遗传代谢病的实验室检查思路
遗传代谢病（inherited metabolic disorders，IMD），也称先天性代谢缺陷病（inborn errors of metabolism，IEM），是指由于基因变异引起酶缺陷、细胞膜功能异常或受体缺陷，导致中间或旁路代谢产物蓄积或终末代谢产物缺乏，引起一系列临 床症状的一组疾病。IEM虽单一病种发生率较低，但总体发病率高达1/5 000~1/1 400。IEM通常累及多系统多器官，可表现为神经系统损伤、消化系统症状、代谢紊乱、器官功能障碍等。IEM可分为氨基酸病、有机酸血症、过氧化酶体 病、溶酶体病等。按异常代谢物的分子大小，IEM可分为小分子病（如氨基酸病、有机酸代谢异常）和细胞器病（如溶酶体病、过氧化物酶体病等）。细胞器病常 有特殊面容、骨骼畸形或特征性病理学改变，相对容易识别。但小分子IEM种类繁多，临床表现复杂多样、轻重不等，临床诊断较为困难，需依靠各项辅助检查， 应首先利用常规实验室检查进行初步评估，然后对可疑患儿进行IEM相关的生化及影像学检查，继而通过基因检测明确患儿的致病基因并进行遗传咨询。
一、小分子IEM的实验室检查
（一）常规实验室检查
小分子IEM常表现为代谢性酸中毒、高血氨、低血糖及酮症等代谢紊乱。通过血气分析、阴离子间隙、血乳酸、血丙酮酸、血糖、酮体、血氨等常规实验室检查可对病情进行评估。
1. 血气分析：血气分析可反映体内酸碱平衡状况，多种小分子IEM均可表现为代谢性酸中毒。儿童代谢性酸中毒多可见于感染、缺氧、重度脱水、饥饿或中毒等，但 以下情况高度提示IEM的可能：酸中毒伴高乳酸血症和阴离子间隙（anion gap，AG）升高；严重的酸中毒；常规治疗难以纠正的代谢性酸中毒；正常组织灌注下持续的代谢性酸中毒。
2. AG：是有机酸积聚的重要指标，即血清中钠离子数减去碳酸氢根和氯离子数［Na+－（Cl－+HCO3－）］，正常值为8~16 mmol/L。儿童AG正常的代谢性酸中毒多见于腹泻、肾小管酸中毒或胃肠道碳酸氢盐丢失过多；AG升高的代谢性酸中毒多由缺氧导致的乳酸积聚引起。但 AG显著升高（>20 mmol/L）的代谢性酸中毒常提示IEM。
3. 血乳酸及丙酮酸：反映细胞质和线粒体氧化还原状态，对小分子IEM的诊断和鉴别诊断十分重要。在有低血糖存在的情况下，乳酸增高见于糖代谢、糖异生、脂肪酸氧化缺陷；不伴有低血糖的单纯乳酸升高，多见于电子传递链异常、三羧酸循环障碍、丙酮酸脱氢酶缺陷等。
4. 血糖：低血糖是小分子IEM的常见症状，可伴或不伴有酮症。对发生低血糖的患儿需详细了解症状发作与饮食种类和时间的关系，并明确是否伴有血乳酸增高和酮 中毒，同时应注意鉴别有无脱水、肝功能衰竭、心脑疾病等情况。低血糖伴有酸中毒或酮中毒时，应排除有机酸尿症；低血糖伴乳酸酸中毒而无酮症时，应注意排除 糖异生异常；非新生儿期不伴有酮症的低血糖应注意排除脂肪酸氧化缺陷。
5. 酮体：当体内乙酰辅酶A的生成超过三羧酸循环的氧化能力时，乙酰辅酶A即还原成酮体，造成酮中毒和酮尿。在饥饿、空腹时间过长等情况下，酮体的产生是正常 的机体反应，但当酮体生成过多导致酸中毒时则为病理性。新生儿期的酮尿通常是病理性的，提示IEM的可能。有机酸代谢异常的新生儿和儿童可有明显的酮尿。 若酮症持续存在而尿有机酸正常则提示解酮作用的酶缺乏。
6. 血氨：当尿素循环或其相关代谢旁路出现障碍时，常引起血氨水平升高。血氨明显升高，特别是不伴有急性肝功能异常时应警惕IEM的可能。严重的高氨血症多见 于尿素循环缺陷、有机酸尿症。尿素循环缺陷引起的高氨血症可伴或不伴轻度酸中毒，支链氨基酸代谢紊乱引起的高氨血症则伴中、重度代谢性酸中毒，脂肪酸氧化 缺陷常伴低血糖。
7. 血常规：部分小分子IEM（酪氨酸血症Ⅰ型、甲基丙二酸血症、异戊酸血症、丙酸血症等）可见血常规异常，如三系减少或贫血、中性白细胞减少、血小板减少等。
（二）确诊试验
主要包括血或尿氨基酸水平测定、尿有机酸分析、血酰基肉碱分析等，通过以上检查可确定小分子IEM的种类。
1. 血氨基酸分析：氨基酸水平测定是诊断IEM的重要方法，氨基酸分析的主要指征包括，（1）家族中有确诊或疑诊为IEM患者或有婴儿期死亡的同胞；（2）新 生儿期喂养困难、呕吐、肌张力低下、惊厥或昏迷、呼吸困难、特殊面容或异常气味等；（3）婴儿或儿童期饮食不耐、生长发育迟缓、共济失调、运动障碍、小头 畸形、反复静脉血栓形成、肝病、家族性尿路结石、肾小管功能障碍、晶体脱位、视力障碍、骨骼改变、毛发或皮肤异常等；（4）青少年或成人期智力低下、共济 失调、神经精神症状、色素性视网膜炎、反复皮肤溃疡等；（5）不明原因的代谢异常，如代谢性酸中毒、AG增加、高氨血症、低血糖、酮尿、尿还原物质阳性、 血尿酸含量降低、血或尿肌酐含量降低、尿中有大量结晶等；（6）其他特殊检查异常（骨密度异常、视网膜电图反应降低、神经影像学检查异常等）。体液中氨基 酸水平受很多因素影响，包括年龄、营养状况、生理变化、疾病及治疗情况等，因此氨基酸分析的结果应结合临床进行分析。
2. 尿有机酸分析：有机酸分析的主要指征包括，（1）IEM高危筛查；（2）不明原因的代谢异常（代谢性酸中毒、高乳酸血症、AG增加、高氨血症、低血糖、新 生儿酮尿等）；（3）全身性毒性症状（气促、拒食、反复呕吐、生长障碍）；（4）疑诊为有机酸或氨基酸病；（5）疑诊为脂肪酸氧化缺陷或能量代谢障碍； （6）不明原因肝病；（7）不能解释的神经系统或神经肌肉疾病；（8）癫痫样脑病；（9）神经影像学或神经生理学检查异常；（10）多系统反复发作或进行 性损害。尿有机酸的定性、定量分析可为IEM提供极有价值的诊断依据，如尿甲基丙二酸、甲基枸橼酸等水平增高提示甲基丙二酸血症；尿3－甲基巴豆酰甘氨 酸、3－羟基异戊酸、3－羟基丙酸等水平增高提示多种羧化酶缺乏症等。
3. 血酰基肉碱分析：酰基肉碱是脂肪酸、有机酸代谢的中间代谢产物，多种脂肪酸和有机酸代谢异常均伴有肉碱和酰基肉碱的改变。但酰基肉碱结果常需结合血氨基 酸、尿有机酸水平进行综合分析。如游离肉碱水平降低可见于原发肉碱缺乏或继发性肉碱缺乏，但显著降低时常提示原发性肉碱缺乏症。丙酰肉碱水平升高既可见于 甲基丙二酸血症，也可见于丙酸血症等，尿有机酸分析可资鉴别。
（三）其他检测
如琥珀酰丙酮、乳清酸分析等。琥珀酰丙酮为酪氨酸血症的特异性代谢产物，如患儿出现肝功能衰竭、神经系统损伤、骨骼异常等临床表现考虑酪氨酸血症时， 应行血或尿琥珀酰丙酮检测以明确诊断。乳清酸是嘧啶合成的中间产物，在尿素循环障碍时可显著升高。如患儿出现肝性昏迷伴有高乳酸血症时须考虑尿素循环障碍 的可能，此时应进行尿乳清酸检测可提供进一步的诊断依据。
二、细胞器病的实验室检查
（一）影像学检查
1. X线检查：由于大分子代谢产物在骨骼的异常贮积，细胞器病多有骨骼受累，并出现不同特征性的X线表现。如粘多糖病骨骼X线特征性表现为胸腰椎椎体鱼唇样改 变、飘带状肋骨；戈谢病X线可见普遍性骨质疏松、髓腔增宽、股骨远端呈烧瓶状和股骨头无菌性坏死等局限性骨质破坏甚至骨折。
2. 头颅磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）：中枢神经系统是细胞器病主要的受累部位之一，部分细胞器病可有特征性的头颅MRI表现。如肾上腺脑白质营养不良头颅MRI双侧 三角区周围呈现“蝶形病灶”；异染性脑白质营养不良头颅MRI半卵圆中心可见“虎纹”或“豹斑”征。
3. 超声检查：细胞器病也常累及肝脾、心脏等器官。疑似细胞器病的患儿应行腹部超声或心脏彩超检查明确有无肝脾肿大、心室肥厚、心脏瓣膜结构与功能异常等。
（二）特殊生物标志物
部分细胞器病有特殊的生物标志物可辅助诊断，如疑诊粘多糖病时可进行血尿糖胺聚糖检测，疑诊戈谢病时应行血葡糖鞘氨醇检测，疑诊法布雷病时应行神经酰胺三己糖苷检测等。
（三）酶学分析
酶活性测定是某些细胞器病的确诊检查。如疑似戈谢病时应行β－葡糖苷酶活性检测，疑似尼曼－匹克病时应行酸性鞘磷脂酶活性检测，疑似脑白质营养不良时 应行芳基硫酸酯酶 A活性检测，疑似法布雷病时应行α－半乳糖苷酶活性检测，疑似庞贝病时应行酸性 α－葡萄糖苷酶活性检测等。
三、基因检测
对 于高度怀疑IEM的患儿，在进行生化确诊检查后，可行基因检测以明确其致病基因，以利于家庭成员的遗传咨询。常见的IEM相关的基因检测方法包括一代测 序、二代测序等。如通过上述辅助检查已明确疾病类型，可考虑对相关致病基因进行一代测序。对尚未明确诊断的患儿，可根据临床表现选择基因panel检测或 全外显子测序分析。
四、IEM实验室检查中应注意的问题
1. 标本采集应在任何治疗开始之前，急性发作期的血、尿标本最具诊断价值。对症治疗后异常代谢产物可恢复正常，因此临床高度疑诊IEM时，应争取在疾病极期或代谢危象期及时留取治疗前的各种标本。
2.代谢异常可以是间歇性的。若一次检查结果阴性或可疑，应考虑在疾病极期或代谢危象期重复检查。
3.有机酸和氨基酸等检查结果易受疾病发展和治疗情况等因素影响，一种或多种代谢物质异常可能提示几种不同的IEM。因此，检测结果必须结合临床和常规实验室资料综合分析判断 。
4.正确采集标本以及恰当的保存是获得正确诊断的前提。如用于血氨和血乳酸检测的标本应立即置于冰块中并马上送检；用于氨基酸检测的血液标本通常于清 晨空腹时采集，尽可能置于冰上，防止溶血，迅速分离血浆或血清，冷冻保存；尿有机酸分析宜采集清晨首次尿标本10~20 ml，立即冷冻保存，如标本无法冷冻，可加入数滴氯仿以防腐。
实验室检查是诊断IEM的重要依据。IEM的实验室检查应结合患儿的临床特点，按由简而繁、由初级至精确的步骤进行，同时应注意标本采集时机、保存条 件等。在分析实验室检查结果时应结合病史、家族史、临床表现等进行综合分析。随着生化分析技术及遗传学检测技术的发展，IEM的诊断率将得到极大提升，使 IEM患儿的预后得以改善。
