第3篇第19章 苯丙酮尿症
苯丙酮尿症-治疗方案
探究发病原因
• 典型性苯丙酮尿症是该病最严重的一种形式,是由于苯丙氨酸羟化酶活性严 重减少或缺失导致的。典型性苯丙酮尿症患者若未得到及时治疗,其体内苯 丙氨酸水平可高到足以导致严重的脑损伤以及其它严重的健康问题。
• 若PAH基因的突变使苯丙氨酸羟化酶活性未完全丧失,如变异性苯丙酮尿症和 高苯丙氨酸血症,其临床症状均较轻。
• 饮食治疗:
• 这是治疗疾病较为有效的方法,临床上对于苯丙酮尿症的患者来说应该是进食低苯丙 氨酸的饮食。
• 但是也需要注意蛋白水解物的供给,保证身体每天对蛋白合成所需要的氨基酸的补充, 饮食中也需要适量补充各种维生素和矿物质以及微量元素,随时调整自己的饮食方式。
遗传咨询
• 基因解读和遗传咨询:PAH基因突变可导致苯丙酮尿症,根据基因解码结果, 孩子的致病基因来源于杨雪,虽然孩子死于癫痫,实Βιβλιοθήκη Baidu苯丙酮尿症诱发所致。 随后经过佳学基因饮食及用药指导调节后,杨雪的苯丙酮尿症得到了有效的 控制。
• 基因解码专家指出:如果杨雪想要二胎,在致病基因明确的情况下,生育健 康宝宝有两种方式:一是产前诊断,即在孕期16-20周抽羊水检测胎儿的基因 突变情况,避免后代遗传;二是采用第三代试管婴儿技术,避免后代遗传致 病基因。
临床案例
• 患者情况:患者杨雪(化名),女,25岁,患有轻度苯丙酮尿症,她的第一 个孩子毛发、皮肤色素较浅,且有湿疹,并无智力障碍等其他症状,在4个月 的时候死于癫痫。在此之前她并不知道她是轻度苯丙酮尿症患者,为了明确 孩子的死因,委托佳学基因进行致病基因鉴定。
苯丙酮尿症资料
苯丙酮尿症(PKU)疾病概况(“不食人间烟火”的小伙伴):
有这样一群孩子,他们一生下来就不能吃妈妈的奶水,而且连大米、面、肉、豆制品等含蛋白质多的食物也不能吃,他们就是被称为“不食人间烟火”的特殊孩子
小儿苯丙酮尿症是由于苯丙氨酸代谢途径中,酶缺陷所导致的较为常见的一种常染色体隐性遗传性疾病。父母双亲均有染色体缺陷,但无症状,近亲结婚者子女发病率高。患儿出生时正常,随着进奶以后,一般在3~6个月时,即可出现症状,1岁时症状明显。该病已作为产科新生儿常规筛查项目之一。
苯丙酮尿症是由于苯丙氨酸代谢途径中,酶缺陷所导致的较为常见的一种常染色体隐性遗传性疾病。患儿出生时正常,随着哺乳、进食,一般在3至6个月时,逐渐出现智力、运动、发育落后,头发由黑变黄,皮肤变白等症状。如果能得到早期诊断和早期治疗,则可以保证智力正常,但这样的一生都不能吃正常的饮食,终身需要控制蛋白的摄入。目前该病已作为产科新生儿常规筛查项目之一。
(头发偏黄色,皮肤很白,其实都是很漂亮的小孩儿,但是关爱中心的会长赵宁阿姨告诉我们,他们中很多人因为发现得晚或者因为费用昂贵放弃治疗而导致脑部发育不完全,智力受损赵宁同时告诉她们,如果孩子一出生就通过血液检测发现问题,并且从小控制蛋白饮食,那么这些孩子就可以避免智力损伤。)
特食的味道像泔水
“其实这种病只是因为病人缺少一种酶,无法分解蛋白质中的一种氨基酸,所以他们必须吃专门为他们生产的低蛋白辅食。我们正常人平时喜欢吃的牛奶、鸡蛋、鱼、肉、花生米以及很多好吃的蔬菜水果对他们来说就像‘毒药’,因为会影响大脑发育和身体功能。患病的人已经很不幸了,大家应该多帮帮他们。”吴一凡说,自己曾经看见过心雨姐姐的特殊食物,所以知道病人有多痛苦。
苯丙酮尿症诊疗指南【2019版】
90. 苯丙酮尿症
概述
苯丙酮尿症(phenylketonuria,PKU)是由于苯丙氨酸羟化酶(phenyalanine hydroxylase,PAH)缺乏引起血苯丙氨酸(phenylalanine,Phe)浓度增高,并引起一系列临床症状的常染色体隐性遗传病。苯丙酮尿症是高苯丙氨酸血症的主要类型。
病因和流行病学
PAH 基因变异导致PAH 活性降低或缺乏是PKU 的主要病因。苯丙氨酸是人体必需氨基酸,其代谢所需的苯丙氨酸羟化酶(PAH)活性降低或缺乏,使苯丙氨酸不能转化为酪氨酸(tyrosine,Tyr),酪氨酸及其他正常代谢产物合成减少,血液中Phe 含量增加,影响中枢神经系统发育。同时次要代谢途径增强,生成苯丙酮酸、苯乙酸和苯乳酸,并从尿中大量排出,苯乳酸使患儿的尿液具有特殊的鼠尿臭味。
PAH 缺乏症发病率在不同种族和地区有差异。爱尔兰约为1/4500,北欧、东亚约为1/10 000,日本约为1/143 000。我国平均发病率为1/11 800。
根据血Phe 浓度将PAH 缺乏症分为:轻度HPA(120~360μmol/L) 、轻度PKU(360~1200μmol/L)、经典型PKU(≥1200μmol/L)。
临床表现
PKU 患儿在新生儿期多无临床症状,出生3~4 个月后逐渐出现典型症状,1 岁时症状明显。出生数月后因黑色素合成不足,其毛发和虹膜色泽逐渐变浅,为黄色或棕黄色,皮肤白。由于尿液、汗液含有大量苯乳酸而有鼠尿臭味。随着年龄增长,逐渐表现出智能发育迟缓,以认知发育障碍为主、小头畸形、癫痫发作,也可出现行为、性格等异常,如多动、自残、攻击、自闭症、自卑、忧郁等神经系统表现。婴儿期还常出现呕吐、湿疹等。
苯丙酮尿症
发病机制
当PA羟化酶缺乏时,未参与第一步蛋白质合成的苯丙氨酸在血 浆内贮积,并沉积于全身组织包括脑。血中苯丙氨酸超过肾阈 而排出,产生苯丙氨基酸尿。PA的主要途径(羟化)受阻后,PA 的次要代பைடு நூலகம்途径则代偿性地亢进,使PA转化为苯丙酮酸、苯乳 酸、正羟苯乙酸和苯乙酸的比重逐步增加。正常时这条代谢旁 路进行得很少,因此这些代谢产物的含量极少;当PA羟化酶缺 乏时,这些代谢产物才达到异常增高的水平,积蓄于组织、血 浆和脑脊液中,并大量从尿中排出,产生苯丙酮尿尿症。
发病机制
突变的基因型有纯合子、杂合子和复合性杂合子。Scriver等于 1996年综述了PAH基因突变,在全世界26个国家,81位研究者 分析了3986突变的染色体,确定了243种不同的突变。到1999 年3月Zekanowski等在论文中指出: 世界上PAH基因突变已达350种以上。该作者研究了编码PAH 酶调节区: 部分的外显子3突变可引起经典的PKU、轻度的PKU和轻度的 高苯丙氨酸血症,后者的突变常位于71~94位的氨基酸残基。 汪宁指出到1998年4月止全世界PAH基因突变已增加到390种。
发病机制
除了肝PAH活性缺如或降低可引起PKU外,还有PAH的辅因子 发生变化也可引起。参与PAH作用的主要辅因子有5,6,7,8四氢生物蝶呤(5,6,7,8-tetrahydrobiopterin),此物质为苯丙 氨酸、酪氨酸和色氨酸羟化必须的辅因子。负责编码此物质的 基因为6-丙酮酰四氢蝶呤合酶(6-pyruvoyltetrahydropterin)合成酶 (PTPS)基因。如果这种酶基因发生突变,则PTP缺乏,PAH活性 即使正常,也可引起PKU。另一种可引起PKU的酶是二氢蝶呤还 原酶。
苯丙酮尿症ppt课件
19
治疗
PKU为少数可治疗遗传代谢病之一,治疗年龄 越小,效果越好(生后三周内治疗可有正常 智力)
• 低苯丙氨酸饮食 • 药物
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低苯丙氨酸饮食
原则:在蛋白质摄入2-3g/kg.d下,血Phe> 360umol/L(6mg/dl)者均应治疗:
立即停止天然饮食,以限制苯丙氨酸的摄入, 为保证儿童正常生长发育需要,可按30~ 50mg/(kg·d)给予苯丙氨酸。
常己存在 我国于81年开展PKU筛查
16
尿筛查
对可疑的较大儿童进行初筛,特异性差;
尿三氯化铁试验:新鲜尿液5mL中加入 几滴10%FeCl3; 阳性:反应呈蓝绿色
尿2,4-二硝基甲苯试验(DHPH)试验: 阳性:黄色沉淀
阳性结果示往往为时已晚,失去治疗时机。
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尿蝶呤谱:N:新蝶呤,B:生物蝶呤
PKUf妇女怀孕前应重新开始低苯丙氨酸饮食直至 分娩,避免高苯丙氨酸血症影响胎儿(小头畸形、 智力低下)。
24
预防
避免近亲结婚,杂合子之间不宜婚配
产前诊断:有PKU家族史的孕妇产前测 羊水蝶呤含量;利用PAH基因的限制 性片断长度多态性(RFLP)与PKU的连 锁分析
新生儿筛查 25
谢谢
26
正常
PTPSD
DHPRD PKU
N
B NB
苯丙酮尿症(苯丙氨酸羟化酶缺乏症,苯酮尿症)
苯丙酮尿症(苯丙氨酸羟化酶缺乏症,苯酮尿症)
【病因】
(1)基因方面
本病是控制苯丙氨酸羟化酶的相关基因发生突变所致的常染色体
隐性遗传病,男女发病率接近1:1,患者双亲均为表型正常的杂合子。根据孟德尔遗传定律,所生子女中正常儿和纯合子患儿各占25%,杂合
子占50%。苯丙氨酸羟化酶相关基因位于第12号染色体长臂(12q22-24),由13个外显子组成,全长约90Kb,同时其基因突变类型与种族、民族、临床特点均由一定的关系。
(2)代谢原因
因为苯丙氨酸是机体的必需氨基酸之一。在正常条件下,若体内
过量则羟化成酪氨酸而排除,该反应需要苯丙氨酸羟化酶参与。若因
为基因突变而使改酶活性减低或无活性,则苯丙氨酸代谢受阻堆积在
血中,并主要经尿以原型排出;部分苯丙氨酸经转氨基作用转变为苯丙
酮酸,后者进一步代谢为苯乙酸,苯乳酸和正羟苯乙酸,这些都从尿
中排出,所以尿液中特殊难闻的鼠味和霉臭味。
【症状】
苯丙酮尿症是一种遗传性疾病,所以新生儿有高苯丙氨酸血症,
因未进食,血苯丙氨酸及其有害的代谢产物浓度不高,故出生时无临
床表现。如果对新生儿未作苯丙酮尿症筛选,随着喂食的时间延长,
血中苯丙氨酸及其代谢产物逐渐升高,临床症状才渐渐表现出来。主
要临床表现有:
1.身体特征
(1)皮肤常干燥、色白、细腻,易有湿疹和皮肤划痕症。由于酪氨
酸酶受抑,使黑色素合成减少,故患者毛发色淡,呈棕色,干枯无光彩。头围小,乳齿生长缓慢,牙列稀疏,骨骼发育迟缓,虹膜色浅。
(2)汗液和尿中排出有难闻的鼠气味、霉臭味。
(3)早期还出现呕吐、烦躁、易激惹等症状。
第三篇:儿科护理学复习题
一.A型选择题
1.中度营养不良患儿体重低于正常均值的
A.10%以下
B.10%~15%
C.15%~25%
D.25%~40%
E.40%以上
2.小于胎龄儿的定义是:
A.体重小于2500克
B.体重小于同龄正常体重的50百分位以下
C.体重小于同龄正常体重的10百分位以下
D.体重小于同龄正常体重的90百分位以下
E.足月儿但体重小于3000克
3.低钾血症的原因,不包括
A.长期禁食
B.腹泻
C.碱中毒
D.口服泼尼松
E.口服卡托普利
4.1岁小儿,患金黄色葡萄球菌肺炎经2周治疗,体温下降又复升,呼吸困难及全身中毒症状加重,应考虑可能并发
A.脓胸
B.败血症
C.肺大泡
D.毒血症
E.心力衰竭
5.川崎病的冠状动脉损害多发生于病程的,
A.第1~2周
B.第2~4周
C.第4~6周
D.第6~8周
E.第8~10周
6.处理新生儿生理性黄疸最常用的方法是
A.使用白蛋白
B.使用血浆
C.光照疗法
D.使用能量合剂
E.以上都不是
7.婴儿肺炎合并心力衰竭时的呼吸和心率分别是
A.呼吸>40次/分,心率>140次/分
B.呼吸>40次/分,心率>150次/分
C.呼吸>50次/分,心率>160次/分
D.呼吸>60次/分,心率>180次/分
E.呼吸>60次/分,心率>200次/分
8.典型苯丙酮尿症最主要的治疗方法是给予
A.酪氨酸
B.5-羟色胺
C.左旋多巴
D.四氢生物蝶呤
E.低苯丙氨酸饮食
9.下列哪项属非电解质溶液
A.生理盐水
B.10%葡萄糖溶液
C.5%碳酸氢钠溶液
D.11.2%乳酸钠溶液
E.0.9氯化氨溶液
10.儿科常用的ORS溶液内不含
A.氯化钠
苯丙酮尿症
• 监测血Phe浓度、体格智能发育及临床症状
BH4D治疗药物调节 根据血Phe浓度调节BH4剂量
使血Phe浓度达到正常水平
CSF中神经递质代谢产物水平 临床神经系统症状 血PRL水平可作为DOPA剂量的监测指标
多巴胺可抑制下丘脑垂体PRL的产生和释放
BH4负荷试验 • 血 Phe 明 显 增 高 ( >360umol/L ) 时 直 接 口 服 BH4 20mg/kg.d • 服前、服后2,4,6,8,24h测定血Phe浓度 • 对BH4有反应: BH4服后血Phe下降30%以上
• 经典型PKU:多数无反应
• 轻度PKU或HPA:60%有反应,多在8h-24h • PTPSD:服BH4后2-6h,血Phe下降至正常 • DHPRD:服BH4后6-8h后,血Phe缓慢下降
苯丙酮尿症 (Phenylketonuria,PKU)
常染色体隐性遗传性代谢病 患儿的父母是疾病的携带者 每生育一胎有25%机率为PKU 我国3500万新生儿HPA(PKU)筛查统计 发病率: 1/10397,北方高于南方 临床表现与苯丙氨酸代谢异常密切相关
苯丙氨酸代谢异常途径
蛋白质 苯丙氨酸羟化酶 苯丙氨酸 酪氨酸
PAH缺乏性PKU治疗方法
在蛋白质摄入2-3g/kg.d下血phe浓度>360 mol/L(6mg/dl)者均应治疗 低(无)Phe特殊奶粉治疗 当治疗后血phe浓度降至正常,可少量逐步添加 天然食物或PKU专用食品,避免Phe缺乏症 维持血Phe浓度120-600 mol/L(2-10mg/dl),年龄 越小控制越严格 定期评价小儿生长发育及智能发育 饮食治疗至少至10岁,提倡终身治疗 女性患者孕前、孕期均饮食控制,使血Phe浓度120-360 mol/L(2-6mg/dl)
苯丙酮尿症
苯丙酮尿症
一、苯丙酮尿症概述
苯丙酮尿症( phenylketonuria, PKU)是一种常见的氨基酸代谢病,1934年由挪威Folling医生首次报告。本症是由于苯丙氨酸羟化酶(phenylalanine hydroxylase, PAH)基因突变导致PAH缺陷或PAH辅助因子一四氢生物蝶呤(tetrahydrobiopterin, BH4)缺之,使得苯丙氨酸不能转变成为酪氨酸,导致苯丙氨酸及其酮酸蓄积并从尿中大量排出,故称“苯丙酮尿症”。临床主要表现为智能低下、惊厥和色素减少。本病属常染色体隐性遗传,其发病率随种族而异,美国约为1/14000,日本约为1/60000,我国约为1/11180。
二、苯丙酮尿症病因
苯丙氨酸(phenylalanine,PA)是人体必需的氨基酸之一。正常人每日需要的摄入量约为200-500mg,其中1/3供合成蛋白,2/3则通过肝细胞中苯丙氨酸羟化酶(PAH)催化作用,转化为酪氨酸,以合成甲状腺素、肾上腺素和黑色素等。苯丙氨酸转化为酪氨酸的过程中,除需PAH外,还必须有四氢生物蝶呤(BH4)作为辅酶参与。人体内的BH4是由鸟苷三磷酸(GTP),经过鸟苷三磷酸环化水解酶(GTP-CH)、6一丙酮酸四氢蝶呤合成酶(PTPS)和二
氢生物蝶呤还原酶(DHPR)等一系列酶的催化而合成。PAH基因定位于12q22 - 12q24.1,GTP-CH基因定位于17q22.1 - 22.2, DHPR基因定位于4p15.3, PTPS基因定位于llq22.3,上述任一编码基因的突变都有可能造成相关酶的活性缺陷,致使苯丙氨酸发生异常累积。
第三篇:儿科护理学复习题
第三篇:儿科护理学复习题
一.A型选择题
1.中度营养不良患儿体重低于正常均值的
A.10%以下
B.10%~15%
C.15%~25%
D.25%~40%
E.40%以上
2.小于胎龄儿的定义是:
A.体重小于2500克
B.体重小于同龄正常体重的50百分位以下
C.体重小于同龄正常体重的10百分位以下
D.体重小于同龄正常体重的90百分位以下
E.足月儿但体重小于3000克
3.低钾血症的原因,不包括
A.长期禁食
B.腹泻
C.碱中毒
D.口服泼尼松
E.口服卡托普利
4.1岁小儿,患金黄色葡萄球菌肺炎经2周治疗,体温下降又复升,呼吸困难及全身中毒症状加重,应考虑可能并发
A.脓胸
B.败血症
C.肺大泡
D.毒血症
E.心力衰竭
5.川崎病的冠状动脉损害多发生于病程的,
A.第1~2周
B.第2~4周
C.第4~6周
D.第6~8周
E.第8~10周
6.处理新生儿生理性黄疸最常用的方法是
A.使用白蛋白
B.使用血浆
C.光照疗法
D.使用能量合剂
E.以上都不是
7.婴儿肺炎合并心力衰竭时的呼吸和心率分别是
A.呼吸>40次/分,心率>140次/分
B.呼吸>40次/分,心率>150次/分
C.呼吸>50次/分,心率>160次/分
D.呼吸>60次/分,心率>180次/分
E.呼吸>60次/分,心率>200次/分
8.典型苯丙酮尿症最主要的治疗方法是给予
A.酪氨酸
B.5-羟色胺
C.左旋多巴
D.四氢生物蝶呤
E.低苯丙氨酸饮食
9.下列哪项属非电解质溶液
A.生理盐水
B.10%葡萄糖溶液
C.5%碳酸氢钠溶液
D.11.2%乳酸钠溶液
E.0.9氯化氨溶液
10.儿科常用的ORS溶液内不含
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第十九章苯丙酮尿症
分型实验室与其他检查
病因与发病机制诊断与鉴别诊断
临床表现治疗与预防
苯丙酮尿症(phenylketonuria,PKU)是由于肝脏苯丙氨酸羟化酶(phenylalamine hydroxylase,PAH)缺乏或活性减低而导致苯丙氨酸代谢障碍的一种遗传性疾病。在遗传性氨基酸代谢缺陷疾病中比较常见。本病遗传方式为常染色体隐性遗传。临床表现不均一,主要临床特征为智力低下、精神神经症状、湿疹、皮肤抓痕征及色素脱失和鼠气味等,脑电图异常。如果能得到早期诊断和早期治疗,则前述临床表现可不发生,智力正常,脑电图异常也可得到恢复。
【分型】
苯丙氨酸为人体所需必需氨基酸之一。从饮食中摄入的苯丙氨酸被肠道吸收进入血循环后,大概有一半被利用作为蛋白质合成的基质,另一半则在肝脏中经苯丙氨酸羟化酶氧化成酪氨酸。后者通过不同酶的作用可产生黑色素、甲状腺素和乙酰乙酸[1]。如果苯丙氨酸羟化酶缺乏或活性降低,则苯丙氨酸被代谢为苯丙酮酸。苯丙氨酸和苯丙酮酸在体内堆积使神经系统受到损害,另外还抑制酪氨酸代谢过程中的某些酶,如抑制酪氨酸酶而阻止黑色素的产生;抑制色氨酸代谢过程中的羟化酶使5-羟色胺生成减少。
人的PAH基因定位于12q24.1[2]。其突变则引起其表达的PAH酶的活性减低或缺如,导致PKU症的发生。PAH基因不同的突变,使PAH酶活性减低的程度有所不同,因此PKU 临床表现也轻重不一,故可分为轻型、中型与重型,甚至有些人只有高苯丙氨酸血症[3,4]。PAH突变的基因型是高苯丙氨酸血症生化代谢表型的主要决定因素。
PAH的正常活性还有赖于辅因子参与,这些辅因子(或称辅酶)有四氢蝶呤(tetrahydropterin)和NADPH。Kure等[5]报告4例高苯丙氨酸血症病人在给予四氢蝶呤负荷后,血中苯丙氨酸浓度下降,病人有PAH基因突变,而尿中排出的蝶呤和二氢蝶呤(dihydropteridine)还原酶活性正常。这种对补充辅因子治疗有反应的病人可能是PKU新的亚型,同时意味着这4例病人残存的PAH活性比较高,在补充大量辅因子情况下可以将血中增高的苯丙氨酸氧化为酪氨酸。
【病因与发病机制】
随着年龄的增大,摄入的苯丙氨酸用于合成蛋白的量逐渐减少。出生以后,每日摄入的苯丙氨酸约为0.5g,儿童和成人增加到4g。其中较大部分被氧化成酪氨酸,这一过程主要
依赖于苯丙氨酸羟化酶(PAH),但也需要辅因子参与。如果这一氧化过程发生障碍,则有苯丙氨酸在体内堆积,在此情况下,苯丙氨酸则通过其他途径进行代谢而产生苯丙酮酸有害物质。苯丙酮尿(PKU)就是因为PAH活性减低或缺如而引起的一种遗传性疾病[5]。PAH 活性减低还可使酪氨酸受抑而使黑色素生成减少,羟苯丙酮酸酶受抑而使羟苯酮酸在体内堆积。
苯丙氨酸羟化酶的基因定位于12q24.1,前已提及。其突变可使表达的PAH活性减低或缺如,不同的突变影响PAH活性减低的程度不同。人的PAH基因含有13个外显子,由内含子分开,内含子大小范围1~23kb,PAH编码区长约90kb。在3’端约一半的外显子排列比较密,5’端的外显子则被较大的内含子间开。人PAH基因编码约2.4kb的成熟的mRNA,其非编码和编码区的DNA比值是在迄今为止新确定特性的真核基因中最高的。PAH基因有9个多态性限切酶位点:在基因的5’端有Bg III、PVU II(a)和PVU II(b),在3’端有EcoRI、Xmn I、MSPI(a)、MSP I(b)、EcoRV和Hind III[6]。
Murales等[7]克隆出编码果蝇(Drosophila melenogaster)PAH的cDNA及其核苷酸序列和表达,并观察到当用32P-标记的人PAH cDNA去探查果蝇DNA时,在基因组印染中有很强的杂交信息,提示在人和果蝇PAH基因之间存在高度序列的相似性。果蝇PAH基因组片断约30~40kb,cDNA含有84bp的5’-非翻译区,1359bp的编码蛋白区和87bp的3’区,只有一个多腺苷化信号。在核苷酸水平,果蝇与人PAH cDNA的相似为57.9%,在人PAH 基因的头3个外显子与果蝇PAH基因相同部分核苷酸无相似性。在氨基酸水平,在假定的羟化区的相似性为88.5%,并发现有两个结构AGLLSS×××L基序(motifs)(×代表任何氨基酸)。
正常人PAH蛋白有折叠,并有铁结合位点。铁结合位点结构的保持与位于与活性位点相关的3D结构中的第349位的丝氨酸有关,这个位点的丝氨酸与PAH结构的稳定性聚合和PAH的催化性质也具重要性[8]。Fusetti等[9]测定了人PAH(残基118~452)的结晶结构,发现此酶与组成催化和四聚体化区的每个单聚体以四聚体结晶出来。在四聚体化区的特性是存在与其他单聚体相互作用的交换臂,因而形成一反平行的盘旋卷,而且明显的不对称,这是由于在导致盘旋卷螺旋的螯合区有两个交替构形所引起。最常见的PAH突变中的某些突变即发生于催化区和四聚体区的交界处。
不同的PAH基因的突变使PAH活性受影响的程度不同,对PAH结构的影响也不一样。Gamez等[8]用不同的表达系统揭示PAH突变:Leu348Val、Ser349Leu、V al388Met引起PAH 蛋白有折叠缺陷。将突变的PAH蛋白在大肠杆菌中表达显示比野生型PAH蛋白有对热不稳定,降解的时间过程也不相同。Bjorgo等[10]研究了7种PAH突变,即Arg252Gly/Gln、Leu255Val。另外还有一种突变为甘氨酸272停止编码。当将这些突变的PAH蛋白与麦芽糖酶以融合蛋白形式共同表达于大肠杆菌中,证明人PAH蛋白折叠和聚合为同种四聚体/二聚体的能力有缺陷,大多数回收为无活性聚集型。Arg252Gln和Leu255V al回收到具有催化活
性的四聚体和二聚体,Arg252Ala回收到一些二聚体。前述3种突变使PAH活性分别只有野生型活性的20%、44%和4.4%。当在体外以偶联的转录—翻译系统表达时,所有突变的PAH均回收到具有低同种特异性活性的非磷酸化和磷酸化型的混合物。所有这些PAH基因突变所表达的变异的人PAH蛋白在寡聚化方面均有缺陷,在体外实验对限制性蛋白溶解的敏感性增加,在细胞中的稳定性减低,催化活性也有不同程度的减低。所有前述作用看来是由于单聚体结构紊乱的结果。根据人PAH催化区的晶体结构,突变对折叠和单聚体寡聚体化的影响提供一种解析。
以上是一些肝PAH基因突变所引起的PAH蛋白结构和活性变异的相关性。99%的高苯丙氨酸血症或PKU都是由于PAH基因突变引起,只有1%是由于辅因子生物合成或再生有障碍所致[2,11]。PAH基因突变可累及外显子和内含子,可为错义突变或无义突变。突变类型有点突变、插入或缺失、提前停止编码、剪接和多态性。突变的基因型有纯合子、杂合子和复合性杂合子。Scriver等[11]于1996年综述了PAH基因突变,在全世界26个国家,81位研究者分析了3986突变的染色体,确定了243种不同的突变。到1999年3月Zekanowski 等[4]在论文中指出:世界上PAH基因突变已达350种以上。该作者研究了编码PAH酶调节区:部分的外显子3突变可引起经典的PKU、轻度的PKU和轻度的高苯丙氨酸血症,后者的突变常位于71~94位的氨基酸残基。汪宁指出到1998年4月止全世界PAH基因突变已增加到390种[12]。在我国1996年徐陵亭等[13]报告已确定PAH基因突变有20多种,约占PAH 突变基因的80%。大多数学者认为PAH突变的基因型与表型之间有相关,只少数病人例外。Guldberg等[14]人认为:部分病人PAH突变的基因型与表型之间的不一致可能是由于用以检查突变的方法或者由于表型分类不同所致。
不同的国家和地区PKU患者PAH基因突变有所不同,我国北方和南方人群PAH基因突变类型分布也不一致[15]。土耳其祖先病人的亚组中最常见突变为IVS10-11 G→A(占分析的等位基因的38%[16]);罗马尼亚PKU病人中PAH基因突变以Arg408Trp居多(占等位基因47.72%),Lys363fsdelG (13.63%)和Phe225Thr占 6.81%,3种突变占突变等位基因的70%[17];在捷克PKU病人中Arg408Trp突变占54.9%[18,19]。对各地区人群PAH基因突变类型的分布的不同可能反映PAH基因突变有多种机制,包括拓荒者作用(founder effect)、遗传漂流(genetic drift)、过度互换性(hypermutability)和选择(selection)。
以上是肝脏PAH基因结构、性质和突变及突变所引起的PAH蛋白的异常。PAH蛋白除了在肝脏细胞中表达外,在非肝脏组织中也有表达,包括肾脏、胰腺和脑。肾脏中PAH一级结构与肝脏中者一致,只是其调节不同于肝脏中的PAH,但在机体苯丙氨酸平衡中,肾脏的PAH可能起作用[20]。
除了肝PAH活性缺如或降低可引起PKU外,还有PAH的辅因子发生变化也可引起。参与PAH作用的主要辅因子有5、6、7、8-四氢生物蝶呤(5、6、7、8-tetra-hydrobiopterin),此物质为苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸羟化必须的辅因子。负责编码此物质的基因为