苯丙酮尿症的治疗研究进展

苯丙酮尿症的治疗研究进展

【摘要】苯丙酮尿症（PKU）是一种发病率较高的先天代谢疾病，我国PKU的患病率约为1:10000，因此苯丙酮尿症的治疗研究进展一直是全世界的热点。本文综述了苯丙酮尿症的几种治疗方法，包括传统方法和新的治疗方法，让读者对PKU的治疗研究进展有一定的认识。

【关键字】苯丙酮尿症 治疗方法 食疗法 苯丙氨酸解氨酶 大分子中性氨基酸 四氢生物蝶呤 基因疗法 1.苯丙酮尿症的简述

苯丙酮尿症（phenylketonuria,简称PKU）是先天代谢性疾病的一种，为常染色体隐性遗传，由于基因突变导致肝脏中苯丙氨酸羟化酶（PAH）缺陷从而引起苯丙氨酸（Phe）代谢障碍所致，对中枢神经系统有一定的损伤。 1.1 致病机理

苯丙酮尿症患者血液中积累高浓度的Phe，会对脑和神经系统产生一定的损伤。根据近几年的研究表明,血中高Phe浓度虽未影响神经元树突的形态和其生存能力,却影响了突触的形成,从而造成神经系统的损害。此外，大多研究支持竞争抑制的观点，即浓度过高的Phe会竞争性抑制其他大分子量中性氨基酸(large neutral amino acid, LNAA) 流经脑部的血脑屏障进入大脑的过程, 从而妨碍脑部的正常发育【1】。 1.2临床类型

按照PAH活性可将PKU分为以下几种类型：

1.2.1 经典PKU：苯丙氨酸羟化酶PAH活性为正常人的0-0.3%，患儿对苯丙氨酸耐受量＜20mg·kg-1·d-1；

1.2.2 暂时型PKU：见于极少数新生儿或早产儿，可能为苯丙氨酸羟化酶成熟延迟所致生后Phe浓度超过正常，随后逐渐恢复正常；

1.2.3 轻型PKU：临床表现较轻，患儿对Phe耐受量＜50mg·kg-1·d-1； 1.2.4 非典型PKU：又被称为恶性PKU，是因为PAH 辅酶BH4 缺乏导致，患儿神经系统表现较突出，常见躯干肌张力降低，四肢肌张力增高，不自主运动，顽固性惊厥发作。

针对不同类型的苯丙酮尿症应该采用不同的治疗方法，这样有利于更好地体

现各种方法的治疗效果。 2.苯丙酮尿症的治疗方法

理论上讲, PKU治疗的主要原则是: 1.给患者提供适量的苯丙氨酸维持其正常成长的前提下，尽量减少食物中苯丙氨酸的摄入;2.保证摄入足够其他营养素,如长链多不饱和脂肪酸,使患者能够保持良好的营养状态; 3.保证患者对治疗的最佳依从性，尽量不产生心理、生理的负担; 4.同时考虑到患儿的生活质量【2】。 近年来，科学家们一直致力于苯丙酮尿症治疗方法的研究，下面针对各种治疗方法作简要的介绍。

2.1食疗法

2.1.1 食疗法的目的

①尽量摄入低苯丙氨酸的食物，使得苯丙氨酸或其中间的代谢产物不能达到毒性水平;

②苯丙氨酸和其他氨基酸的摄入足以维持患者的生长和代谢需求。 2.1.2 食疗法的不足之处

PKU的饮食要求是低蛋白饮食, 只能在加入矿物质、维生素和其他营养素的基础下补充不含苯丙氨酸的氨基酸混合物。据报道,接受长期补充维生素和矿物质片的患者, 普遍会出现依从性(指病人按医生规定进行治疗与医嘱一致的行为习惯)差和吞咽困难的问题。至于蛋白质的摄入,PKU患者是禁食奶类、肉类、蛋、面粉、豆类、花生及谷类的,母乳也是在严格控制下才可以进食,甚至水果和蔬菜的数量也需控制。可见,PKU的饮食控制是非常严格的,对患者来说,长年坚持此种有限制的饮食必然会有一定的困难。此外,不含苯丙氨酸的氨基酸混合物的味道和气味都很怪,而患者为控制病情必须大量进食这种混合物,由此可导致其他营养素的缺乏,如在线粒体转运脂肪酸中其重要作用的肉毒碱;患者还会表现出大脑前叶功能受损等副作用.

综上可知,尽管低苯丙氨酸食疗法PKU有效最直观的治疗效果, 并且有诸多优点, 但低苯丙氨酸饮食却不能被看成是PKU患者的理想治疗措施,原因是患者在PKU饮食下的生活质量明显变差,饮食治疗的依从性也会逐渐下降.【3】

2.2 高剂量蛋白质替代疗法

由于传统的食疗法通常要求患者长期服用不含苯丙氨酸的氨基酸混合物，该方法的依从性差，极程度大地降低了患者的生活质量，因此相关研究人员急切寻找更容易被患者接受的替代品。最近由英国Nutr-icia-SHS公司生产的一种名为“能全特XP-2”的无Phe多氨基酸营养粉,是一种高剂量蛋白质替代法的典型代表，该产品每100g 含氨基酸90g( 蛋白质75g)和足量微量元素、维生素【4】。另外, 人们也研发了一些更易于被患者接受浓缩的、小容量的蛋白替代物和氨基酸片; 果冻样的和口香糖样的氨基酸混合物则是针对幼儿患者设置的【5】。

2.3 酶替代法

众所周知，生物酶在适宜的作用环境下具有专一性、高效性的特点，因此科学家设想通过发挥苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性降解患者体内的苯丙氨酸的含量，从而达到治疗的效果。 2.3.1 PAL的作用简介

正常情况下, PAL是一种位于肝脏内, 负责降解饮食中部分苯丙氨酸的酶, 其降解产物氨和转苯乙烯酸对PKU患者无害，从而达到治疗的效果。PAL经过固定后可永久地降解苯丙氨酸进而抑制其吸收, 因此具有很好的治疗前景【6】。 2.3.2 酶替代法的待解决问题

由于PAL需要固定后才能更好地发挥作用，因此这一治疗方法的主要待解决问题是避免PAL在患者肠腔内被消化酶消化，因为静脉注射PAL是不可行的方法（PAL的稳定性差, 容易表现出高的免疫原性），同时PAL酶纯化的费用也是高昂的。经过近年研发，科学家使用半透微囊固定PAL酶，使得PAL酶可以不被消化酶消化，到达肝脏等器官，起到降低苯丙氨酸浓度的效果。针对静脉注射诱发免疫反应，人们用聚二乙醇对PAL进行了化学修饰, 得到了PEG-PAL，PEG-PAL的免疫原性减弱, 而稳定性明显增强, 还保持了全催化活性，也有较好的治疗效

【7】果。

另外，为了解决PAL酶纯化费用高的问题，科学家在大肠杆菌启动子中克隆

【8】 PAL基因,并进行重组，提高了PAL的产量，使得酶替代法有更明朗的治疗前景。

2.4 大分子中性氨基酸摄入法

大多研究表明，浓度过高的Phe会竞争性抑制其他大分子量中性氨基酸(large neutral amino acid, LNAA，包括天门冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、组氨酸、异亮氨酸, 亮氨酸, 蛋氨酸, 丝氨酸, 苏氨酸, 酪氨酸, 色氨酸和颉氨酸）流经脑部的血脑屏障进入大脑的过程, 从而妨碍脑部的正常发育。因此摄入LNAA可以看作是治疗PKU的方法之一。有关报道指出，从1985年起在丹麦的约翰肯尼迪学院,LNAA被应用于那些对低苯丙氨酸饮食产生较差依从性的PKU患者, 这种方法放宽了对低苯丙氨酸饮食的限制，因此较容易被接受。在这些患者的15年随访中, 与那些传统的的限制苯丙氨酸饮食的患者比较, 他们在认知评价和其他的副作用方面没有差别。因此大分子中性氨基酸摄入法可以适当补充传统

【9】 食疗法的不足。

2.5 BH4替代治疗法 2.5.1 BH4疗法的简介

苯丙氨酸( Phe) 在体内的主要代谢途径是在苯丙氨酸羟化酶( PAH) 的作用下, 由辅因子四氢生物蝶呤(BH4) 参与转化成酪氨酸。当编码PAH的基因发生突变导，或者是辅因子BH4的缺乏都使得体内Phe的正常代谢途径阻断, 从而引发一系列的PKU症状。近年来，科学家发现对非典型PKU进行BH4补充治疗的效果明显，说明BH4替代治疗法对PKU存在着治疗前景。 2.5.2 反应机制

2.5.2.1 BH4可改善突变蛋白与其结合的能力

BH4是PAH的辅酶，当PAH出现缺陷时，BH4的辅酶作用也无法发挥，但近年来，科学家研究表明，在给予生理剂量的BH4治疗后可以提高某些突变蛋白对BH4结合的亲和力, 使突变蛋白的残余酶活性得以发挥, 从而降低使体内Phe的血浓度。

2.5.2.2 BH4上调PAH基因的表达水平

科学家Blau等的研究表明给予生理剂量的BH4治疗不一定与突变蛋白的结合能力有关，因为有关实验表明在给予缺乏BH4的模型小鼠一定剂量的BH4后，小鼠PAH的mRNA表达量增加，PAH酶的活性增强，蛋白水平在30分钟内上升了

50%左右，因此推测BH4可能作为一个调节因子增强了PAH基因的表达, 使PAH基因的表达量增加。

2.5.2.3 BH4可能有利于功能性的四聚体的形成或者是稳定四聚体

研究发现缺乏BH4的PKU患者体内存在一个四聚体化结构域的突变: Y414C、D415N、Y417H，给予一定剂量的BH4治疗可能有利于形成功能性四聚体或稳定四聚体，此过程中，BH4可能充当了分子伴侣。

2.5.2.4 BH4抑制突变蛋白错误折叠避免蛋白酶降解的机制

此外，BH4可能作为一个分子伴侣通过阻碍功能性突变蛋白的错误折叠, 或者保护功能性蛋白分子不被蛋白酶和泛素系统的降解, 提高酶活性, 降低Phe血浓度。

2.5.3 对BH4疗法的展望

目前研究表明给予生理剂量的BH4治疗可能是轻型PKU的饮食治疗很好的替代疗法。但BH4替代治疗法的起步时间是1999年，它的广泛推广还是存在一定的困难的，目前科学家仍在探索着不同程度PKU患者的最适BH4生理剂量，这说明BH4治疗的可行性需要有一系列的临床实验来长期评价，其替代性作用需要更

【10】多的成功例子支撑。

2.6 基因疗法

苯丙酮尿症是由于基因突变导致肝脏中苯丙氨酸羟化酶（PAH）缺陷引起的，因此其最理想的治疗方法便是取得PAH基因的正常拷贝，将其转至患者体内，当正常基因表达时便可使PAH酶发挥作用。实验表明，将含有PAH基因的重组腺病毒放置于PAH缺陷小鼠的肝脏内，小鼠体内10%-80%的肝脏PAH活性得以恢复，因此可以使血清中的苯丙氨酸处于正常浓度。此疗法需要解决的问题患者体内会对表达PAH cDNA的重组腺病毒产生抗性，而且其转运效率低。但科学家通过应用免疫抑制剂FK506解决了上述问题, 既能封闭宿主的免疫反应又能延长PAH基因表达【11】。

除了传统的基因治疗, 人们也在探索将PAH表达在肝脏以外的组织。已有研究称, 表皮细胞能表达PAH和GTP-cyclo hydrolase (参与BH4合成的一种酶), 也能提高的苯丙氨酸清除率。虽然基因治疗取得了一定的效果，但是离临床治疗还是有很大距离的。

3.小结

PKU是一种致命性的代谢性疾病,目前，低苯丙氨酸食疗法是治疗PKU比较有效的方法之一, 但该方法存在诸多问题, 如无或低苯丙氨酸产品的味道差因此会导致患者的依从性降低, 同时降低患者的生活质量。这些问题可通过改进无苯丙氨酸产品的味道生产高蛋白含量的替代品来解决。

PAL替代法, BH4治疗法, LNAA补充法都是非常有前景的PKU治疗方法, 这些方法可以使患者的饮食限制不那么严格地受制，可以提高患者的生活质量。然而, 所有这三种方法都只能是部分有效。PAL能调节肠腔内苯丙氨酸降解, 但其稳定性很差，目前的生产成本过高。BH4反应性的PAH缺陷的发现在PKU的治疗中开辟了一个新的途径, 但并不是适合于所有的PKU患者。大分子氨基酸摄入法对于有低苯丙氨酸饮食障碍的患者来说是一个不错的治疗方法，但是此方法的见效性慢，且存在着一定的副作用，很难把握氨基酸的最佳摄入量。基因治疗虽然是最有效的治疗方法，但它仅仅处于一个起步的阶段，距离临床应用还有很大的

【12】一段距离。

在今后的几年里, 人们希望可以科学地应用一种或多种治疗PKU方法,尽量保证患者的正常生活质量。目前, 在婴儿期, 低苯丙氨酸饮食仍是最优选择。但是当患者难以继续坚持食疗法时, 应该采取一些替换治疗达到有效的治疗效果。

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