第一节 代谢生化检测

代谢检测是最早应用到遗传代谢病诊断中的。代谢检测包括血、尿常规生化分析,氨基酸定性或定量分析,有机酸、酰基肉碱分析,长链脂肪酸分析,卟啉、嘌呤、嘧啶分析,碳水化合物、糖醇分析,寡糖、黏多糖分析等等。
(一)常规实验室生化检查
1.血生化检查
包括电解质、葡萄糖、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、肌酸激酶、尿素氮、肌酸、肌酐、尿酸。血氨、乳酸、同型半胱氨酸值的测定及血气分析。凝血功能检查、胰岛素值的测定。留取尿液,检查其颜色、气味,行尿常规检查及有机酸分析或其他代谢检查。
根据生化检测的结果,可以为遗传代谢病诊断提供线索,如:血氨升高是尿素循环障碍和一些有机酸尿症等疾病的特点;乳酸升高则是线粒体呼吸链或三羧酸循环障碍、脂肪酸氧化障碍、糖原累积症等疾病的特征。
2.血糖检测
新生儿容易发生低血糖,任何年龄血糖<2.6mmol/L(45mg/dl)时为低血糖,新生儿全血血糖<2.2mmol/L(40mg/dl)诊断为新生儿低血糖症,为确定导致低血糖的病因,应该进行相应的临床和其他生化检查。遗传代谢病导致的新生儿或婴儿低血糖主要包括碳水化合物代谢缺陷、氨基酸代谢缺陷和脂肪酸代谢缺陷,牵涉到的常见疾病有:先天性高胰岛素血症、糖原累积症(Ⅰ、Ⅲ、Ⅵ、0型)、果糖不耐受症、半乳糖血症、果糖-1-磷酸-醛缩酶B缺乏症、果糖-1,6-二磷酸酶缺乏症、长链脂肪酸氧化障碍、中链脂肪酸氧化障碍、多种酰基辅酶A脱氢酶缺乏症、肉碱棕榈油酰转移酶缺乏症、丙酮酸羧化酶缺乏症、丙酰辅酶A羧化酶缺乏症、枫糖尿症、异戊酸血症、酪氨酸血症Ⅰ型、线粒体呼吸链缺陷、糖异生障碍等。
3.血氨
新生儿血氨正常值一般<110μmol/L,新生儿期以后<80μmol/L,血氨高于正常值高值2倍以上应高度考虑代谢性疾病,针对所有遗传代谢病可疑的患儿都应该及早检测血氨,高氨血症容易漏诊导致患者失去有效的治疗时机。可引起高血氨的代谢病有:尿素循环障碍(导致高血氨最常见因素,包括瓜氨酸血症、精氨酸琥珀酸尿症、精氨酸酶缺乏症、氨甲酰磷酸合成酶缺乏症、鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺乏症)、有机酸尿症(包括甲基丙二酸血症、丙酸血症、异戊酸血症、生物素酶缺乏)、高胰岛素-高氨血症综合征、丙酮酸羧化酶缺陷症、N-乙酰谷氨酰胺合成酶缺乏症。另外其他因素也可能会导致高血氨,包括严重肝功损害、新生儿静脉导管未闭、新生儿呼吸窘迫综合征等。
4.乳酸
血液乳酸正常值:<2.1μmol/L(19mg/dl),CSF中为<1.8μmol/L(16mg/dl),当乳酸升高时需检测丙酮酸。鉴别原发性乳酸血症和继发性乳酸血症比较困难,继发性原因有:使用止血带或者抽血困难、肌肉活动、癫痫、严重的全身性疾病、肾小管综合征、使用药物、硫胺素缺乏。牵涉的遗传代谢病有:线粒体呼吸链或三羧酸循环障碍、丙酮酸脱氢酶或丙酮酸羧化酶缺乏症、长链脂肪酸氧化障碍、有机酸尿症、生物素代谢障碍、糖原贮积症、糖异生障碍。
(二)特殊实验室检查
通过一些特殊检查能发现一些遗传代谢病的线索,如表3-1所示。
表3-1 特殊实验室检查
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质谱技术是比较常用于代谢物检测的技术,包括液相串联质谱(LC-MS/MS)和气相色谱质谱联用(GC-MS),两种技术互为补充,分析不同性质的化合物等,这些方法往往可同时检测几十种甚至上百种代谢物,涉及的疾病种类包括氨基酸代谢疾病、有机酸代谢疾病及脂肪酸代谢疾病等。
液相串联质谱技术可以分析血液中多种化合物的浓度,通过检测样品中物质的质荷比(相对分子质量),对物质进行定性和定量分析,可同时检测一滴血中70余种氨基酸和酰基肉碱,如表3-2所示,可以对40余种氨基酸、有机酸和脂肪酸氧化代谢病进行快速的筛查和诊断,通过一次检测便可以知道代谢产物数值是否在正常范围,是一种高灵敏性、高特异性、高选择性及快速检测的技术,检测疾病和检测标记物见表3-3。
表3-2 串联质谱检测的代谢物
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表3-3 串联质谱检测遗传代谢病及标记物
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气相色谱-质谱联用技术(GC-MS):气相色谱-质谱技术主要通过检测尿液中有机酸对氨基酸和有机酸代谢病进行诊断。检测代谢标记物超过200种,检测疾病达到约100种以上,部分疾病名称见表3-4,比串联质谱技术要多。气相色谱-质谱技术通过检测尿有机酸水平进行有机酸血症的检测,酰基肉碱是有机酸代谢的中间体,串联质谱通过检测血酰基肉碱水平对有机酸血症进行检测,由于不同的有机酸血症可表现为同一种酰基肉碱的增高,所以串联质谱检测有机酸血症不如气相色谱-质谱特异性高,液相串联质谱对氨基酸、脂肪酸代谢异常疾病检测比气相色谱-质谱联用技术有优势。
表3-4 气相色谱-质谱联用技术尿液检测部分遗传代谢病
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对代谢物进行检测的优点是,检测一般成本低、速度快,直接检测代谢标记物针对性强,一次检测可以同时检测多种代谢物质检测,检测效率高,质谱检测仅需要极少量的血液和尿液,并可以利用干血片或者干尿片进行检测,有利于样本的保存和远距离传输。但也有一定不足,因为人体代谢是一个波动较强的生理活动,代谢物质很容易受到药物及饮食的影响,如抗惊厥药丙戊酸钠可干扰一些酰基肉碱的检测,体外补充氨基酸营养液或左卡尼丁会影响氨基酸、肉碱的检测。另外,孩子在早产或肝脏功能异常、发育不全等情况下,代谢物质也会出现非特异性升高或降低。
由于人体代谢是成千上万条途径交错汇至成的极其复杂的网络,因此不同疾病会产生相同的代谢标记物,而同一种疾病也会产生多种代谢标记物,因此,代谢检测一般作为代谢异常疾病的线索和提示,大多数情况难以直接确诊,需要进一步采用酶学分析、基因检测等其他技术并结合临床表现综合分析判断进行诊断。

(杨尧)