1例新生兒期發(fā)病氨甲酰磷酸合成酶1缺乏癥的診斷方法

陳曉英，丁文玲，魏振英，劉秀香

1 青島大學(xué)附屬婦女兒童醫(yī)院NICU，山東青島 266000；2 濰坊市中醫(yī)院新生兒科

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ缺乏癥（carbamoyl phos‐phate synthetase 1 deficiency，CPS1D）是由先天性氨甲酰磷酸合成酶1（CPS1）缺陷導(dǎo)致的一種遺傳代謝性疾病，主要臨床表現(xiàn)為高氨血癥。CPS1D 是先天性尿素循環(huán)障礙的一種，為常染色體隱性遺傳病。CPS1D 的發(fā)病具有明顯的種族和地區(qū)特異性，美國發(fā)病率約為1/62 000［1］，日本約為1/80 萬［2］，芬蘭約1/54 萬［3］，我國目前發(fā)病率尚不明確。CPS1D 可于任何年齡發(fā)病，臨床表現(xiàn)高度異質(zhì)性，新生兒期發(fā)病的患兒預(yù)后較差。雷海虹等［4］于2016年報道了國內(nèi)首例基因診斷明確的CPS1D 患者。目前，國內(nèi)外關(guān)于CPS1D 的臨床報道仍較少。本研究回顧性分析了1例CPS1D 患兒的臨床資料，總結(jié)其診斷方法，旨在提高臨床對CPS1D的認(rèn)知。

1 資料分析

患兒，女，3 天，因“發(fā)熱、反應(yīng)低下1 天”于2019年12 月21 日入我院?；純合礕2P1（因個人原因患兒母親人工流產(chǎn)1次），37+6周經(jīng)陰娩出，出生體質(zhì)量2.8 kg，出生史無異常，出生時新生兒Apgar 評分均10分。患兒父母親身體健康，母親孕期查體無異常，否認(rèn)近親結(jié)婚、家族性遺傳病史及傳染病史。入院時查體：體溫38.5 ℃，呼吸40次/分，心率180次/分。嗜睡狀態(tài)，前囟平軟，雙側(cè)瞳孔等大等圓，直徑3cm，對光反射遲鈍，全身皮膚蒼黃，口唇發(fā)紺，呼吸淺表，雙肺聽診無啰音。心音略低鈍。四肢肌張力減低，原始反射引不出。前臂毛細血管再充盈時間4 s。

入院當(dāng)天患兒血常規(guī)及凝血常規(guī)檢查大致正常，機械通氣后30 min 血氣分析結(jié)果為PH 7.25，PCO240 mmHg，PO290 mmHg，HCO-313.4 mmol/L，實際堿剩余-9.4 mmol/L，乳酸5.6 mmol/L，隨機血糖6.30 mol/L，總膽紅素222.88 μmol/L，間接膽紅素212.36 mol/L，白蛋白33.00 g/L，谷丙轉(zhuǎn)氨酶21.25 U/L，谷草轉(zhuǎn)氨酶50.07 U/L，鉀4.50 mol/L，鈉144 mol/L，鈣1.85 mmol/L，磷1.99 mmol/L，肌酸激酶：476.62 U/L，肌酸激酶同工酶34.00 U/L，降鈣素原：5.14 ng/mL，完善腦脊液檢查，腦脊液常規(guī)及生化均無異常。入院第2、3 天血氨均>500 μmol/L，入院第4 天患兒血氨205 μmol/L。心臟超聲檢查可見患兒左室收縮功能稍低，射血分?jǐn)?shù)58%。頭顱超聲檢查可見雙側(cè)大腦半球彌漫性回聲增強。血串聯(lián)質(zhì)譜檢查結(jié)果可見患兒血清瓜氨酸4.31 μmol/L（正常7.8～40 μmol/L），精氨酸16.78 μmol/L（正常2～60 μmol/L）。尿液有機酸氣相色譜分析結(jié)果可見尿乳清酸0 μmol/L，考慮患兒存在尿素循環(huán)障礙。

經(jīng)家屬簽署知情同意書后，采集患兒及其父母外周血2 mL，由我院遺傳科采用基因捕獲配合高通量測序分析技術(shù)檢測包括尿素循環(huán)障礙在內(nèi)的94個遺傳代謝病相關(guān)基因，Sanger 測序驗證分析基因突變情況?；純捍嬖贑PS1D 基因第19 號外顯子chr2：211473230 位置c. 2238C>T（p. R780C）錯義突變，導(dǎo)致第780位氨基酸由精氨酸突變?yōu)榘腚装彼?，該突變外顯子組整合數(shù)據(jù)庫（Exome Aggregation Consortium，ExAC）記錄的等位基因頻率為0.001 6，且該突變相關(guān)疾病與患者臨床表型高度吻合。該變異經(jīng)SIFT、Polyphen-2 和MutationTaster 軟件預(yù)測為致病性變異，據(jù)ACMG指南，該基因突變的致病性分析為疑似致病性變異。同時患兒存在CPS1D 基因第3 號外顯子chr2：211441171 位置c. 338A>T（P.D113V）錯義突變，導(dǎo)致第113 位氨基酸由天冬氨酸突變?yōu)槔i氨酸，該突變經(jīng)SIFT、Polyphen-2 和Muta‐tion Taster 軟件預(yù)測為致病性變異，據(jù)ACMG 指南，該基因突變的致病性分析為意義不明確變異?；純耗赣H存在CPS1 基因第19 號外顯子chr2：211473230位置c.2238C>T（p.R780C）變異，患兒父親存在第3號外顯子chr2：211441171 位置c. 338A>T（P.D113V）變異。結(jié)合臨床表現(xiàn)、實驗室檢查及基因檢測結(jié)果，該患兒明確診斷為CPS1D。

入院后患兒自主呼吸進一步減弱，全身青紫，給予積極呼吸支持（氣管插管和有創(chuàng)機械通氣）、抗感染及對癥支持治療，患兒病情進行性加重，出現(xiàn)休克及淺昏迷表現(xiàn)，入院第2天血氨明顯高于正常，予禁食、停用氨基酸及脂肪乳，應(yīng)用精氨酸降低血氨，經(jīng)治療后，血氨降至205 μmol/L，自主呼吸改善，予撤呼吸機，意識狀態(tài)為嗜睡狀態(tài)，家長考慮患兒預(yù)后差，住院4天后放棄治療。出院后3個月，門診體格檢查患兒嚴(yán)重發(fā)育遲緩，吸吮、吞咽能力差，體質(zhì)量低于同月齡第3百分位，四肢肌張力明顯增高，建議家長完善頭顱磁共振進一步評估病情，家長拒絕后續(xù)檢查。

2 討論

CPS1是尿素循環(huán)中的限速酶，可催化尿素循環(huán)的第一步反應(yīng)，將氨轉(zhuǎn)化為氨甲酰磷酸，這一過程需要N-乙酰谷氨酸（N-acetyl-L-glutamate，NAG）作為輔助因子［5］。CPS1 缺乏時，將導(dǎo)致尿素循環(huán)障礙，血氨升高，而該循環(huán)中下游產(chǎn)物減少，尤其是瓜氨酸。此外，CPS1 參與嘧啶核苷酸的合成，其中間產(chǎn)物是乳清酸，因此CPS1D 可引起血氨明顯升高，血瓜氨酸降低，尿乳清酸濃度降低。本例患兒的血串聯(lián)質(zhì)譜和尿有機酸分析結(jié)果符合相應(yīng)表現(xiàn)。氨具有很強的神經(jīng)毒性，血液中的氨能夠自由通過血腦屏障，腦內(nèi)的氨在星形膠質(zhì)細胞中谷氨酰胺合成酶作用下轉(zhuǎn)換為谷氨酰胺，當(dāng)大量的氨進入大腦時，過量具有滲透活性的谷氨酰胺可引起星形膠質(zhì)細胞腫脹，導(dǎo)致腦細胞毒性水腫。高濃度的氨還可以干擾神經(jīng)細胞能量代謝，導(dǎo)致線粒體三羧酸循環(huán)障礙，ATP 生成減少，引起腦功能障礙和腦水腫。CPS1D臨床表現(xiàn)與酶缺陷程度和血氨水平有關(guān)，血氨高于100 μmol/L，患者可表現(xiàn)為興奮及行為異常，高于200 μmol/L 將出現(xiàn)意識障礙、驚厥，達到400 μmol/L 以上將出現(xiàn)昏迷、呼吸困難、智力低下，甚至猝死。

CPS1D根據(jù)發(fā)病年齡、臨床表現(xiàn)及酶活力降低的程度分為兩個表型：新生兒型和遲發(fā)型［6］。新生兒期發(fā)病的患兒病情兇險，早期多無特異性臨床表現(xiàn)，短時間內(nèi)進展至多臟器功能衰竭，甚至死亡，幸存者也多遺留嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)損傷。由于該疾病發(fā)病率低，起病突然，癥狀缺乏特異性，臨床極易誤診。CPS1D患兒臨床表現(xiàn)集中在反應(yīng)低下、拒乳、抽搐、發(fā)熱、呼吸困難等，均無特異性［4，7］。本研究報道的病例出生時無異常，生后3天起病，表現(xiàn)為發(fā)熱、反應(yīng)低下，早期表現(xiàn)缺乏特異性，初診考慮感染性疾病，給予積極抗感染治療，但患兒各項感染指標(biāo)無明顯異常，第2天血氨回報明顯高于正常，結(jié)合血串聯(lián)質(zhì)譜瓜氨酸明顯降低，尿有機酸分析乳清酸降低，考慮尿素循環(huán)障礙，高度可疑CPS1D。需要注意的是，N-乙酰谷氨酸（NAG）作為CPS1的激活劑，N-乙酰谷氨酸合成酶（N-acetyl‐glutamate synthase，NAGS）基因缺陷時，也可導(dǎo)致血瓜氨酸降低及尿乳清酸降低［8］，在臨床上，與CPS1D的鑒別存在困難，確診依賴于酶學(xué)或基因?qū)W的檢測。

CPS1 主要在肝細胞表達，通過肝細胞活檢酶學(xué)測定，檢測到CPS1 活性喪失或低下可以明確診斷CPS1D，因為穿刺活檢的風(fēng)險，酶學(xué)檢測的應(yīng)用受到限制，目前確診CPS1D 的主要手段是基因檢測。人類CPS1 基因位于2q35，全長約120 kb，包含38 個外顯子和37個內(nèi)含子，編碼1 462個氨基酸［5］。CPS1D都可以追溯到編碼CPS1 酶的基因的突變。目前，GMD（http：//www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php）已報道的突變超過270 種，包括錯義/無義突變，剪接缺失，小缺失/插入和大片段缺失。CPS1結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它包含兩部分六個結(jié)構(gòu)域，N末端約40-kDa，通過對同源性較高的細菌CPS 研究發(fā)現(xiàn)，N 末端包含兩個功能域，亞單位間相互作用域（ISD）和谷氨酰胺酶亞結(jié)構(gòu)域（GSD）［9］，C末端120-kDa，含碳酸氫鈉磷酸化區(qū)域（BPSD），氨基甲酸鹽磷酸化區(qū)域（CPSD），整合區(qū)域（ID）和N-乙酰谷氨酸結(jié)合域（ASD）［10］。CPS1D患者的癥狀嚴(yán)重程度取決于酶活性缺乏的程度。不同位點基因突變導(dǎo)致的CPS1D 臨床表現(xiàn)呈現(xiàn)差異，提示CPS1 某些結(jié)構(gòu)域?qū)γ傅目臻g折疊和功能起主要作用，位于BPSD、CPSD 和ASD 三個結(jié)構(gòu)域的突變更易引起酶的活性降低，更易致病［9］。

本例患兒兩個CPS1D 基因突變均為文獻未報道的新發(fā)突變，c. 2238C>T（p. R780C）突變位于第19號外顯子，定位于C末端的BPSD，為錯義突變，在同一氨基酸位點，R780H、R780fs 為致病性變異［11］。BPSD 是CPS1 的一個催化活性中心，在BPSD 結(jié)構(gòu)域，碳酸氫鹽加一個ATP 分子通過磷酸化生成羧基磷酸鹽，羧基磷酸鹽與氨結(jié)合生成氨基甲酸酯，隨后，氨基甲酸酯通過底物隧道遷移到CPSD，與另一分子ATP 結(jié)合，生成氨甲酰磷酸酯［10］。c. 2238C>T（p. R780C）突變可能影響了CPS1 催化中心的正常構(gòu)型，從而使CPS1 活性降低。該變異經(jīng)SIFT、Poly‐phen-2 和MutationTaster 軟件預(yù)測為致病性變異，據(jù)ACMG 指南，該基因突變的致病性分析為疑似致病性變異。c.338A>T（P.D113V）突變位于第3號外顯子，為錯義突變，導(dǎo)致第113位氨基酸由天冬氨酸突變?yōu)槔i氨酸，該突變經(jīng)SIFT、Polyphen-2 和Mutation‐Taster軟件預(yù)測為致病性變異，該突變定位于N末端ISD 區(qū)域。約有25%的CPS1 基因突變位于N 末端的ISD 和GSD 區(qū)域［12］。雖然目前對ISD 和GSD 區(qū)域的功能還缺乏足夠的了解，但隨著這一區(qū)域致病性突變基因的不斷發(fā)現(xiàn)，證實ISD 和GSD 對于維持CPS1的正?；钚跃哂兄匾饬x。

CPS1D的治療主要是通過控制飲食和應(yīng)用降氨藥物如苯甲酸、苯乙酸、L-精氨酸和L-瓜氨酸降低血氨水平，嚴(yán)重高血氨時可考慮腹膜或者血液透析，此類治療僅僅是對癥處理，病情穩(wěn)定后可考慮肝移植。肝移植被認(rèn)為是CPS1D 患者長期生存，并能改善預(yù)后的有效途徑。研究［13］顯示，高氨血癥患兒在生后第1 年內(nèi)進行肝移植預(yù)后較好。近年來，出現(xiàn)了新的藥物和治療手段，Carbaglu 是FDA 批準(zhǔn)的一種用于治療NAGS 缺陷的新藥，有研究顯示應(yīng)用于CPS1D可有效降低血氨水平［14］。另外基因療法正在探索當(dāng)中，為CPS1D的治療帶來更多的希望［9］。

綜上所述，新生兒期發(fā)病的CPS1D 主要臨床表現(xiàn)為反應(yīng)低下、意識障礙，尿素循環(huán)障礙，本例患兒CPS1 基因存在復(fù)合雜合突變，分別為第19 號外顯子chr2：211473230 位置c. 2238C>T（p. R780C），及第3 號外顯子chr2：211441171 位置c. 338A>T（P.D113V），其中CPS1 基因第19 號外顯子chr2：211473230 位置c. 2238C>T（p. R780C）變異來源于患兒母親，第3 號外顯子chr2：211441171 位置c. 338A>T（P. D113V）變異來源于父親。對出生時體征正常，出生后早期即出現(xiàn)喂養(yǎng)困難、反應(yīng)低下、意識障礙、嚴(yán)重高血氨的患兒應(yīng)考慮先天性尿素循環(huán)障礙可能，盡早完善血串聯(lián)質(zhì)譜、尿有機酸和氨基酸分析以及基因檢測，明確CPS1D診斷，改善預(yù)后。