溶酶体病酶学筛查依据
溶酶体是细胞浆中的一种细胞器,由单层膜包围而成的微小囊状体。在溶酶体内含有60多种酸性水解酶,可降解细胞内外各种生物大分子,如核酸、蛋白质、脂质、粘多糖及糖原等。当溶酶体内的酶出现缺陷时,会导致特定生物大分子不能正常降解而在溶酶体中贮积,从而使得溶酶体肿胀,引起细胞功能紊乱,细胞功能受到严重影响,最终导致一系列疾病,统称为溶酶体贮积症(lysosomal storage diseases,LSDs)[1]。LSDs是一组占比例较大的遗传代谢病,目前已知的病种超过50余种,虽然每一种均较少见,但作为一组疾病,根据欧美国家初步统计资料表明,LSDs在新生儿的患病率可达1/5000~1/8000[2,3],我国尚无确切患病率的统计学资料,但随着生化检测技术的提高,LSDs检出人数日益增多。
LSDs因贮积物的复杂性及其组织分布与积聚速度的不同,临床表现复杂多样,因此漏诊、误诊率高,如法布里病被误诊时间可长达30年,平均误诊时间为14.3年;发病年龄跨度大,自出生至成年均可发病。发病年龄越早,病情越重,致残、致死率高。患者最常见的症状和体征包括:⑴面容特殊、骨骼异常、肝脾肿大等贮积性疾病的体征;⑵发育迟缓、共济失调、惊厥、无力等神经肌肉症状;⑶进行性智力、运动功能倒退;⑷不能解释的肢体疼痛及骨痛等。症状呈进行性发展[4]。
戈谢病、法布里病、糖原贮积症II型、粘多糖贮积症I型是四种常见溶酶体贮积症。
戈谢病(Gaucher’s disease, GD)是溶酶体贮积症中最常见的一种,为常染色体隐性遗传病,主要致病原因为GBA基因突变导致β-葡糖脑苷脂酶缺乏,造成底物葡萄糖脑苷脂在巨噬细胞溶酶体中贮积,形成“戈谢细胞”,导致受累组织器官病变。人群中戈谢病的发病率接近1/40000~1/60000,在德裔犹太人群体中可达1/800[5],国内无确切的流行病学统计资料。戈谢病常有多脏器受累的表现,但轻重程度差异很大。根据神经系统是否受累,将戈谢病主要分为3个亚型:⑴慢性非神经病变型(I型):最常见,约占95%。各年龄段均可发病,多数在儿童期发病,无中枢神经系统受累表现。主要表现为肝脾肿大,贫血,骨痛,生长发育迟缓;⑵急性神经型(II型):仅占1%。婴儿期发病,肝脾肿大,伴癫痫发作、惊厥、共济失调等神经系统受损表现,运动及智力落后,一般2~4岁前死亡。⑶亚急性神经型(III型):占2%~3%[6,7,8]。早期表现与I型相似,逐渐出现神经系统受累表现,病情进展缓慢。
法布里病(Fabry disease): 是一种罕见的 X 连锁遗传性疾病,其致病机制为 GLA 基因突变导致 α-半乳糖苷酶 A的活性部分或全部丧失,致使其代谢底物三已糖酰基鞘脂醇(GL3)和相关鞘糖脂在人体各器官组织中大量累积,进而引起一系列脏器病变。国外文献报道,新生儿男性法布里病的患病率约为1/40000~1/117000[9],国内暂无人群发病率的报道。法布里病临床多表现为皮肤血管角质瘤、外周及中枢神经病变、少汗、听力受损、肾脏及心脏受累[10]。依据酶活性降低的程度,法布里病分为
[11,12,13]:⑴经典型,酶活性下降明显或完全缺失,绝大部分男性患者和极少部分女性患者为经典型。患者常在儿童期或青少年期发病,主要临床表现为间歇性四肢末端疼痛(最早出现的症状)、血管角质瘤、胃肠道症状、眼睛角膜涡轮样浑浊、肾脏及心脏受累等症状;⑵迟发型,酶活性部分下降,绝大部分女性患者和极少数男性患者为迟发型。出现症状晚而轻,大约40岁出现症状,而且仅表现为单一系统的症状,多局限于心脏或肾脏。
糖原贮积症II型(glycogen storage disease type II, GSDⅡ)由1932年荷兰病理学家Pompe首次报道,故常称为庞贝氏病(Pompe病),是一种罕见的常染色体隐性遗传的进展性溶酶体贮积症,也是目前所知唯一属于溶酶体贮积症的糖原贮积症。其发病机制是由于GAA基因突变导致溶酶体内的α-葡萄糖苷酶活性缺乏或显著降低,糖原不能被降解而沉积在骨骼肌、心肌和平滑肌等细胞的溶酶体内,导致溶酶体肿胀、细胞破坏及脏器功能损害,并引起一系列临床表现。发病率约为1/40000~1/50000活产婴儿,但存在种族及地区差异[14]。GSDII是累及全身的系统性疾病,临床变异较大,分为婴儿型和晚发型两大类[15,16]:⑴ 婴儿型:酶活性严重缺乏。患者在出生后几个月内即可出现心肌肥大、全身肌肉无力、肌张力减退、肝肿大和呼吸困难、运动发育迟缓,病情进展迅速,常于1岁左右死于心力衰竭及呼吸衰竭。⑵ 晚发型:患者于1岁后起病,可晚至60岁发病,根据起病年龄不同,又可分儿童型和成年型(20岁后起病)。主要累及躯干肌、四肢近端肌群及呼吸肌。一般而言,患者起病越早,疾病进展越快,常死于呼吸衰竭。
粘多糖贮积症I型(Mucopolysaccharidosis typeI, MPS I型)为粘多糖贮积症(MPS)的一种亚型,是一种罕见的常染色体隐性遗传病,其发病机制是IDUA基因突变导致α-L-艾杜糖苷酸酶活力缺陷,从而使硫酸乙酰肝素和硫酸皮肤素不能降解,在软骨、角膜、肝、脑、骨骼、皮肤等器官组织中大量堆积,导致相应的临床症状。新生儿的发病率约为1/10000~1/15000[17]。临床表现多样,具有广泛的异质性,根据发病年龄和病情的轻重等将其分为[18,19]:⑴重型(Hurler综合征): 发病率最高,约占70%~80%,症状最为典型。表现为面部粗糙、身材矮小、肝脾肿大、角膜混浊、关节僵硬、听力丧失、限制性肺病、脑积水、脊髓压迫和不同程度的智力迟钝。不经治疗一般在10岁之前死于呼吸道感染或心力衰竭;⑵中间型(Hurler/Scheie综合征): 发病年龄常于5岁后,症状较轻,仅有轻度的角膜混浊和骨骼异常,智力发育正常,身高和寿命均接近健康人:⑶轻型(Scheie综合征):患者症状介于二者之间,发病年龄在1~6岁之间,智力基本正常或有轻微的神经系统改变,但多于7岁以前表现运动能力的明显下降。
相对于多数遗传病缺乏有效的治疗手段,LSDs治疗的一大突破是酶替代治疗(ERT),从1991年ERT首次用于治疗戈谢病以来,酶替代治疗在LSDs中的应用得到飞速发展,大量临床试验证实了ERT在溶酶体贮积症使用中的安全性与有效性。常见的这四种戈谢病、法布里病、庞贝氏病、粘多糖贮积症I型都有相应的酶替代药物。目前造血干细胞移植也已成为溶酶体贮积症的有效和可行的治疗手段,临床研究,对粘多糖贮积症有较好的疗效[20],我国也已在2017年制定了异基因造血干细胞移植治疗粘多糖贮积症儿科专家共识[21]。除此之外底物减少法、基因治疗、分子伴侣法等治疗也在不断探索中。但不论是酶替代治疗还是造血干细胞移植治疗都表明在生命早期未出现不可逆转病理改变时进行治疗,会大大提高患者治疗效果。因此早期发现早期治疗是改善患者预后的关键。新生儿疾病筛查为患者的早发现、早治疗提供了可能。
新生儿疾病筛查是指在新生儿群体中,采用快速、敏感的检验方法,对一些危及儿童生命、危害儿童生长发育、导致儿童智能障碍的先天性疾病、遗传性疾病进行的群体筛检,可以使患儿在临床上未出现疾病表现,而其体内生化水平已有明显变化时就作出早期诊断,结合有效治疗,预防或延缓疾病的发生。选择戈谢病、法布里病、糖原贮积症II型(庞贝氏病)、粘多糖贮积症I型作为新生儿疾病筛查项目有如下临床意义:⑴戈谢病、法布里病、糖原贮积症II型、粘多糖贮积症I型均有相应的酶替代治疗药物,早发现早治疗可以显著改善患者的预后;⑵采集干血滤纸片对相应的酶活性进行检测,特异性高,方法简便、可行,且便于样本的远距离运输,可用于大规模的筛查,做到早发现早诊断;⑶患儿出生时表现正常,在症状表现之前不通过特定的检测手段无法诊断,因此有助于提高诊断率。
目前这四种疾病的筛查在美国、巴西、意大利、日本等都纳入了新生儿的筛查项目,2017年美国FDA批准了用于筛查这4种新生儿疾病的筛查系统。随着大规模筛查的发现,疾病的发病率是远远高于传统发病率的,文献报道美国密苏里州对2013年11月到2017年10月308000例新生儿进行了这四种疾病的筛查,共确诊133名新生儿患有这四种疾病中的1种,其总的发病率约为1/2000,其中法布里病的发病率约为1/3200[22]。而相对于国内,目前并没有开展这四种疾病大规模的新生儿筛查,对于每种疾病的真正的发病率并不清楚,由于疾病的发病率及致病热点突变存在种族差异,因此,国内开展大规模的新生儿筛查对于掌握疾病真正的发病率以及致病热点突变非常必要。
我国台湾地区也将这四种疾病纳入了新生儿的筛查项目,不仅获得这四种疾病的筛查发病率:分别为法布里病男性新生儿发病率约为1/1200[23];粘多糖贮积症I型新生儿发病率约为1/17000[24],糖原贮积症II型发病率约为1/1700[25],戈谢病新生儿发病率1/100000[26],同时还提高了对于疾病的认识以及疾病的诊疗水平。通过数据可以看出这四种疾病的真正发病率较传统估算的发病率高,我们也可以推测国内人群的发病率也应该较高,也充分说明了国内开展这四种疾病新生儿筛查的重要性。
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