槭糖尿病

(一)發(fā)病原因
本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(jīng)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。
(二)發(fā)病機制
在哺乳類(lèi)動(dòng)物中，BCKD多酶復合體是一種存在于線(xiàn)粒體中的多酶復合體，其功能是催化從支鏈氨基酸降解而產(chǎn)生的3種支鏈α酮酸進(jìn)行氧化性脫羧。酶復合體是圍繞一立方形核心。含有24個(gè)相同的以雙氫脂酰轉環(huán)酶(dihydrolipoyltranscylase，E2)亞基，通過(guò)離子相互作用，而連接在一起，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(guò)可逆性磷酸化以調節BCKD復合物活性。E1是一個(gè)雜四聚體，由2個(gè)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(fā)生突變而導致BCKD多酶復合體活性減低。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(wú)報道。
本病是一遺傳性疾病，其遺傳方式為常染色體隱性遺傳。遺傳缺陷在線(xiàn)粒體中存在的BCKD多酶復合體中的E1、E2和E33個(gè)亞基的基因有突變。
BCKD多酶復合體的組成已如前述。E1是焦磷酸硫胺素(TPP)依賴(lài)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(fā)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的聚合障礙后指出：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(wú)影響;牽涉到C末端芳香性殘基的突變則阻礙亞基聚合動(dòng)力學(xué)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。該作者報道E1α突變ⅠA型楓糖尿病表型、聚合狀態(tài)和特異性活性總結。
Chinsky等對有BACK活性缺乏的羊水細胞的DNA進(jìn)行突變分析，顯示E1α亞基基因的外顯子7有C→T轉變，結果E1α亞基有精氨酸R242X的無(wú)義突變，即E1α在242位精氨酸位點(diǎn)即停止編碼。這種妊娠發(fā)生于有多人患楓糖尿病的近親結婚的后裔中。
E1β亞基也可發(fā)生突變。McConnell等報道1例E1β亞基的2個(gè)等位基因有不同的突變，其中一個(gè)來(lái)自母親的突變基因，在核苷酸編碼序列的第526位有A→T突變，導致E1β蛋白有Asp126Tyr取代，這一突變可干擾E1β與輔因子硫胺素之間的相互作用而引起E1β滅活;另一突變的等位基因來(lái)自父親的突變基因。在第970位有C→T突變而形成終止密碼子，使E2β蛋白在274位精氨酸位置即被截短。這種突變使BOCK活性小于野生型E1β基因的1%。這種被截短了的E1β變得不穩定。在病人的細胞線(xiàn)粒體中未發(fā)現有這種被截短了的E1β蛋白。
E2是24聚體，由載有相同的脂酸(lipoic acid)組成，排列成八面體(octahedral)并在4，3，2點(diǎn)有基團對稱(chēng)。每個(gè)E2多肽含有3個(gè)獨立的折疊區，即載脂酰區(lipoyl-bearing)，E1/E3結合區和內核心區。這3個(gè)區通過(guò)可變通的贅合區連接在一起。這個(gè)區在α-酮酸脫氫酶復合體的E2蛋白中是一高度保留區。E2基因座定位于1p31，有11個(gè)外顯子，長(cháng)度88kb。文獻中已報道的E2基因突變有：插入突變，即在外顯子5′端插入17bp;外顯子2缺失2個(gè)bp,外顯子8的5′端的給(donor)位缺失1個(gè)bp，結果使外顯子8整個(gè)缺失;外顯子8最后1個(gè)核苷酸有G→A突變。其他點(diǎn)突變還有外顯子7有T→G突變，導致E2蛋白有Pro 215 Ile取代，外顯子6有G→T突變，使E2蛋白在谷氨酸處即終止編碼。Chuang等報道由于內在性?xún)群尤笔Ф餎2mRNA有失常的剪接者7人。這7例病人的等位基因、BCKD活性、殘余酶活性及病人來(lái)源。
除內含子缺失突變外，還可有其他突變：
1.在內含子8有A→G單個(gè)堿基取代而創(chuàng )造了5′端有1個(gè)新的剪接位點(diǎn)，使通過(guò)激活同一內含子上游的隱性3位點(diǎn)而在外顯子8和9之間插入126個(gè)核苷酸。預測編碼具有包括在氨基末端4個(gè)新的氨基酸在內總共只有280個(gè)氨基酸的截短的蛋白的mRNA，比具有420個(gè)氨基酸的正常E2蛋白少139個(gè)氨基酸，即E2蛋白被截短。體外實(shí)驗表明這種單個(gè)堿基取代負責把插入區合并到mRNA中去。
2.在外顯子11的第1463位核苷酸有G→T轉變而形成終止密碼子。這例病人為純合子，其父母為雜合子。
3.復合性雜合子，在外顯子A的第309位有G→A轉變，同時(shí)在外顯子9的1165位有C→G轉變，這兩種核苷酸突變導致E2蛋白分別有Ile 37 Met和Gly 323 Ser取代。以上3例臨床表型為間發(fā)型楓糖尿病，其BCKD復合體均有殘余功能。
E3是同源二聚體黃色素蛋白(flavoprotein)，為所有α-酮酸脫氫酶復合體成員所共有，可突變，比E1和E2少見(jiàn)，E3基因突變除支鏈α酮酸脫氫酶缺乏外還有丙酮酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶功能受損。
E1、E2和E3中任何一種酶蛋白基因發(fā)生突變，都可引起BCKD復合體活性缺乏而導致楓糖尿病的發(fā)生。在生化方面主要是支鏈氨基酸代謝過(guò)程中所產(chǎn)生的酮酸在體內堆積而引起頻發(fā)的嚴重酮癥酸中毒，使神經(jīng)系統受損。