儿童极长链酰基辅酶A 脱氢酶缺乏症诊疗新进展

李冰 综述，王晓敏 审校

（天津大学儿童医院重症医学科，天津 300134）

极长链酰基辅酶A 脱氢酶缺乏症（very long chain acyl-CoA dehydrogenase disease，VLCADD）是由ACADVL 基因编码的酶致病性突变引起线粒体脂肪酸氧化障碍的常染色体隐性遗传性疾病，在能量分解代谢过程中代谢产物堆积及能量产生不足而出现不同严重程度的多脏器功能受累、脏器功能衰竭[1]。欧洲和美国新生儿发病率在1∶100 000 到1∶30 000 之间，亚洲发病率范围为1/1 400 000～1/380 000[2]。而在中国苏州人口中，VLCADD 的发病率为1/70 424，高于许多亚洲国家，成为第二常见的脂肪酸氧化异常疾病[3]。但因发病率极低，中国将此类疾病列为“罕见病”。疾病严重程度不等，起因、临床特点、诊断方法及治疗策略等具有显著特征。

1 VLCADD 代谢及基因

1.1 极长链酰基辅酶A 脱氢酶（VLCAD）与氧化供能 线粒体VLCAD 是脂肪酸β 氧化初始阶段的关键酶,在肝细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞、皮肤成纤维细胞多种组织中均检测到酶表达。VLCAD 经肉碱作用于长链脂肪酸酰辅酶A，首先通过肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ（carnitine palmitoyltransferase-1，CPT1）与肉碱结合，再通过肉碱酰基转位酶（carnitine-acylcarnitine translocase，CACT）穿过线粒体内膜，在肉碱棕榈酰转移酶2（carnitine palmitoyltransferase-2，CPT2）的作用下释放到线粒体基质中，此过程每次生成一个乙酰辅酶A 和减少2 个碳原子的脂酰辅酶A，并将游离肉碱转运回细胞质[4]。乙酰辅酶A 不能参与三羧酸循环进行氧化磷酸化而出现氧化供能不足，中间代谢产物累积导致多脏器功能损害。

1.2 VLCADD 的基因 VLCADD 的致病基因A CADVL 基因（OMIM 609575）位于线粒体内膜染色体17p13.1，长约5.4 kb，含20 个外显子，编码655个氨基酸前体蛋白，构成70kD 的多肽同型二聚体。已发现400 多个ACADVL 基因突变位点[5]，其变异有一定的地域特征。Pena 等[6]报道美国新生儿46 例患者中有21 例为c.848T＞C 纯合子或杂合子，而Hessc 等[7]对德国、加拿大、意大利和奥地利的403名新生儿筛查中结论相同；沙特阿拉伯等中东国家发现c.65C＞A（p.Ser22）为最常见的变异[8]。童凡等[9]报道的中国浙江9 例新生儿所携带的9 种不同基因型，其中89%为复合杂合变异。亚洲及中国人群中c.1345G＞A 为潜在热点变异[10]，而中国河南省新生儿疾病筛查中心共检出11 种变异[11]，仅在2 例患者检出c.65C＞A，未发现热点变异。已检测到A CADVL 基因变异有错义变异、无义变异、移码、截短、剪切变异、框移变异，这些变异导致VLCAD 部分或完全失去酶活性，目前报道相同变异基因，而表型不同，由于累及心肌细胞，患儿死亡率增加是与心肌病的病死率高有关[12]。Watanabe 等[13]研究同胞之间有相同基因型，但发病时间和症状各不相同，表明基因变异位点分散而很难准确预测临床病程和结局，因此与表型相关性并不明确，存在局限性。

2 儿童VLCADD 临床表现

VLCADD 临床表型存在异质性，其严重程度和时间具有显著特征,与亚洲国家报道的病例相比，欧洲、美国和澳大利亚报道的病例一般为轻度表型，亚洲报道的病例具有高死亡率且表型严重，表明疾病表现有种族差异[14]。根据起病年龄及器官系统受累的不同,VLCADD 分为3 型:(1)心肌病型：又称新生儿型，新生儿筛查（newborn screening，NBS）中最常见的类型，此型虽发病率低[6]，但起病急重,死亡率高，多婴幼儿早期发病,常表现为低酮症性低血糖、心肌酶升高、伴有肥厚或扩张型心肌病以及心律失常（如室性心动过速、室颤和房室传导阻滞）、肌张力过低等多器官功能障碍和衰竭。（2）肝型：又称婴儿型，此型婴幼儿期起病，多见婴儿晚期，以低血糖为主，可伴有肝脏肿大、肝酶异常升高，与其他两型相比临床症状较轻，无心肌病。（3）肌病型：又称晚发型，一般青少年起病，也有在1 岁以后甚至新生儿期表现出肌酶水平升高，主要特征为肌病，多表现为运动相关的肌痛、运动不耐受、间歇性横纹肌溶解、肌红蛋白尿，少数可累及心肌和呼吸肌，通常不出现低血糖症。

Rovelli 等[14]对新生儿筛查确诊的24 例VLCADD进行随访，85%患儿出现临床症状，其中出生后大约50%的患儿出现发育不良、呕吐、喂养不良和或胃食管反流；10 例（41.7%）患儿出现心脏异常；5 例（20%）患儿在运动或不运动的情况下出现肌肉疼痛；11.44%的患儿因合并感染或能量摄入不足，到急诊室就诊或至少入院治疗一次。事实上儿童期的发病并无时空的明确界限，甚至在不同类型中可相互转换，出生时可出现体温过低、低血糖、运动减少/嗜睡、进食不良和或呼吸窘迫（单独或同时出现）。生命后期，最常见发育迟缓、呕吐和或胃食管反流，可出现肌肉疼痛（有或没有运动）和肌酶升高，部分患儿临床症状随着年龄的增长而改善。

3 儿童VLCADD 实验室检查

3.1 常规检测 常见的生化异常：低酮血症性低血糖、高阴离子间隙代谢性酸中毒，肌酶及心肌酶增高，肝功能升高，高氨血症。首次出现肌酶升高的年龄范围为0.3～12.7 岁（平均数3.2 岁，中位数2.6岁）[6]。肌病型患儿可有肌红蛋白尿，尿常规异常或伴肾功能异常。

3.2 串联质谱（tandem mass spectrometry，MS/MS）检测及代谢指纹预测 通过串联质谱检测初筛，可以发现多种长链酰基肉碱水平增高，如C14∶1、C14、C14∶2、C16、C18、C14∶1/C10 等，其中以C14:1 升高最为明显，真阳性的预测值94%、54%、23%分别为C14∶1≥2.0 μmol/L、≥1.0 μmol/L 和≥0.7 μmol/L[15]，C14:1 水平与疾病严重程度无关，在稳定状态下血清C14∶1 水平可以正常，NBS 中母乳喂养不足也可以出现C14∶1 假阳性的报道[16]。Wang 等[5]对扩大NBS 的回顾性研究中，认为血清C14∶1/C16-OH 或C14:1/C16 是VLCADD 诊断的主要辅助指标。Knottnerus 等[17]对15 例NBS 确诊的新生儿行代谢指纹检测，提出血C18∶2-肉碱和C20∶0-肉碱、13，14-二氢视黄醇和脱氧胞苷一磷酸的浓度可区分患儿的轻重表型。

3.3 基因检测及二代测序（NGS）VLCADD 确诊的金标准为基因检测。目前基因筛查中出现临床不明的新突变，使得VLCADD 的诊断变得复杂，扩大的NBS 使VLCADD 患儿阳性数量增加，随访中部分患儿未发病或仅有轻度脂肪肝等，因此VLCADD基因杂合型及变异可无致病性[18]。Lampret 等[19]通过NBS 筛查并引入NGS 进行验证性测试，在严重临床表型出现前明确诊断。李晓乐等[11]对中国河南省867 103 例新生儿研究通过NGS 从基因水平证实临床诊断6 例患儿。

3.4 淋巴细胞酶学及活性检测 酶学检测可用于成纤维细胞和淋巴细胞。成纤维细胞中棕榈酰辅酶A 氧化率反映VLCAD 残余酶活性，是一种有价值和快速的检测方法，用于NBS 中阳性患儿的VLCADD诊断。新生儿及婴幼儿采取成纤维细胞需有创皮肤活检，而且细胞培养后需进行检测的细胞数量会延迟出现，故在淋巴细胞中使用酶测定法更快速方便。VLCAD 淋巴细胞酶学及活性检测利于早期发现疾病及判断症状的严重程度并可行风险评估[20]，酶活性20%～30%能够区分阳性、假阳性及无症状携带，酶活性越低者临床表现越重[7]。

3.5 长链脂肪酸β 氧化（long-chain fatty acid beta-oxidation，LC-FAO）测量无症状患儿长链脂肪酸β 氧化流量是辅助诊断方法，尤其能预测患儿在代谢应激情况下是否出现症状。长链脂肪酸β 氧化量与心肌病相关（P＜0.01），中位数为对照值的6%（范围5.6%～6.8%）；与肌病相关（P＜0.05），中位数为对照值的32.4%（范围5.6%～50.5%），因此尽管LCFAO 不能确定哪种酶缺陷，但可确定是否存在β 氧化障碍，与VLCAD 酶活性相比，预测疾病严重程度更强[21]。Bleeker[22]研究发现，LC-FAO 通量中位数为41%（95%CI:40.8～68.0；P＜0.05），NBS 死亡患儿的LC-FAO 通量中位数显著降低为5.5%（95%CI：-0.9～11.9；P＜0.02）；研究中实行严格的饮食控制并不能防止重型患儿的不良临床结局，但LC-FAO 流量能较好预测VLCADD 患儿临床结局。

3.6 体外探针（IVP）测定 IVP 分析可以间接评估线粒体脂肪酸的β-氧化能力和缺陷部位，使用未标记棕榈酸酯（碳数为16，C16）培养的成纤维细胞和MS/MS 进行酰基肉碱结果分析，在VLCAD 缺乏下长链酰基肉碱（long chain acyl carnitines，LC-ACs）升高（C10 至C16）[23]。VLCAD 缺陷细胞的乙酰肉碱(碳数为2，C2)的数量显著减少，Li 等[24]用IVP 测定正常儿童和VLCAD 缺陷的成纤维细胞中发现，苯扎贝特治疗后VLCAD 缺陷成纤维细胞中C2 显著高于对照组（P＜0.01），通过IVP 测定VLCAD 缺陷细胞中LC-ACs 的水平来判断VLCADD 严重程度，成为辅助疾病诊断、评判药物疗效的简单有意义的方法。

3.7 免疫印迹法 王彦云等[25]对疑似VLCADD 的4 例患儿及父母，采集外周血进行基因分析并通过Western 印迹均能检测到ACADVL 蛋白的表达，但患儿的目标蛋白表达量均明显低于其父母，与外周血标本保存时间长有关，在外周血保存时间基本一致患儿中，与非VLCADD 家系比较，家系患儿内参肌动蛋白表达量下降更为明显，因此通过Western印迹法完善ACADVL 蛋白检测，基因检测到的位点均为临床意义不明，或仅检测到1 个突变位点时，协助分析基因突变位点的致病性，可与基因检测结果互为补充。

4 儿童VLCADD 治疗

VLCADD 没有针对性有效的治疗，减少应激因素（如饥饿、感染等）所致急性发作，特别是降低代谢危象引起致命性不可逆功能受损,因此对于患有严重表型且能量摄入不足的患儿，放置鼻胃管或胃造口管用于预防禁食后的能量不足。目前认为限制长链脂肪酸（long chain fatty acid，LCF）的摄入，予富含MCT 的特殊配方奶粉喂养可以明显改善临床症状，如重型VLCADD 患儿，LCF 限制为总能量的10%～15%，MCT 补充为总能量的10%～45%[26]。营养管理指南中[27]通过对NBS 诊断为VLCADD 的婴儿研究得出，是否使用MCT 配方奶喂养，与婴儿的表型以及婴儿出生后第1 年是否出现临床症状有关，有临床症状应停止母乳或常规婴儿配方奶粉喂养，选择低LCF、MCT 补充的医疗配方奶粉；仅实验室检测婴儿存在严重或中度表型，但婴儿临床无症状，可母乳喂养和使用补充MCT 的配方奶粉；轻度表型，但无症状的婴儿，可不补充MCT 且暂时母乳喂养。必要时补充玉米淀粉[6]及必需脂肪酸可改善临床症状（如暂时性低血糖及肝功损害）。患儿喂养间隔时间应在建议范围的低限，耐受程度因患儿疾病严重程度而异。婴儿0～4 个月每间隔3～4 h 喂养1 次，4～6 个月每间隔4～6 h，6～9 个月每间隔6～8 h，9～12 个月每间隔8～10 h，＞12 个月间隔10～12 h。除了疾病严重程度外，对进食数量和生长的需要等综合各种因素个体化喂养[27]。

研究显示，患有VLCADD 的兄妹补充左旋肉碱期间出现复发性横纹肌溶解症[13]；另有研究补充左旋肉碱后使游离辅酶A 增加，从而提供了能量代谢的原料，并不会蓄积LC-ACs[28]，综上所述目前是否补充左旋肉碱治疗VLCADD 仍需要进一步研究。而给VLCAD-/-小鼠补充三庚酸甘油酯，可增加柠檬酸循环中间体底物，促进VLCADD 小鼠产生ATP，改善运动后小鼠的心肌代谢[29]。非诺贝特通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体提高VLCAD 残余酶活性，可减少运动相关肌病发作次数[30]。

Seminotti 等[31]在无VLCAD 的成纤维细胞内，评估线粒体生物能和氧化还原平衡能力，线粒体内自由基清除剂JP4-039 和XJB-5-131 能改善呼吸链功能，并降低活性氧簇的产生。由于NBS 的不断扩大出现部分问题，如漏诊、过度诊断（包括良性/无症状型的检测），对于筛查中患儿的脂肪酸氧化通量评分较高的良性（大于正常值90%）/无症状型者，严格的饮食管理和限制运动是不必要的[18]。体外膜肺氧合（ECMO）可能对改善心脏症状有效，但目前罕有报告VLCADD 患儿应用ECMO 的病例，与心肌病型高死亡率有关，所以有待临床印证。

5 儿童VLCADD 预后

NBS 中无症状患儿的预后良好，轻-中度表型患儿予以早期积极干预大多结局良好，而报道有严重室性心律失常患儿，尤其新生儿期发病的患儿，尽管经NBS 早期诊断VLCADD 明确的患儿，虽然积极予饮食控制及补充MCT，但由于酶缺陷导致脂肪酸β 氧化功能障碍，仍未能避免猝死[32]。因此，严重表型患儿的预后与发现及干预的早晚无关，也无有效预防性药物，但对肝病型和肌病型患儿，早期干预与饮食指导及限制性运动可以延缓脏器功能损害。

6 总结与展望

随着扩大的NBS，越来越多的VLCADD 患儿被发现，结合多种新的检测方法准确印证并明确诊断，伴随新突变位点的出现，对VLCADD 的诊断、治疗尚需进一步的随访和研究，为临床诊治提供更多理论依据；对于临床疑诊患儿应尽早行血浆酰基肉碱谱检测，不同表型患儿的预后迥然不同，需联合基因及酶学、LC-FAO、IVP 及Western 印迹等辅助方法，并为VLCADD 患儿家庭提供遗传咨询，提高生存质量。早期积极筛查及明确诊断，以便临床医生认识疾病并早期干预治疗，可极大地降低患儿的病死率，改善愈后。