中文名:丙酮酸激酶缺乏症

英文名:pyruvate kinase deficiency  

丙酮酸激酶缺乏症-概述

丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)缺乏症是發生頻率僅次於G-6-PD缺乏症的一種紅細胞酶病。現已證實PK缺乏症是由PK基因異常所致,主要是PK基因點突變 小部分患者表現為缺失或插入ATP缺乏是PK缺乏症導致溶血的因素 PK活性測定是診斷本病的主要手段。本病尚無特異性治療方法

1953年Dacie等首次描述了一組稱為先天性非球形細胞溶血性貧血的異質性疾病。1954年Selwgn和Daice根據自身溶血試驗將這組疾病分為兩型,第Ⅰ型自身溶血僅輕度增高 加葡萄糖後可以糾正,第Ⅱ型自身溶血顯著增高,加葡萄糖不能糾正 1960年De Gruchy等發現第Ⅱ型患者加三磷腺苷(ATP)後可以得到糾正,說明其ATP生成障礙 而其實質是丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)缺乏。1961年,Valentine首次在第Ⅱ型先天性非球形溶血性貧血患者中的紅細胞中證實有PK缺乏,其發生頻率僅次於G-6-PD缺陷。  

丙酮酸激酶缺乏症-流行病學

常染色體隱性遺傳在北歐血統的人群中高發。在日本 此病與G-6PD缺乏症的人數大致相等 但越來越多的證據表明此病亦呈現全球性分布。由於PK缺乏症所致的溶血已見於葡萄牙、義大利、近東、澳大利亞 紐西蘭、中國 委內瑞拉、菲律賓 墨西哥等地區和國家 我國香港地區3%的新生兒為PK變異型雜合子 在德國和美國PK缺乏症雜合子約為1% 我國1984年胡亞美首次報道2例,至今國內報道的PK缺乏症所致溶血性貧血共10例。  

丙酮酸激酶缺乏症-病因

1.生化變異型 PK是一分子量為60kD由完全相同或基本相同的亞單位組成的四聚體 在哺乳動物組織中有4種異構酶:L R M1和M2 R型異構酶(R-PK)只存在於成熟的紅細胞 R-PK用聚丙烯醯胺凝膠電泳後分成兩種成分,Rl-PK為一同源四聚體(L2L2) R1-PK主要存在於原始紅細胞和網織紅細胞,而R2-PK則主要存在於成熟紅細胞。L-型PK存在肝臟,與R-PK非常相似但不完全相同 M1型存在於肌肉 心臟和腦,M2-PK存在於白細胞和血小板,幼稚細胞中也有M2-PK。在PK缺乏症的某些患者的紅細胞已發現有M2-PK的存在,PK突變型的異質性可以解釋PK缺乏表型的大範圍變異性 「古典」的PK缺乏 除酶活性減低外其餘酶的特性均無異常 起先認為僅只是結構正常的酶產生過少而已,但進一步研究證明存在有僅影響催化活性的酶分子結構改變。顯然 大部分PK突變都伴有結構異常蛋白,而這些蛋白在電泳速度 殘留活性 底物親和度 動力學特徵、熱穩定度 核苷酸特異性 ATP抑制 變構激活或最適pH方面均不同。

2.遺傳方式 PK缺乏症為常染色體隱性遺傳 但偶有呈常染色體顯性遺傳家系的報道。一般來說 只有純合子或複合雜合子才會出現溶血性疾患。雜合子患者儘管紅細胞中有葡萄糖中間產物改變,但無貧血表現。PK缺乏症雜合子的檢出率為0.24%~2.20% 大部分PK缺乏症患者為複合雜合子 真正的純合子很少

3.分子生物學 M2型PK基因定位於15q22 -qter,L型和R型PK基因定位於1q21。L和R型為異構調節,由用兩個組織特異性啟動子的同一個基因所轉錄編碼的L型和R型僅只在前2個外顯子有差異;M1和M2也是由同一基因所編碼 由於剪接的不同而產生兩種分別翻譯成這種PK的mRNA。最近 Kanno等克隆了人的R型PK基因的cDNA 由2060bp組成,編碼1個574個氨基酸組成的蛋白 PK缺乏症是由於PK基因點突變 迄今已發現130餘種不同的突變,主要為錯義突變,小部分患者表現為缺失或插入 。  

丙酮酸激酶缺乏症-發病機制

PK缺乏患者的確切溶血機制現尚不清楚。PK缺乏時,ATP生成減少。ATP缺乏是PK缺乏症導致溶血的主要因素 因為ATP缺乏時,引起紅細胞內K+ 和水的丟失,紅細胞皺縮成棘細胞,該細胞變形性降低而在脾中阻留,被破壞 導致鎔血性貧血的發生 PK缺乏紅細胞二磷酸腺苷(ADP)和氧化型輔酶Ⅰ(NAD+ )合成受損 ADP和NAD+ 會加劇由於PK缺乏導致的葡萄糖代謝量的減低 由此而加重PK 缺乏患者的溶血 此外PK缺乏症紅細胞中2 3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)積聚,而2 3-DPG是己糖激酶的抑制物 這樣亦加劇PK缺乏引起的葡萄糖代謝量的減低 ATP生成量進一步減少使PK缺乏症患者的溶血加重。  

丙酮酸激酶缺乏症-臨床表現

主要是慢性溶血及其合并症的表現。病情輕重不一 可以是嚴重的新生兒黃疸甚至可出現膽紅素腦病,需要血液置換或多次輸血,少數患者直到成年或年老才發現貧血 還有的因骨髓功能完全代償,平時可能沒有明顯的貧血和其他表現 但查體時常有黃疸和脾大。一般貧血或黃疸首次發生於嬰兒或兒童時期,不像G-6-PD缺乏的患者,PK缺乏症嬰兒出現黃疸時總是伴有貧血且常有脾大,貧血程度通常比遺傳性球形紅細胞增多症患者更嚴重 常常需要輸血。  

丙酮酸激酶缺乏症-併發症

1.膽石症為較常見的併發症。

2.較少見的併發症有膽紅素腦病 慢性腿部潰瘍、繼發於膽道疾病的急性胰腺炎 脾膿腫、髓外造血組織的脊髓壓迫和遊走性靜脈炎等

3.急性感染或妊娠可以使慢性溶血過程加劇,甚至出現「溶血危象」 此時可能需要輸血。  

丙酮酸激酶缺乏症-診斷

診斷依賴於紅細胞PK的活性測定在考慮PK缺乏症的診斷時要注意:①篩選PK活性的熒光斑點試驗的標準化;②除外繼發性PK缺乏的可能,以下為PK缺乏的診斷標準。

1.PK活性測定的正常參考值

(1)熒光斑點法PK活性篩選試驗:

①PK活性正常:熒光在25min內消失

②PK活性中間缺乏值(雜合體值):熒光在25~60min消失

③PK活性嚴重缺乏值(純合體值):熒光在25min不消失

(2)PK活性定量測定[國際血液學標準化委員會(ICSH)]推薦的Blume法:

①正常值:(15.0±1.99)U/gHb(37℃)

②低底物濃度(PEP)正常值:正常活性的14.9%±3.71%(37℃)

③低PEP+PDP刺激後的正常值:正常活性的43.5%±2.46%(37℃)

④純合子值為正常活性的25%以下,雜合子值為正常活性的25%~50%

(3)中間代謝產物正常值(37℃):

①ATP:(4.23±0.29)μmol/gHb,PK缺乏時較正常降低2個標準差以上

②2,3-二磷酸甘油酸(2 3-DPG):(12.27±1.87)μmol/gHb PK缺陷時較正常增加2倍以上。

③磷酸烯醇式丙酮酸(PEP):(12.2±2.2) μmol/LRBC,PK缺陷時較正常增加2個標準差以上。

④2-磷酸甘油酸(2-PG):(7.3±2.5) μmol/LRBC PK缺陷時較正常增加2個標準差。

2.紅細胞PK缺陷的實驗診斷標準

(1)PK熒光斑點試驗屬嚴重缺乏值範圍。

(2)PK熒光斑點試驗屬中間缺乏值範圍,伴有明確家族史和(或)2 3-DPG含量有2倍以上的升高或有其他中間產物變化。

(3)PK活性定量屬純合子範圍。

(4)PK活性定量屬雜合子範圍:伴有明確家族史和(或)中間代謝產物變化

符合上述4項中任何1項,均可建立PK缺陷的實驗診斷。如臨床上高度懷疑為PK缺乏症,而PK活性正常時 應進行低底物PK活性定量測定,以確定有無PK活性降低。

3.PK缺乏症所致溶血性貧血的診斷標準

(1)紅細胞PK缺乏症所致新生兒高膽紅素血症:①生後早期(多為1周內)出現黃疸 成熟兒血清總膽紅素超過205.2μmol/L(12mg%) 未成熟兒超過256.5μmol/L(15mg%) 主要為間接膽紅素升高;②溶血的其他證據(如貧血、網織紅增多 尿膽原增加等);③符合PK缺陷的實驗診斷標準。具備上述 3項 又排除了其他原因所致的黃疸者,可確診;不具備上述2項和(或)有其他原因並存者,應疑診為紅細胞PK缺陷所致的溶血。

(2)PK缺乏症致先天性非球形細胞性溶血性貧血(CNSHA):①呈慢性溶血過程,有脾大 黃疸、貧血;②符合PK缺陷的實驗診斷標準;③排除其他紅細胞酶病及血紅蛋白病;④排除繼發性PKD 符合以上4項方可診斷為遺傳性PKD所致先天性非球形紅細胞溶血性貧血。

PK值低於正常的疾病還有急性白血病、MDS 難治性鐵粒幼細胞性貧血和化療後狀態 獲得性酶缺陷症的原因可能是多因素的,在某些情況下,可能是伴有蛋白質合成異常的骨髓幹細胞受損 而在另一些情況下,可能是酶的翻譯後修飾所致。  

丙酮酸激酶缺乏症-鑒別診斷

PK缺乏症應與其他紅細胞酶病如G-6-PD缺乏症及血紅蛋白病相鑒別。白血病、再生障礙性貧血 骨髓增生異常綜合征 化療後都可以引起繼發性PK缺乏,因此遺傳性PK缺乏症(通常是雜合子)應與繼發性PK缺乏症相鑒別 但有時此二者的鑒別相當困難 因為二者紅細胞PK活性都是輕至中度降低,一般都沒有明顯的溶血表現,有時需要進行隨診和仔細分析。  

丙酮酸激酶缺乏症-實驗室檢查

1.外周血 血紅蛋白一般在50~60g/L以上 網織紅細胞計數大多在2.5%~15.0% 切脾後可高達40%~70%,外周血中可以見到棘形紅細胞和有核紅細胞。自身溶血試驗為非特異性的 現在不再用此試驗作為對紅細胞酶病的實驗診斷手段。紅細胞中糖酵解途徑的某些中間產物有特徵性改變,如2 3-DPG呈現2倍以上的升高 ATP減少 3-PG增高等

2.PK底物活性測定 方法有熒光斑點法、PK活性篩選試驗和國際血液學標準化委員會推薦的Blume法PK活性定量測定 PK熒光點試驗的原理是還原產生還原型輔酶Ⅰ (NADH)在紫外光下可以發出熒光 進行試驗時 磷酸烯醇式丙酮酸 NADH和乳酸脫氫酶(LDH)同加在濾紙上的被檢血液混合孵育後檢測其熒光強度。如果血樣PK缺乏,NADH就不被利用 丙酮酸就不會產生,熒光持續45~60min。正常血樣,15min後熒光消失 輸血後可導致假陽性。在應用PK熒光斑點試驗時 首先應使該試驗標準化,即用定量法校正篩選法的結果,這樣的結果才比較可靠。PK活性定量測定是通過標準溫度、pH和底物濃度下用分光光度計定量測定NADH轉化成NAD的量來確定 在進行紅細胞PK活性測定時,一定要儘可能地清除白細胞,因為白細胞中含有M1和M2型PK酶 白細胞中PK活性為正常紅細胞的300倍 若檢測樣品中存在有白細胞則會導致假陽性,因此一般要求白細胞含量<1.5×109/L

3.PK底物活性,甲糖-1,6-二磷酸激活及熱穩定試驗 大部分有貧血表現的純合子或複合雜合子其酶的活性水平為正常值的5%~40%,而臨床正常的雜合子其酶活性約為正常的50% 對不明原因的非球形紅細胞溶血性貧血病例,如果測出PK活性正常時,應進一步檢查PK底物活性、甲糖-1 6-二磷酸激活及熱穩定試驗 則有可能發現異常。  

丙酮酸激酶缺乏症-其它輔助檢查

根據臨床表現、癥狀、體征可選擇心電圖 B超 X線等檢查。  

丙酮酸激酶缺乏症-相關檢查

? > 2,3二磷酸甘油酸胰構酯

? > pH(尿)

? > 丙酮酸

? > 丙酮酸激酶

? > 乳酸脫氫酶

? > 前列腺素

? > 抗利尿激素

? > 有核紅細胞

? > 棘形紅細胞

? > 球形紅細胞

? > 紅細胞3-磷酸甘油酸

? > 紅細胞α-磷酸甘油酸

? > 紅細胞三磷酸腺苷

? > 紅細胞平均體積

? > 紅細胞磷酸烯醇式丙酮酸

? > 紅細胞計數

? > 自身溶血試驗

? > 血紅蛋白  

丙酮酸激酶缺乏症-治療

1.輸血 在出生後前幾年,嚴重貧血的最好處理是紅細胞輸注 血紅蛋白濃度維持在80~100g/L以上不影響兒童生長和發育,並減少危及生命的再障危象 然而決定輸血最重要的是根據病人對貧血的耐受性而非僅是血紅蛋白的水平。由於患者紅細胞2 3-DPG水平增高,中重度貧血時可無明顯不適。

2.脾切除 脾切除治療可使病人長時間地控制貧血 由於出生後前幾年在無脾狀態下有發生嚴重敗血症的危險,故患者行脾切除術至少要5~10歲後。脾切除術可使預後改善,但並不能糾正溶血狀態 在術前需要輸血者,術後則可能不需要輸注 較年輕兒童經過快速的造血生長「追趕」期 運動耐受性改善。儘管不能完全排除再障危象的發生的可能 但發生後常較輕 術後經過改善初期後,Hb可能逐漸降低。病人術後網紅細胞數量增加時 說明不完全代償性溶血過程持續存在。在選擇病人行脾切除術時,紅細胞生存期及脾臟血容量的術前評估意義不大 因為部分病人肝臟是紅細胞破壞的主要場所,脾臟似乎破壞缺陷更嚴重的紅細胞 總之,貧血越嚴重,則脾切除效果越好

3.藥物治療 在體外水楊酸鹽反向影響PK缺陷性細胞的能量代謝 這種現象的臨床意義一旦確定 則可以在嚴格的血液學監護下應用水楊酸鹽 還觀察到患嚴重PK缺乏症的女性病人應用口服避孕藥時溶血增加

4.異基因骨髓移植(Allo-BMT)或外周血幹細胞移植(Allo-PBSCT)或臍血移植PK缺乏症所致嚴重溶血性貧血患者,如需反覆輸血才能維持生命,Allo-BMT或Allo-PBSCT是惟一的根治手段。  

丙酮酸激酶缺乏症-預後

由於病情輕重不一 因而預後不一致,嬰幼兒可以導致死亡 本症隨年齡增長有減弱趨勢。大多數患者可以過相對正常的生活 對壽命無明顯的影響。  

丙酮酸激酶缺乏症-預防

做好遺傳諮詢,檢查致病基因攜帶者 並就生育問題給予醫學指導。

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