中国医科大学学报  2022, Vol. 51 Issue (10): 951-954

文章信息

郭明明, 贺琳晰, 杨妮
9例丙酸血症患儿临床、基因特点及随访观察
Genetic features and clinical course of propionic academia: a case series of nine children
中国医科大学学报, 2022, 51(10): 951-954
Journal of China Medical University, 2022, 51(10): 951-954

文章历史

收稿日期:2021-09-03
网络出版时间:2022-10-01 7:45
9例丙酸血症患儿临床、基因特点及随访观察
郭明明 , 贺琳晰 , 杨妮     
中国医科大学附属盛京医院小儿重症监护病房, 沈阳 110004
摘要:选取2015年1月至2020年12月于中国医科大学附属盛京医院小儿重症监护病房住院治疗的9例丙酸血症患儿。通过分析病史及随访观察, 发现丙酸血症患儿常以呕吐伴嗜睡及感染后迅速发生的意识障碍为首发症状; 神经系统损害是其常见合并症, 孤立的心肌病也可能是丙酸血症的不典型表型; 早期诊断及积极持续的治疗是影响预后的主要因素。
关键词丙酸血症    心肌病    基因突变    预后    
Genetic features and clinical course of propionic academia: a case series of nine children

丙酸血症(propionic acidemia,PA)是一种常染色体隐性遗传病,由丙酰辅酶A羧化酶(propionyl CoA carboxylase,PCC)活性缺乏引起,发病率因地区不同存在差异,国外报道为1/10万~2/10万[1],我国尚无全国发病率的报道,但部分地区筛查提示发病率为0.5/10万~0.7/10万[2-3]。丙酰辅酶A是必需氨基酸异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和奇链脂肪酸代谢的中间产物,通过转化为甲基丙二酰辅酶A等最终经三羧酸循环代谢[4]。PCC位于线粒体内,是催化丙酰辅酶A生成甲基丙二酰辅酶A的关键酶,由α和β 2个亚基组成,并分别由PCCA和PCCB基因编码,任何一个基因的双等位突变均可引起PCC活性降低,体内丙酰辅酶A及旁路途径产生的丙酸、3-羟基丙酸、甲基枸橼酸等积蓄,从而导致PA的发生。PA患儿临床表现多样,从多系统受累至单纯的心肌病均可发生[5],缺乏特异性,病死率和致残率高,早期诊断和及时治疗是改善预后的关键。本文对我院小儿重症监护病房确诊的9例PA患儿的临床表现、基因型特点及预后随访进行报道,以提高对本病的认识。

1 材料与方法 1.1 研究对象

选取2015年1月至2020年12月于中国医科大学附属盛京医院小儿重症监护病房住院并确诊的PA患儿共9例,其中,男5例,女4例,发病年龄20 d~11岁。

1.2 诊断标准

所有患儿符合以下诊断标准[6]:(1)气相色谱质谱仪尿有机酸分析中,丙酸、3-羟基丙酸、甲基枸橼酸升高;(2)液相色谱-串联质谱仪血液氨基酸、游离肉碱及酰基肉碱谱分析中,丙酰肉碱(propionyl carnitine,C3)浓度 > 5.0 μmol/L,且C3与乙酰肉碱(acetylcarnitine,C2)比值> 0.25;(3)基因检测最终确认存在PCCAPCCB双等位基因突变。

1.3 研究方法

回顾性分析患儿的病史及临床资料,根据发病年龄,分为早发型(发病年龄≤3个月)及晚发型(发病年龄 > 3个月)[7]。自患儿出院1个月开始,每3~6个月进行电话随访,随访时间最短1个月,最长3年。所有患儿完善血常规、尿常规、血气分析、血氨、血乳酸、血糖、肝肾功能、心肌酶及颅脑磁共振成像检查,同时取患儿及其父母外周静脉血进行基因检测。所有检查均已获得患儿家长知情同意。

2 结果 2.1 一般资料

9例患儿中,3例为早发型,6例为晚发型。3例早发型患儿中,2例以呕吐伴嗜睡为首发症状,1例以频繁抽搐伴嗜睡为首发症状。6例晚发型患儿中,3例以发热伴嗜睡/意识障碍为首发症状,3例以呕吐伴意识障碍为首发症状。所有患儿发病前均无明显智力及运动发育迟缓表现。见表 1

表 1 患儿临床资料
编号 性别 发病年龄 确诊年龄 首发症状 末次随访 随访结果
1 3个月 4个月 呕吐伴嗜睡2 d 30个月后 死亡
2 11岁 11岁 呕吐1次,意识障碍7 h 2年后 心肌病
3 6岁 6岁 呕吐2 d,抽搐伴意识障碍1 d 1个月 死亡
4 4岁 4岁 呕吐5 d,意识障碍1 d 3年后 发育迟缓
5 1个月 2个月 呕吐4 d,嗜睡1 d 1年后 死亡
6 3岁 4岁 发热5 d,意识障碍伴抽搐3 d 2年后 死亡
7 20 d 2个月 抽搐2周,加重伴嗜睡1周 6个月后 死亡
8 6岁 6岁 发热3 d,嗜睡7 d - 院内死亡
9 9个月 10个月 发热2 d,嗜睡1 d 1年后 死亡

2.2 实验室检查

所有患儿血糖、血乳酸均未见异常;血常规5例正常,2例三系减少,1例粒细胞减少,1例血小板减少;血气分析3例代谢性酸中毒(pH 6.90~7.07),6例正常;除1例患儿血氨正常外,余8例血氨均升高(49.5~409.5 μmol/L,中位数为180.85 μmol/L,正常值:9~33 μmol/L)。除1例患儿颅脑磁共振正常,余8例均有异常,其中7例基底节区异常(4例仅苍白球受累,3例苍白球及尾状核均受累),4例皮层受累,3例丘脑受累,2例脑干受累,1例小脑受累(表 2图 1)。1例患儿心脏彩超示左心室运动普遍稍弱,余8例正常。9例患儿C3为10.66~49.33 μmol/L,中位数为21.56 μmol/L(正常值0.5~5 μmol/L);C3/ C2为0.4~ 5.52,中位数为1.32(正常值0~0.25);3-羟基丙酸为2.6~995.2,中位数为77.15(正常值0~1.1)。

表 2 患儿实验室检查特点
编号 血常规 血气 血氨(μmol/L) 颅脑磁共振
1 三系减少 正常 211.3 右枕部长T1、长T2信号
2 正常 正常 正常 正常
3 正常 代谢性酸中毒 150.4 双大脑半球、基底节、丘脑、小脑齿状核、脑干DWI高信号
4 正常 代谢性酸中毒 240.2 双基底节长T2信号,flair高信号
5 三系减少 正常 256.5 双侧基底节、丘脑对称性DWI高信号
6 粒细胞减少 正常 75.4 双侧基底节对称性长T2信号
7 血小板减少 正常 409.5 双侧额叶皮层、基底节、丘脑、大脑脚DWI高信号
8 正常 正常 49.5 双侧额、顶叶皮层、基底节长T2信号,DWI高信号
9 正常 代谢性酸中毒 102.2 双基底节斑片状长T1、长T2信号,DWI高信号

A,T2W示基底节区受累;B,T2 Flair示额叶或顶枕叶皮层受累;C,DWI示基底节/丘脑或丘脑/大脑脚受累. 图 1 PA患儿颅脑磁共振结果

2.3 基因检测结果分析

9例患儿均为复合杂合突变,未见纯合突变,其中,PCCA基因突变3例,PCCB基因突变6例。共发现基因突变19种,其中,错义突变12种,移码突变3种,无义突变2种,剪切突变2种。19种突变中16种为点突变(16/19,84.2%),2种插入突变,1种缺失突变。19种突变中10种为新发现的突变,9种为已知突变。见表 3

表 3 患儿基因突变结果
编号 基因 外显子/内含子 突变位点 突变类型 是否报道
等位基因(父源) 等位基因(母源)
1 PCCA Ex2 c.131G > T - 错义
PCCA Ex2 c.129_c.130insTA - 移码
PCCA Int22 - c.2041-1G > C 剪切
2 PCCA Ex19 c.1772T > C - 错义
PCCA Ex2 - c.151C > T 错义
3 PCCA Ex6 c.451G > T - 无义
PCCA Ex10 - c.809T > C 错义
4 PCCB Ex11 c.1200C > G - 错义
PCCB Ex1 - c.172C > T 无义
5 PCCB Ex12 c.1288A > C - 错义
PCCB Ex13 - c.1339C > T 错义
6 PCCB Ex8 c.834_c.835insC - 移码
PCCB Ex14 - c.1466T > C 错义
7 PCCB Ex8 c.839delT - 移码
PCCB Ex12 - c.1283C > T 错义
8 PCCB Ex12 c.1334C > G - 错义
PCCB Ex13 - c.1399C > T 错义
9 PCCB Ex2 c.241G > A - 错义
PCCB Int7 - c.764-2A > G 剪切

2.4 随访及预后

患儿确诊后均建议限制天然蛋白,改为特殊配方奶粉/营养粉+少量天然蛋白方式喂养,同时建议口服左卡尼汀及监测血氨。3例早发型患儿中,1例因频繁抽搐,家属放弃特殊喂养,6个月后随访时已死亡,另外2例早发型患儿虽坚持特殊喂养,但仍于1~3年后因感染性疾病急性加重后死亡。6例晚发型患儿,1例院内死亡;1例确诊后即表示放弃治疗,1个月后随访时已死亡;2例家属坚持特殊喂养1~2年后因感染性疾病急性加重后死亡;1例患儿坚持特殊喂养3年,随访时仍生存,但存在严重发育迟缓(智力轻度异常,仅能独坐,不能站立);1例患儿入院时仅有心肌病表现,出院后间断限制天然蛋白饮食及口服辅酶Q10治疗,第2年随访时心功能未见恶化,亦无其他新发异常。

3 讨论

PA是一种遗传性疾病,新生儿至成年期均可发病。早发型为PA的常见类型,多在新生儿期出现喂养困难、呕吐、肌张力下降、嗜睡等症状,实验室检查可见代谢性酸中毒、高氨血症等,如不及时诊断治疗,可迅速进展出现抽搐、昏迷等症状,此时即使治疗,也常会遗留后遗症,甚至死亡[8];本组9例患儿3例为早发型,其中1号及5号家属提供的病史中无喂养困难及肌张力异常,因呕吐后嗜睡,腰穿正常,血常规三系减少,遂完善血尿质谱检查确诊;7号以抽搐起病,抽搐1周后出现肌张力下降及嗜睡,因抽搐起病年龄早,临床特征与特发性癫痫不同,完善检查确诊。晚发型PA患儿发病前常无异常,多在感染、手术后等应激状态下出现代谢危象,引发嗜睡、昏迷、精神异常等症状,易被误诊为脑炎[9]。本组6例晚发型患儿住院时均无智力及运动发育障碍,于发热/呕吐后迅速出现意识障碍,完善腰穿检查正常,遂完善血尿质谱检查确诊;其中6号患儿确诊前1年也曾有发热抽搐伴意识障碍病史(伴血小板减少),当时诊断为“重症脑炎”。

神经系统损害是PA最常见的合并症,典型损伤常位于基底节、丘脑、皮层,此外还可出现小脑及白质病变等[10]。本组9例中8例颅脑磁共振异常,7例为基底节受累,说明基底节对称性损伤,可作为PA的线索。心肌损害也是PA的常见合并症,QT间期延长、心肌病及心力衰竭是PA患者常见的死亡原因[11]。2号患儿入院后实验室检查、颅脑磁共振均正常,因心电图QT间期延长,心脏彩超示左心室功能减弱,考虑心肌病,进一步行基因检查确诊,提示单独发生的心肌病也可能是PA的不典型临床表型[5]。此外,研究[12]报道,高氨血症、低血糖、代谢性酸中毒、血液系统异常(贫血、粒细胞及血小板减少)等也是PA的常见合并症,但本组9例患儿均无低血糖发生,代谢性酸中毒及血液系统异常的发生率也不高。目前HGMD数据库共报道了153种PCCA和138种PCCB基因突变,以错义或无义突变为主,其余为插入/缺失及剪切突变等。本组9例患儿共检出PCCA基因突变7种(4种为新发现的突变),PCCB基因突变12种(6种为新发现的突变),较高的新发现突变率说明PCCAPCCB基因无热点突变区域[13]。而本组患儿的高死亡率也提示相较于基因型,临床表型、早期诊断及积极持续的治疗才是影响PA患儿预后的主要因素。

现阶段PA仍缺少特异性的治疗方法,急性期可短期终止蛋白质摄入,补液、纠酸,必要时采取血液净化治疗。长期治疗以限制蛋白质饮食为主,保证充足热量,配合不含异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、蛋氨酸的特殊配方奶粉/米粉,补充微量元素及矿物质,保障患儿的生长发育,少量低蛋白天然饮食对预防必须氨基酸缺乏仍是必要的[14]。另外间断口服甲硝唑或新霉素可抑制肠源性丙酸产生,苯甲酸钠和氨甲酰谷氨酸可用于高氨血症的治疗。而对于饮食及药物控制不良的PA患儿,建议在发生永久性神经系统损害前进行肝移植手术[15]

综上所述,PA患儿临床表现严重,预后不良,但随着新生儿筛查及基因诊断技术的发展,早期诊断和特殊饮食治疗为改善患儿的预后提供了条件。希望随着酶替代治疗技术的发展和新生儿筛查的普及,PA患儿的预后能够获得进一步改善。

参考文献
[1]
MYLES JG, MANOLI I, VENDITTI CP. Effects of medical food leucine content in the management of methylmalonic and propionic acidemias[J]. Curr Opin Clin Nutr Metab Care, 2018, 21(1): 42-48. DOI:10.1097/MCO.0000000000000428
[2]
洪芳, 黄新文, 张玉, 等. 浙江省新生儿有机酸尿症筛查及随访分析[J]. 浙江大学学报(医学版), 2017, 46(3): 240-247. DOI:10.3785/j.issn.1008-9292.2017.06.03
[3]
韩凤, 鄂慧姝, 韩连书, 等. 质谱技术检测羊水代谢物对丙酸血症进行产前诊断[J]. 中华生殖与避孕杂志, 2017, 37(11): 918-922. DOI:10.3760/cma.j.issn.2096-2916.2017.11.011
[4]
WONGKITTICHOTE P, AH MEW N, CHAPMAN KA. Propionyl-CoA carboxylase-A review[J]. Mol Genet Metab, 2017, 122(4): 145-152. DOI:10.1016/j.ymgme.2017.10.002
[5]
LEE TM, ADDONIZIO LJ, BARSHOP BA, et al. Unusual presentation of propionic acidaemia as isolated cardiomyopathy[J]. J Inherit Metab Dis, 2009, 32 Suppl 1(1): S97-S101. DOI:10.1007/s10545-009-1084-1
[6]
BAUMGARTNER MR, HÖRSTER F, DIONISI-VICI C, et al. Proposed guidelines for the diagnosis and management of methylmalonic and propionic academia[J]. Orphanet J Rare Dis, 2014, 9: 130. DOI:10.1186/s13023-014-0130-8
[7]
SASS JO, HOFMANN M, SKLADAL D, et al. Propionic acidemia revisited: a workshop report[J]. Clin Pediatr (Phila), 2004, 43(9): 837-843. DOI:10.1177/000992280404300908
[8]
MANOLI I, VENDITTI CP. Disorders of branched chain amino acid metabolism[J]. Transl Sci Rare Dis, 2016, 1(2): 91-110. DOI:10.3233/TRD-160009
[9]
SHIBATA N, HASEGAWA Y, YAMADA K, et al. Diversity in the incidence and spectrum of organic acidemias, fatty acid oxidation disorders, and amino acid disorders in Asian countries: selective screening vs. expanded newborn screening[J]. Mol Genet Metab Rep, 2018, 16: 5-10. DOI:10.1016/j.ymgmr.2018.05.003
[10]
WONGKITTICHOTE P, AH MEW N, CHAPMAN KA. Propionyl-CoA carboxylase-A review[J]. Mol Genet Metab, 2017, 122(4): 145-152. DOI:10.1016/j.ymgme.2017.10.002
[11]
BAUMGARTNER D, SCHOLL-BÜRGI S, SASS JO, et al. Prolonged QTc intervals and decreased left ventricular contractility in patients with propionic academia[J]. J Pediatr, 2007, 150(2): 192-197. DOI:10.1016/j.jpeds.2006.11.043
[12]
BERNHEIM S, DESCHÊNES G, SCHIFF M, et al. Antenatal nephromegaly and propionic acidemia: a case report[J]. BMC Nephrol, 2017, 18(1): 110. DOI:10.1186/s12882-017-0535-4
[13]
KÖR D, SEKER-YILMAZ B, BULUT FD, et al. Clinical features of 27 turkish propionic acidemia patients with 12 novel mutations[J]. Turk J Pediatr, 2019, 61(3): 330-336. DOI:10.24953/turkjped.2019.03.003
[14]
FRASER JL, VENDITTI CP. Methylmalonic and propionic acidemias: clinical management update[J]. Curr Opin Pediatr, 2016, 28(6): 682-693. DOI:10.1097/MOP.0000000000000422
[15]
RELA M, BATTULA N, MADANUR M, et al. Auxiliary liver transplantation for propionic acidemia: a 10-year follow-up[J]. Am J Transplant, 2007, 7(9): 2200-2203. DOI:10.1111/j.1600-6143.2007.01899.x