臨床生物化學(xué)/糖分解代謝途徑的先天異常

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臨床生物化學(xué)

糖代謝紊亂
- 糖代謝的先天性異常
  - 糖原代謝先天性異常
  - 糖分解代謝途徑的先天異常
  - 其它糖代謝異常

糖分解代謝途徑先天代謝異常可有丙酮酸激酶缺乏病，丙酮酸脫氫酶缺乏癥和磷酸果糖代謝異常所致惡性發(fā)燒。

（一）丙酮酸激酶（PK）缺乏病

在糖酵解過程中，丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸生成烯醇式丙酮酸，同時(shí)產(chǎn)生ATP，是酵解途徑產(chǎn)生ATP的反應(yīng)之一，PK缺乏將導(dǎo)致成熟紅細(xì)胞缺乏ATP，進(jìn)而發(fā)生溶血。

各型糖原貯積病的特征

表3-6 各型糖原貯積病的特征

類型		Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ	Ⅶ	Ⅷ	Ⅸa	Ⅸb	Ⅹ	0
受害器官	肝腎	所有組積	肝、肌、心	肝單核吞噬細(xì)包系統(tǒng)	肌肉	肝	肌肉	腦	肝	肝	肝、肌肉	肝
糖原結(jié)構(gòu)	N	N	短枝異常	長枝異常	N	N	N	巨大顆粒	N	N
酶缺陷	G-6-P酶	α葡萄糖苷酶	脫枝酶	分枝酶	肌磷酸化酶	肝磷酸化酶	磷酸果粒糠酶		肝磷酸化酶	同左		糖原合成酶
空腹低血糖	＋＋	0	＋	0	0	±	0		0	±	0	＋＋
對胰高血糖素反應(yīng)	血糖	0	↑N	0↑	↑	↑	0±			↑	±		N進(jìn)餐0空腹
血乳酸	↑↑	↑			↑
半乳糖果糖試驗(yàn)	血糖	0	↑	↑	↑	↑	↑			↑	↑
血乳酸	↑↑	↑			↑
劇烈運(yùn)動后血乳酸	↑	↑	0		0	↑			↑	↑
脂質(zhì)代謝	↑↑	N	餓后 FFa ↑		運(yùn)動后肌攝取 FA↑	TG↑ Ch↑			TG↑ Ch↑	TG↑ Ch↑
其它診斷性試驗(yàn)	肝活檢		紅細(xì)胞抗原 ↑	紅細(xì)胞糖原結(jié)構(gòu)異常		紅細(xì)胞磷酸化酶↓
臨床特征	生長停滯，肝大	心衰	似Ⅰ型但不明顯	肝硬化腹水	肌無力	肝大	肌無力	意識障礙	肝大，常染色體隱性遺傳	肝大伴性遺傳	肝大	輕度肝大

注：N-正常；O-陰性；↑-升高；↓降低；±-可疑

網(wǎng)織紅細(xì)胞中含有線粒體，故可通過糖有氧氧化產(chǎn)生足量的ATP。而成熟紅細(xì)胞中不含線粒體，完全依賴糖酵解供能。紅細(xì)胞內(nèi)生成的ATP主要用于維持細(xì)胞內(nèi)外的離子梯度，特別是通過Na⁺-K⁺-ATP酶維持細(xì)胞內(nèi)外Na⁺、K⁺濃度梯度。這對于維持紅細(xì)胞雙凹形狀十分重要。若缺乏ATP，紅細(xì)胞將發(fā)生腫脹，易發(fā)生溶血，實(shí)驗(yàn)室檢查可以見到自身溶血試驗(yàn)陽性。PK的遺傳缺陷是糖酵解途徑中遺傳性缺陷導(dǎo)致溶血性貧血的最多見原因。PK缺陷時(shí)，細(xì)胞中PK活性僅為正常細(xì)胞的5％-25％，故雖然PK缺陷少見，但其造成的溶血性貧血卻對機(jī)體危害甚大。

（二）丙酮酸脫氫酶復(fù)合物缺乏癥

丙酮酸脫氫酶復(fù)合物由丙銅酸脫氫酶、二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰基酶、二氫硫辛酸脫氫酶及NAD⁺、FAD、CoASH、焦磷酸硫胺素、硫辛酸三個(gè)酶、五個(gè)輔助因子組成，其氧化的丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A的反應(yīng)是糖進(jìn)入三羧酸循環(huán)、徹底氧化成CO₂和水、產(chǎn)生大量ATP的關(guān)鍵。

在兒童中發(fā)現(xiàn)有多種丙酮酸代謝異常的疾病，其中有些是由于丙酮酸脫氫酶復(fù)合物中某些組份先天性缺陷所致。該酶復(fù)合物中各種亞基（催化亞基和調(diào)節(jié)亞基）都可能發(fā)生先天性缺陷。這些缺陷都可使丙酮酸不能繼續(xù)氧化產(chǎn)生ATP，使腦組織不能有效地利用葡萄糖供能，進(jìn)而影響了兒童大腦的發(fā)育和功能，嚴(yán)重者可導(dǎo)致死亡。

丙酮酸不能進(jìn)一步氧化，致使患兒血液中乳酸、丙酮酸和丙氨酸的濃度顯著升高，出現(xiàn)慢性乳酸酸中毒。丙酮酸脫氫酶的缺陷可以通過皮膚成纖維細(xì)胞培養(yǎng)并進(jìn)行酶學(xué)測定予以測定。此類病人在一定程度上可通過進(jìn)食生酮食物和限制糖的攝入使病情緩解或得到控制。

（三）磷酸果糖代謝異常

磷酸果糖激酶與果糖-1，6-二磷酸酶是作用相反的一對酶，它們所催化的化學(xué)反應(yīng)是糖代謝途徑中的一處無效循環(huán)（又稱底物循環(huán)）。

由于酶的遺傳性缺陷，以上無效循環(huán)得不到控制，造成ATP大量分解產(chǎn)熱：ATP＋H₂O→ADP＋Pi＋熱。臨床上可因服用氟烷而誘發(fā)惡性發(fā)燒。

惡性發(fā)燒是一種罕見的遺傳缺陷性疾病，其發(fā)病率占兒童的1/15000，成人的1/50000-1/100000。病人常因服用某種藥物，如吸入氟烷而在幾分鐘內(nèi)突然發(fā)病，表現(xiàn)為體溫驟然升高、代謝性和呼吸性酸中毒，以及高血鉀癥和肌肉強(qiáng)直。人們認(rèn)為，氟烷可以促進(jìn)肌肉中上述兩個(gè)酶所催化的耗能無效循環(huán)，誘發(fā)惡性發(fā)燒的產(chǎn)生。