希特林蛋白缺乏所致Ⅱ型瓜氨酸血癥研究進展*

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)病機制、臨床表現(xiàn)及目前的診斷和治療進展。

1 CTLN2的發(fā)病機制

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個外顯子和17個內(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)運至細胞質(zhì)，參與尿素、蛋白質(zhì)和核酸的合成，其還可以從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)運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SLC25A13基因發(fā)生突變時，會造成肝臟內(nèi)希特林蛋白的缺失或異常，導(dǎo)致肝臟內(nèi)NADH穿梭和天冬氨酸運輸受阻，NADH不能被氧化成NAD+并大量堆積，細胞質(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]。有文獻報道，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)被認為是一種泛種族疾病，在中國也不斷有CTLN2病例被報道。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)計報道，但是基因突變攜帶率統(tǒng)計顯示，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]?？傮w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亂、行為異常(攻擊性、易怒和多動)、妄想、昏迷、躁動、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。這種對食物的偏好也很有可能是一種為了彌補希特林蛋白缺乏所造成的肝臟能量不足的代償行為。1項針對日本人群的研究發(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改變導(dǎo)致，基因表達改變會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實驗室檢查 進行血液檢查時，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，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，也要及時考慮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(計算機斷層掃描、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項病例報道顯示，1例CTLN2患者在嬰幼兒期就有一過性的低蛋白血癥和黃疸，并且很有可能是因為NICDD導(dǎo)致了長期的肝臟和大腦嚴重能量缺乏，加上脂質(zhì)代謝異常，從而發(fā)展為CTLN2[26]。所以當患者既往有NICCD或FTTDCD病史，現(xiàn)又存在CTLN2典型臨床表現(xiàn)時，應(yīng)該高度懷疑CTLN2。并且對于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病例報道[28]。所以，目前對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SLC25A13基因外顯子及其側(cè)翼序列進行測序，可以有效檢測出點突變、小片段插入或缺失等[29-30]，但是其對于一些新型大片段缺失/插入突變、啟動子區(qū)或非編碼區(qū)突變等無法有效識別，而這些無法識別的突變類型約占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、耗力且價格昂貴的實驗技術(shù)，因此如何及時診斷該類患者仍然是當前研究關(guān)注的熱點。有研究指出，在傳統(tǒng)SLC25A13基因突變分析方法的基礎(chǔ)上，通過對外周血淋巴細胞中SLC25A13基因的cDNA進行克隆，或是從淋巴細胞中提取線粒體蛋白進行蛋白質(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患者會產(chǎn)生與CTLN2患者一樣的瓜氨酸血癥、高氨血癥及嚴重的腦病和肝病，在臨床診斷時容易混淆。有研究認為，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，但也有病例報道發(fā)現(xiàn)輕度CTLN1患者瓜氨酸水平并不會明顯增高，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，會造成嚴重的后果。

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，常常讓肝性腦病患者進行低蛋白飲食[37]，但這樣的飲食會加重CTLN2患者的肝細胞代謝功能障礙。所以臨床診斷時一定要注意對肝性腦病與CTLN2進行鑒別，當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，應(yīng)重點懷疑CTLN2，避免誤診。

4.3其他疾病 除了CTLN1和肝性腦病外，CTLN2也可能會因為神經(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]；有時在CTLN2患者中肝臟脂肪變性會比神經(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患者病情大多較嚴重，這主要與患者反復(fù)出現(xiàn)的嚴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患者必須嚴禁使用甘油和果糖進行治療，以免發(fā)生嚴重的腦水腫，且大量甘油和果糖的降解會在肝細胞漿中產(chǎn)生NADH，這可能會加重肝功能損傷[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存病能夠取得非常好的效果；病毒載體在細胞內(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，值得繼續(xù)探索[42]。