苯丙酮尿症

苯丙酮尿症(phenylketonuriaPKU)是由于肝脏苯丙氨酸羟化酶(phenylalaninehydroxylasePAH)缺乏或活性减低而导致苯丙氨酸代谢障碍的一种遗传性疾病。在遗传性氨基酸代谢缺陷疾病中比较常见本病遗传方式为常染色体隐性遗传。临床表现不均一，主要临床特征为智力低下、精神神经症状湿疹皮肤抓痕征及色素脱失和鼠气味等脑电图异常如果能得到早期诊断和早期治疗，则前述临床表现可不发生智力正常，脑电图异常也可得到恢复。

中文名：苯丙酮尿症
英文名：phenylketonuria
别　名：苯酮尿症；苯丙氨酸羟化酶缺乏症；phenylalaninehydroxylasedeficiency

苯丙酮尿症是一种常见的氨基酸代谢病，是由于苯丙氨酸代谢途径中的酶缺陷，使得苯丙氨酸不能转变成为酪氨酸，导致苯丙氨酸及其酮酸蓄积并从尿中大量排出。临床主要表现为智能低下，惊厥发作和色素减少。本病属常染色体隐形遗传。其发病率随种族而异，美国约为1/14000，日本1/60000，中国1/16500。

苯丙酮尿症是先天代谢性疾病的一种，由于染色体基因突变导致肝脏中苯丙氨酸羟化酶(PAH)缺陷从而引起苯丙氨酸(PA)代谢障碍所致，引起中枢神经系统的损伤。神经系统异常体征不多见，可有脑小畸形，肌张力增高，步态异常，腱反射亢进，手部细微震颤，肢体重复动作等。由于黑色素缺乏，患儿常表现为头发黄、皮肤和虹膜色浅。患儿尿液中常有令人不快的鼠尿味。同时，患儿易合并有湿疹、呕吐、腹泻等。低苯丙氨酸饮食疗法是目前治疗经典型PKU的惟一方法，治疗的目的是预防脑损伤。对于非典型苯丙酮尿症的治疗除了饮食治疗以外，还应补充多种神经介质，如BH4、多种神经介质，如BH4、多巴、5-羟色胺、叶酸等。

本病为一种典型的隐性遗传疾病，多在儿童及青少年中发病特点是患者尿中可排泄大量的苯丙酮酸。

随着年龄的增大摄入的苯丙氨酸用于合成蛋白的量逐渐减少出生以后每天摄入的苯丙氨酸约为0.5g，儿童和成人增加到4g其中较大部分被氧化成酪氨酸，这一过程主要依赖于苯丙氨酸羟化酶(PAH)但也需要辅因子参与。如果这一氧化过程发生障碍，则有苯丙氨酸在体内堆积，在此情况下苯丙氨酸则通过其他途径进行代谢而产生苯丙酮酸有害物质苯丙酮尿(PKU)就是因为PAH活性减低或缺如而引起的一种遗传性疾病。PAH活性减低还可使酪氨酸受抑而使黑色素生成减少，羟苯丙酮酸酶受抑而使羟苯酮酸在体内堆积。

正常人PAH蛋白有折叠，并有铁结合位点。铁结合位点结构的保持与位于与活性位点相关的3D结构中的第349位的丝氨酸有关这个位点的丝氨酸与PAH结构的稳定性聚合和PAH的催化性质也具重要性。Fusetti等测定了人PAH(残基118～452)的结晶结构发现此酶与组成催化和四聚体化区的每个单聚体以四聚体结晶出现在四聚体化区的特性是存在与其他单聚体相互作用的交换臂因而形成一反平行的盘旋卷，而且明显的不对称，这是由于在导致盘旋卷螺旋的螯合区有两个交替构形所引起。最常见的PAH突变中的某些突变即发生于催化区和四聚体区的交界处
不同的PAH基因的突变使PAH活性受影响的程度不同，对PAH结构的影响也不一样Camez等用不同的表达系统揭示PAH突变：Leu348Val、Ser349Leu、Val388Met引起PAH蛋白有折叠缺陷将突变的PAH蛋白在大肠埃希杆菌中表达显示比野生型PAH蛋白有对热不稳定降解的时间过程也不相同。Bj∮rgo等研究了PAH7种错义点突变即R252G/QL255V/SA259V/T及R270S。另外还有一种突变为G272X当将这些突变的PAH蛋白与麦芽糖酶以融合蛋白形式共同表达于大肠埃希杆菌中证明人PAH蛋白折叠和聚合为同种四聚体/二聚体的能力有缺陷，大多数回收为无活性聚集型R252Q和R252G回收到具有催化活性的四聚体和二聚体R252G回收到一些二聚体。前述3种突变使PAH活性分别只有野生型活性的20%44%和4.4%。当在体外以耦联的转录-翻译系统表达时所有突变的PAH均回收到具有低同种特异性活性的非磷酸化和磷酸化型的混合物，所有这些PAH基因突变所表达的变异的人PAH蛋白在寡聚化方面均有缺陷。在体外实验对限制性蛋白溶解的敏感性增加，在细胞中的稳定性减低催化活性也有不同程度的减低，所有前述作用看来是由于单聚体结构紊乱的结果，根据人PAH催化区的晶体结构突变对折叠和单聚体寡聚体化的影响提供一种解析。

以上是一些肝PAH基因突变所引起的PAH蛋白结构和活性变异的相关性99%的高苯丙氨酸血症或PKU都是由于PAH基因突变引起，只有1%是由于辅因子生物合成或再生有障碍所致。PAH基因突变可累及外显子和内含子可为错义突变或无义突变突变类型有点突变、插入或缺失、提前停止编码、剪接和多态性。突变的基因型有纯合子杂合子和复合性杂合子Scriver等于1996年综述了PAH基因突变，在全世界26个国家81位研究者分析了3986突变的染色体，确定了243种不同的突变。到1999年3月Zekanowski等在论文中指出：世界上PAH基因突变已达350种以上。该作者研究了编码PAH酶调节区：部分的外显子3突变可引起经典的PKU、轻度的PKU和轻度的高苯丙氨酸血症后者的突变常位于71～94位的氨基酸残基汪宁指出到1998年4月止全世界PAH基因突变已增加到390种在中国1996年徐陵亭等报道已确定PAH基因突变有20多种，约占PAH突变基因的80%。大多数学者认为PAH突变的基因型与表型之间有相关，只少数病人例外Guldberg等人认为：部分病人PAH突变的基因型与表型之间的不一致可能是由于用以检查突变的方法或者由于表型分类不同所致。

不同的国家和地区PKU患者PAH基因突变有所不同，中国北方和南方人群PAH基因突变类型分布也不一致土耳其祖先病人的亚组中最常见突变为IVS1O-11G→A(占分析的等位基因的38%)；罗马尼亚PKU病人中PAH基因突变以Arg408Trp居多(占等位基因47.72%)，Lys363fsdelG(13.63%)和Phe225Thr占6.81%，3种突变占突变等位基因的70%；在捷克PKU病人中Arg408Trp突变占54.9%。对各地区人群PAH基因突变类型的分布的不同可能反映PAH基因突变有多种机制，包括拓荒者作用(foundereffect)遗传漂流(geneticdrift)过度互换性(hypermutability)和选择(selection)。

以上是肝脏PAH基因结构、性质和突变及突变所引起的PAH蛋白的异常PAH蛋白除了在肝脏细胞中表达外在非肝脏组织中也有表达，包括肾脏、胰腺和脑肾脏中PAH一级结构与肝脏中的一致，只是其调节不同于肝脏中的PAH但在机体苯丙氨酸平衡中肾脏的PAH可能起作用。

除了肝PAH活性缺如或降低可引起PKU外还有PAH的辅因子发生变化也可引起。参与PAH作用的主要辅因子有56，7，8-四氢生物蝶呤(5678-tetrahydrobiopterin)，此物质为苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸羟化必须的辅因子。负责编码此物质的基因为6-丙酮酰四氢蝶呤合酶(6-pyruvoyltetrahydropterin)合成酶(PTPS)基因如果这种酶基因发生突变，则PTP缺乏，PAH活性即使正常，也可引起PKU另一种可引起PKU的酶是二氢蝶呤还原酶。据此，PKU的发病牵涉到至少3种酶基因其中一个基因发生突变即可引起PAH活性缺如或减低从而引起PKU。

PKU是一种遗传性疾病，故新生儿即有高苯丙氨酸血症因未进食血苯丙氨酸及其有害的代谢产物浓度不高故出生时无临床表现。如果对新生儿未作苯丙酮尿症筛选，随着喂食的时间延长血中苯丙氨酸及其代谢产物逐渐升高临床症状才渐渐表现出来主要临床表现有：

1.生长发育迟缓除躯体生长发育迟缓外，主要表现在智力发育迟缓。表现在智商低于同龄正常婴儿,生后4～9个月即可出现。重型者智商低于50，约14%以上儿童达白痴水平，语言发育障碍尤为明显这些表现提示大脑发育障碍限制新生儿摄入苯丙氨酸可防止智力发育障碍重型PKU患儿智力发育障碍比轻型者血中苯丙氨酸浓度高，据此可以认为智力发育障碍与苯丙氨酸毒性有关但更为详细的病理生理机制仍不清楚。

2.神经精神表现由于有脑萎缩而有小脑畸形，反复发作的抽搐，但随年龄增大而减轻。肌张力增高，反射亢进。常有兴奋不安、多动和异常行为。

3.皮肤毛发表现皮肤常干燥，易有湿疹和皮肤划痕症由于酪氨酸酶受抑，使黑色素合成减少故患儿毛发色淡而呈棕色。

4.其他由于苯丙氨酸羟化酶缺乏，苯丙氨酸从另一通路产生苯乳酸和苯乙酸增多从汗液和尿中排出而有霉臭味(或鼠气味)。

一般而言临床表现与PAH基因突变的类型与临床表型的严重性相关，辅因子缺乏比PAH蛋白异常的临床表型较轻。

本病诊断应强调早期诊断以便得到早期治疗，以避免智力发育障碍要得到早期诊断必须在新生儿中进行苯丙酮尿症的筛查。

1.筛查方法国际上公认的常规筛查方法为Guthrie发现的细菌抑制法。国内已有PKU筛查试剂盒供应此方法是根据患儿血对培养的变异性枯草杆菌生长带的大小来估计血中苯丙氨酸的水平如果估计的血苯丙氨酸的水平在0.24mmol/L则为阳性此方法可用于出生后3～5天的婴儿。对有家族史的新生儿更应进行新生儿期筛查。

2.苯丙氨酸负荷试验此试验可以直接了解PAH的活性负荷剂量为口服苯丙氨酸0.1g/kg，连服3天。经典的PKU患儿血中苯丙氨酸水平在1.22mmol/L以上，轻型者则常在1.22mmol/L以下后一种结果提示这些患儿可能是无PKU的高苯丙氨酸血症。

3.病因诊断引起苯丙酮尿症的基因是PAH基因，病因诊断就是检测PAH基因突变。PAH基因突变的检测不仅可以对患者做出病因诊断而且对胎儿可做出产前诊断基因型与表型之间在大多数病人中存在相关性不同的突变类型对PAH活性的影响程度也不相同，因此检测PAH基因突变对判定预后和指导治疗也有指导意义。

检测PAH基因的突变方法很多，但多以多聚酶链式反应(PCR)再联合后述检测方法中的1种或2种，包括单链构形多态性(SSCP)限切酶片段长度多态性(RFLP)变性梯度凝胶电泳(DGGE)DNA直接测序、突变位点特异性寡核苷酸探针(ASO)、PCR-聚丙烯胺凝胶电泳-银染色双脱氧指纹法扩增不应性突变系(anplificationrefractorymutationsystemARMS)、酶错配裂解方法等可以分析扩增的DNA也可对RNA进行SSCP分析。分析标本用周围血淋巴细胞产前诊断可分析极体(配子产物)分析极体和ASO可作产前诊断对已知突变位点的PAH基因也可用ASO方法检查中国最常见的PAH基因突变有5种：R243Q、Y204C、V399V、Y356X、R413P，此5种PAH基因突变占56.7%。在突变中以点突变最常见占突变类型中的77.4%黄尚志提出PAH基因突变的快速诊断程序：第1步作突变点特异性寡核苷酸探针分析诊断率可达66%；第2步作外显子4的SSCP分析诊断率提高到80%；第3步用SSCP分析法检测几个常见的突变位点即R243Q(外显子7)V339V和Y356X(外显子11)可使诊断率达到87%。

检测PTPS基因的方法也是采用以PCR为基础，结合DGGE方法可筛选此基因的6个编码序列和所有PTPS基因的剪接位点。

经典型和辅因子缺乏引起的PKU病人均有高苯丙氨酸血症但有高苯丙氨酸血症者不一定引起PKU，故PKU应与其他高苯丙氨酸血症者进行鉴别。

一过性高苯丙氨酸血症虽然引起此症的病因也是由于PAH有缺陷但不是由于PAH基因突变而是PAH未成熟导致血中苯丙氨酸浓度升高达1.22mmol/L但随时间的推移，血苯丙氨酸浓度可降至正常通过随访血中苯丙氨酸水平可以鉴别。

转氨酶性高苯丙氨酸血症是由于苯丙氨酸转氨酶缺乏所引起。此症不引起苯丙酮尿症，一般情况下血中苯丙氨酸水平正常只是在进食高蛋白饮食时血苯丙氨酸浓度升高苯丙氨酸代谢产物水平也正常，故与PKU症不难鉴别。
轻型PKU也只有高苯丙氨酸血症与辅因子引起的PKU的鉴别,可通过基因诊断和测定血中酪氨酸水平或苯丙氨酸负荷试验测定苯丙氨酸和酪氨酸的比值进行鉴别。

实验室检查

1.尿苯丙酮酸试验由于患儿尿中排出苯丙酮酸增多可作定性试验方法有：
(1)三氯化铁试验：将5%三氯化铁滴入5ml尿中立即出现绿色反应则为阳性新生儿尚未喂食此试验呈阴性。枫糖尿病者尿也可呈阳性，故此试验特异性较差。
(2)24-硝基苯肼试验：如果产生黄色混浊沉淀则为阳性。

2.血苯丙氨酸测定正常人血中苯丙氨酸为60～180μmol/LPKU患者可高达600～3600μmol/L。如果以258μmol/L为正常人与PKU病人的分界点，则有高达4%的假阳性用色层析法则在生后几天的新生儿中可出现假阴性MS/MS法可减少假阳性率此方法可同时测定血苯丙氨酸和酪氨酸并可计算苯丙氨酸/酷氨酸比值如果以比值2.5为正常儿童与患PKU者的分界点则可将假阳性减少到1%。故目前多用此方法来筛选新生儿苯丙酮尿症此方法还可用来筛选半乳糖血症、枫糖尿病同型胱氨酸尿症和先天性甲状腺功能减低症，一次检查可以筛选多种先天性疾病。

其它辅助检查
1.CT和MRI检查可有脑萎缩。

2.脑电图检查对有抽搐或震颤临床表现者常有高度节律不齐(hyperarrhythmia)，即表现为原发性高电压的徐波和棘波。

相关检查
β丙氨酸
丙酮酸
丙酮酸激酶
半乳糖
尿氯化铁
苯丙酮（尿）
血清苯丙氨酸
酪氨酸

PKU症是遗传性疾病，PAH基因突变是无法根治的但可避免高苯丙氨酸血症所带来的严重后果(即对大脑的损害)治疗方法主要是饮食中限制苯丙氨酸摄入量。人的大脑发育在出生后头1年(特别是头半年)是最重要的时期，故饮食治疗应从新生儿开始饮食治疗的原则是：既要限制饮食中苯丙氨酸摄入量，又要给予足量的生长发育所需要的营养物质。饮食治疗如果在出生后5个月才开始，则大部分患儿有智力低下；4～5岁时才开始饮食治疗则只能使抽搐发作和行为异常得到减轻。新生儿随着年龄的增大苯丙氨酸用于蛋白质合成的量将逐渐减少需要代谢清除的量则逐渐增多，如果有PAH活性缺乏苯丙酮酸也日益增多因此饮食中的苯丙氨酸的量应随年龄增长而逐渐减少一般2个月新生儿苯丙氨酸摄入量为50～70mg/(kg?d)；3～6个月40mg/(kg?d)；2岁25～30mg/(kg?d)；4岁以上10～30mg/(kg?d)。

饮食治疗的目的是使血中苯丙氨酸保持在0.24～0.6mmol/L国内供应的低苯丙氨酸食品有苯酮康和苯酮宁代奶粉。患儿可以在此种低苯丙氨酸食品喂养的基础上辅以母乳和牛奶每100ml母乳含苯丙氨酸约40mg，每30ml牛乳含50mg。限制苯丙氨酸摄入的特制食品价贵操作起来有一定困难至于饮食中限制苯丙氨酸摄入的饮食治疗到何时可停止迄今尚无统一意见一般认为要坚持10年。因为接受低苯丙氨酸饮食治疗者血中苯丙氨酸水平比未严格或放松饮食中苯丙氨酸摄入者比较，血中苯丙氨酸水平较低智商也高(12个月治疗结果)精神神经病变也得到改善，至于治疗到什么时候饮食治疗可以放松则没有肯定。

在限制苯丙氨酸摄入饮食治疗的同时，联合补充酪氨酸或用补充酪氨酸取代饮食中限制苯丙氨酸的饮食治疗较多学者认为不需要也不可能替代。饮食中补充酪氨酸可以使毛发色素脱失恢复正常但对智力进步无作用。在限制苯丙氨酸摄入的饮食治疗过程中应密切观察患儿的生长发育营养状况及血中苯丙氨酸水平及副作用。副作用主要是其他营养缺乏，可出现腹泻、贫血(大细胞性)、低血糖低蛋白血症和烟酸缺乏样皮疹等。

本病的预后取决于PAH活性减低的程度和是否能早期诊断和早期治疗。轻度PAH活性减低者，可能只有轻度高苯丙氨酸血症，智力不受损害，能够得到早期诊断和早期治疗者预后良好。患PKU症妇女在怀孕前和怀孕过程中也应采用饮食治疗使血中苯丙氨酸降低到允许水平0.6mmol/L，否则对胎儿带来严重后果。一般而言，对胎儿安全的母亲血中苯丙氨酸水平在0.24～0.36mmol/L(4～6mg)。如果患有PKU的妊娠母亲高苯丙氨酸血症得到控制，前述对胎儿的不良的严重影响将可完全避免。

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