有机酸血症的诊治及筛查

有机酸血症（organicacidemia）是由于体内有机酸代谢过程中酶的功能缺陷，导致体内有机酸及其旁路代谢产物蓄积，从而引起的一类疾病。年Tanaka运用气相色谱/质谱联用技术（gaschromatographic/massspectrometry，GC/MS）发现了首例异戊酸血症，迄今已陆续发现了数十种疾病。这些疾病的临床表现无特异性，自胎儿期到成年各个时期均可发病。部分患者可以呕吐、代谢性酸中毒、低血糖、昏迷等形式急性起病，以进行性神经系统损害为主，可伴有其他组织器官损伤，死亡率很高，存活者多遗留智力残疾。有机酸血症多数为常染色体隐性遗传病，常见疾病包括甲基丙二酸血症（methymalonicacidemia，MMA）、丙酸血症（propionicacidemia,PA）、异戊酸血症（isovalericacidemia，IVA）、戊二酸血症Ⅰ型（glutaricacidemiatypeⅠ,GA-Ⅰ）、3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症（3-methylcrotonyl-coenzymeAcarboxylasedeficiency，MCCD）、3-甲基戊烯二酸尿症（3-methylglutaconicacidurias，MGA）、3-羟基-3-甲基-戊二酰辅酶A裂解酶缺乏症（3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzymeAlyasedeficiency，HMG）、生物素酶缺乏症（biotinidasedeficiency，BTDD）和全羧化酶合成酶缺乏症（holocarboxylasesynthetas，HLCS）等［1］。近20余年随着串联质谱（tandemmassspectrometry，MS/MS）和GC/MS技术应用于遗传代谢病筛查及检测，有机酸血症的诊断率得到提高。不同国家的有机酸血症发病率存在差异，为1∶（～）［1］。浙江省万新生儿筛查资料证实其有机酸血症的总发病率为1∶，其中MMA占43.5%，其次为MCCD，占29.3%，其余为PA、GA-Ⅰ、IVA等［2］。虽然有机酸血症单病种发病率较低，但因病种较多，整体发病率并不低，且临床表现无特异性，故应重视有机酸血症的检测、诊断及治疗［3-4］。

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病因及发病机制

有机酸是氨基酸、脂肪酸、类固醇、碳水化合物或者某些药物在体内代谢的中间产物。由于其代谢途径中某种酶的基因突变和（或）功能缺陷，导致其中间代谢产物和旁路代谢产物异常蓄积，引起代谢性酸中毒及脑、肝、肾、心脏、骨髓等脏器功能损害。除前体物质的蓄积外，旁路代谢产物增加，其他相关有机酸的产生亦随之增多。如MMA、PA，体内除甲基丙二酸、丙酸的蓄积外，合并3-羟基丙酸、丙酮酸及3-羟基丁酸的蓄积，线粒体能量合成功能下降。异常的酸性代谢物蓄积于多脏器，可造成多系统损伤。当感染、应激等诱因存在时，疾病可急性发作，分解代谢增强，异常酸性代谢物进一步增多，病情加剧。有机酸在代谢过程中需与辅酶A结合成酰基辅酶A才能逐步代谢，酰基辅酶A与肉碱结合形成酰基肉碱，辅助有机酸排出。因此有机酸血症病程中过多的有机酸可导致游离肉碱消耗，酰基肉碱累积［4］。

02

临床表现

有机酸血症的临床表现复杂且无特异性，发病年龄各异，相同病种在不同的时期亦可有不同的表现。有机酸血症可以为急性发作,亦可为慢性过程，但在发热、腹泻、外伤、手术、饥饿等应激状态下可诱发急性发作。

有机酸血症急性期临床表现常为喂养困难、拒乳、呕吐、呼吸急促、嗜睡、惊厥、意识障碍、肌张力障碍、代谢性酸中毒、高氨血症、低血糖、肝肾功能损害、心肌酶谱增高等生化异常。重度有机酸蓄积还可造成骨髓抑制，引起红细胞、白细胞和血小板计数下降。新生儿、婴儿早期急性起病者往往病情进展较快。有机酸血症急性发作如不能及时治疗，死亡率较高，存活者多遗留严重神经系统残疾［5］。

大部分有机酸血症稳定期以进行性神经系统损害为主，常于婴幼儿期起病，部分患者可于学龄期或成年后起病，表现为智力运动发育障碍、癫痫、肌张力障碍、共济失调等，并逐渐加重。其他系统可出现喂养困难、顽固性呕吐、腹泻、体重增加不良、体格发育落后、皮疹、肝脾大等多脏器损害的症状体征。部分MMA以肺动脉高压及肾脏损伤为首发症状。

03

实验室及影像学检测

有机酸血症的实验室检测包括常规检测及特异性检测。特异性检测包括血MS/MS、尿GC/MS及基因检测。常规实验室检测方面，急性期可出现代谢性酸中毒、血糖降低、血氨增高、高乳酸血症、肝肾功能异常、贫血、酮症酸中毒等。故对于出现这些表现的患者，原因不明时需要考虑有机酸血症的可能。血氨基酸及酰基肉碱检测可通过MS/MS检测，用于有机酸血症的诊断及筛查。如MMA和PA表现为丙酰肉碱、丙酰肉碱/乙酰肉碱比值升高，合并高同型半胱氨酸血症的MMA可伴有蛋氨酸降低；GA-Ⅰ表现为戊二酰肉碱增高；IVA表现为异戊酰肉碱升高；MCCD、MGA、HMG、BTDD、HLCS均表现为3-羟基异戊酰肉碱升高。尿有机酸可通过GC/MS检测。不同有机酸血症可检测出不同的特异性的有机酸。如MMA表现为甲基丙二酸、甲基枸橼酸增高；PA表现为甲基枸橼酸和3-羟基丙酸升高；GA-Ⅰ表现为戊二酸和3-羟基戊二酸升高；MCCD表现为3-甲基巴豆酰甘氨酸和3-羟基-异戊酸升高；MGA表现为3-甲基戊烯二酸升高；HMG表现为3-羟基-3-甲基戊二酸升高等。基因检测是确诊有机酸血症的重要方法。有机酸血症可由1个基因突变所致，也可由不同的基因突变所致。对于单个基因突变所致的疾病，可行单基因测序，快速明确诊断。对于多个基因突变所致的疾病，建议选用包含所有有机酸血症致病基因的基因检测包（Panel）或全外显子测序，有助于快速明确基因诊断。需要注意的是，即使基因检测到突变，尤其是新发突变，也不能直接诊断为相关的疾病，需要结合特异性生化标记物才能确诊，若相关的生化标记物正常，则不能确诊。

影像学检查包括：①头颅磁共振检查：有机酸血症常伴脑损伤，不同病种表现无特异性。如MMA常见对称性基底节损害，双侧苍白球信号异常，脑白质脱髓鞘变性、软化、坏死，脑萎缩及脑积水等。PA亦可表现为脑萎缩（伴脑室扩大，蛛网膜下间隙增宽）、髓鞘化延迟、不同程度的基底节改变。GA-Ⅰ典型的表现为额颞叶脑实质萎缩，双侧大脑侧裂和颞前极蛛网膜下腔增宽，额颞叶脑实质萎缩。硬膜下积液或出血亦常见［3］。②心脏彩超：肺动脉高压是MMA合并高同型半胱氨酸血症型的严重并发症，在国内例MMA患者中的发生率为1.7%［6］。肺动脉高压多发生于晚发型男性患儿，临床以气促、呼吸困难和发绀症状为突出表现，多存在低氧血症，肺部高分辨率CT多呈肺静脉闭塞病改变，肺动脉高压常与肾受累同时存在，致病基因多为MMACHC，及时诊断并给予针对MMA的治疗以及恰当的抗

肺动脉高压治疗，肺动脉压力短期内多可恢复正常。但应注意重症患儿可危及生命［7］。

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有机酸血症新生儿筛查

鉴于有机酸血症在我国发病率较高，且部分有机酸血症有较好的治疗方法，故行新生儿有机酸血症筛查很有必要，可达到早诊断、早治疗、改善预后的目的。目前用于新生儿有机酸血症筛查的技术主要是血MS/MS筛查。另外，基因二代测序技术亦可用于新生儿有机酸血症基因筛查。新生儿血MS/MS筛查主要通过检测干血滤纸片中酰基肉碱水平，进行有机酸血症筛查［8］，特异性、敏感性及准确性均较高，且快速、高通量，适合大规模的新生儿群体筛查，作为目前国内外新生儿有机酸血症筛查的主要方法，经过20余年的应用，已经使数万例患儿得到早诊断及早治疗。MS/MS检测样品前处理方法分为衍生法（使用盐酸正丁醇衍生）及非衍生法，前者可以对各种酰基肉碱进行区分，但需要衍生试剂；后者不需要使用衍生试剂，但不能区分分子量相同的酰基肉碱，如丙二酰肉碱与3-羟基丁酰肉碱、丁二酰肉碱与3-羟基异戊酰肉碱及戊二酰肉碱与3-羟基己酰肉碱。对于MS/MS阳性者，应召回新生儿再次采血复查，若召回检测仍阳性，则对阳性患儿进行诊断检测。生物素酶活性测定用于生物素酶缺乏症筛查，已被纳入一些国家的新生儿筛查方案［9］。Lara等［10］采用定性比色法对新生儿的干血滤纸片测定生物素酶活性，初筛多种羧化酶缺乏症（multiplecarboxylasedeficiency，MCD）阳性患者。国外亦有研究尝试建立将生物素酶活性和几种溶酶体贮积疾病（Pompe、Fabry、Gaucher、Hurler和Hunter病）同步筛查的技术体系［11］。在我国仅少数单位将生物素酶活性测定用于临床检测［12］。MS/MS筛查属于代谢物检测，存在一定的假阳性及假阴性，故有必要对新生儿直接进行基因筛查。利用基因检测包进行新生儿筛查，国外已经尝试［13］。对于利用全基因组或全外显子进行新生儿基因筛查，美国及欧洲国际相关组织持否定态度［14-15］。设计合适的包含数十种或数百种疾病的基因包更适合新生儿基因筛查［16］。而且新生儿基因筛查在成为公共卫生项目实施之前，尚需要进行伦理及经济学分析。

05

诊断及鉴别诊断

不同的有机酸血症有特异的血酰基肉碱及尿有机酸增高，故诊断依据为：①临床表现为不明原因的呕吐、惊厥、酸中毒、肌张力异常、发育落后等；新生儿筛查患者可无临床表现。②血MS/MS检测示特异酰基肉碱及相关酰基肉碱比值增高；③尿GC/MS检测示特异有机酸增高。④基因检测到相关基因突变。具备上述前3项可以确诊，具备②、④或③、④亦可以确诊，具备①、④，尚不能确诊，需要检测对应的血酰基肉碱或尿有机酸增高，才可以确诊。

鉴别诊断各种有机酸血症时，其临床表现和普通生化检查通常无特异性，不同有机酸血症的鉴别诊断有赖于质谱技术检测出各自特异性的代谢物或基因检测。如MMA和PA的MS/MS均表现为丙酰肉碱升高，应用GC/MS检测尿有机酸对这两种疾病的鉴别至关重要［17］。

06

治疗

有机酸血症急性期的治疗分为3个方面：①维持能量、酸碱及电解质平衡：合适的能量供给对某些代谢性疾病非常重要。适当的能量供给可阻止机体组织的分解代谢。出现明显的高氨血症时应停止供给外源性的蛋白质，但完全禁止蛋白质摄入不宜超过24h（特殊情况下48h）。应保证输液通道畅通，特别是血氨较高时，需要血透或腹透，以便尽快降低血氨水平；维持水及电解质平衡；为避免及减轻脑水肿，应将血清钠维持在正常高限。以上措施要求在首发症状时即采取急救处理，这段时间内应纠正代谢失衡，尽可能得出疾病诊断［3］。鉴于有机酸代谢异常急性发作时病情危重，死亡率极高，存活者易遗留严重神经系统损害，临床高度疑似或新生儿筛查初次结果显著增高时，可在确诊前即进行治疗［4］，不需要等待复查或其他检测结果。②饮食治疗：根据缺陷类型，急性期应回避该有机酸血症不能代谢的食物成分，用其他食物成分替代供能。如血氨明显升高，需要暂时禁止蛋白质摄入，但不能超过48h，否则会出现机体自身蛋白质分解代谢和毒性产物再次升高的危险。如MMA急性期回避含天然蛋白质的膳食，经口或鼻饲给予无异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苏氨酸的特殊配方营养粉。但在急性失代偿期，如血氨μmol/L，不仅须限制天然蛋白，也应停用MMA特殊配方奶粉，予以葡萄糖、麦芽糊精、中链脂肪酸供能。需要再次强调的是，有机酸血症完全限制蛋白质的时间不应超过48h，24h后需逐渐开始补充含蛋白质的食物，自蛋白质每天0.5g/kg起同时补充天然食物及特殊配方奶粉［18］。对于喂养困难的患儿，必要时可采用鼻饲喂养。③药物治疗：羟钴胺对于维生素B12反应型MMA、生物素对于MCD有特殊的疗效。其余有机酸血症多无特效药，需根据情况对症处理。有机酸血症急性发作伴随代谢性酸中毒时，堆积的有机酸会消耗肉碱，此时需补充左旋肉碱，常用剂量为每天50～mg/kg。有机酸血症伴高氨血症时，可用精氨酸（每天～mg/kg）、苯甲酸钠或苯丁酸钠辅助降氨［3,18］。

有机酸血症稳定期的治疗方法有如下几个方面：①饮食治疗：根据代谢缺陷，给予相应的特殊饮食。对于与氨基酸代谢有关的病种适当限制天然蛋白质，补充特殊氨基酸粉或奶粉，如PA和维生素B12无反应型MMA，应补充去除异亮氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、缬氨酸的特殊氨基酸粉或配方奶粉；GA-Ⅰ需给予去除赖氨酸和色氨酸的特殊配方奶粉；IVA则需给予去除亮氨酸的特殊配方奶粉。可根据临床危重程度、疾病特异性酰基肉碱和有机酸的水平酌情决定特殊奶粉与正常奶粉的喂养比例。②药物治疗：根据不同的病种可给予适当的药物治疗，左旋肉碱可协助有机酸代谢，故适用于治疗所有有机酸血症，疾病稳定期剂量为每天50～mg/kg［3,18］。维生素B12反应型MMA羟钴胺治疗效果佳；合并同型半胱氨酸血症的MMA给予甜菜碱、叶酸和蛋氨酸补充；MCD给予生物素治疗。③康复治疗：部分有机酸血症患者可表现为进行性的运动、智力发育迟缓及肌张力障碍等，康复训练对上述患者都是有益的。早期评估、转诊和实施适龄康复训练会显著提高患儿的独立性和生活质量［19］。④肝移植：对于有机酸血症，饮食及药物治疗为首选，饮食及药物治疗效果较差、病情进行性加重者可选择肝移植。近年肝移植作为一种治疗PA和MMA的方法已取得一定的经验。Barshes等［20］对12例接受活体肝移植的PA患儿研究显示，其1年内存活率为72.2%，一些患儿临床症状明显改善，无需进行饮食限制和其他医学治疗。对于维生素B12无效型MMA，应尽早（1岁内）行肝移植，结合术后适当限制蛋白饮食并长期补充左卡尼汀，患儿代谢失代偿发生率可明显降低，肾功能损害也明显放缓，故肝移植是目前缓解症状、降低致残率、提高生活质量的有效方式［21-24］。但是肝移植对于患儿来说创伤较大，术后仍有一定的死亡风险和复发率，需要综合考虑肝移植的适应证、患者的预后及后续治疗，制定合适的治疗方案。⑤基因治疗：通过基因替代或基因导入治疗，从理论上讲是各种遗传病最理想的治疗方法,在临床研究水平,腺苷脱氨酶缺乏症是第1个成功的例子。但由于基因治疗面临诸多技术困难以及致肿瘤等问题，其前景迄今仍不明确，临床应用具有极大的挑战，还需要较长时间的探索。

07

产前诊断

大部分有机酸血症属于常染色体隐性遗传病，患者父母再生育患儿的概率约为25%；少部分属于X染色体遗传，再生男性患儿的患病概率约50%。通过产前诊断可达到胎儿诊断的目的。产前基因诊断可在孕16～20周时经羊膜腔穿刺或孕12～14周绒毛膜取样时提取胎儿细胞的DNA，对已明确基因型的家系进行产前基因诊断。对于产前生化诊断，因为羊水主要来自胎儿，若胎儿患有机酸血症，其母体羊水中对应的酰基肉碱及有机酸增高,故采用MS/MS检测羊水中酰基肉碱、GC/MS检测羊水中有机酸，有助于鉴别胎儿是否患有机酸血症［25-26］。羊水的质谱检测快速，可在2d内完成。医院应用质谱技术检测羊水中的酰基肉碱和有机酸，对例有机酸血症家庭的孕妇进行了成功的产前诊断，其结果与后续基因诊断符合率达到%［27-28］。这表明利用质谱技术对有机酸血症进行产前诊断，具有快速、特异、准确的优点，既可与基因检测联合产前诊断，又可弥补先证者因各种原因未进行基因检测或基因突变不明确的孕妇不能进行基因产前诊断的不足，为有机酸血症的产前诊断提供了另一途径。但是如果先证者基因突变位点不明确，生化检测相关代谢物异常不显著时，则较难判断胎儿是否患病。

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