专题笔谈│四氢生物蝶呤代谢与四氢生物蝶呤缺乏症诊断与治疗
孙 萌，慕佳霖，李育霖，邹 卉
摘要
关键词
作者单位：济南市妇幼保健院 新生儿疾病筛查中心，山东 济南 250000
通信作者：邹卉，电子信箱：zouhui819@163.com
四氢生物蝶呤（tetrahydrobiopterin，BH4）缺乏症是一组罕见的遗传代谢病，其特征是神经递质功能障碍，导致轻重不同的神经精神疾病，通常伴有高苯丙氨酸血症（hyperphenylalaninemia，HPA）。HPA主要病因为苯丙氨酸（phenylalanine，Phe）羟化酶（phenylalanine hydroxylase，PAH）缺乏，少数由于PAH的辅酶BH4缺乏引起。20世纪70年代之前，BH4缺乏症尚未得到认识，有部分HPA患者，尽管及时开始了规范的低Phe饮食治疗，仍出现了进行性神经系统损害，1974年首次描述了BH4缺乏症［1-2］。目前，我国已普遍实施HPA新生儿筛查，PAH缺乏症及BH4缺乏症两组患者血液Phe均增高，但是治疗方法不同，早期鉴别诊断尤为重要。
BH4缺乏症以单胺类神经递质缺乏为特征，根据病因及发病率，可分为6-丙酮酰四氢蝶呤合成酶缺乏症（6-pyruvoyl tetrahydropterin synthase deficiency，PTPS，MIM 261640）、二氢蝶啶还原酶缺乏症（dihydropteridine reductase deficiency，DHPR，MIM 261630），较少见的类型是鸟苷三磷酸环水解酶缺乏症（guanosine triphosphate cyclohydrolase deficiency，GTPCH，MIM 233910）、蝶呤-4α-二甲醇胺脱水酶缺乏症（pterin 4a-carbinolamine dehydrogenase deficiency，PCD，MIM 264070）及墨蝶呤还原酶缺乏症（sepiapterin reductase deficiency，SR，MIM 182125）［3-4］。
1 BH4代谢
BH4属于蝶啶类化合物，是一类分布广泛的天然杂环低分子量非蛋白质有机化合物，参与调节体内各种神经递质、激素及炎症因子的动态平衡。BH4在体内的代谢平衡主要通过从头、补救、再循环3条途径调控，其合成和再生是一个多阶段过程［5］。GTPCH、PTPS、SR 3种酶参与从头合成途径，底物三磷酸鸟苷（guanosine triphosphate，GTP）依次在上述3种合成酶作用下生成BH4。BH4也可通过补救途径合成，底物墨蝶呤在SR作用下生成7，8-二氢生物蝶呤（dihydrobiopterin，BH2），再经二氢叶酸还原酶还原为BH4。有研究发现，SR的催化活性还可以通过非特异性醛糖还原酶、羰基还原酶或3-α-羟基类固醇脱氢酶作用来实现［6-7］。PCD和DHPR确保BH4再生，参与再循环途径，即BH4作为辅因子在酶促反应过程中被氧化生成BH4-4α-甲醇胺，再在PCD作用下还原生成醌式二氢生物蝶呤（qBH2），最后通过DHPR作用再生为BH4。在DHPR活性缺失或降低的情况下，qBH2将迅速重排为BH2，BH2将通过补救途径进一步还原为BH4。
BH4的合成主要通过对限制酶GTPCH活性来调节。体内BH4水平过高时，GTP环化水解酶Ⅰ反馈调节蛋白发挥调节CTPCH作用，使其活性受到抑制。研究表明，促炎细胞因子可促进GTP环化水解酶的表达和BH4合成［8］。迄今尚未证实BH4的主动降解机制，可能是由于BH4在生理环境下不稳定，快速氧化为BH2和生物蝶呤［9］。BH4合成代谢途径中的任何一种酶缺乏均可导致BH4生成障碍。GTPCH缺乏症患者生物蝶呤和新蝶呤合成受阻，尿液中含量均很低；PTPS缺乏症患者生物蝶呤合成受阻，酶阻断前质新蝶呤增加，尿液中新蝶呤增高，生物蝶呤降低；PCD缺乏症患者尿液中新蝶呤含量增加；DHPR缺乏症患者尿中生物蝶呤分泌增多。在BH4缺乏症中，PTPS缺乏症发病率最高，约占54%；其次是DHPR缺乏症，约占33%［10］。
BH4缺乏症患者出生时大多表现正常，除了血Phe浓度增高外，无明显临床表现，往往被误认为经典型苯丙酮尿症而给予低Phe饮食治疗，低Phe饮食治疗后血Phe水平可很快下降，误以为治疗有效。但在1～3个月龄后逐渐出现异常，除类似苯丙酮尿症的症状外，还可表现为肌张力低下、吞咽困难、痉挛和四肢铅管状僵硬、运动障碍、睡眠障碍、行为及情绪异常、面无表情、反应淡漠、眼球震颤等症状，随年龄增长，智能发育落后显著。
PTPS缺乏症可分为经典型或严重型、部分型或外周型、暂时型3种类型。前两种类型的患者由于脑脊液中神经递质代谢产物水平不同而表现出不同症状。经典型或严重型PTPS缺乏症患者通常有智力发育障碍及运动障碍，而部分型或外周型PTPS缺乏症患者无神经系统症状，智力发育正常［14］。大约80%的PTPS缺乏症患者表现为经典性或严重型，具体可表现为特征性的躯干肌张力低下和四肢肌张力增加、活动减少、吞咽困难、手足徐动、发育迟滞等。经典型或严重型PTPS缺乏症患儿早产和低出生体重风险增加。部分型或外周型PTPS缺乏症患者可能随着年龄增长出现表型变化，婴儿期后应重新评估［15-16］。暂时型为PTPS成熟延迟所致，随着酶的完全成熟，临床表现也逐渐消失。
GTPCH缺乏症临床表现各不相同，包括智力低下、抽搐、肌张力和姿势障碍、运动异常、唾液分泌过多和吞咽困难等。
BH4缺乏症患儿在出生时多正常，临床易被误诊或漏诊。通过新生儿筛查可以检测出不同原因导致的HPA，在BH4缺乏症中GTPCH、PTPS、DHPR和PCD缺乏通常表现为HPA。通过新生儿筛查早期发现并及时干预，对改善疾病预后至关重要，通过尿蝶呤谱分析、红细胞DHPR活性测定、BH4负荷试验及基因分析，可判断BH4缺乏症的类型。
尿蝶呤谱分析是鉴别诊断BH4缺乏症常用的有效而快速的方法，尤其对PTPS缺乏症及GTPCH缺乏症。采用高效液相色谱分析法测定尿新蝶呤（neopterin）、生物蝶呤（biopterin）浓度，并计算生物蝶呤占比［B%=B/（B+N）×100%，N：新蝶呤，B：生物蝶呤］。PTPS缺乏患者尿新蝶呤明显增加，生物蝶呤明显降低，B%明显降低（多<5%），一项研究发现，96.83%的PTPS缺乏症患儿B%<5%［22］。GTPCH缺乏的患者尿新蝶呤和生物蝶呤均明显降低，但仍可测出，最高可达正常水平的10%，B%正常［23］。2005年，Zurflüh等［24］开发了一种应用干血斑检测生物蝶呤和新蝶呤的方法；Opladen等［25］为了评估该方法的临床应用效能，对5年内362例HPA患者干血斑中的新蝶呤和生物蝶呤进行分析，未发现假阴性，进一步证实了该检测方法的可靠性。与干血斑相比，尿液中蝶呤水平较高，新蝶呤和生物蝶呤的检测也更敏感，国内更多采用尿液检测。通过脑脊液中蝶呤、5-羟基吲哚乙酸、高香草酸、5-甲基四氢叶酸的测定也可确定BH4生物合成或再生中酶的相关水平，从而区分不同类型的BH4缺乏症。
红细胞DHPR酶活性测定是确诊DHPR缺乏症的方法，通常与尿蝶呤谱分析同时进行。DHPR缺乏症患者红细胞DHPR活性极低，尿生物蝶呤多明显增高，但部分DHPR缺乏症的尿蝶呤谱可表现为正常。
BH4负荷试验为BH4缺乏症的辅助诊断方法，通过血Phe动态，也可判断患者对BH4的反应，需在留取尿蝶呤标本后进行。PTPS缺乏症患者在口服BH4后2～6 h血Phe浓度下降至正常，DHPR缺乏症患者血Phe浓度下降缓慢。BH4负荷试验为非必需试验，法国的一项HPA指南中提出，即使已进行BH4负荷试验，也必须进行尿蝶呤谱分析和红细胞DHPR活性测定［26］。
多巴胺是泌乳素分泌的抑制剂，直接作用于垂体前叶泌乳素细胞。因此，多巴胺合成障碍性疾病患者血液中泌乳素可能会升高。在某些生理条件或内分泌疾病、下丘脑和垂体病变、感染等状态下，血液中泌乳素水平也会升高，所以泌乳素并非诊断BH4缺乏症的特异性指标，有一定的辅助诊断意义。PTPS缺乏症和DHPR缺乏症患者可见泌乳素升高，未见SR缺乏症患者泌乳素升高的报道，而对GTPCH缺乏症和PCD缺乏症没有相关的文献支持［21］。
对上述生化检测方法不能明确诊断的患者，需尽早进行基因诊断。基因检测是确诊BH4缺乏症病因的方法，在基因诊断明确的前提下，有助于确认患儿家庭成员的基因变异携带情况，进行遗传咨询，母亲再生育时进行胎盘绒毛细胞或羊水细胞基因分析，进行产前诊断，减少相同疾病患儿的出生。BH4代谢由PTS、QDPR、GCH1、PCBD、SPR基因调控。近年，在轻度HPA患者中发现了编码家族热休克蛋白40的DNAJC12基因双等位基因突变，伴肌张力障碍、言语迟缓等与BH4缺乏症类似的临床症状，DNAJC12可以与PAH、酪氨酸羟化酶和色氨酸羟化酶产生相互作用，从而导致HPA和神经递质缺乏症［27］。
对于BH4缺乏症，在新生儿期确诊并早期治疗至关重要，开始治疗的时间是影响预后的一个重要因素［28］。确诊后根据不同病因尽早给予神经递质前体联合BH4或低Phe饮食治疗，提倡终生治疗。不同类型BH4缺乏症治疗方法不同，PTPS缺乏症需要BH4联合神经递质治疗，DHPR缺乏症需要低Phe饮食联合神经递质治疗。
BH4缺乏症是一类可防可治的遗传代谢病。对新生儿筛查及高危筛查发现的血Phe增高患者均应进行鉴别诊断；对发育迟缓、肌张力异常、智力落后和运动障碍等原因不明的神经精神疾病患者需分析病因，生化代谢及基因分析是提高诊断效能的必要手段。不断优化BH4缺乏症的诊断和鉴别诊断流程，使患者得到准确的早期诊断和精准治疗，对改善患者预后具有重要意义。
参考文献 (略)
（2024-06-01收稿）
