Fenylketonuri
Introduktion
Introduktion till fenylketonuri Fenylketonuria (PKU) är en ärftlig sjukdom orsakad av fenylalaninhydroxylasbrist (PAH) eller minskad aktivitet av fenylalaninhydroxylas, som är en genetisk störning i ärftlig aminosyrametabolism. Det är vanligare. Det genetiska mönstret för denna sjukdom är autosomal recessiv arv, och de kliniska manifestationerna är inte enhetliga. De viktigaste kliniska kännetecknen är psykisk retardering, mentala och neurologiska symtom, eksem, hudmärken och pigmentförlust och råttlukt och onormal EEG. Om tidig diagnos och tidig behandling finns tillgängliga kan de ovannämnda kliniska manifestationerna inte förekomma, intelligens är normal och EEG-abnormiteter kan återställas. Grundläggande kunskaper Andelen sjukdom: 0,002% Känsliga människor: mer än barn Infektionssätt: icke-smittsamt Komplikationer: mental retardering
patogen
Etiologi för fenylketonuri
Genetiska faktorer (90%):
Sjukdomen är autosomal recessiv, och den muterade genen är belägen på den långa armen på kromosom 12 (12q24.1). Den lilla mutationen av denna gen kan orsaka sjukdomar, inte på grund av genutplåning, och orsakas av äktenskap med två heterozygoter. Sexuella sjukdomar, avkommor till nära släktingar är vanligare, cirka 40% av barn med syskon, på grund av fenylalaninhydroxylasgenmutation, vilket resulterar i brist på fenylalaninhydroxylas i levern, detta är De grundläggande biokemiska avvikelserna hos sjukdomen, om basparen i mutationerna är olika, orsakar allvarliga skillnader i de kliniska manifestationerna, som kan manifesteras som typisk PKU eller mild hyperfenylalaninemi.
patogenes
Fenylalanin (PA) är en essentiell aminosyra som är involverad i bildandet av olika proteinkomponenter, men den kan inte syntetiseras i människokroppen. Under normala omständigheter används cirka 50% av den intagna PA för att syntetisera olika slag. Proteinet från komponenten, resten ändras till tyrosin genom verkan av fenylalaninhydroxylas och omvandlas sedan till dopa, dopamin, adrenalin, norepinefrin och melanin av andra enzymer, fenylalanin Syrahydroxylas är ett komplext enzymsystem. Förutom hydroxylaset i sig inkluderar det också dihydropterinreduktas och koenzymtetrahydrobiopterin. Eventuell enzymbrist kan orsaka en ökning av fenylalanin i blodet.
När PA-hydroxylas är bristfälligt lagras fenylalanin, som inte är involverat i syntesen av det första stegsproteinet, i plasma och deponeras i hela kroppens vävnader inklusive hjärnan, och fenylalaninet i blodet släpps ut över njurtröskeln för att producera fenylalaninaminosyror. urin.
Efter att huvudvägen för PA (hydroxylering) är blockerad, är den sekundära metaboliska vägen för PA kompensativt hyperaktiv, och den specifika vikten av PA omvandlas till fenylpyruvat, fenyllaktat, n-hydroxifenylättiksyra och fenylättiksyra. Den metaboliska förbikopplingen utförs väldigt lite, så innehållet i dessa metaboliter är mycket litet; när PA-hydroxylaset är brist når dessa metaboliter en onormalt hög nivå, ackumulerad i vävnader, plasma och cerebrospinalvätska och en stor mängd urin. Utsöndras för att producera fenylketonuri.
1. Beroende på skillnaden mellan biokemiska defekter kan delas in i:
(1) Typisk PKU: medfödd fenylalaninhydroxylasbrist.
(2) persistent hyperfenylalaninemi: finns i fenylalaninhydroxylasisomerasbrist eller heterozygot fenylketonuri, blodfenylalanin ökade.
(3) övergående milt hyperfenylalaninemi: vanligare hos premature barn, orsakas av försenad mognad av fenylalaninhydroxylas.
(4) Fenylalaninaminotransferasbrist: Även om innehållet i fenylalanin i blodet ökar, kan fenylpyruvat och hydroxifenylättiksyra i urin inte öka, och blodtyrosin ökar inte efter oral administrering av en mängd fenylalanin.
(5) Dihydropterinreduktasbrist: fullständig eller partiell brist på enzymaktivitet, förutom att påverka hjärnans utveckling, kan göra förkalkning av basala ganglier.
(6) Dihydropterinsyntesdefekter: brist på metanolammoniakdehydratas eller andra olika enzymer.
De typiska PKU-barnen har normalt nervsystem vid födseln. På grund av bristen på neurobeskyttande åtgärder hos barn med homozygoter utsätts nervsystemet för fenylalanin under lång tid. Om mamman är homozygot är fenylalanin i blodet hög. Barn är heterozygota, och skador på centrala nervsystemet kan uppstå i livmodern, vilket manifesteras som mental retardering vid födseln.
Vanliga PKU och några milda och svåra varianter, det tidiga stadiet av sjukdomen kan mentalt nedbrytas utan behandling, förmodligen en allelisk mutation, manifesterad som hyperfenylalaninemi, ingen fenylketonuri Och nervsystemet är involverat, dessutom kan till och med ett litet antal (cirka 3%) av patienterna kontrollera hyperfenylalaninemi, inte kan förhindra utvecklingen av neurologiska sjukdomar.
2. Molekylärbiologiundersökningar Det normala humana PAH-proteinet har en vikning och har ett järnbindande ställe. Retentionen av järnbindningsställets struktur är relaterad till serinet i position 349 belägen i 3D-strukturen associerad med det aktiva stället. Den stabila polymerisationen av serin- och PAH-strukturer och de katalytiska egenskaperna hos PAH är också viktiga. Fusetti et al. Bestämde kristallstrukturen hos humana PAH (rester 118-452) och fann att var och en av dessa enzymer och beståndsdelar katalytiska och tetrameriseringszoner Monomerer framträder som tetramer-kristaller, och tetrameriseringszonen kännetecknas av närvaron av utbytearmar som interagerar med andra monomera arter, och därmed bildar en antiparallell spiralspole och är signifikant asymmetrisk på grund av Det kelaterande området som orsakar spiralen i spiralen orsakas av två alternerande konfigurationer, av vilka några förekommer vid korsningen mellan de katalytiska och tetrameriska områdena.
Mutationer i olika PAH-gener har olika effekter på PAH-aktivitet och har olika effekter på PAH-struktur Camez et al. Avslöjade PAH-mutationer med olika uttryckssystem: Leu348Val, Ser349Leu, Val388Met orsakar vikningsfel i PAH-protein, som kommer att muteras. Uttrycket av PAH-protein i Escherichia coli visade värmestabilitet jämfört med vildtyp PAH-protein, och tidsförloppet för nedbrytning var annorlunda. Bjorgo et al. Studerade PAH 7 slags missense-punktmutationer, nämligen R252G / Q, L255V / S, A259V. / T och R270S, en annan mutation är G272X. När dessa mutanta PAH-proteiner samuttrycks med maltas som ett fusionsprotein i Escherichia coli, är det bevisat att humant PAH-protein viks och polymeriseras till samma tetramer / Förmågan hos dimerer är defekt, de flesta av dem är inaktiva aggregat, R252Q och R252G återvinner katalytiskt aktiva tetramerer och dimerer, R252G återvinner vissa dimerer, och ovanstående tre mutationer orsakar PAH-aktivitet Endast 20%, 44% och 4,4% av vildtypsaktivitet, uttryckt in vitro av ett kopplat transkription-översättningssystem, återvände alla mutanta PAH: er icke-fosfor med låg allospecifik aktivitet En blandning av kemokiner och fosforylerade former, alla variant av PAH-proteiner som uttrycks genom mutationer i PAH-genen är defekta vid oligomerisering, ökad känslighet för restriktionsproteinlys in vitro och reducerad stabilitet i celler. Den katalytiska aktiviteten reduceras också i varierande grad. Alla ovanstående effekter verkar bero på störningen i monomerstrukturen. Enligt kristallstrukturen i den mänskliga PAH-katalytiska regionen ger effekten av mutationen på vikningen och monomeroligomeriseringen en analys. .
Detta är korrelationerna mellan PAH-proteinstruktur och aktivitetsvariation orsakad av vissa PAH-genmutationer. 99% av hyperfenylalaninemi eller PKU orsakas av PAH-genmutation, endast 1% beror på kofaktorbiosyntes eller Regenerering orsakas av störningar. PAH-genmutationer kan involvera exoner och introner. De kan vara missense-mutationer eller nonsensmutationer. Mutationstyperna är lite muterade, infogade eller raderade, kodningen stoppar tidigt, skarvning och polymorfism och mutationer. Genotyper är homozygota, heterozygota och komplexa heterozygot. Skriven motsvarar PAH-genmutationen som granskades 1996. I 26 länder runt om i världen analyserade 81 forskare 3986 mutanta kromosomer och identifierade 243 olika mutationer. I mars 1999 påpekade Zekanowski et al. I uppsatsen att det finns mer än 350 PAH-genmutationer i världen. Författaren studerade PAH-enzymregleringsregionen: en del av exon 3-mutationen kan orsaka klassisk PKU, mild PKU. Och mild hyperfenylalaninemi, den senare mutationen är ofta belägen i aminosyraresterna 71-94, påpekade Wang Ning att senast april 1998 har den globala PAH-genmutationen ökat till 390, i vårt land 1996 Xu Ling Andra rapporter har identifierat mer än 20 PAH-mutationer, svarande för cirka 80% av PAH-mutantgenen. De flesta forskare tror att det finns ett samband mellan genotypen av PAH-mutationen och fenotypen, med undantag för några få patienter. Guldberg et al. Oförenlighet mellan genotyper och fenotyper av PAH-mutationer kan bero på metoder som används för att undersöka mutationer eller på grund av skillnader i fenotypisk klassificering.
PAH-genmutationerna av PKU-patienter i olika länder och regioner är olika. Fördelningen av PAH-genmutationstyper i norra och södra Kina är också inkonsekvent. Den vanligaste mutationen i undergruppen av turkiska förfäder är IVS1O-11 G → A (enligt de analyserade allelerna). 38% av generna; PAH-genmutationer hos rumänska PKU-patienter var mestadels Arg408Trp (47,72% av alleler), Lys363fsdelG (13,63%) och Phe225Thr stod för 6,81%, och 3 mutationer stod för 70% av mutanta alleler; Arg408Trp-mutationen i PKU-patienter stod för 54,9%. Fördelningen av PAH-genmutationstyper i olika regioner kan återspegla flera mekanismer för PAH-genmutation, inklusive grundareffekt, genetisk drift och överdriven byte. Hypermutabilitet och urval.
Ovanstående är PAH-genstrukturen, naturen och mutationer och mutationer orsakade av PAH-proteinabnormiteter PAH-protein uttrycks i icke-levervävnader, inklusive njure, bukspottkörtel och hjärna, och PAH-nivå i njuren. Strukturen överensstämmer med den i levern, förutom att dess reglering skiljer sig från PAH i levern, men i kroppens fenylalaninbalans kan njurens PAH spela en roll.
Förutom bristen eller minskningen av lever PAH-aktivitet kan orsaka PKU, det finns också förändringar i kofaktorer av PAH, och den huvudsakliga kofaktorn som är involverad i PAH-verkan är 5,6,7,8-tetrahydrobiopterin (5,6). 7,8-tetrahydrobiopterin), ett ämne som är nödvändigt för hydroxylering av fenylalanin, tyrosin och tryptofan. Genen som är ansvarig för kodning av detta ämne är 6-pyruvyltetrahydropterinsyntas (6- Pyruvoyltetrahydropterin) syntasgen (PTPS), om enzymgenen är muterad, PTP är bristfällig, PAH-aktivitet kan orsaka PKU även om den är normal, och ett annat enzym som orsakar PKU är dihydropterinreduktas. Patogenesen av PKU involverar minst tre enzymgener, varav en kan orsaka brist eller minskning av PAH-aktivitet, vilket resulterar i PKU.
3. Patologiska förändringar i hjärnan
Det kännetecknas av icke-specifika förändringar, vanligtvis är vitmaterialförändringar uppenbara, och det finns ungefär följande fall.
(1) Hjärnmognadstörning, fostret börjar ha onormal hjärnutveckling under sen graviditet, hjärnans vita substans, stratifieringen av gråmaterialet är oklart och det finns en ektopisk gråvara i den vita substansen.
(2) Myelinbildningsstörningar, det mest uppenbara är myelinbildningen av optiska kanalen, kortikospinalvägarna, kortikala-ponsal-cerebellära buntfibrer.
(3) gråmaterial och cystisk degeneration av vit substans; dessutom finns det substantia nigra i hjärnan, pigmenteringen av den blå fläcken försvinner och hjärnans vikt minskas.
Förebyggande
Fenylketonuri förebyggande
(1) Gradvis och heltäckande främja screening av fenylketonuri under den neonatala perioden. Tidig upptäckt av barn med fenylketonuri upptäcktes i heterozygota familjer, undvika nära släktingas äktenskap, heterozygot bör inte gifta sig och genetisk rådgivning bör göras. Att vägleda familjeplanering och minska födelsetalet hos patienter med fenylketonuri. För familjer med befintliga barn bör prenatal diagnos utföras när de är födda på nytt, det vill säga fetal villi eller fostervatten tas i början eller mitten av graviditeten, och genetisk diagnos utförs med rekombinant DNA-teknik för att diagnostisera om fostret är ett normalt barn, en bärare eller ett barn. Detta gör beslutet att fortsätta eller avsluta graviditeten.
(2) gravida kvinnor bör begränsa intaget av fenylalanin, om fenylalaninkoncentrationen i blodet överstiger 726,4-908 / μmol / L bör behandlas, så att blodkoncentrationen bibehålls på 363,2 - 484,3μmol / L, är koncentrationen för låg Eller fenylalaninbrist kan också orsaka fosterskada. Ge tillräckligt med protein under graviditeten, den minsta dagliga mängden är 75-80 g.
(3) Främja amning, hitta bärare och barn med fenylketonuri så tidigt som möjligt och börja behandlingen tidigt för att förhindra mental retardering. Populära åtgärder som järnkloridblöjor.
Komplikation
Fenylketonuri komplikationer Komplikationer, mental retardering
Cirka 2/3 av barnen hade milda små kraniala missbildningar, normal fundus, ingen visceral förstoring eller onormala ben.
Symptom
Symtom på fenylketonuri vanliga symtom fenylalanin metabolisk störning mental retardering hår blek och brun upprepade gånger rycker cerebellär missbildningseksem
PKU är en ärftlig sjukdom, så nyfödda har hyperfenylalaninemi. Eftersom de inte matas är koncentrationen av fenylalanin i blodet och dess skadliga metaboliter inte hög, så det finns ingen klinisk manifestation vid födseln. Barn screenades inte för fenylketonuri. När matningstiden förlängdes ökade fenylalaninet och dess metaboliter i blodet gradvis och de kliniska symtomen visade sig gradvis. De viktigaste kliniska manifestationerna var:
1. Tillväxtfördröjning: Förutom somatisk tillväxt och utvecklingsstörning manifesteras den främst i mental retardering, som manifesteras i lägre IQ än vanliga spädbarn i samma ålder.Det kan förekomma 4 till 9 månader efter födseln, och IQ för tunga är mindre än 50, cirka 14%. Ovanstående barn når idioten, särskilt språkutvecklingsstörningen. Dessa manifestationer tyder på hjärnutvecklingsstörningar, som begränsar neonatal intag av fenylalanin för att förhindra mental retardering och mentala utvecklingsstörningar hos barn med allvarliga PKU jämfört med lättare fenylalanin. Den höga koncentrationen, enligt vilken man kan betrakta att mental retardering är relaterad till fenylalanintoxicitet, men den detaljerade patofysiologiska mekanismen förblir oklar.
2. Neuropsykiatriska manifestationer: Det finns cerebellära missbildningar på grund av hjärnatrofi, återkommande kramper, men med ökningen av åldern ökar muskelspänningen, hyperreflexi, ofta spänning, hyperaktivitet och onormalt beteende.
3. Hud- och hårprestanda: Huden är ofta torr, benägen att eksem och repor på huden. På grund av hämningen av tyrosinas reduceras syntesen av melanin, så att barnets hår är blekt och brunt.
4. Andra: På grund av bristen på fenylalaninhydroxylas producerar fenylalanin fenyllaktat och fenylättiksyra från en annan väg, som utsöndras från svett och urin och har en mögellukt (eller råtta lukt).
I allmänhet är kliniska manifestationer och typer av PAH-genmutationer förknippade med svårighetsgraden av kliniska fenotyper, och kofaktorbrist är mindre kliniskt fenotypisk än PAH-proteinabnormaliteter.
Undersöka
Undersökning av fenylketonuri
1. Urinfenylpyruvat-test: På grund av ökningen av fenylpyruvat i barnens urin kan kvalitativa test utföras. Metoderna är följande:
(1) Järnkloridtest: 5% järnklorid tillsattes i 5 ml urin och den gröna reaktionen blev omedelbart positiv. Den nyfödda matades inte och testet var negativt. Urin hos diabetiker kan också vara positivt, så testet Dålig specificitet.
(2) 2,4-nitrofenylhydrazin-test: positivt om en gul grumlig fällning produceras.
2. Bestämning av fenylalanin i blod: normalt fenylalanin från humant blod är 60 ~ 180μmol / L, PKU-patienter kan vara så höga som 600 ~ 3600μmol / L, om 258μmol / L är skillnadspunkten mellan normala och PKU-patienter, då Det finns upp till 4% falska positiver. Färgkromatografi kan orsaka falska negativ hos nyfödda efter några dagars liv. MS / MS kan minska falsk positiv hastighet. Denna metod kan samtidigt mäta fenylalanin och tyrosin i blod. Syra och kan beräkna förhållandet fenylalanin / tyrosin. Om förhållandet 2,5 är avstängningspunkten mellan normala barn och de med PKU, kan den falska positiva reduceras till 1%. Därför används denna metod för att screena nyfödda bensen. Acetoneuria, denna metod kan också användas för att screena för galaktosemi, lönn diabetes, homocystinuri och medfödd hypotyreos. En enda undersökning kan screena en mängd medfödda sjukdomar.
3. Elektroencefalogram (EEG): huvudsakligen ryggrad långsam våg, ibland med hög amplitudrytmstörning, EEG-uppföljningsstudie visade att med åldersökningen ökade EEG-abnorma prestanda gradvis och EEG-avvikelser gradvis minskade efter 12 år gammal.
4. Prenatal undersökning: Eftersom de villösa och amniotiska vätskecellerna inte kan upptäcka aktiviteten för fenylalaninhydroxylas, kan det problem som före prenatal diagnos inte lösas under en lång tid. För närvarande har 25 kinesiska PKU-sjukdomar som orsakar genmutationer identifierats i Kina och står för cirka 80% av fenylalaninhydroxylas-mutantgenen i Kina har framgångsrikt använts för detektering av muterade mutationer och prenatal diagnos hos patienter med PKU.
5. Röntgenundersökning: synlig mikrocefali, CT och MRI kan hitta ospecifika förändringar, såsom diffus kortikal atrofi.
Diagnos
Diagnostisk identifiering av fenylketonuri
Diagnostiska kriterier
Diagnosen av denna sjukdom bör betona tidig diagnos för att få tidig behandling för att undvika mental retardering, och screening för fenylketonuri måste utföras hos nyfödda för tidig diagnos.
1. Screeningmetod: Den internationellt erkända rutinmässiga screeningmetoden är den bakteriella hämningsmetoden som upptäckts av Guthrie. Det inhemska screeningpaketet för PKU finns tillgängligt. Denna metod är baserad på tillväxten av variationen i B. subtilis tillväxtband. För att uppskatta nivån av fenylalanin i blodet, om den uppskattade fenylalaninnivån i blodet är positiv vid 0,24 mmol / L, kan denna metod användas för spädbarn 3 till 5 dagar efter födseln, för nyfödda med familjehistoria Mer neonatal screening bör utföras.
2. Fenylalaninbelastningstest: Detta test kan direkt förstå aktiviteten hos PAH, lastdosen är oral fenylalanin 0,1 g / kg, och till och med serveras i 3 dagar, de klassiska PKU-barnen med blodfenylalaninnivå vid 1,22 Över mmol / L är milda fall ofta under 1,22 mmol / L. Det senare resultatet antyder att dessa barn kan vara hyperfenylalaninemi utan PKU.
3. Etiologisk diagnos: Genen som orsakar fenylketonuri är PAH-gen. Den etiologiska diagnosen är att upptäcka PAH-genmutation. Upptäckten av PAH-genmutation kan inte bara diagnostisera patientens orsak, utan också ställa prenatal diagnos för fostret, genotypen. Det finns ett samband mellan fenotyp och fenotyp hos de flesta patienter. Olika typer av mutationer har olika effekter på PAH-aktivitet. Därför är detektion av PAH-genmutationer också användbara för att bestämma prognos och vägleda behandling.
Det finns många metoder för att detektera PAH-genmutationer, men en av dem är polymeraskedjereaktion (PCR) kombinerad med en eller två av följande detekteringsmetoder, inklusive enkelsträngad konformationspolymorfism (SSCP), och längden på restriktionsenzymfragmenten är stor. Teknisk teknik (RFLP), denaturerande gradientgelelektrofores (DGGE), direkt DNA-sekvensering, mutationsstedsspecifik oligonukleotidprobe (ASO), PCR-polyakrylamidgelelektrofores-silverfärgning, dideoxifingeravtryck , ett amplifierande eldfast mutationssystem (ARMS), enzymmatchatch-klyvningsmetod, etc., kan analysera amplifierat DNA, kan också utföra SSCP-analys på RNA, analysera perifera blodlymfocyter för prov, prenatal diagnos Den polära kroppen (gametprodukten) kan analyseras, och den polära kroppen och ASO kan användas för prenatal diagnos. PAH-genen från känt mutationsställe kan också undersökas med ASO-metod. Det finns fem typer av PAH-genmutationer i Kina: R243Q, Y204C, V399V, Y356X, R413P, dessa 5 PAH-genmutationer stod för 56,7%, de vanligaste punktmutationerna i mutationen, svarande för 77,4% av mutationstypen, föreslog Huang Shangzhi ett snabbt diagnosförfarande för PAH-genmutation: Steg 1 för mutationspunkten Specifik oligonukleotidsondanalys, diagnostisk hastighet Upp till 66%; Steg 2 för SSCP-analys av exon 4 ökade diagnosgraden till 80%; Steg 3 använder SSCP-analys för att detektera flera vanliga mutationsställen, nämligen R243Q (exon 7), V339V och Y356X (Exon 11) kan diagnosgraden nå 87%.
Metoden för att detektera PTPS-genen är också baserad på PCR och kombinerad med DGGE-metoden för att screena de sex kodande sekvenserna för genen och skarvplatserna för alla PTPS-gener.
Differensdiagnos
Patienter med PKU orsakade av klassisk och kofaktorbrist har hyperfenylalaninemi, men de med hyperfenylalaninemi orsakar inte nödvändigtvis PKU, så PKU bör skilja sig från andra hyperfenylalaninemi-patienter. .
Övergående hyperfenylalaninemi, även om orsaken till denna sjukdom också beror på PAH-brist, men inte på grund av PAH-genmutation, men PAH omogna, vilket resulterar i en förhöjd fenylalaninkoncentration i blod på 1,22 mmol / L, Med tiden kan koncentrationen av fenylalanin i blodet dock reduceras till normal, vilket kan identifieras genom uppföljning av fenylalaninnivåer i blodet.
Transaminas hyperfenylalaninemi orsakas av brist på fenylalaninaminotransferas, denna sjukdom orsakar inte fenylketonuri, i allmänhet är nivån av fenylalanin i blodet normalt, endast när man äter högt proteinrikt blodbensen Koncentrationen av alanin är förhöjd och nivån av fenylalaninmetaboliter är normal, så det är inte svårt att identifiera sig med PKU.
Lätt PKU har också endast identifieringen av PKU orsakad av hyperfenylalaninemi och kofaktorer. Förhållandet fenylalanin till tyrosin kan bestämmas genom genetisk diagnos och bestämning av blodtyrosinnivå eller fenylalaninbelastningstest. de identifierades.
