以喘息、智力运动发育倒退为临床表现的生物素酶缺乏症1 例诊疗分析

谢丽娜 毛莹莹 陈 倩

首都儿科研究所附属儿童医院神经内科（北京 100020）

生物素酶缺乏症（biotinase deficiency，BTDD）是一种常染色体隐性遗传有机酸代谢病，其临床表现缺乏特异性，常见中枢神经系统和皮肤损害。中枢神经系统受累多表现为瘫痪、惊厥、发育迟缓、视听障碍、意识障碍等，感染或者劳累等应激状态下急性代谢危象及脑病样发作，易被误诊为重症感染及神经免疫病，典型的皮肤损害常被长期误诊为免疫性皮炎、湿疹等[1]，延误诊断及治疗，致预后不良甚至死亡。BTDD及时确诊并给予生物素治疗，危重症状可迅速缓解。虽然需要终生服药，但是生物素治疗花费少且无不良反应。BTDD是一种可治疗的先天遗传代谢性疾病。本文报道1 例以喘息、智力运动发育倒退为突出表现，无皮肤毛发受累的BTDD 患儿，以加强临床医师对本病的认识。

1 临床资料

患儿，男性，1岁1月龄，以喘息、智力运动发育倒退为主要临床表现就诊于首都儿科研究所神经内科。患儿系G1P1，孕足月，因头盆不称剖宫产娩出，出生体质量3 800 g，否认围生期缺氧病史，新生儿期足跟血筛查未见异常。患儿至8 月龄前生长发育正常。自8 月龄后无明显诱因反复喘息发作。外院多次诊断为支气管炎，予对症、扩张支气管及呼吸道管理，但疗效差，同期大运动发育出现倒退，已发育获得的竖头、翻身、独坐、爬行等运动能力陆续丧失。入院时不能竖头，仍不会叫爸爸妈妈。病程中无惊厥发作。既往无反复皮疹病史，无喂养困难、呕吐、腹泻等病史。父母体健、否认近亲婚配及类似疾病家族史。入院体格检查：神清，营养中等，体质量10 kg；面色潮红，呼吸深大且促，40次/min，吸气相三凹征明显，皮肤、毛发无异常，无特殊体味；双肺呼吸音粗，可闻及粗啰音，未闻及哮鸣音及喘鸣音；心腹未见异常；眼神灵活，四肢肌张力低，内收肌角160°，腘窝角170°，足背屈角80°，双下肢肌力3级，双上肢肌力无异常，四肢腱反射可正常引出。实验室检查：全血细胞计数白细胞稍高，中性粒细胞占比为主，C-反应蛋白无异常；甲型流感病毒、乙型流感病毒、呼吸道合胞病毒、人副流感病毒1/2/3、腺病毒、肺炎支原体、肺炎衣原体核酸检测均阴性；肝肾功能、血氨、甲状腺功能无异常；血气分析示代谢性酸中毒合并代偿性呼吸性碱中毒；监测末梢血糖无异常，血乳酸波动于3.7～7.0 mmol/L；尿常规酮体及尿糖阴性。胸片示右肺内带见模糊小片影，炎症改变。视频脑电图示清醒期双侧后头部4～5 Hzθ节律，双侧后头部、双侧中央-顶区、双侧额区多脑区癫痫样放电，未记录到脑电图发作和临床发作。头部磁共振成像示双侧大脑皮质萎缩，脑外部间隙增宽，白质、胼胝体、脑干、丘脑、基底节及小脑未见异常。脑干听觉诱发电位：30 db声音刺激双侧Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ波均未引出，听觉反应阈值90 db，提示耳聋；视觉诱发电位：闪光刺激双侧P100波未引出。

入院后予支气管扩张剂雾化对症及呼吸道管理无效，纠正酸中毒，左卡尼汀200 mg/(kg·d）静脉滴注，呼吸急促、代谢性酸中毒并呼吸性碱中毒、高乳酸血症仍无改善。尿代谢产物气相色谱-质谱分析示乳酸、酮体、琥珀酸、延胡索酸、2.3 DH 2 MB、3 meglutarconate、苹果酸等有机酸增高。血氨基酸谱及酰基肉碱谱分析示丙氨酸、乙酰肉碱、戊二酰肉碱/辛烯酰基肉碱增高，苏氨酸降低。

因本例患儿以反复喘息发作伴大运动逐渐倒退起病，结合体格检查及实验室检查，喘息症状为代偿代谢性酸中毒而出现的深大且促的呼吸，继发呼吸性碱中毒。血气分析示代谢性酸中毒阴离子间隙增高，多见于酮症酸中毒、乳酸酸中毒、有机物中毒、遗传代谢病、晚期慢性肾脏病。患儿尿常规无异常，不支持糖尿病酮症酸中毒；无毒物接触史及慢性肾脏疾病病史；无休克、窒息、严重贫血。综合分析，患儿遗传代谢病急性发作期所致酸中毒可能性大。结合尿代谢筛查结果考虑生物素酶或全羧化酶合成酶缺乏症可能，即予生物素7.5 mg/d试验性口服治疗，约4小时后患儿喘息症状好转。临床支持BTDD诊断。

行生物素酶活性检测示0.195 pmol/min (3 mm直径血涂片)，生物素酶正常均值对照百分比4.463%，支持BTDD诊断。

经首都儿科研究所临床研究伦理审核（No.SHERLL 2016033）以及患儿监护人知情同意后，从患儿外周血中提取基因组DNA，委托福瑞医学检验实验室，采用二代测序技术进行全外显子基因检测。发现患儿携带BTD基因c.1493 dupT（p.L 498 Ffs*13）纯合变异，经Sanger 验证，其父母均杂合携带，见图1。c.1493dupT（p.L498Ffs*13）变异为HGMD收录的已知致病性变异[2]。

图1 BTDD 基因Sanger 测序

患儿确诊后继续予口服生物素7.5 mg/d，第4天血乳酸正常，血气分析代谢性酸中毒较前明显好转，出院后继续规律口服生物素7.5 mg/d治疗，分别于治疗后1、3、6、9个月随访，未再出现喘息，监测血气分析、血乳酸均无异常。患儿于1岁5月龄独走，会叫爸爸妈妈，能听懂并执行简单指令。尿代谢产物分析基本无异常。复查视频脑电图无异常。头部磁共振成像示大脑皮质萎缩较前稍改善。

2 讨论

BTDD 于1983 年首次报道，常染色体隐性遗传。据国外文献报道，BTDD 的发病率为1/60000[3]，欧洲为1/30000，荷兰1/50000[4]，巴西最高达1/9000。2009 年我国对9 100 例高危儿进行筛查，共诊断4 例BTDD[2]。BTDD分为完全性BTDD和部分性BTDD。完全性BTDD 患者的生物素酶活性为健康人的10%以下，部分性BTDD 患者的生物素酶活性为健康人的10%～30%[5]，部分性BTDD 可在各年龄段发病，甚至终生不发病。本例患儿的生物素酶活性0.195 pmol/(min·3mm disc)，生物素酶正常均值对照百分比4.463%，为完全性BTDD。

生物素是B 族水溶性维生素，食物中动物肝脏、大豆、鲜奶、酵母中含量较高，食物中蛋白结合生物素以生物胞素形式进入人体，经生物素酶代谢后进入游离生物素池而发挥作用。游离生物素是线粒体丙酰辅酶A 羧化酶、丙酮酰羧化酶、乙酰辅酶A 羧化酶和甲基巴豆酰辅酶A 羧化酶的辅酶，参与碳水化合物、蛋白质和脂肪三大类营养物质的代谢。BTD基因致病性变异导致生物素酶活性完全或接近完全丧失，致生物胞素及食物中蛋白结合生物素裂解成游离生物素减少，生物胞素堆积，生物素再循环及肠道吸收障碍，引起内源性生物素不足，生物素依赖的辅酶活性下降，继之支链氨基酸的分解代谢、脂肪酸合成、糖原异生障碍，使乳酸、丙酮酸、3-羟基丙酸、丙酰甘氨酸、甲基枸橼酸、3-羟基异戊酸、甲基巴豆酰甘氨酸、巴豆酰甘氨酸等产物积蓄，随尿大量排出；另一方面，线粒体能量合成障碍，肉碱消耗增加，引起皮肤或神经损害等一系列复杂的临床表现，病死率和致残率极高。

BTDD 临床表现无特异性，可涉及神经系统、皮肤、呼吸系统、消化系统和免疫系统等。①神经系统：急性代谢性脑病、智力运动发育迟缓、药物难治性癫痫、肌张力减低；②皮肤表现：湿疹、脂溢性皮炎、脱发；③呼吸系统：过度通气、喉鸣、呼吸暂停；④免疫缺陷：可引起细胞免疫和体液免疫功能下降，患者常合并念珠菌、细菌感染。研究报道，BTDD临床症状出现早晚与BTD活性相关，酶活性＜1%的患者可在出生数月或数年后出现症状，酶活性1%～10%的患者可在出生数月后出现症状。完全性BTDD根据临床症状出现的时间可分为早发型和迟发型。早发型于新生儿、婴儿早期起病，较危重，表现为喂养困难、呼吸困难、喘鸣、呕吐、腹泻、难治性皮疹、脱发、肌张力低下、惊厥（常规抗癫痫药物治疗无明显疗效）、意识障碍、痉挛性瘫痪、共济失调、协调功能障碍、智力运动发育落后等，急性发作期可合并酮症、代谢性酸中毒、高乳酸血症、高氨血症、低血糖等代谢紊乱，未及时治疗后遗症严重，死亡率高。本例患儿起病年龄为8月龄，临床表现为喘鸣、智力运动发育倒退，实验室检查提示难以纠正的代谢性酸中毒、高乳酸血症，为早发型。目前报道的BTDD多数有皮肤损害及毛发异常表现，是区别于其他先天代谢性疾病的临床特征。本例患儿与既往报道病例相比缺乏常见的皮肤毛发受累表现，干扰了临床医师的诊断思路。迟发型BTDD患者可在幼儿至成人各年龄段发病[6]，常因发热、疲劳、饮食不当等诱发急性发作，有的患者表现为肌萎缩、肌病或 肌无力、痉挛性轻瘫、感音性听力损失和视神经萎缩[1]。头颅和脊髓磁共振成像表现可类似炎症或脱髓鞘脑脊髓病样的改变，易误诊为病毒性脑炎、多发性硬化、急性播散性脑脊髓炎、急性脊髓炎、重症肌无力等，部分以白质损害为主的还可误诊为脑性瘫痪、脑白质营养不良等。

对顽固性、难治性皮肤损伤伴有代谢性酸中毒或神经系统症状者，应首先考虑BTDD。急性发作期表现为代谢性酸中毒、高乳酸血症、高氨血症，并无特异。串联质谱（MS/MS）和气相色谱-质谱（GC/MS）分析，并常规进行生物素酶活性测定有助于早期诊断、早期治疗。BTDD 患者血3-羟基异戊酰肉碱（C 5-OH）浓度明显增高，可伴或不伴有丙酰肉碱（C3）、或C3与乙酰肉碱（C2）比值增高。尿液3-羟基异戊酸、3-甲基巴豆酰甘氨酸、巴豆酰甘氨酸、甲基枸橼酸增高等。血生物素酶活性降低是诊断依据，基因检测可明确诊断。BTDD需与全羧化酶合成酶缺乏症（holocarboxylase synthetas deficiency，HLCS）及其他后天因素导致的继发性生物素缺乏相鉴别。BTDD与HLCS统称为多种羧化酶缺乏症，HLCS缺乏症病因为HLCS基因变异，其体内生物素酶水平正常，血液羟异戊酰肉碱及尿中3-羟基丙酸、3-羟基异戊酸水平常较BTDD患者更高。具有生物素缺乏相关临床特征而血生物素酶活性正常者，应考虑HLCS 缺乏症。生物素肠道吸收障碍包括慢性胃肠疾病如短肠综合征肠外营养，长期食用生蛋清，服用雌激素、酒精，过量使用抗生素，长时间服用抗癫痫药物（如苯妥英钠、托吡酯、卡马西平、丙戊酸、普里米酮）等。

生物素酶由BTD基因（MIM 609019）编码，BTD基因位于3 p 25，全长约23 kb，包含4 个外显子，共编码543 个氨基酸。截至2017 年6 月，BTD基因突变数据库(http：//www.arup.utah.edu/database/BTD/BTDwelcome.php）[7]收录的BTD基因共221 种，报道的所有变异位于外显子2、3、4及相邻内含子区域，其中沉默变异4 种，插入变异6 种，重复变异4 种，错义变异171种，无义变异15种，缺失变异24种。221种变异中致病性变异共191种，其中145种致病性变异位于4号外显子，32种位于2号外显子，17种位于3号外显子。2018报道1例完全性BTDD患者的基因变异位于1号内含子，导致1号外显子剪切位点变异[8]。目前研究总结显示，BTDD的基因型与临床表型（包括发病年龄、症状严重程度等）无明确相关性[9]。

补充生物素是BTDD 的特效治疗方法，需终生治疗，推荐起始剂量10～40 mg/d。食物（尤其是动物源）中多含结合型生物素，或不含游离生物素，BTDD患者因无足够的生物素酶作用释放游离生物素，故建议使用胶囊或片剂型生物素，而不建议应用悬液型或液体型生物素，生物素起效快，可具有戏剧性治疗效果[10]。抗癫痫药物如苯妥英钠、托吡酯、卡马西平、丙戊酸、普里米酮均可降低血液中生物素的含量，慎用或者禁用。急性发作期患者，若合并代谢性酸中毒或高氨血症，需限制蛋白质摄入,0.5～1.0 g/(kg·d），补 充大量葡萄糖，补充肉碱，左卡尼汀100～200 mg/(kg·d），并纠正酸中毒。本例患儿应用生物素约4 小时后喘息消失，肢体无力逐渐好转。目前随访10个月，现1岁11月龄，可独走，会叫爸妈，可听懂并执行简单指令，智力运动发育稍落后于正常同龄儿。

好的预后依赖于早期干预与长期生物素治疗。症状前干预者可有效预防多系统损伤，已出现神经系统损害如发育迟缓、神经性耳聋和视神经萎缩者治疗后代谢异常虽得到改善，但视力、听力损害及发育落后不可逆[11]。

综上，BTDD 临床表现多样，皮肤和毛发异常是诊断本病的重要线索和特征，难治性代谢性酸中毒、喘息、智力运动发育迟缓、肢体无力，虽缺乏皮肤毛发表现，亦需警惕本病可能，应进行血尿串联质谱检测，完善生物素酶活性和基因检测生物素酶活性检测，早期诊断、早期治疗。