甲基丙二酸血癥的診斷及治療研究進展

李璐，張改秀

1山西醫科大學，太原 030001；2山西省兒童醫院

1967年，甲基丙二酸血癥(MMA)被Rosenberg等學者首次報導；2000年我國學者對MMA進行了報導[1]。自首例MMA患者被報道以來，學者們已對該病進行了50余年的研究，其病因及發病機制、臨床表現、基因分型、生化特征及診治等研究在逐步更新；而我國開始對該病的研究時間較遲，近10年來相關報道開始增多，但主要集中部分省份及地區如北京、上海、浙江等，許多臨床醫生對其認識不充分[2]。歐美國家發病率為1/29 000～1/61 000[3]，我國部分地區進行了小樣本篩査工作，尚無大樣本的調查[4]。MMA由于臨床表現不具有特異性，故常導致臨床醫師對其誤診、漏診，致使其不能得到及時合理的治療；由此，患者病情進一步加重、惡變，最終造成發生殘疾、甚至死亡[5]。現對MMA的診斷、治療等方面的研究進展進行綜述，以提高該病的早期診斷率，并及時治療，幫助改善預后，降低致殘率及致死率。

1 MMA發病機制、基因類型及臨床表現

MMA是由甲基丙二酰輔酶A變位酶(MCM)缺陷或者輔酶鈷胺素(Cbl)代謝發生障礙而導致有機酸代謝障礙的一類遺傳代謝病，多為常染色體隱性遺傳，伴X隱性遺傳則較少見[6]。異亮氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、膽固醇和奇數鏈脂肪酸等分解代謝生成甲基丙二酸，甲基丙二酸進一步在甲基丙二酰輔酶和輔酶Cbl作用下參與三羧酸循環，故當甲基丙二酰輔酶A變位自身缺陷或者輔酶Cbl(VitB12)代謝發生障礙時，不僅造成了體內甲基丙二酸無法正常代謝，導致體內過度蓄積了甲基丙二酸、3-羥基丙酸及甲基枸櫞酸等中間產物，還可以導致甲鈷胺即蛋氨酸合成酶的輔酶合成障礙，致使同型半胱氨酸無法正常合成蛋氨酸，血中同型半胱氨酸水平增高，引起合并型MMA。

MCM活性降低可導致MMA，MUT基因突變類型、轉錄、翻譯、蛋白表達及修飾可影響MCM活性。其次，Cbl代謝障礙可導致MMA，與之有關的基因型有Cb1A、CblB、CblC、Cbl D、CblF 和 CblH 6個亞型。最新發現了幾種可導致MMA的相關基因，分別為HCFC1、ABCD4、MCEE、SUCLG1及SUCLG2；其中HCFC1及ABCD4基因突變，造成Cbl代謝出現障礙，同時影響甲基丙二酸及同型半胱氨酸代謝過程，表現為合并型 MMA；當MMA相關基因MCEE、SUCLG1及SUCLG2發生突變時，血中僅有甲基丙二酸升高，表現為單純MMA；HCFC1基因據報道按照伴X染色體隱性方式進行遺傳[6]。

具有不同基因類型的MMA，發病時間先后有別，病情嚴重程度也不一樣，臨床表現千變萬化[7]。早發型發病年齡多為嬰幼兒期，出現發育遲緩、癲癇等神經系統癥狀，可合并喂養困難、視網膜色素病變表現，病情累及到血液系統、腎臟等多系統，病情程度較重，預后不理想；晚發型較少見，多于4歲后發病，常常以神經系統癥狀及精神癥狀為主要表現，常被誤診，治療后遠期療效較好[8]。

最近，串聯質譜在新生兒疾病篩查中逐漸得以推廣，一些發育良好、無癥狀的“良性”MMA患者在發病之前被診斷出來，患者生長發育、神經智力正常，無酸中毒發作等臨床表現，單純型和合并型MMA在無癥狀MMA均可出現[9]。

2 MMA的診斷

2.1 生化診斷MMA MMA是典型的代謝性疾病，無論是病情急性期還是穩定期，患兒體內均有代謝物異常，包含特異性代謝物水平增高及非特異性代謝物水平異常兩種情況。特異性代謝物包含血丙酰肉堿(C3)、乙酰肉堿(C2)、同型半胱氨酸(tHcy)等；當C3、C3/C2比值增高時，則懷疑MMA；其中合并型MMA患兒可同時出現血tHcy水平增高及尿甲基丙二酸及甲基枸櫞酸水平增高，甲硫氨酸(Met)水平降低[6]。非特異性代謝物水平異常可出現代謝性酸中毒、電解質平衡紊亂、乳酸增高，血細胞中白細胞、血紅蛋白及血小板減少，肝腎功能受損，血氨、酮體及尿酸升高，血糖降低等[10]。與此同時，我國學者宋青金等[11]研究首次發現病例組尿液中H2S濃度明顯高于正常組，表明檢測尿中H2S濃度不僅對MMA進行輔助診斷有一定意義，還有利于進行MMA篩查工作、動態觀察病情變化、治療效果評估等。該研究樣本量少，需要進一步擴大樣本量，同時對其具體病理機制仍不明確，還需完善。

2.2 基因診斷MMA 部分可能是由繼發性因素導致血C3水平、C3/C2及尿甲基丙二酸水平輕度增高的患者，單次生化特異性代謝物診斷，可能會造成誤診，需進行多次重復檢測或基因檢測手段來明確診斷[12]。MMA基因診斷條件[6]：2個MMA 相關變異基因被檢測出，血中C3/C2增高，及(或)甲基丙二酸或甲基枸櫞酸在尿液中濃度增高；在排除丙酸血癥和繼發性MMA的情況下，同時基因檢測到1個有關變異，血中C3/C2增高及(或)尿甲基丙二酸或甲基枸櫞酸升高。滿足以上兩條任意一條即可診斷為MMA。

2.3 其他輔助診斷MMA MMA頭顱MRI神經系統損傷是由腦損傷引起的，影像學表現為雙側基底神經節病變，尤以蒼白球病變為著，還會出現彌漫性白質病變，主要是深部白質，可出現長的T2信號[13]。據報道，不同類型MMA具有不同的核磁影像學表現，而腦外間隙擴大或腦室增寬為合并型和單純型MMA常見的共同影像學表現，其中雙側基底神經節病變(以蒼白球病變為主)多出現于單純型MMA，合并型MMA則以幕上白質病變、腦積水的影像學表現為主[2]。早發型MMA以不同程度的大小腦腦溝的加深、腦積水、髓鞘化發育遲緩、皮質的萎縮以及基底節區的對稱性異常信號為主要影像學表現。晚發型MMA還可表現為以腦、脊髓多灶性脫髓鞘為主要病理改變特點的脊髓萎縮等異常影像[14]。

MMA伴有癲癇發作者行腦電圖檢查常常出現異常的腦電圖波形，其中慢波背景腦電圖波形、高峰節律紊亂波形及癇樣放電腦電波常在癲癇MMA患兒腦電圖中被觀察到；局灶性和慢波放電波形往往于無驚厥史的MMA患兒腦電圖中被觀察到；CblC亞型患兒被發現就寢期間異常腦電圖明顯增加；一些MMA患兒在經過抗癲癇藥物及對因處理后，臨床癥狀得以較好改善，其EEG卻還可表現為異常波形，考慮是因為蓄積的異常代謝產物造成了神經系統長久損害。動態行腦電圖檢查在監測MMA患者的腦功能和治療效果方面有重要意義[15]。另外，應用皮膚成纖維細胞、外周血淋巴細胞或肝組織纖維母細胞酶活性檢測及互補實驗等技術，分析已經確診的MMA患者MMA酶的缺陷類型，可進一步了解其臨床亞型[10]。

對一切確診或疑似MMA的患兒予以進行維生素B12負荷試驗，肌注維生素B12，1 mg/d，連續肌注3～6 d，隨后檢測尿甲基丙二酸及血丙酰肉堿的水平降幅超過30%稱為治療有效[16]。大部分CblC、CblD、CblF型MMA患者經肌注VitB12治療后臨床癥狀改善，CblA、CblB型患者予以VitB12治療后部分患者臨床癥狀得以改善，其中CblC型患兒最常見[7]。絕大部分mut0、mut-患者經VitB12治療后，效果不佳。該試驗不僅可幫助疾病進行分型，還可對進一步治療進行指導；其中危重癥MMA患兒，需在糾正代謝紊亂、病情趨于平穩后再擇期進行試驗。

3 MMA的治療

3.1 MMA急性期治療 MMA急性期治療的原則主要是維持生命、糾正代謝紊亂、平衡內環境、營養器官，同時要降低血中tHcy及甲基丙二酸水平，減輕其造成的繼發損害。急性期MMA患兒易出現嘔吐、脫水等癥狀，進而導致嚴重的酸中毒、電解質紊亂和血氨增高等代謝紊亂[17]，此時應及時止吐、補液，糾正酸堿及電解質紊亂，降低血氨水平，如若不及時處理，將造成無法逆轉的神經系統后遺癥甚至死亡。當血氨升高且口服(精氨酸、苯乙酸鈉-苯甲酸鈉等)治療效果欠佳時，必要時需進行血液透析或腹膜透析[18]，以達到血氨濃度大幅降低的目的。當新生兒或兒童血氨>400～500 μmol/L，較大兒童和成年人血氨>200 μmol/L時，需盡快進行透析來降低血氨濃度，預防腦水腫的發生[19]。

3.2 MMA穩定期治療

3.2.1 藥物治療 處于穩定期的MMA患兒，根據維生素B12對兒童的治療效果，有不同的治療選擇：維生素B12有效類型患者首先需要每周1～2次肌肉注射維生素B12(每次1 mg)，其次口服維生素B6，甜菜堿和左卡尼汀和亞葉酸鈣等將C3和尿甲基丙二酸的濃度控制在適當的水平，在此期間無需進行嚴格飲食管理[11]。 維生素B12無效的患兒需要進食特殊配方的營養粉(去除異亮氨酸，蛋氨酸，蘇氨酸和脯氨酸等)并進行營養干預，嚴格限制天然蛋白質和補品的攝入，同時口服左卡尼汀等藥物促進患兒的生長發育[20]。

3.2.2 康復治療 MMA患者處于穩定期時，常出現運動功能、視聽覺、深淺感覺障礙，肌張力異常，協調、平衡功能異常等表現；由此可見，對MMA患者進行康復訓練有重要意義[21]。由于MMA發病率較低同時部分患者沒有接受康復治療，因此目前國內外對MMA患者是否予以恰當的康復訓練運動量進行控制仍無明確的結論[22]。華艷等[22]通過對1例MMA患者采用常規康復、下肢機器人康復訓練、顱磁反復刺激聯合治療方法進行康復訓練，經過6個月的治療后患者平衡功能、步行及活動能力均得以顯著改善。目前國內外仍沒有康復治療能否改善MMA患者預后的相關報道，故還需擴大樣本量進行臨床隨訪、對比研究，來揭示康復治療對MMA預后的影響。但對MMA患者進行合理康復治療可幫助患者提高運動、生活能力的觀點目前已達成共識。

3.2.3 肝腎移植 部分MMA患者經對癥治療、飲食管理、肌注或靜滴維生素B12、口服左卡尼汀、甜菜堿等常規治療后，病情仍難以控制，最終致殘、致死。肝移植因代替受損的肝臟提高了酶的活性，為治療遺傳膽汁淤積性疾病、遺傳性血色病、酪氨酸血癥、尿素循環障礙、非典型溶血尿毒綜合征Ⅰ型等單基因病提供治愈的可能[23]。因此許多學者開始采用肝移植的方法治療常規治療無效MMA患者。1997年，第一例MMA患者接受了肝移植手術；至此以后，越來越多的MUT型MMA患者進行了肝移植，進而緩解了病情、挽救了生命[24]。Niemi等[25]隨訪了14例行肝移植或肝腎聯合移植手術的MMA患兒，發現患兒術后第3天血漿甲基丙二酸水平由術前的(1 648±1 492)mmoL/L降至(210±154)mmoL/L，降幅達87%；4個月后復查甲基丙二酸仍保持在類似水平；術后(3.25±4.2)年內患者未再發生代謝性酸中毒、高血氨癥及代謝紊亂等；由此可見，肝移植可緩解MMA代謝失代償狀態。Kasahara等[26]對18例進行肝移植的MMA患者進行回顧分析，結果表明肝移植不能治愈MMA，僅能緩解相關癥狀，對腎臟及神經系統產生的損害仍會進展；Spada等[27]進行了長達12年的隨訪，發現肝移植術后繼續口服左卡尼汀[75～100 mg/(kg·d)]的患者后期神經系統仍正常發育，智力沒有落后于同齡人，生活質量亦較前提高。目前MMA患者進行肝移植后能否逆轉神經系統損害尚存在爭議，仍需進一步研究。Sakamoto等[28]對MMA患兒肝移植前后的發育商(DQ)進行評估，具體得分為移植前(51±9)和移植后(50±5)分，證明肝移植不能完全改善甲基丙二酸蓄積造成的腦損害。有文獻[25]報道，MMA患者接受肝移植術后運動、學習及社交能力均得以改善，部分患兒可正常上學；可見肝移植后MMA患者的智能及體格發育在一定程度上得到了改善，但仍需更加詳細和系統的量表以評估發育情況。肝移植僅保護部分腎臟的功能，當MMA患者病情處于進展期時，其腎功能不全可持續惡化，故當MMA患兒發生腎功能不全時，仍可接受腎移植或肝腎聯合移植手術，進而緩解MMA患者的癥狀，改善其運動、語言發育狀況[29]。目前有研究[30]表明，肝腎移植的長期安全性和生存率與單純肝移植相同。

3.2.4 基因治療 MMA主要是由單基因突變導致的，在理論基礎上基因治療為MMA治療的最根本方法。但目前基因治療尚不成熟，尚未應用于臨床實踐中[31]。目前研究正在進行新的包括腺苷相關病毒即AAV載體、基因組編輯、系統的mRNA治療等在內的試驗，以改進和完善目前可用的治療方法[32]。一個專有的LNP配方和mRNA表達盒已成功用于Mmut-/ -，TgINS-MCK-Mmut小鼠模型。一種新型的LNP mRNA納米顆粒被證明可以修復肝臟MMUT表達，在治療3 d后循環代謝物可降低約90%，并使單次治療后MMUT的顯著表達時間可持續2周。一些新型衣殼也被成功應用于小鼠模型，天然rAAV血清型rAAV44.9被證明是有效的治療小鼠模型。采用rAAV44.9-CBA-MMU治療方法的成年Mmut-/ -、TgINS-MCK-Mmut小鼠和新生Mmut-/ -小鼠顯示體重增加，血漿甲基丙二酸水平下降；另外，rAAV44.9-CBA-MMUT治療后的MMUT-/ -小鼠的存活率提高了[32]。近年來，一些高效的基因編輯工具如CRISPR/Cas9的出現及病毒載體如腺相關病毒(AAV)和慢病毒(LV)的發展，使得通過基因治療治愈基因疾病成為可能[33]。

3.2.5 神經干細胞移植治療 在體內、外的動物實驗中，神經干細胞在治療神經系統損害方面的潛力被證實，可用于治療多種神經系統疾病，如帕金森病、多發性硬化、脊髓損傷、亨廷頓病、腦卒中、阿爾茨海默病、創傷性腦損傷等。神經干細胞移植能幫助神經傷殘的患兒(如MMA)改善智力及運動功能。美國食品和藥物管理局于2005年批準患有小兒Batten綜合征的患兒可進行人胎腦神經干細胞腦內移植治療，研究表明，移植的細胞能長期存活并植入腦組織，該種治療方法安全性較好，同時提高了生存率。我國楊輝等[34]對4例合并繼發性腦損傷的MMA患兒進行了側腦室神經干細胞移植，隨后進行了臨床觀察，并評價和探討治療的安全性及有效性，該研究證明神經干細胞治療能夠短期達到改善繼發腦損傷MMA患兒的運動和智力表現的效果，其療效可持續6個月，但遠期療效還需進一步隨訪觀察。總之，對于有智力、運動發育落后腦損傷表現的MMA患兒，除對因治療外，還需營養神經、抗癲癇治療等，以上治療效果欠佳時，可考慮進行神經干細胞移植。

3.2.6 飲食管理 學者對合并型MMA患者是否應該進行低蛋白飲食的觀點不一，其中Pexa等[35]學者報道低蛋白飲食不能明顯降低血中tHcy的濃度，但目前單純型MMA飲食治療及營養管理已達成共識。飲食管理的目的是減少甲基丙二酸及氨的產生，急性期應盡量避免食用天然蛋白質食物，需進食特殊配方營養粉，即不含異亮氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸等的食品。MMA患兒在急性代償期時，血氨高低影響著預后好壞。急性期時，應限制蛋白質，24 h后慢慢補充含蛋白質的食物，完全限制蛋白質總時長不應高于48 h。對于維生素B12部分有效MMA患兒，除需要肌注維生素B12，口服左卡尼汀外，還需要適當限制天然蛋白質并補充營養素；而維生素B12無效型患兒在長期治療過程中，需要個體化飲食管理，嚴格限制天然蛋白質(異亮氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、蘇氨酸)的攝取，同時還需滿足個體的基本生理需求。

綜上所述，MMA臨床表現、基因表型復雜多樣，癥狀及體征無特異性，診斷通過有機酸及酰基肉堿分析、酶活性評估、基因突變檢測等方法完成，目前仍無根治方法，肝腎移植及基因治療等為近期研究熱點。MMA患者即便得到了及時干預，仍會遺留不同程度的神經損傷的后遺癥，其腦神經損傷發生的具體機制的研究較少。近一步研究MMA基因調控造成腦神經元的損傷機制，可為基因治療提供新的思路和方向，并使從根本上治療該疾病成為可能。