当亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸等氨基酸未能正确分解(代谢)时,就会发生支链氨基酸代谢紊乱。这些氨基酸及其有毒副产物在血液和尿液中积聚,引起各种症状。当父母将导致这些疾病的缺陷基因遗传给孩子时,就会发生遗传性疾病。
氨基酸是构成蛋白质的基本单位,在机体内起着多种作用。人体产生一些所需的氨基酸,并从食物中获取其他氨基酸。
患有支链氨基酸代谢紊乱的儿童无法完全分解(代谢)氨基酸,如亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。支链氨基酸由于其化学结构而被称为“支链”。
有几类不同的遗传性疾病。在支链氨基酸代谢紊乱中,患病儿童的父母双方均携带异常基因的其中 1 个拷贝。因为通常要有 2 个拷贝的异常(隐性)基因才能发生该疾病,所以通常父母双方都不患该疾病。(另请参见遗传代谢性疾病概述。)
在美国的大多数州,这些疾病是在出生时作为常规新生儿筛查检测的一部分被发现的。
异戊酸血症、枫糖浆尿病、甲基丙二酸血症和丙酸血症是氨基酸代谢紊乱的许多类型中的几种。
异戊酸血症
当称为亮氨酸的氨基酸不能正确代谢时,体内会产生有害水平的异戊酸。在异戊酸血症中,缺少分解亮氨酸所需的酶,即异缬酰辅酶 A 脱氢酶,或该酶无法正常工作。异戊酸血症也称为“汗足”综合征,因为累积的异戊酸会散发出闻起来像汗水的气味。
异戊酸血症有 2 种形式。一种形式开始于出生后最初几天。这种形式的症状包括喂养不良、呕吐和呼吸困难,因为婴儿血液中酸积累(代谢性酸中毒)、低血糖(低血糖症)和血液中氨含量升高(高氨血症)。骨髓中可能不像正常情况那样合成血细胞。另一种形式在出生后数月或数年开始。这种形式表现出的症状反复发作,与更早开始的形式表现的症状相似,但程度较轻。
医生通过对血液和尿液进行检测,以检测异戊酸水平升高来诊断异戊酸血症。
为治疗异戊酸血症,医生通过静脉给予补液和营养(包括高剂量葡萄糖)和甘氨酸补充剂,以帮助身体清除多余的酸。如果这些措施无效,医生可能需要去除少量婴儿的血液(一次 1 个注射器的量),并用等体积新鲜供体血液代替(称为交换输血),并通过插入腹壁进入腹腔的导管除去血液中的物质(称为腹膜透析)。所有患者都需要限制亮氨酸摄入,并继续服用甘氨酸和另一种称为肉碱的氨基酸补充剂。
治疗预后良好。
枫糖浆尿病
患有枫糖浆尿病的儿童无法代谢氨基酸亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。这些氨基酸的副产物积累,引起神经系统变化,包括癫痫发作和智力障碍。这些副产物还导致体液和物质(如尿液、汗液和耳垢)闻起来像枫糖浆。该病在孟诺派教徒的家庭中最常见。
枫糖浆尿病有多种形式。最严重的情况下,婴儿在出生后最初几天会出现呕吐和嗜睡,然后出现神经系统异常,包括癫痫发作和昏迷,如果不及时治疗,则可能在数天至数周内死亡。患病较轻的儿童最初看起来正常,但在遭受压力时,如感染、手术或其他身体压力,他们会出现呕吐、走路摇摆、神志不清和昏迷。
为了诊断枫糖浆尿病,医生会检查血液中的氨基酸水平是否升高。可通过基因检测确认诊断。
医生通过严格限制饮食,有时通过经由腹壁插入腹腔的导管从血液中去除物质(称为腹膜透析),或使用体外机器从体内去除物质和纯化血液(称为血液透析)来治疗患病较重的婴儿。医生还通过静脉给予补液和营养。
一些患病较轻的儿童可以通过补充维生素 B1(硫胺素)而获益。在疾病得到控制后,儿童必须始终食用亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸含量低的特殊人造饮食。
护理人员应制定应急计划以应对突发事件,因为这可能会导致血液中的有毒物质积累和低血糖(称为代谢危象)。突然发作通常是由常见感染引起。
肝移植可以治愈这种疾病。
甲基丙二酸血症
当一种称为甲基丙二酰辅酶 A 突变酶(一种蛋白质)功能不正常时,体内会积聚有害水平的甲基丙二酸。某些氨基酸需要这种酶来分解,如异亮氨酸和缬氨酸以及其他一些物质。甲基丙二酸血症也可能是由于维生素 B12(钴胺素)缺乏引起。
症状开始时的年龄、症状和治疗与丙酸血症相似,但医生可能给予补充维生素 B12,而不是生物素。
丙酸血症
当一种称为丙酰辅酶 A 羧化酶的酶(一种蛋白质)不起作用时,体内会形成有害水平的丙酸。某些氨基酸需要这种酶来分解,如异亮氨酸和缬氨酸以及其他一些物质。
在大多数患病婴儿中,症状会在出生后头几天或几周开始出现,包括喂养不良、呕吐和呼吸困难,因为婴儿血液中酸积累(代谢性酸中毒)、低血糖(低血糖症)和血液中氨含量升高(高氨血症)。可能会出现癫痫发作或昏迷。空腹、发热或感染等应激因素可能会引发发作。在这种疾病中幸存下来的儿童可能有肾脏问题、智力障碍、神经系统异常和心脏问题。
医生通过检测血液和尿液中的丙酸水平是否升高来诊断丙酸血症。通过测量白细胞或其他组织细胞中丙酰辅酶A羧化酶的水平和/或通过基因检测可以证实诊断。
为治疗丙酸血症,医生通过静脉给予补液和营养(包括高剂量葡萄糖),并限制婴儿的蛋白质消耗。如果这些措施无效,医生需要通过经由腹壁插入腹腔的导管从婴儿血液中去除物质(称为腹膜透析),或使用体外机器从体内去除物质和纯化血液(称为血液透析)。随着儿童年龄增长,他们需要继续限制饮食,并可能需要服用肉碱补充剂。医生经常给儿童服用抗生素,因为肠道内细菌会引起丙酸累积。
护理人员应制定应急计划以应对突发事件,因为这可能会导致血液中的有毒物质积累和低血糖(称为代谢危象)。
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