二、先天性代谢缺陷病
(一)苯丙酮尿症
苯丙酮尿症(PKU)因患者尿中含大量苯丙酮酸而得名病因是患者肝缺乏苯丙氨酸羟化酶,使由食物摄入体内的苯丙酮酸不能正常代谢为酪氨酸,导致血清中苯丙氨酸浓度升高,可高达50-100mg/dl(正常参考值为1-3mg/dl)。大量的苯丙氨酸使旁路代谢活跃,经苯丙氨酸转氨酶作用生成苯丙酮酸。
苯丙氨酸羟化酶是在肝细胞中合成的,即在肝细胞中专一表达而在胎儿的绒毛细胞或羊水细胞中并不表达,给PKU的产前诊断带来了困难。
由于诊断分子生物学技术的发展,1983年胡流清等人完成了人苯丙氨酸羟化酶cDAN探针的制备。他们利用探针和Southern blot技术进行分子杂交,通过限制性片段长度多态性(restriction fragment-length polymerphism ,RFLP)分析实现了PKU的产前基因诊断。他们先用MSP-I限制性内切酶消化正常人基因组DNA,经核酸电泳后,将DNA片段转移到一张硝酸纤维膜(或尼龙膜)上,再用32p标记的人苯丙氨酸羟化酶cDNA探针杂交后,再经放射自显影技术显示正常人群有23kb和19kb两种限制性片段长度。同时他们调查了一个PKU家系,进行比较发现,同样用Msp-I内切酶消化,父母同时有23kb和19kb DNA,患儿只有19kb片段。说明在该家系中,苯丙氨酸羟化酶突变基因是与19kb片段连锁的。连锁简而言之就是指同一条染色体上的基因联合遗传的现象。因此在该家系中的第2胎,如果只出现19kb DNA片段将是患儿,而同时出现23kb和19kb DNA片段或只出现23kbDNA片段的都是正常个体,而且只出现23kb DNA片段者不携带突变基因,不是突变基因的携带者。正常人出现19kb仅代表蛋白质和酶的多态。PKU家系的患儿为19kb,正常儿为23kb说明该PKU家系的基因突变与19kb连锁。(表15-2)
表15-2 人苯丙氨酸羧化酶基因核酸电泳与cDNA探针杂交自显影
正常人多态 | PKU家系 | |||||
父 | 母 | 患儿 | 正常胚胎 | |||
23kb | - | - | - | - | - | |
19kb | - | - | - | - |
1986年胡流清等进一步证明苯丙氨酸羧化酶的表达异常是基因点突变所致,并确定了突变点位置,并由此设计了正常和突变的各含21个核苷酸的寡核苷酸探针。
↓
正常探针5′TCCATTAACAGTAAGTAATTT3′
突变探针5′TCCATTAACAATAAGTAATTTT3′
↑
用这两个探针分别与PKU家系成员的DNA杂交,证实与正常探针杂交者为正常个体,与突变探针杂交者为患者,同时可与两个探针杂交者为正常个体,但携带突变基因。此法已成功用于产前诊断。(图15-1)
图15-1 正常与突变苯丙氨酸羟化酶探针与PKU家系成员的DNA杂交结果
杂交技术由于费时、操作复杂而难以在基层实验室推广。现在多用聚酶链反应(PCR)扩增技术进行基因诊断,或在PCR基础上再进行探针杂交,在提高灵敏度的同时又提高特异性,而且快速、经济、简便实用。
(二)嘌呤代谢紊乱与痛风
尿酸是嘌呤核苷酸分解代谢的重要产物,血和尿中尿酸浓度的检测是嘌呤代谢紊乱的重要化学指标。可由经典的磷钨酸还原法和高度特异的尿酸酶等化学方法检测。
健康成年男子每天约生成尿酸600-700mg,其中60%-70%经肾排出,剩余约200mg排入肠道由细菌降解。体内尿酸池维持在1200mg尿酸水平。肾排出尿酸的机制是由于尿酸分子量小(168u),可全部经肾小球滤过,但至少有98%被近曲小管重吸收,再经远曲小管主动分泌,因此随尿排出的尿酸主要由肾小管所分泌。肾每天约排出尿酸400-500mg(2.4-3.0mmol/L),相当于肾小球原滤液中含尿酸的4%-5%。
在血浆pH为7.4时,尿酸几乎完全以单钠尿酸盐的形式存在,溶解度有限,约为0.42mmol/L(7.0mg/dl);而尿酸的溶解度更低,在pH5的尿液中,比尿酸难溶20倍。健康成年男子的血清尿酸浓度约0.3mmol/L,女子约低20%。血清尿酸水平随年龄增加而增高,男性比女性更明显,可达0.46mmol/L。血清尿酸超过0.42mmol/L为高尿酸血症(hyperuricemia)。在血清尿酸浓度超过尿酸盐的溶解度时,就有可能尿酸钠的针状结晶沉淀于关节、肌腱、韧带、肾锥体的间质组织等软组织。足够数量的尿酸盐结晶可引起急性炎症反应,如沉积于关节腔,形成急性关节炎。这是由于尿酸盐结晶被白细胞吞噬后,破坏溶酶体膜,使膜内酶释放损伤白细胞和周围组织,引起关节炎症状。表现为关节剧烈疼痛,反复发作,此即痛风(gout)。沉积于软组织的结晶称为痛风石,周围发生炎症反应则构成痛风结节。原发痛风可由于遗传所致的核苷酸代谢中某一种酶表达异常所致,继发性痛风则继发于多种疾病。继发性病因可能有大量服用葡萄糖、果糖与甘露糖,使体内嘌呤合成增加;或多发性骨髓瘤、红细胞增多症、恶性贫血、牛皮癣和广泛转移的恶性肿瘤,使核蛋白转换率增快,而尿酸生成过多;或细胞毒药物或放射治疗时,核酸分解亢进使尿酸盐进一步增高。
先天性遗传原发通风病因是次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)缺失所致,部分缺失时,临床表现为尿酸过多的痛风特征;当完全缺失时,表现为高尿酸血症、精神发育迟缓等特征的自毁容貌综合征。
HGPRT蛋白质分子为相同亚基的四聚体,每个亚基由217个氨基酸残基组成。HG-PRT基因定位于X染色体长臂远端,因此该病表现为X连锁。HGPRT基因长约34kb,而成熟的mRNA的长度只有1.6kb,可见DNA分子内含有大量的内含子。HGPRT的突变基因及表达产物(mRNA,蛋白质)已被分离、研究,和血红蛋白一样有许多突变类型,如有的109位丝氨酸被亮氨酸代替,有的103位丝氨酸被精氨酸代替,还有报告基因发生缺失、重排的严重发病患者。1983年Wilson等发现一例DNA上的TagI限制性内切酶的切点发生突变,使在正常情况下可切出2.0kb片段的电泳区带,由于切点突变而失去酶切作用,变成4.0kb的区带出现。在蛋白质水平进一步研究发现50位的精氨酸被甘氨酸取代。

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《临床生物化学》
- 第一章 绪论
- 第二章 蛋白质与临床诊断
- 第一节 健康与疾病时的血浆蛋白质
- 第二节 细胞骨架蛋白——组织特异性蛋白的鉴定及其意义
- 第三节 细胞调节因子
- 第三章 糖代谢紊乱
- 第四章 血浆蛋白及其代谢紊乱
- 第五章 体液平衡紊乱
- 第一节 体液平衡及调节
- 第二节 血气分析
- 第三节 体液平衡紊乱
- 第四节 酸碱平衡紊乱
- 第五节 酸碱平衡紊乱典型病例检验结果分析
- 第六节 体液钾钠氯测定及方法学评价
- 第六章 钙磷镁与微量元素的临床生物化学
- 第一节 钙、磷代谢及其异常
- 第二节 镁代谢及其异常
- 第三节 微量元素的作用及其与疾病的关系
- 第七章 诊断酶学
- 第一节 概述
- 第二节 临床诊断中常用的血清酶类及其同工酶
- 一、肌酸激酶(CK)及其同工酶
- 二、乳酸脱氢酶(LD)及其同工酶
- 三、氨基转移酶(ALT,AST)及其同工酶
- 四、碱性磷酸酶(ALP)
- 五、γ-谷氨酰基转移酶及其同工酶
- 六、淀粉酶(AMY)及其同工酶
- 七、酸性磷酸酶(ACP)及其同工酶
- 第三节 缺血性冠状动脉疾病的酶学诊断
- 第四节 肝脏疾病的酶学诊断
- 第八章 肿瘤标志物的临床实验室检查
- 第九章 治疗药物监测
- 第一节 概论
- 第二节 药代动力学基础及有关参数的应用
- 第三节 合理使用治疗药物监测应考虑的基本因素
- 第四节 治疗药物监测的临床应用
- 第五节 治疗药物监测常用标本及预处理
- 第六节 药物浓度测定常用技术
- 第七节 需测定药物浓度进行监测的主要药物
- 第十章 肝胆疾病的生物化学与实验诊断
- 第一节 概述
- 第二节 肝的生物转化功能
- 第三节 肝与胆汁酸代谢
- 第四节 胆红素代谢与黄疸
- 第五节 某些肝病的生化机制
- 第六节 肝细胞损伤时的肝功能试验
- 第十一章 肾功能不全的实验室生物化学诊断
- 第一节 概述
- 第二节 常见肾脏疾病的病理生物化学
- 第三节 肾功能不全的生化诊断及评价
- 第十二章 内分泌疾病的生物化学诊断
- 第一节 概述
- 第二节 甲状腺功能紊乱的临床生化
- 第三节 肾上腺功能紊乱的临床生化
- 第四节 下丘脑-垂体内分泌功能紊乱的临床生化
- 第五节 性激素紊乱的临床生化
- 第十三章 神经、精神疾病的生物化学
- 第一节 概述
- 第二节 某些神经疾病的生物化学
- 第三节 精神性疾病的生物化学
- 第四节 神经、精神疾病生化诊断
- 第十四章 妊娠的临床生物化学
- 第十五章 遗传性疾病的生物化学与分子生物学诊断
- 第十六章 常用分析技术在临床生物化学中的应用
- 第一节 光谱分析技术的应用
- 第二节 电泳技术的应用
- 第三节 离心技术的应用
- 第四节 层析技术的应用
- 第五节 电化学分析技术的应用
- 第十七章 血清酶定量的检测技术
- 第一节 概述
- 第二节 酶活性测定的常用技术和方法
- 第三节 酶活性测定条件的选择和限定
- 第四节 测定酶活性浓度的两大类方法
- 第十八章 诊断分子生物学基本技术
- 第一节 概述
- 第二节 分子生物学实验基础
- 第三节 分子生物学实验诊断技术
- 第四节 诊断分子生物学技术的临床应用
- 第十九章 临床生物化学分析仪的性能与应用
- 第一节 临床生化自动分析仪的类型
- 第二节 临床生化自动分析仪的性能评价与合理选用
- 第三节 临床生化自动分析的方法
- 第二十章 临床生物化学方法的选择、建立和评价
- 第一节 临床生化方法的选择
- 第二节 临床生化方法的建立
- 第三节 临床生化方法学的评价
- 第四节 临床生化方法学性能判断
- 第二十一章 临床生物化学检验质量控制
- 第二十二章 临床生物化学实验室数据的作用和有效使用