希特林蛋白缺乏所致Ⅱ型瓜氨酸血症研究进展*

武星宇，张春燕 综述，田亚平△ 审校

1.南开大学医学院，天津 300071;2.中国人民解放军总医院医学创新研究部出生缺陷防控技术研究中心，北京 100853

成年后发病的Ⅱ型瓜氨酸血症(CTLN2)是希特林蛋白缺乏症(CD)的一种临床表型[1]。CD是由肝脏内希特林蛋白缺乏或异常导致各种代谢紊乱的一种常染色体隐性遗传代谢病，其致病基因SLC25A13编码希特林蛋白,基因突变导致CD的发生[2]。除CTLN2之外，目前还报道了另外两种与年龄相关的CD临床表型，即新生儿由希特林蛋白缺乏引起的肝内胆汁淤积症(NICCD)[3]，以及发病年龄介于NICDD和CTLN2之间，主要是年龄较大的儿童由于希特林蛋白缺乏引起的发育迟缓和血脂异常(FTTDCD)[4-5]。本文主要介绍了CTLN2的发病机制、临床表现及目前的诊断和治疗进展。

1 CTLN2的发病机制

CTLN2是由SLC25A13基因突变所致的肝脏希特林蛋白缺乏引起的。SLC25A13基因位于染色体7q21.3上，由18个外显子和17个内含子组成，其编码的蛋白产物是肝型线粒体天冬氨酸/谷氨酸载体亚型2(AGC2)，也称为希特林蛋白[2]。

希特林蛋白主要存在于肝细胞线粒体内膜，作为苹果酸-天冬氨酸穿梭系统的一员，其可将线粒体内的天冬氨酸转运至细胞质，参与尿素、蛋白质和核酸的合成，其还可以从细胞质转运谷氨酸和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)至线粒体内，维持着NADH和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的平衡，在能量、氨基酸、糖和脂肪代谢中发挥重要作用[6]。

当SLC25A13基因发生突变时，会造成肝脏内希特林蛋白的缺失或异常，导致肝脏内NADH穿梭和天冬氨酸运输受阻，NADH不能被氧化成NAD+并大量堆积，细胞质中NADH/NAD+比值上升且天冬氨酸水平下降，尿素循环受阻，瓜氨酸蓄积，血氨升高，并且造成一系列复杂多样的代谢紊乱[7]。目前已经确定了100多种不同类型的SLC25A13基因突变[8]。有文献报道，我国93%的CTLN2患者可检测出c.851del4或c.615+5G>A突变[9]。

CTLN2在日本多发，但目前已经被认为是一种泛种族疾病，在中国也不断有CTLN2病例被报道。流行病学调查显示，CTLN2在日本的发病率为1/230 000～1/100 000[10]。目前还没有关于我国CTLN2发病率的统计报道，但是基因突变携带率统计显示，长江以北地区人群SLC25A13基因突变携带率为1/940，长江以南地区为1/48[11]。总体来说，我国SLC25A13基因突变携带率与日本的1/65～1/42相差不大[12-13]，高于泰国的1/90和韩国的1/112[3，14]。

2 CTLN2的临床表现

CTLN2患者的发病年龄范围较宽(11～79岁)，但多在20～50岁突然发病，一般是由于乙醇和糖的摄入过多或者手术引起[15]。CTLN2的主要特点是反复出现高氨血症、瓜氨酸血症，以及与肝性脑病或尿素循环障碍的临床表现非常相似的神经、精神症状，其他临床表现主要包括夜间精神错乱、行为异常(攻击性、易怒和多动)、妄想、昏迷、躁动、嗜睡、抽搐发作和记忆力丧失等。因此，临床上40%的CTLN2患者最初可被误诊为神经、精神类疾病，比如癫痫、精神分裂症和抑郁症等[16]。CTLN2的男女患病率比例大约为2.4∶1，女性的发病年龄要晚于男性，提示可能男性相较于女性对CTLN2的易感性更高，并且推测女性可能存在一些能阻止CTLN2发生的因素[15]。

CTLN2患者大多偏爱富含蛋白质或脂肪的食物，如豆类和花生等，而不喜欢富含碳水化合物的食物，如大米、糖果等[17]。这是由于NADH穿梭障碍，患者肝脏不能有效代谢碳水化合物，但是蛋白质(氨基酸)和脂肪(脂肪酸)却可以独立于NADH穿梭产生能量。考虑肝脏可能存在某种代谢感知功能，来自肝脏的代谢信息通过该功能影响大脑，从而使患者产生食物偏好。这种对食物的偏好也很有可能是一种为了弥补希特林蛋白缺乏所造成的肝脏能量不足的代偿行为。1项针对日本人群的研究发现，虽然CTLN2患者喜好高蛋白、高脂肪的食物，但是大多数患者体型瘦弱，在110例CTLN2患者中，超过90%的患者体质量指数(BMI)低于20 kg/m2，约40%的患者BMI低于17 kg/m2，而健康日本人群的BMI范围为男性20～24 kg/m2、女性19～23 kg/m2[14，18]。

有研究发现，肝癌和CTLN2之间具有明显的流行病学联系[19]。研究发现，12%的非病毒性肝癌患者SLC25A13基因突变率高于健康人群[20]。CTLN2患者发生肝癌的可能分子机制如下：部分癌前病变可能是由杂合性缺失等因素引起的基因表达改变导致，基因表达改变会使抑癌基因失活或癌基因活化，部分患者甚至在诊断出CTLN2之前就可能存在肝癌；由于CTLN2患者极其偏好富含蛋白质和脂肪的食物，容易导致高脂血症和脂肪肝，而脂肪肝可能发展为肝硬化，甚至肝癌[21]。

3 CTLN2的诊断

3.1实验室检查 进行血液检查时，出现血脂、血氨和瓜氨酸水平升高，苏氨酸/丝氨酸比值升高，以及血清胰蛋白酶分泌抑制剂水平升高，应怀疑CTLN2[22]。

3.2临床特征 当患者出现典型的高氨血症引起的神经、精神症状(如意识丧失和行为异常等)，或者出现非酒精性脂肪肝及高脂血症等常见于CTLN2的并发症时，应该考虑是否为CTLN2[23]。此外，如果患者表现出明显的饮食偏好，比如喜欢高蛋白和高脂肪的食物，厌恶乙醇和碳水化合物时，也要及时考虑CTLN2[1]。

3.3影像学和病理学检查 超声检查、肝脏活检等可以帮助确诊脂肪肝，头部影像学检查(计算机断层扫描、磁共振成像)可以帮助鉴别诊断神经、精神症状产生的原因[24]。

3.4NICCD或FTTDCD病史 部分NICCD或FTTDCD患者后期可能会发展为CTLN2。有研究显示，NICCD患者中约有1/5在成年后发展为CTLN2[25]。1项病例报道显示，1例CTLN2患者在婴幼儿期就有一过性的低蛋白血症和黄疸，并且很有可能是因为NICDD导致了长期的肝脏和大脑严重能量缺乏，加上脂质代谢异常，从而发展为CTLN2[26]。所以当患者既往有NICCD或FTTDCD病史，现又存在CTLN2典型临床表现时，应该高度怀疑CTLN2。并且对于NICCD或FTTDCD患儿，应密切关注其生长情况和体内代谢物水平，以避免CTLN2的发生。

3.5基因突变分析 CTLN2的病理生理机制复杂，虽然与特定的基因缺陷有关，但相同基因缺陷的患者可能呈现出不同的临床表型[27]；且患者临床表型复杂多样，既往也有血氨水平不升高的CTLN2病例报道[28]。所以，目前对CTLN2的诊断主要依赖于SLC25A13基因突变分析，主要应用的遗传分析方法为双脱氧链终止法，该方法主要对SLC25A13基因外显子及其侧翼序列进行测序，可以有效检测出点突变、小片段插入或缺失等[29-30]，但是其对于一些新型大片段缺失/插入突变、启动子区或非编码区突变等无法有效识别，而这些无法识别的突变类型约占SLC25A13基因突变的10%～15%[31]。具有上述突变类型的患者，其早期诊断需要耗时、耗力且价格昂贵的实验技术，因此如何及时诊断该类患者仍然是当前研究关注的热点。有研究指出，在传统SLC25A13基因突变分析方法的基础上，通过对外周血淋巴细胞中SLC25A13基因的cDNA进行克隆，或是从淋巴细胞中提取线粒体蛋白进行蛋白质免疫印迹分析等，可有望提高CTLN2的诊断效率,并且可以有效鉴别出大片段缺失/插入突变[32-33]。

4 CTLN2的鉴别诊断

4.1Ⅰ型瓜氨酸血症(CTLN1) CTLN1是由精氨酸代琥珀酸合成酶(ASS)1基因突变引起ASS缺陷的一种尿素循环障碍疾病，ASS催化瓜氨酸和天冬氨酸的连接反应，生成精氨酸琥珀酸[34]。所以CTLN1患者会产生与CTLN2患者一样的瓜氨酸血症、高氨血症及严重的脑病和肝病，在临床诊断时容易混淆。有研究认为，ASS水平降低与CTLN2患者中瓜氨酸血症和高氨血症的发生有关，但具体机制未知[7，29]。在CTLN1患者的肝组织与肾组织中，ASS水平降低，而在CTLN2患者中，ASS仅在肝组织中缺乏[35]。一般来说，CTLN1患者的瓜氨酸水平要高于CTLN2患者，但也有病例报道发现轻度CTLN1患者瓜氨酸水平并不会明显增高，与CTLN2患者瓜氨酸水平相差不大[36]，这为临床上鉴别两种疾病带来了困难，且两种疾病治疗手段完全不同，如果发生误诊，会造成严重的后果。

4.2肝性脑病 一些肝脏原发病(肝硬化、重症肝炎和肝癌等)患者可出现性格改变、行为异常和意识障碍等神经、精神症状，称之为肝性脑病。肝性脑病的症状与CTLN2患者的症状十分相似，临床上经常有误诊病例发生[15]。在临床治疗时，常常让肝性脑病患者进行低蛋白饮食[37]，但这样的饮食会加重CTLN2患者的肝细胞代谢功能障碍。所以临床诊断时一定要注意对肝性脑病与CTLN2进行鉴别，当患者有明显的饮食偏好，或者出现明显的瓜氨酸血症和高氨血症时，应重点怀疑CTLN2，避免误诊。

4.3其他疾病 除了CTLN1和肝性脑病外，CTLN2也可能会因为神经、精神症状，高氨血症以及并发症被误诊为其他疾病，如常见的神经、精神疾病，癫痫、抑郁症或精神分裂症等[38]；一些尿素循环障碍性疾病，如氨基甲酰磷酸转移酶或鸟氨酸转氨酰胺酶缺乏症[39]；一些代谢性疾病，如威尔逊病等[23]；有时在CTLN2患者中肝脏脂肪变性会比神经、精神异常出现的更早，因此CTLN2还可能被误诊为非酒精性脂肪性肝病[40]。

5 CTLN2的治疗

CTLN2患者病情大多较严重，这主要与患者反复出现的严重高氨血症危象和相关脑病有关，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疗方法[41]。限制性饮食和定期服用精氨酸、丙酮酸钠和中链三酰甘油(MCT)可以改善CTLN2患者的症状[42]。精氨酸可以有效降低血氨水平，丙酮酸钠和MCT可以为肝细胞提供能量并降低NADH/NAD+比值。上述饮食干预和药物治疗方法可以缓解因NADH穿梭障碍造成的代谢紊乱，但仍有部分患者会发生不可逆转的脑损伤，甚至死亡[43]。此外，CTLN2患者必须严禁使用甘油和果糖进行治疗，以免发生严重的脑水肿，且大量甘油和果糖的降解会在肝细胞浆中产生NADH，这可能会加重肝功能损伤[44]。

目前，CTLN2最有效的治疗方法是肝移植，肝移植可以防止高氨血症危象，纠正代谢紊乱，并抑制患者对富含蛋白质食物的偏好[45]。但并不是所有CTLN2患者都能接受肝移植治疗，所以探索新的治疗方法是非常必要的。近年来，酶疗法和基因疗法在治疗遗传代谢性疾病方面取得了较好的效果，比如酶替代治疗溶酶体储存病能够取得非常好的效果；病毒载体在细胞内的基因替代治疗也显示出很好的前景[46]。有研究利用脂质纳米粒传递的mRNA疗法治疗CD(小鼠模型)取得了不错的效果，并且其相较于传统的基因疗法具有更多的优点，值得继续探索[42]。