楓糖尿病（maple syrup urine disease）是一種遺傳性支鏈胺基酸代謝障礙的疾病，是由於在細胞線粒體基質內支鏈α酮酸脫氫酶（BCKD）多酶複合體功能有缺陷。導致這種酶複合體缺陷的病因是編碼，這一酶複合體中某一成分的基因發生突變，在人體中主要支鏈胺基酸有亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸。這些支鏈胺基酸在人體中不能合成，主要從飲食中攝入。像其他胺基酸一樣，支鏈胺基酸可作為蛋白質合成的成分，也可被代謝而產生能量。
基本介紹
疾病病因,發病機制,臨床表現,疾病診斷,疾病檢查,尿液檢查,血液檢查,疾病治療,疾病預後,
疾病病因
該病呈常染色體隱性遺傳。由一組支鏈α酮酸脫氫酶活性缺乏（或酮酸脫羧酶缺乏）或不足所致，分為5型：經典型、間歇型、中間型、維生素B反應型和E3缺乏型。酶活性依次為正常人的0%～2%、2%～40%、5%～25%、20%～40%和5%～10%。患者因嘔吐，可造成嚴重脫水，導致酸中毒。
發病機制
在哺乳類動物中，BCKD多酶複合體是一種存在於線粒體中的多酶複合體，其功能健康搜尋是催化從支鏈胺基酸降解而產生的3種支鏈α酮酸進行氧化性脫羧健康搜尋。酶複合體是圍繞一立方形核心。含有24個相同的以雙氫脂醯轉環酶（dihydrolipoyltranscylase，E2）亞基，通過離子相互作用健康搜尋，而連線在一起，此外還有支鏈α酮酸脫羧酶（E1）、特異性激酶（E3）和特異性磷酸酶。特異性激酶和磷酸酶通過可逆性磷酸化以調節BCKD複合物活性。E1是一個雜四聚體，由2個E1α和E1β亞基組成。E3為同種二聚體。E1α、E1β、E2和E3的編碼基因都可發生突變而導致BCKD多酶複合體活性減低。根據基因突變有人把楓糖尿病分為ⅠA型（E1α亞基突變）、ⅠB型（E1β亞基突變）、Ⅱ型（E2亞基突變），Ⅲ型（E3亞基突變），Ⅳ和Ⅴ則被保留作為特異性激酶和磷酸酶基因突變型，但迄今尚無報導。
該病是一遺傳性疾病，其遺傳方式為常染色體隱性遺傳。遺傳缺陷線上粒體中存在的BCKD多酶複合體中的E1、E2和E33個亞基的基因有突變。
BCKD多酶複合體的組成已如前述。E1是焦磷酸硫胺素（TPP）依賴性酶。由2E1α和2E1β形成α2β2四聚體，分子量為170kD。E1α和E1β基因座分別定位在19q和6p，均可發生突變，E1α基因突變則可阻礙其與正常的E1β聚合成四聚體，使E1α迅速被降解，從而使支鏈α酮酸脫羧酶活性降低或完全喪失，或只形成αβ二聚體，也可形成低分子量的四聚體。Wynn等研究了ⅠA型楓糖尿病病人中E1α與E1β的聚合障礙後指出：在被研究的E1α突變如果是在假定的焦磷酸硫胺素結合袋則對E1亞基的聚合無影響；牽涉到C末端芳香性殘基的突變則阻礙亞基聚合動力學和天然的α2β2結構的形成。E1α亞基的突變使支鏈α-酮酸脫羧酶活性降低或完全喪失。該作者報導E1α突變ⅠA型楓糖尿病表型、聚合狀態和特異性活性總結。
臨床表現
根據臨床表現可將楓糖尿病分為經典型、間歇型、中間型、硫胺素反應型和E3缺乏型，其中以經典型最多見健康搜尋，占75%。中間型和間歇型對硫胺素治療也有反應。
該病臨床表現不均一，主要與BCKD複合體活性降低的程度有關，而BCKD複合體活性是由E1、E2和E3基因的突變所決定。出生後即可發病，患者的尿、汗和耵聹中有特殊的楓糖臭味。臨床表現從典型表現到只有輕微症狀。
經典型（classical type）（新生兒型） ：出生後24h內嬰兒正常，1周后則出現酮症酸中毒症狀，表現為餵食困難、嘔吐、代謝性酸中毒及神經系統受損表現。如驚厥、肌張力增高，甚至肌肉強直，呈角弓反張狀，也可肌張力增高與鬆弛交替出現，嗜睡或昏迷。患者可有低血糖，但驚厥和昏迷並非低血糖所致，因為低血糖糾正後，這些症狀並無改善。如果未得到正確診斷和治療，患者常在數周或數月內死亡。經典型是楓糖尿病中最嚴重的，也是最常見的一種類型。即使經治療而存活，也可有智力低下和神經系統受損的後遺症。此型在Mennonite人群中常見。
間歇型（intermittent type） ：此型病人常在應激情況下而誘發，如手術、感染和頻繁嘔吐等。發作時臨床表現與經典型相似，並有共濟失調，但這型病人BCKD複合體活性殘留比典型型者高，8%～10%的病人可接近正常，故症狀較輕，嚴重者也可於發作後死亡。間歇發作時血和尿內支鏈胺基酸濃度增高，伴低血糖、低鉀血症、高氨血症、酮症和酸中毒。MRT檢查時T2相雙側蒼白球呈高信號改變。
中間型（intermediate type） ：在新生兒期尿中也有楓糖臭味和輕微症狀，以後在患其他疾病時而誘發楓糖尿病。主要是神經系統受累的症狀和體徵，與經典型相同，但較輕，對用大劑量維生素B1治療有反應。
維生素B（硫胺素）反應型 ：維生素B1是BCKD複合體的輔酶，當BCKD複合體因E1、E2和E3基因突變而活性降低時，則需要大量以焦磷酸硫胺素為主組成的輔酶。臨床表現也較輕，對大劑量（200mg/24h）維生素B1治療3周才顯示出療效，但也有嬰兒患者只要用維生素B1 10mg即有效。
二氫脂醯脫氫酶（E3）缺乏型 ：此型由於BCKD複合體特異性激酶缺乏，這種激酶為所有α-酮酸脫氫酶複合體所共有，故除BCKD複合體活性降低外，還有丙酮酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶功能受損而引起新生兒發生有機酸中毒，患兒出生時正常，後出現全身鬆弛，肌張力低下，進行性共濟失調和嚴重的神經受損症狀和體徵，可在兒童期死亡。
疾病診斷
該病常發生於嬰兒期健康搜尋，且臨床表現極不均一，從無症狀到有嚴重臨床表現，故診斷不易。如能在新生兒中用串聯式分光計進行篩查，則可獲得早期診斷。該病雖為遺傳性疾病，但遺傳方式為常染色體隱性遺傳，故家族史對診斷沒有幫助。
新生兒尿、汗有楓糖臭味或出現不明原因的代謝性酸中毒應高度懷疑該病。
經典型者多見，主要臨床表現為中樞神經受損，如肌張力增加、驚厥、嗜睡和昏迷，同時有代謝性酸中毒健康搜尋。
臨床診斷有賴於血漿支鏈胺基酸及其代謝產物2-酮酸（2-oxo acid）測定都升高健康搜尋，特別是不參與體內蛋白質合成的別異亮氨酸濃度升高更具診斷意義，或測定尿中支鏈胺基酸的代謝產物也有助於臨床診斷。但確診必須用分子生物技術證實E1、E2或E3有突變，可用周圍血中白細胞和皮膚成纖維細胞中所提取出來的這些酶基因的DNA用分子生物學技術進行突變檢查。
疾病檢查
尿液檢查
患者尿中由於排出由支鏈胺基酸代謝所產生的α-酮酸，故有楓糖臭味。Podebrad等對7例病人尿標本用相互選擇性多維氣相色層析-質譜儀檢測法（enautio-MD GC-MS）檢查，尿中有臭味的物質為4，5二甲基-3羥-2（5H）-呋喃酮[4，5 dimethyl-3-hydroxy-2（5H）-furanone]，又名Sotolone。
測定支鏈胺基酸（包括亮氨酸、纈氨酸、異亮氨酸和別異亮氨酸）：從尿中排出的相應酮酸[即2-酮酸4-甲基-2酮戊酸（2-oxo acid 4-methyl-2-oxopentenoate，KIC）、3-甲基-2-酮丁酸（3-methyl-2-oxobutanoa-
te，KIV）、（S）-（SKMV）、和（R）-3-甲基-2-酮戊酸[（R）-3-methyl-2-oxopantanoate，R-KMV]。Schadewaldt等對10例患典型楓糖尿病的血和尿分別測定其中的各組分濃度，結果表明前述各支鏈胺基酸從尿中排出的相應代謝產物從低到高依次為KIC（0。1%～25%）、KIV（0。14%～21。3%）、SKMV（0。26%～24。6%）和R-KMV（0。1%～35。9%），尿中排出的游離支鏈胺基酸則很少。
尿酮酸定性測定：新鮮尿標本加入幾滴二硝基苯肼和0。1 NHCl可產生黃色二苯肼沉澱即為陽性健康搜尋。
血液檢查
血中支鏈胺基酸測定：用自動胺基酸分析儀或離子交換色層析或串聯式質譜螢光分析檢測法可直接測定血中支鏈胺基酸濃度，包括亮氨酸、異亮氨酸、別異亮氨酸（alloisoleucine）和纈氨酸。由於BCKD複合體活性減低或缺如，這些支鏈胺基酸在血中濃度都升高，其中特別是亮氨酸升高比其他3種支鏈胺基酸更明顯。在正常人血中別異亮氨酸的量很少，在該病中則有升高。因此測定血中別異亮氨酸水平具有診斷意義。
血漿支鏈胺基酸代謝產物的測定：該病血漿中5-和3-甲基-2酮戊酸對聚體是升高的。
血漿胺基酸晝夜變化 ：該病患者在禁食狀態非支鏈胺基酸由於胺基酸氧化速率比蛋白質裂解速率大，支鏈胺基酸由於特異性代謝阻斷，故支鏈胺基酸有淨得，血液中水平增高。這種在禁食和進食狀態下血漿胺基酸的晝夜變化是該病的代謝特徵。
疾病治療
該病雖不能根治，但及時正確的治療可使患兒存活，症狀可得到改善。對代謝失代償的急性危象的治療要採取緊急措施，否則患兒易於夭折，治療方法如下。
胺基酸與營養治療 ：靜脈滴注或從鼻胃管滴入特殊配製的無肝用胺基酸輸液（支鏈胺基酸）的混合性胺基酸溶液，同時從靜脈輸給葡萄糖（或高張葡萄糖）和電解質。在治療前患兒血漿亮氨酸水平一般大於40mg/dl。用前述治療，血漿亮氨酸可迅速下降。從鼻胃管滴入與靜脈滴注有同樣效果。
急性危象治療的目的是要改善神經系統的不良結局，要達到此目的在於：①縮短神志改變的時間和嚴重程度；②儘可能地使血漿亮氨酸水平降低。這是治療急性危象的兩條重要原則。危象緩解後，該病患者應長期少吃或禁食含肝用胺基酸輸液（支鏈胺基酸）的食物。該病婦女懷孕時，在懷孕過程中血漿支鏈胺基酸水平如能保持在100～300mmol/L則可分娩正常嬰兒。從妊娠第22周以後，亮氨酸耐受性從350mg/d進行性增高到2100mg/d。分娩後應仔細監測血中支鏈胺基酸水平，以減少產褥期發生代謝失代償的危險。
透析治療 ：此種治療是通過透析以清除堆積在血中的大量亮氨酸，可用於搶救急危重患者。Jouvet等對3例有生命危險的新生兒採用了3種不同健康搜尋的治療方法：即靜脈-靜脈持續血液過濾（haemofiltration）、血液透析過濾（haemodiafiltration）和血液透析。通過治療3例新生兒血漿中的亮氨酸分別為2186，3818和2536mmol/L急劇地下降到1131，1275和488mmol/L健康搜尋，患兒的神經系統狀態迅速得到改善。在月齡分別為22，13和11時，3例患兒均有正常的智商。患兒對這些治療耐受良好，副作用有低溫和血球壓積下降。
交換輸血 ：此方法是將患者的血輸給正常人，將正常人的血輸給患者。正常人有處理支鏈胺基酸的能力，患者的血輸給正常人無不良反應和後果。而患者血中亮氨酸水平可降低。
大劑量維生素B1（硫胺素）和靜脈高能營養：對維生素B1（硫胺素）治療有反應的病型主要是Ⅱ型楓糖尿病（即E2基因突變），但中間型和輕型病人也有反應。對維生素B1（硫胺素）治療有反應的前提是E1正常。因為當E2與E1形成複合物時使E2酶對焦磷酸硫胺素的親和力增高，同時焦磷酸硫胺素可使BCKD複合體保持穩定，由此使病人對支鏈胺基酸的耐受性增加。維生素B1（硫胺素）劑量一般要大於100mg/d。在用大劑量維生素B1（硫胺素）治療的同時要靜脈補充高能營養，供給充足的熱卡、維生素、水和電解質來滿足需要。
肝臟移植 ：至今只有3例作了肝臟移植，移植後全身支鏈2-氧酸脫氫酶活性明顯升高，不需限制飲食，在分解代謝增高的情況下，沒有代謝失代償的危險。但考慮到所需費用，手術風險和結果，Wendel等認為肝移植並不比經典的限制飲食治療更好。
疾病預後
預後取決於及時診斷和及時治療，特別是急性危象期。如果搶救不及時，患病嬰兒極易死亡；如果得到及時治療，患者神志很快恢復可無神經系統後遺症。
患兒的長期預後有待觀望健康搜尋。在應激狀況下如感染或手術時可能發生嚴重的酮酸症、腦水腫甚至死亡。常見的後遺症是智力缺陷和神經系統損害。
