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作者：周朵 杨茹莱 黄新文 童凡 黄晓磊 钱古柃 杨昕 杨建滨 赵正言通信作者：赵正言，Email:zhaozy@zju.edu.cn作者单位：浙江大学医学院附属儿童医院遗传与代谢科，国家儿童健康与疾病临床医学研究中心，国家儿童区域医疗中心，杭州 310052本文刊发于 中华实用儿科临床杂志,2023,38(1):43-48.引用本文：周朵,杨茹莱,黄新文,等.浙江省新生儿鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症筛查及随访分析[J].中华实用儿科临床杂志,2023,38(1):43-48.DOI:10.3760/cma.j.cn101070-20221102-01246.
摘要
目的 了解浙江省新生儿鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症（OTCD）的患病率、临床特征及转归情况。方法 采用回顾性研究，应用串联质谱技术对2009年1月至2021年12月浙江大学医学院附属儿童医院遗传与代谢科4 261 036名新生儿进行遗传代谢病筛查，结合尿有机酸分析及OTC基因检测确诊。确诊患儿进行饮食和生活管理，补充瓜氨酸、精氨酸治疗，长期进行随访观察并评估患儿的生长和智能发育情况。结果 确诊OTCD 7例，均为男性，2例为新生儿期发病型，5例为迟发型，患病率为1.6/100万。除1例无异常临床表现外，余6例均数次发病，伴高氨血症及肝功能损害，其中1例新生儿期发病死亡。患儿新生儿筛查血瓜氨酸不同程度降低，4例尿嘧啶升高，其中1例合并乳清酸升高。7例患儿携带OTC基因半合子突变，6例为错义突变（c.604C>T、c.386G>A、c.779T>C、c.1019C>T、c.594C>G、c.931G>A），1例为内含子突变（c.514-35C>G），其中c.594C>G、c.514-35C>G为新发变异。结论 浙江新生儿筛查OTCD患病率低，为1.6/100万，均为男性，新生儿筛查均存在低瓜氨酸血症。OTCD临床表现高度异质，新生儿期OTCD发病较为严重，存活者常遗留严重后遗症，迟发型多数出现高氨血症及肝功能损害。基因型与临床表现型可能存在一定相关性，发现2种新发变异，拓展了OTCD的基因谱。
关键词
鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症；尿素循环障碍；新生儿筛查
鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症（ornithine transcarbamylase deficiency，OTCD）又称高氨血症2型，是由于编码鸟氨酸氨甲酰转移酶（OTC）的OTC基因致病变异导致的遗传代谢病，以血氨升高为主要特征，为X连锁遗传病，是尿素循环障碍中最常见的类型［1-3］。由于酶活性损失程度不同，OTCD临床表现个体差异明显，缺乏特异性症状与体征，各年龄层均可发病。根据发病年龄，OTCD可分新生儿期发病型及迟发型［4-5］。新生儿期发病的患儿发病急骤，出现高氨血症、呕吐、嗜睡、癫痫发作、永久性脑损伤、昏迷等，病情危重且进展迅速，预后差、病死率高，幸存者多有严重的神经系统损伤［6-9］。迟发型患者表现多样，可出现不同程度的急、慢性高氨血症、肝大、发作性呕吐、癫痫、发育迟缓、认知功能下降等症状［10］。OTCD预后与发病年龄、合并症、诊断及治疗时机、高氨血症持续时间等相关。通过分析新生儿血氨基酸水平可以对OTCD进行早期筛查。本研究通过分析浙江省新生儿疾病筛查中心2009年至2021年OTCD新生儿筛查结果，旨在了解新生儿筛查OTCD的患病率、临床特征、基因变异及预后情况。
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资料与方法1.1 一般资料 回顾性研究。2009年1月至2021年12月浙江省新生儿疾病筛查中心对4 261 036名新生儿进行血液氨基酸谱筛查，其中足月儿3 961 896名，早产儿289 445名，过期产儿9 695名，男女比例为1.1∶1（2 231 971∶2 029 065）。本研究通过浙江大学医学院附属儿童医院医学伦理委员会批准（批准文号：2018-IRB-007）并在监护人签署知情同意书的情况下完成。1.2 仪器与试剂 GC-MS QP2010气相色谱-质谱联用（日本岛津公司）；AQCUTY TQ-D串联质谱仪（美国Waters公司）；CT-100 PCR（美国Bio-Rad公司）；3500-DX测序仪（美国Life Tech公司）；Miseq测序仪（美国Illumina公司）；MassARRAY Nanodispenser RS-100 芯片点样机（美国Sequenom公司）；MassARRAY Analyzer 4 飞行时间质谱仪（美国Sequenom公司）；Neogram新生儿衍生法筛査试剂盒（芬兰Perkin Elmer公司）；Neobase新生儿非衍生法筛査试剂盒芬兰Perkin Elmer公司；文库制备试剂盒（美国NEB公司）；外显子捕获试剂盒（美国Illumina公司）；PCR试剂盒（日本TaKaRa公司）。1.3 血串联质谱氨基酸谱分析 按照《新生儿疾病筛查技术规范》（2010年版），使用串联质谱仪检测11种氨基酸浓度。2009年1月至2013年11月采用衍生化方法，2013年12月至2021年12月采用非衍生化法。瓜氨酸浓度低于7 μmol/L判为阳性。1.4 生化检测 血瓜氨酸浓度低于5 μmol/L或已发病患儿立即召回，瓜氨酸浓度低于7 μmol/L于2~3周召回，筛查阳性召回后复查血氨基酸谱并进一步检测血氨、血气分析、血常规、肝功能、凝血功能、尿有机酸等检测。如血氨>80 μmol/L、乳酸增高、肝酶增高、尿有机酸尿嘧啶伴或不伴乳清酸增高提示OTCD阳性可能者进行OTC基因分析。1.5 基因及蛋白结构分析 采用高通量测序和Mass ARRAY技术对OTC基因的外显子及侧翼内含子进行检测,检测结果与1 000 Genomes、ESP6500数据库、ExAC 数据库和GnomAD数据库进行比对,获得可疑的变异位点。明确基因变异患儿的父母进一步进行Sanger测序验证变异来源。使用PolyPhen-2、PROVEAN、Mutation Taster等在线软件对错义变异进行有害性预测。应用Chimera 软件预测中氨基酸改变引起原子碰撞数及蛋白质三级结构稳定性。1.6 诊断 根据国内外诊疗指南及共识［1-2］，结合临床症状、血液瓜氨酸降低或瓜氨酸与其他氨基酸比值降低，持续性或间歇性高氨血症，尿有机酸分析尿嘧啶增高伴或不伴乳清酸升高，进一步进行OTC基因检测男性半合子，女性纯合子、杂合子诊断为OTCD患者。1.7 治疗和随访 稳定期主要治疗方法为低蛋白饮食,并定期进行膳食评估，同时应用降氨药物，补充瓜氨酸及精氨酸，避免长时间禁食，睡前可加餐避免夜间蛋白代谢分解。急性期主要治疗目的为降血氨，减少或停止天然蛋白质摄入,减少氨的产生，防止内源性蛋白质分解代谢;促进氨排出，静脉应用精氨酸，口服苯甲酸钠或苯丁酸钠，血氨超过300 μmol/L时，可应用血液透析或血浆置换。同时给予支持治疗，予高碳水化合物、高脂肪等营养支持，尽可能保证能量摄入最大化、液体摄入充足,促进氨通过尿液排出，维持内环境稳定。急性期处理后血氨降至理想范围，病情稳定应长期随访复查，随访时间根据个体差异而定，频率一般为1～3个月1次。监测项目包括体格检查、血常规、血氨、血气分析、生化、血液氨基酸等，评估患儿体格及智力发育状况。智力发育评估：0~30月龄，采用Bayley婴儿发育量表；30月龄至6岁，采用Gesell发育量表；6岁以上智力评估采用WISC-R儿童智能量表。
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结果2.1 血串联质谱筛查情况 共筛查新生儿4 261 036例，血瓜氨酸降低2 812例，初筛阳性率为0.066%，召回复查2 812例，召回率100%， 确诊OTCD 患儿7例，阳性预测值为0.25%。均为男性，患病率为1.6/100万。7例患儿均为足月正常体重儿，血氨基酸谱均为瓜氨酸降低，波动在2.44～4.94 μmmol/L，例1伴鸟氨酸降低，例2伴蛋氨酸增高，例3伴蛋氨酸、丙氨酸增高，鸟氨酸降低，例7伴精氨酸降低（表1）。
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讨论既往国外研究报道OTCD发病率为1/80 000~1/14 000，其中日本约为1/80 000,美国为1/63 000，欧洲为1/70 000［3-5］。我国报道的筛查OTCD患病率较低，上海地区报道患病率约为1/21万［6］。本研究筛查426万余例新生儿，确诊OTCD患儿7例，患病率为1.6/100万。因此，OTCD实际发病率远远高于新生儿筛查的阳性率。确诊7例患儿均为男性，可能与男性患儿OTC酶活性较低有关，新生儿期即出现瓜氨酸水平降低。OTC是一种线粒体酶，其能催化氨甲酰磷酸和鸟氨酸反应合成瓜氨酸，OTC基因突变可导致OTC酶活性降低或缺失,进而导致瓜氨酸合成和鸟氨酸循环障碍。低瓜氨酸血症作为新生儿筛查OTCD的指标，可筛查出部分患者［7］。本研究中初筛2 812例低瓜氨酸血症(<7 μmol/L)，仅确诊7例OTCD患儿，假阳性率高，7例患儿血瓜氨酸水平均不同程度降低，波动在2.44~4.94 μmmol/L，可伴蛋氨酸、丙氨酸增高，鸟氨酸、精氨酸降低。欧洲新生儿筛查数据统计结果发现,大部分OTCD患儿瓜氨酸水平正常［8］,我国报道约75%的患者在新生儿筛查中瓜氨酸水平正常［9］。目前通过早期瓜氨酸水平降低筛查OTCD的特异性及敏感性欠佳，容易漏筛大量患者及假阳性过高，国际上许多国家新筛中心未将OTCD纳入新生儿筛查。日本对迟发性OTCD患者的一项回顾性研究发现4例迟发型OTCD患者新生儿期均存在血瓜氨酸水平明显降低，初筛瓜氨酸波动在2.02~4.97 μmmol/L［10］。意大利托斯卡纳地区169 000 名新生儿筛查数据提示6例低瓜氨酸血症(<3 μmol/L)，阳性预测值16.7%，明显高于本研究，与其瓜氨酸水平<3 μmol/L召回复查相关，其中确诊1例OTCD，初筛瓜氨酸2.4 μmmol/L，其余5例存在早产、低出生体重、肠道疾病问题，再次复查瓜氨酸水平正常［11］。低瓜氨酸血症虽缺乏敏感性和特异性，但以上2项研究中没有遗漏OTCD 患者。因此，新生儿筛查中检测到低瓜氨酸血症时，除早产儿、蛋白质摄入量低、患肠道疾病的新生儿［12］，低瓜氨酸血症仍需提高警惕，OTCD仍应是首要考虑疾病。OTCD为X连锁遗传病，临床表现高度异质，个体差异明显，主要为非特异性消化道和神经系统症状，所有患者均有明显高氨血症病史,在任何年龄出现急性或间歇发作性神经功能异常、精神症状、急性肝功能衰竭、疑似中毒或新生儿败血症,需及时监测血氨，鉴别OTCD［13-14］。新生儿期发病的患儿多为男性，出生后数小时至数天内急性起病，出现高氨血症、拒奶、呕吐、呼吸衰竭、嗜睡、抽搐、低体温等表现，病情危重，进展迅速，若不及时治疗，病死率高达80%，预后差，幸存者多遗留严重的神经系统后遗症［15-16］。迟发型患者从婴幼儿至成人均可发病，初次发病前无特异性临床表现，常因饥饿、高蛋白饮食、感染等因素诱发，死亡率约为20%，急性发病以高氨血症、肝脏损害、癫痫、神经精神异常为主要表现，慢性期常出现蛋白质厌恶、肝功能损害、生长发育迟缓、精神发育迟滞、烦躁易怒、发作性呕吐、行为异常等［5,9,17］。本研究确诊7例均为男性，发病患者均存在高氨血症。2例新生儿型，1例出生后数天发病迅速死亡，1例胃纳欠佳，高氨血症，积极治疗后病情好转。5例迟发型中除1例无异常临床表现外，其余4例均数次发病，主要表现为高氨血症、高乳酸血症、肝功能损害、肝回声增强、肝大、头颅MRI异常、反复抽搐、视力减退、发作性呕吐、纳差、嗜睡、精神差。目前已报道500余种OTC基因变异，大部分为错义突变或无义突变，少数为小片段缺失、插入、大片段缺失、重复突变［9,18］。本研究7例患儿均检出OTC突变，除1种内含子突变，其余均为错义突变，2例新生儿型分别携带c.779T>C、c.594C>G突变。OTC基因突变是高度异质的，具有明显的家族性和地域性。日本最常见的突变为c.119G>A和c.533C>T［19］，西班牙常见的突变为c.386G>A、c.119G>A和c.583G>A［20］，中国常见的为c.829C>T、c.583G>A、c.626C>T和c.119G>A［9,18］。截断突变或大基因缺失导致OTC酶明显失活，多见于男性新生儿期发病型，只有少部分携带此类突变的女性出现症状。OTC基因错义变异的90%男性和16%的女性出现临床表现［21］。Lu等［9］报道的迟发性男性患者检出c.779T>C变异，而本研究携带c.779T>C变异的男性患儿为新生儿型。中国及日本报道c.604C>T、c.386G>A、c.1019C>T变异见于男性迟发型患儿，伴高氨血症及肝功能损害［9,19］，本研究结果与之一致。因此，OTCD患者的基因型与表型相关性需进一步研究，其表型可能与性别、饮食、生活、营养、治疗时机等多种因素有关。OTCD治疗主要有避免长时间禁食，饮食控制，减少蛋白摄入，减少氨生成，促进氨排泄，减少高氨血症对神经系统及肝脏造成损害，有效的降氨治疗能降低OTCD的致残率及致死率。降氨药物主要有氨基酸补充及氮清除剂［1］。精氨酸和瓜氨酸等氨基酸补充剂可改善尿素循环，促进排氨［22］。氮清除剂是OTCD治疗的核心药物，可绕过尿素循环与甘氨酸或谷氨酰胺结合来消耗体内多余的氨，促进氨排泄，发挥降氨作用［1,23］，主要药物包括苯丁酸甘油酯、苯丁酸钠、苯乙酸钠、苯甲酸钠，均在欧洲及美国获批上市，国内目前国产仿制药苯丁酸钠散已获批上市，苯丁酸甘油酯通过博鳌乐城特殊用药途径已获批使用［24-27］。药物不能控制则需进行肝移植手术治疗,从而改善预后［28］，本研究中，2例患儿积极治疗后仍存在不能控制的高氨血症，肝移植术后高氨血症及肝功能损害明显好转。综上所述，OTCD是一种罕见病，是尿素循环障碍中的主要疾病，本研究新生儿筛查发现的患者均为男性，新生儿期发病者死亡率高，存活者常遗留严重后遗症，基因型与临床表现型可能存在一定相关性。迟发型患者多数出现高氨血症及肝功能损害。患儿新生儿筛查时均存在低瓜氨酸血症，但以血瓜氨酸水平降低为筛查指标容易漏筛OTCD，需探寻更为敏感及特异的指标，早期发现患者，及早干预，降低病死率，改善OTCD患者生活质量。
参考文献略
本文编辑：单卫华
数字编辑：郑成铭
制作：新乡医学院期刊社网络与数字出版部
《中华实用儿科临床杂志》
面向临床
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