希特林蛋白缺乏所致Ⅱ型瓜氨酸血癥研究進(jìn)展*

武星宇，張春燕 綜述，田亞平△ 審校

1.南開大學(xué)醫(yī)學(xué)院，天津 300071;2.中國人民解放軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究部出生缺陷防控技術(shù)研究中心，北京 100853

成年后發(fā)病的Ⅱ型瓜氨酸血癥(CTLN2)是希特林蛋白缺乏癥(CD)的一種臨床表型[1]。CD是由肝臟內(nèi)希特林蛋白缺乏或異常導(dǎo)致各種代謝紊亂的一種常染色體隱性遺傳代謝病，其致病基因SLC25A13編碼希特林蛋白,基因突變導(dǎo)致CD的發(fā)生[2]。除CTLN2之外，目前還報(bào)道了另外兩種與年齡相關(guān)的CD臨床表型，即新生兒由希特林蛋白缺乏引起的肝內(nèi)膽汁淤積癥(NICCD)[3]，以及發(fā)病年齡介于NICDD和CTLN2之間，主要是年齡較大的兒童由于希特林蛋白缺乏引起的發(fā)育遲緩和血脂異常(FTTDCD)[4-5]。本文主要介紹了CTLN2的發(fā)病機(jī)制、臨床表現(xiàn)及目前的診斷和治療進(jìn)展。

1 CTLN2的發(fā)病機(jī)制

CTLN2是由SLC25A13基因突變所致的肝臟希特林蛋白缺乏引起的。SLC25A13基因位于染色體7q21.3上，由18個(gè)外顯子和17個(gè)內(nèi)含子組成，其編碼的蛋白產(chǎn)物是肝型線粒體天冬氨酸/谷氨酸載體亞型2(AGC2)，也稱為希特林蛋白[2]。

希特林蛋白主要存在于肝細(xì)胞線粒體內(nèi)膜，作為蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統(tǒng)的一員，其可將線粒體內(nèi)的天冬氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，參與尿素、蛋白質(zhì)和核酸的合成，其還可以從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)谷氨酸和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)至線粒體內(nèi)，維持著NADH和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的平衡，在能量、氨基酸、糖和脂肪代謝中發(fā)揮重要作用[6]。

當(dāng)SLC25A13基因發(fā)生突變時(shí)，會(huì)造成肝臟內(nèi)希特林蛋白的缺失或異常，導(dǎo)致肝臟內(nèi)NADH穿梭和天冬氨酸運(yùn)輸受阻，NADH不能被氧化成NAD+并大量堆積，細(xì)胞質(zhì)中NADH/NAD+比值上升且天冬氨酸水平下降，尿素循環(huán)受阻，瓜氨酸蓄積，血氨升高，并且造成一系列復(fù)雜多樣的代謝紊亂[7]。目前已經(jīng)確定了100多種不同類型的SLC25A13基因突變[8]。有文獻(xiàn)報(bào)道，我國93%的CTLN2患者可檢測出c.851del4或c.615+5G>A突變[9]。

CTLN2在日本多發(fā)，但目前已經(jīng)被認(rèn)為是一種泛種族疾病，在中國也不斷有CTLN2病例被報(bào)道。流行病學(xué)調(diào)查顯示，CTLN2在日本的發(fā)病率為1/230 000～1/100 000[10]。目前還沒有關(guān)于我國CTLN2發(fā)病率的統(tǒng)計(jì)報(bào)道，但是基因突變攜帶率統(tǒng)計(jì)顯示，長江以北地區(qū)人群SLC25A13基因突變攜帶率為1/940，長江以南地區(qū)為1/48[11]。總體來說，我國SLC25A13基因突變攜帶率與日本的1/65～1/42相差不大[12-13]，高于泰國的1/90和韓國的1/112[3，14]。

2 CTLN2的臨床表現(xiàn)

CTLN2患者的發(fā)病年齡范圍較寬(11～79歲)，但多在20～50歲突然發(fā)病，一般是由于乙醇和糖的攝入過多或者手術(shù)引起[15]。CTLN2的主要特點(diǎn)是反復(fù)出現(xiàn)高氨血癥、瓜氨酸血癥，以及與肝性腦病或尿素循環(huán)障礙的臨床表現(xiàn)非常相似的神經(jīng)、精神癥狀，其他臨床表現(xiàn)主要包括夜間精神錯(cuò)亂、行為異常(攻擊性、易怒和多動(dòng))、妄想、昏迷、躁動(dòng)、嗜睡、抽搐發(fā)作和記憶力喪失等。因此，臨床上40%的CTLN2患者最初可被誤診為神經(jīng)、精神類疾病，比如癲癇、精神分裂癥和抑郁癥等[16]。CTLN2的男女患病率比例大約為2.4∶1，女性的發(fā)病年齡要晚于男性，提示可能男性相較于女性對(duì)CTLN2的易感性更高，并且推測女性可能存在一些能阻止CTLN2發(fā)生的因素[15]。

CTLN2患者大多偏愛富含蛋白質(zhì)或脂肪的食物，如豆類和花生等，而不喜歡富含碳水化合物的食物，如大米、糖果等[17]。這是由于NADH穿梭障礙，患者肝臟不能有效代謝碳水化合物，但是蛋白質(zhì)(氨基酸)和脂肪(脂肪酸)卻可以獨(dú)立于NADH穿梭產(chǎn)生能量。考慮肝臟可能存在某種代謝感知功能，來自肝臟的代謝信息通過該功能影響大腦，從而使患者產(chǎn)生食物偏好。這種對(duì)食物的偏好也很有可能是一種為了彌補(bǔ)希特林蛋白缺乏所造成的肝臟能量不足的代償行為。1項(xiàng)針對(duì)日本人群的研究發(fā)現(xiàn)，雖然CTLN2患者喜好高蛋白、高脂肪的食物，但是大多數(shù)患者體型瘦弱，在110例CTLN2患者中，超過90%的患者體質(zhì)量指數(shù)(BMI)低于20 kg/m2，約40%的患者BMI低于17 kg/m2，而健康日本人群的BMI范圍為男性20～24 kg/m2、女性19～23 kg/m2[14，18]。

有研究發(fā)現(xiàn)，肝癌和CTLN2之間具有明顯的流行病學(xué)聯(lián)系[19]。研究發(fā)現(xiàn)，12%的非病毒性肝癌患者SLC25A13基因突變率高于健康人群[20]。CTLN2患者發(fā)生肝癌的可能分子機(jī)制如下：部分癌前病變可能是由雜合性缺失等因素引起的基因表達(dá)改變導(dǎo)致，基因表達(dá)改變會(huì)使抑癌基因失活或癌基因活化，部分患者甚至在診斷出CTLN2之前就可能存在肝癌；由于CTLN2患者極其偏好富含蛋白質(zhì)和脂肪的食物，容易導(dǎo)致高脂血癥和脂肪肝，而脂肪肝可能發(fā)展為肝硬化，甚至肝癌[21]。

3 CTLN2的診斷

3.1實(shí)驗(yàn)室檢查 進(jìn)行血液檢查時(shí)，出現(xiàn)血脂、血氨和瓜氨酸水平升高，蘇氨酸/絲氨酸比值升高，以及血清胰蛋白酶分泌抑制劑水平升高，應(yīng)懷疑CTLN2[22]。

3.2臨床特征 當(dāng)患者出現(xiàn)典型的高氨血癥引起的神經(jīng)、精神癥狀(如意識(shí)喪失和行為異常等)，或者出現(xiàn)非酒精性脂肪肝及高脂血癥等常見于CTLN2的并發(fā)癥時(shí)，應(yīng)該考慮是否為CTLN2[23]。此外，如果患者表現(xiàn)出明顯的飲食偏好，比如喜歡高蛋白和高脂肪的食物，厭惡乙醇和碳水化合物時(shí)，也要及時(shí)考慮CTLN2[1]。

3.3影像學(xué)和病理學(xué)檢查 超聲檢查、肝臟活檢等可以幫助確診脂肪肝，頭部影像學(xué)檢查(計(jì)算機(jī)斷層掃描、磁共振成像)可以幫助鑒別診斷神經(jīng)、精神癥狀產(chǎn)生的原因[24]。

3.4NICCD或FTTDCD病史 部分NICCD或FTTDCD患者后期可能會(huì)發(fā)展為CTLN2。有研究顯示，NICCD患者中約有1/5在成年后發(fā)展為CTLN2[25]。1項(xiàng)病例報(bào)道顯示，1例CTLN2患者在嬰幼兒期就有一過性的低蛋白血癥和黃疸，并且很有可能是因?yàn)镹ICDD導(dǎo)致了長期的肝臟和大腦嚴(yán)重能量缺乏，加上脂質(zhì)代謝異常，從而發(fā)展為CTLN2[26]。所以當(dāng)患者既往有NICCD或FTTDCD病史，現(xiàn)又存在CTLN2典型臨床表現(xiàn)時(shí)，應(yīng)該高度懷疑CTLN2。并且對(duì)于NICCD或FTTDCD患兒，應(yīng)密切關(guān)注其生長情況和體內(nèi)代謝物水平，以避免CTLN2的發(fā)生。

3.5基因突變分析 CTLN2的病理生理機(jī)制復(fù)雜，雖然與特定的基因缺陷有關(guān)，但相同基因缺陷的患者可能呈現(xiàn)出不同的臨床表型[27]；且患者臨床表型復(fù)雜多樣，既往也有血氨水平不升高的CTLN2病例報(bào)道[28]。所以，目前對(duì)CTLN2的診斷主要依賴于SLC25A13基因突變分析，主要應(yīng)用的遺傳分析方法為雙脫氧鏈終止法，該方法主要對(duì)SLC25A13基因外顯子及其側(cè)翼序列進(jìn)行測序，可以有效檢測出點(diǎn)突變、小片段插入或缺失等[29-30]，但是其對(duì)于一些新型大片段缺失/插入突變、啟動(dòng)子區(qū)或非編碼區(qū)突變等無法有效識(shí)別，而這些無法識(shí)別的突變類型約占SLC25A13基因突變的10%～15%[31]。具有上述突變類型的患者，其早期診斷需要耗時(shí)、耗力且價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，因此如何及時(shí)診斷該類患者仍然是當(dāng)前研究關(guān)注的熱點(diǎn)。有研究指出，在傳統(tǒng)SLC25A13基因突變分析方法的基礎(chǔ)上，通過對(duì)外周血淋巴細(xì)胞中SLC25A13基因的cDNA進(jìn)行克隆，或是從淋巴細(xì)胞中提取線粒體蛋白進(jìn)行蛋白質(zhì)免疫印跡分析等，可有望提高CTLN2的診斷效率,并且可以有效鑒別出大片段缺失/插入突變[32-33]。

4 CTLN2的鑒別診斷

4.1Ⅰ型瓜氨酸血癥(CTLN1) CTLN1是由精氨酸代琥珀酸合成酶(ASS)1基因突變引起ASS缺陷的一種尿素循環(huán)障礙疾病，ASS催化瓜氨酸和天冬氨酸的連接反應(yīng)，生成精氨酸琥珀酸[34]。所以CTLN1患者會(huì)產(chǎn)生與CTLN2患者一樣的瓜氨酸血癥、高氨血癥及嚴(yán)重的腦病和肝病，在臨床診斷時(shí)容易混淆。有研究認(rèn)為，ASS水平降低與CTLN2患者中瓜氨酸血癥和高氨血癥的發(fā)生有關(guān)，但具體機(jī)制未知[7，29]。在CTLN1患者的肝組織與腎組織中，ASS水平降低，而在CTLN2患者中，ASS僅在肝組織中缺乏[35]。一般來說，CTLN1患者的瓜氨酸水平要高于CTLN2患者，但也有病例報(bào)道發(fā)現(xiàn)輕度CTLN1患者瓜氨酸水平并不會(huì)明顯增高，與CTLN2患者瓜氨酸水平相差不大[36]，這為臨床上鑒別兩種疾病帶來了困難，且兩種疾病治療手段完全不同，如果發(fā)生誤診，會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

4.2肝性腦病 一些肝臟原發(fā)病(肝硬化、重癥肝炎和肝癌等)患者可出現(xiàn)性格改變、行為異常和意識(shí)障礙等神經(jīng)、精神癥狀，稱之為肝性腦病。肝性腦病的癥狀與CTLN2患者的癥狀十分相似，臨床上經(jīng)常有誤診病例發(fā)生[15]。在臨床治療時(shí)，常常讓肝性腦病患者進(jìn)行低蛋白飲食[37]，但這樣的飲食會(huì)加重CTLN2患者的肝細(xì)胞代謝功能障礙。所以臨床診斷時(shí)一定要注意對(duì)肝性腦病與CTLN2進(jìn)行鑒別，當(dāng)患者有明顯的飲食偏好，或者出現(xiàn)明顯的瓜氨酸血癥和高氨血癥時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)懷疑CTLN2，避免誤診。

4.3其他疾病 除了CTLN1和肝性腦病外，CTLN2也可能會(huì)因?yàn)樯窠?jīng)、精神癥狀，高氨血癥以及并發(fā)癥被誤診為其他疾病，如常見的神經(jīng)、精神疾病，癲癇、抑郁癥或精神分裂癥等[38]；一些尿素循環(huán)障礙性疾病，如氨基甲酰磷酸轉(zhuǎn)移酶或鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酰胺酶缺乏癥[39]；一些代謝性疾病，如威爾遜病等[23]；有時(shí)在CTLN2患者中肝臟脂肪變性會(huì)比神經(jīng)、精神異常出現(xiàn)的更早，因此CTLN2還可能被誤診為非酒精性脂肪性肝病[40]。

5 CTLN2的治療

CTLN2患者病情大多較嚴(yán)重，這主要與患者反復(fù)出現(xiàn)的嚴(yán)重高氨血癥危象和相關(guān)腦病有關(guān)，且患者通常伴有其他晚期肝病，如肝硬化和肝功能衰竭等，目前尚缺乏快速有效的治療方法[41]。限制性飲食和定期服用精氨酸、丙酮酸鈉和中鏈三酰甘油(MCT)可以改善CTLN2患者的癥狀[42]。精氨酸可以有效降低血氨水平，丙酮酸鈉和MCT可以為肝細(xì)胞提供能量并降低NADH/NAD+比值。上述飲食干預(yù)和藥物治療方法可以緩解因NADH穿梭障礙造成的代謝紊亂，但仍有部分患者會(huì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的腦損傷，甚至死亡[43]。此外，CTLN2患者必須嚴(yán)禁使用甘油和果糖進(jìn)行治療，以免發(fā)生嚴(yán)重的腦水腫，且大量甘油和果糖的降解會(huì)在肝細(xì)胞漿中產(chǎn)生NADH，這可能會(huì)加重肝功能損傷[44]。

目前，CTLN2最有效的治療方法是肝移植，肝移植可以防止高氨血癥危象，糾正代謝紊亂，并抑制患者對(duì)富含蛋白質(zhì)食物的偏好[45]。但并不是所有CTLN2患者都能接受肝移植治療，所以探索新的治療方法是非常必要的。近年來，酶療法和基因療法在治療遺傳代謝性疾病方面取得了較好的效果，比如酶替代治療溶酶體儲(chǔ)存病能夠取得非常好的效果；病毒載體在細(xì)胞內(nèi)的基因替代治療也顯示出很好的前景[46]。有研究利用脂質(zhì)納米粒傳遞的mRNA療法治療CD(小鼠模型)取得了不錯(cuò)的效果，并且其相較于傳統(tǒng)的基因療法具有更多的優(yōu)點(diǎn)，值得繼續(xù)探索[42]。