，商品名為Kuvan。大約20%的苯丙酮尿癥（PKU）患者對沙丙蝶呤的治療有反應，導致血苯丙氨酸濃度的下降。而在另一個研究中，采用雙盲的方法對兩組患者進行檢測，6周后，95%的實驗組患者和9%的對照組患者的血苯丙氨酸濃度下降了至少30%。提示某些對BH4反應的患者可以應用沙丙蝶呤作為治療方法補充飲食治療，甚至可能替換飲食治療。但Alberto Ponzone等的實驗表明大多數苯丙酮尿癥（PKU）患者服用BH4制劑后血漿內Phe和酪氨酸的水平與對照組無明顯差異，他們認為BH4在苯丙酮尿癥（PKU）患者蛋白代謝途徑中的作用還有待于進一步研究。

    另外，有些藥物還在實驗階段。如苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia-lase, PAL），該酶存在于肝臟中，負責飲食中部分苯丙氨酸的降解，其降解產物氨和轉苯乙烯酸對苯丙酮尿癥（PKU）患者無害。PAL經過固定后可永久地降解苯丙氨酸進而抑制其吸收，動物實驗提示其降低苯丙氨酸水平的能力甚至高于飲食控制。其缺點是口服易被腸道內的消化酶分解，而注射又有較強的免疫原性。目前，科學家正在采用體外重組的方法合成PAL并用于動物實驗。目前針對PAH缺乏的基因治療方法也在研究中。科學家們將攜帶表達PAH基因的cDNA的重組腺病毒放置入PAH缺陷小鼠的肝循環，10%～80%的肝臟PAH活性得以恢復，進而保持血清中的苯丙氨酸濃度正常。這一方法的主要問題是轉運效率低和抗重組腺病毒載體的抗體出現。科學家們試圖應用免疫抑制劑減少干擾腺病毒載體的抗體出現，并在小鼠實驗中取得了一定療效。我們期待今后的幾年里，應用一種或多種治療苯丙酮尿癥（PKU）的方法，結合不很嚴格的飲食限制，完全控制苯丙酮尿癥（PKU）患者血苯丙氨酸的水平。然而，在嬰兒期，低苯丙氨酸飲食仍是最優選擇。但一旦患者難以繼續堅持飲食治療，應該采取一些替換治療。

    5 小結

    苯丙酮尿癥（PKU）屬于基因水平的疾病，也是少數可以治愈的疾病，如果能夠開展大規模的病例篩查，做到早診斷、早治療，就能最大限度地減輕苯丙酮尿癥（PKU）患者的臨床癥狀，保證其正常生長發育，提高生活質量。目前針對苯丙酮尿癥（PKU）的研究主要集中在確定PAH基因突變的位點和類型，以及如何針對其突變在基因水平給予預防、控制和修復。相信在不久的將來，人類可以在基因水平上徹底治愈苯丙酮尿癥（PKU）及其他類似的基因突變導致的疾病。