甲基丙二酸血症的诊断及治疗研究进展

李璐，张改秀

1山西医科大学，太原 030001；2山西省儿童医院

1967年，甲基丙二酸血症(MMA)被Rosenberg等学者首次报导；2000年我国学者对MMA进行了报导[1]。自首例MMA患者被报道以来，学者们已对该病进行了50余年的研究，其病因及发病机制、临床表现、基因分型、生化特征及诊治等研究在逐步更新；而我国开始对该病的研究时间较迟，近10年来相关报道开始增多，但主要集中部分省份及地区如北京、上海、浙江等，许多临床医生对其认识不充分[2]。欧美国家发病率为1/29 000～1/61 000[3]，我国部分地区进行了小样本筛査工作，尚无大样本的调查[4]。MMA由于临床表现不具有特异性，故常导致临床医师对其误诊、漏诊，致使其不能得到及时合理的治疗；由此，患者病情进一步加重、恶变，最终造成发生残疾、甚至死亡[5]。现对MMA的诊断、治疗等方面的研究进展进行综述，以提高该病的早期诊断率，并及时治疗，帮助改善预后，降低致残率及致死率。

1 MMA发病机制、基因类型及临床表现

MMA是由甲基丙二酰辅酶A变位酶(MCM)缺陷或者辅酶钴胺素(Cbl)代谢发生障碍而导致有机酸代谢障碍的一类遗传代谢病，多为常染色体隐性遗传，伴X隐性遗传则较少见[6]。异亮氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、胆固醇和奇数链脂肪酸等分解代谢生成甲基丙二酸，甲基丙二酸进一步在甲基丙二酰辅酶和辅酶Cbl作用下参与三羧酸循环，故当甲基丙二酰辅酶A变位自身缺陷或者辅酶Cbl(VitB12)代谢发生障碍时，不仅造成了体内甲基丙二酸无法正常代谢，导致体内过度蓄积了甲基丙二酸、3-羟基丙酸及甲基枸橼酸等中间产物，还可以导致甲钴胺即蛋氨酸合成酶的辅酶合成障碍，致使同型半胱氨酸无法正常合成蛋氨酸，血中同型半胱氨酸水平增高，引起合并型MMA。

MCM活性降低可导致MMA，MUT基因突变类型、转录、翻译、蛋白表达及修饰可影响MCM活性。其次，Cbl代谢障碍可导致MMA，与之有关的基因型有Cb1A、CblB、CblC、Cbl D、CblF 和 CblH 6个亚型。最新发现了几种可导致MMA的相关基因，分别为HCFC1、ABCD4、MCEE、SUCLG1及SUCLG2；其中HCFC1及ABCD4基因突变，造成Cbl代谢出现障碍，同时影响甲基丙二酸及同型半胱氨酸代谢过程，表现为合并型 MMA；当MMA相关基因MCEE、SUCLG1及SUCLG2发生突变时，血中仅有甲基丙二酸升高，表现为单纯MMA；HCFC1基因据报道按照伴X染色体隐性方式进行遗传[6]。

具有不同基因类型的MMA，发病时间先后有别，病情严重程度也不一样，临床表现千变万化[7]。早发型发病年龄多为婴幼儿期，出现发育迟缓、癫痫等神经系统症状，可合并喂养困难、视网膜色素病变表现，病情累及到血液系统、肾脏等多系统，病情程度较重，预后不理想；晚发型较少见，多于4岁后发病，常常以神经系统症状及精神症状为主要表现，常被误诊，治疗后远期疗效较好[8]。

最近，串联质谱在新生儿疾病筛查中逐渐得以推广，一些发育良好、无症状的“良性”MMA患者在发病之前被诊断出来，患者生长发育、神经智力正常，无酸中毒发作等临床表现，单纯型和合并型MMA在无症状MMA均可出现[9]。

2 MMA的诊断

2.1 生化诊断MMA MMA是典型的代谢性疾病，无论是病情急性期还是稳定期，患儿体内均有代谢物异常，包含特异性代谢物水平增高及非特异性代谢物水平异常两种情况。特异性代谢物包含血丙酰肉碱(C3)、乙酰肉碱(C2)、同型半胱氨酸(tHcy)等；当C3、C3/C2比值增高时，则怀疑MMA；其中合并型MMA患儿可同时出现血tHcy水平增高及尿甲基丙二酸及甲基枸橼酸水平增高，甲硫氨酸(Met)水平降低[6]。非特异性代谢物水平异常可出现代谢性酸中毒、电解质平衡紊乱、乳酸增高，血细胞中白细胞、血红蛋白及血小板减少，肝肾功能受损，血氨、酮体及尿酸升高，血糖降低等[10]。与此同时，我国学者宋青金等[11]研究首次发现病例组尿液中H2S浓度明显高于正常组，表明检测尿中H2S浓度不仅对MMA进行辅助诊断有一定意义，还有利于进行MMA筛查工作、动态观察病情变化、治疗效果评估等。该研究样本量少，需要进一步扩大样本量，同时对其具体病理机制仍不明确，还需完善。

2.2 基因诊断MMA 部分可能是由继发性因素导致血C3水平、C3/C2及尿甲基丙二酸水平轻度增高的患者，单次生化特异性代谢物诊断，可能会造成误诊，需进行多次重复检测或基因检测手段来明确诊断[12]。MMA基因诊断条件[6]：2个MMA 相关变异基因被检测出，血中C3/C2增高，及(或)甲基丙二酸或甲基枸橼酸在尿液中浓度增高；在排除丙酸血症和继发性MMA的情况下，同时基因检测到1个有关变异，血中C3/C2增高及(或)尿甲基丙二酸或甲基枸橼酸升高。满足以上两条任意一条即可诊断为MMA。

2.3 其他辅助诊断MMA MMA头颅MRI神经系统损伤是由脑损伤引起的，影像学表现为双侧基底神经节病变，尤以苍白球病变为著，还会出现弥漫性白质病变，主要是深部白质，可出现长的T2信号[13]。据报道，不同类型MMA具有不同的核磁影像学表现，而脑外间隙扩大或脑室增宽为合并型和单纯型MMA常见的共同影像学表现，其中双侧基底神经节病变(以苍白球病变为主)多出现于单纯型MMA，合并型MMA则以幕上白质病变、脑积水的影像学表现为主[2]。早发型MMA以不同程度的大小脑脑沟的加深、脑积水、髓鞘化发育迟缓、皮质的萎缩以及基底节区的对称性异常信号为主要影像学表现。晚发型MMA还可表现为以脑、脊髓多灶性脱髓鞘为主要病理改变特点的脊髓萎缩等异常影像[14]。

MMA伴有癫痫发作者行脑电图检查常常出现异常的脑电图波形，其中慢波背景脑电图波形、高峰节律紊乱波形及痫样放电脑电波常在癫痫MMA患儿脑电图中被观察到；局灶性和慢波放电波形往往于无惊厥史的MMA患儿脑电图中被观察到；CblC亚型患儿被发现就寝期间异常脑电图明显增加；一些MMA患儿在经过抗癫痫药物及对因处理后，临床症状得以较好改善，其EEG却还可表现为异常波形，考虑是因为蓄积的异常代谢产物造成了神经系统长久损害。动态行脑电图检查在监测MMA患者的脑功能和治疗效果方面有重要意义[15]。另外，应用皮肤成纤维细胞、外周血淋巴细胞或肝组织纤维母细胞酶活性检测及互补实验等技术，分析已经确诊的MMA患者MMA酶的缺陷类型，可进一步了解其临床亚型[10]。

对一切确诊或疑似MMA的患儿予以进行维生素B12负荷试验，肌注维生素B12，1 mg/d，连续肌注3～6 d，随后检测尿甲基丙二酸及血丙酰肉碱的水平降幅超过30%称为治疗有效[16]。大部分CblC、CblD、CblF型MMA患者经肌注VitB12治疗后临床症状改善，CblA、CblB型患者予以VitB12治疗后部分患者临床症状得以改善，其中CblC型患儿最常见[7]。绝大部分mut0、mut-患者经VitB12治疗后，效果不佳。该试验不仅可帮助疾病进行分型，还可对进一步治疗进行指导；其中危重症MMA患儿，需在纠正代谢紊乱、病情趋于平稳后再择期进行试验。

3 MMA的治疗

3.1 MMA急性期治疗 MMA急性期治疗的原则主要是维持生命、纠正代谢紊乱、平衡内环境、营养器官，同时要降低血中tHcy及甲基丙二酸水平，减轻其造成的继发损害。急性期MMA患儿易出现呕吐、脱水等症状，进而导致严重的酸中毒、电解质紊乱和血氨增高等代谢紊乱[17]，此时应及时止吐、补液，纠正酸碱及电解质紊乱，降低血氨水平，如若不及时处理，将造成无法逆转的神经系统后遗症甚至死亡。当血氨升高且口服(精氨酸、苯乙酸钠-苯甲酸钠等)治疗效果欠佳时，必要时需进行血液透析或腹膜透析[18]，以达到血氨浓度大幅降低的目的。当新生儿或儿童血氨>400～500 μmol/L，较大儿童和成年人血氨>200 μmol/L时，需尽快进行透析来降低血氨浓度，预防脑水肿的发生[19]。

3.2 MMA稳定期治疗

3.2.1 药物治疗 处于稳定期的MMA患儿，根据维生素B12对儿童的治疗效果，有不同的治疗选择：维生素B12有效类型患者首先需要每周1～2次肌肉注射维生素B12(每次1 mg)，其次口服维生素B6，甜菜碱和左卡尼汀和亚叶酸钙等将C3和尿甲基丙二酸的浓度控制在适当的水平，在此期间无需进行严格饮食管理[11]。 维生素B12无效的患儿需要进食特殊配方的营养粉(去除异亮氨酸，蛋氨酸，苏氨酸和脯氨酸等)并进行营养干预，严格限制天然蛋白质和补品的摄入，同时口服左卡尼汀等药物促进患儿的生长发育[20]。

3.2.2 康复治疗 MMA患者处于稳定期时，常出现运动功能、视听觉、深浅感觉障碍，肌张力异常，协调、平衡功能异常等表现；由此可见，对MMA患者进行康复训练有重要意义[21]。由于MMA发病率较低同时部分患者没有接受康复治疗，因此目前国内外对MMA患者是否予以恰当的康复训练运动量进行控制仍无明确的结论[22]。华艳等[22]通过对1例MMA患者采用常规康复、下肢机器人康复训练、颅磁反复刺激联合治疗方法进行康复训练，经过6个月的治疗后患者平衡功能、步行及活动能力均得以显著改善。目前国内外仍没有康复治疗能否改善MMA患者预后的相关报道，故还需扩大样本量进行临床随访、对比研究，来揭示康复治疗对MMA预后的影响。但对MMA患者进行合理康复治疗可帮助患者提高运动、生活能力的观点目前已达成共识。

3.2.3 肝肾移植 部分MMA患者经对症治疗、饮食管理、肌注或静滴维生素B12、口服左卡尼汀、甜菜碱等常规治疗后，病情仍难以控制，最终致残、致死。肝移植因代替受损的肝脏提高了酶的活性，为治疗遗传胆汁淤积性疾病、遗传性血色病、酪氨酸血症、尿素循环障碍、非典型溶血尿毒综合征Ⅰ型等单基因病提供治愈的可能[23]。因此许多学者开始采用肝移植的方法治疗常规治疗无效MMA患者。1997年，第一例MMA患者接受了肝移植手术；至此以后，越来越多的MUT型MMA患者进行了肝移植，进而缓解了病情、挽救了生命[24]。Niemi等[25]随访了14例行肝移植或肝肾联合移植手术的MMA患儿，发现患儿术后第3天血浆甲基丙二酸水平由术前的(1 648±1 492)mmoL/L降至(210±154)mmoL/L，降幅达87%；4个月后复查甲基丙二酸仍保持在类似水平；术后(3.25±4.2)年内患者未再发生代谢性酸中毒、高血氨症及代谢紊乱等；由此可见，肝移植可缓解MMA代谢失代偿状态。Kasahara等[26]对18例进行肝移植的MMA患者进行回顾分析，结果表明肝移植不能治愈MMA，仅能缓解相关症状，对肾脏及神经系统产生的损害仍会进展；Spada等[27]进行了长达12年的随访，发现肝移植术后继续口服左卡尼汀[75～100 mg/(kg·d)]的患者后期神经系统仍正常发育，智力没有落后于同龄人，生活质量亦较前提高。目前MMA患者进行肝移植后能否逆转神经系统损害尚存在争议，仍需进一步研究。Sakamoto等[28]对MMA患儿肝移植前后的发育商(DQ)进行评估，具体得分为移植前(51±9)和移植后(50±5)分，证明肝移植不能完全改善甲基丙二酸蓄积造成的脑损害。有文献[25]报道，MMA患者接受肝移植术后运动、学习及社交能力均得以改善，部分患儿可正常上学；可见肝移植后MMA患者的智能及体格发育在一定程度上得到了改善，但仍需更加详细和系统的量表以评估发育情况。肝移植仅保护部分肾脏的功能，当MMA患者病情处于进展期时，其肾功能不全可持续恶化，故当MMA患儿发生肾功能不全时，仍可接受肾移植或肝肾联合移植手术，进而缓解MMA患者的症状，改善其运动、语言发育状况[29]。目前有研究[30]表明，肝肾移植的长期安全性和生存率与单纯肝移植相同。

3.2.4 基因治疗 MMA主要是由单基因突变导致的，在理论基础上基因治疗为MMA治疗的最根本方法。但目前基因治疗尚不成熟，尚未应用于临床实践中[31]。目前研究正在进行新的包括腺苷相关病毒即AAV载体、基因组编辑、系统的mRNA治疗等在内的试验，以改进和完善目前可用的治疗方法[32]。一个专有的LNP配方和mRNA表达盒已成功用于Mmut-/ -，TgINS-MCK-Mmut小鼠模型。一种新型的LNP mRNA纳米颗粒被证明可以修复肝脏MMUT表达，在治疗3 d后循环代谢物可降低约90%，并使单次治疗后MMUT的显著表达时间可持续2周。一些新型衣壳也被成功应用于小鼠模型，天然rAAV血清型rAAV44.9被证明是有效的治疗小鼠模型。采用rAAV44.9-CBA-MMU治疗方法的成年Mmut-/ -、TgINS-MCK-Mmut小鼠和新生Mmut-/ -小鼠显示体重增加，血浆甲基丙二酸水平下降；另外，rAAV44.9-CBA-MMUT治疗后的MMUT-/ -小鼠的存活率提高了[32]。近年来，一些高效的基因编辑工具如CRISPR/Cas9的出现及病毒载体如腺相关病毒(AAV)和慢病毒(LV)的发展，使得通过基因治疗治愈基因疾病成为可能[33]。

3.2.5 神经干细胞移植治疗 在体内、外的动物实验中，神经干细胞在治疗神经系统损害方面的潜力被证实，可用于治疗多种神经系统疾病，如帕金森病、多发性硬化、脊髓损伤、亨廷顿病、脑卒中、阿尔茨海默病、创伤性脑损伤等。神经干细胞移植能帮助神经伤残的患儿(如MMA)改善智力及运动功能。美国食品和药物管理局于2005年批准患有小儿Batten综合征的患儿可进行人胎脑神经干细胞脑内移植治疗，研究表明，移植的细胞能长期存活并植入脑组织，该种治疗方法安全性较好，同时提高了生存率。我国杨辉等[34]对4例合并继发性脑损伤的MMA患儿进行了侧脑室神经干细胞移植，随后进行了临床观察，并评价和探讨治疗的安全性及有效性，该研究证明神经干细胞治疗能够短期达到改善继发脑损伤MMA患儿的运动和智力表现的效果，其疗效可持续6个月，但远期疗效还需进一步随访观察。总之，对于有智力、运动发育落后脑损伤表现的MMA患儿，除对因治疗外，还需营养神经、抗癫痫治疗等，以上治疗效果欠佳时，可考虑进行神经干细胞移植。

3.2.6 饮食管理 学者对合并型MMA患者是否应该进行低蛋白饮食的观点不一，其中Pexa等[35]学者报道低蛋白饮食不能明显降低血中tHcy的浓度，但目前单纯型MMA饮食治疗及营养管理已达成共识。饮食管理的目的是减少甲基丙二酸及氨的产生，急性期应尽量避免食用天然蛋白质食物，需进食特殊配方营养粉，即不含异亮氨酸、蛋氨酸、苏氨酸等的食品。MMA患儿在急性代偿期时，血氨高低影响着预后好坏。急性期时，应限制蛋白质，24 h后慢慢补充含蛋白质的食物，完全限制蛋白质总时长不应高于48 h。对于维生素B12部分有效MMA患儿，除需要肌注维生素B12，口服左卡尼汀外，还需要适当限制天然蛋白质并补充营养素；而维生素B12无效型患儿在长期治疗过程中，需要个体化饮食管理，严格限制天然蛋白质(异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、苏氨酸)的摄取，同时还需满足个体的基本生理需求。

综上所述，MMA临床表现、基因表型复杂多样，症状及体征无特异性，诊断通过有机酸及酰基肉碱分析、酶活性评估、基因突变检测等方法完成，目前仍无根治方法，肝肾移植及基因治疗等为近期研究热点。MMA患者即便得到了及时干预，仍会遗留不同程度的神经损伤的后遗症，其脑神经损伤发生的具体机制的研究较少。近一步研究MMA基因调控造成脑神经元的损伤机制，可为基因治疗提供新的思路和方向，并使从根本上治疗该疾病成为可能。