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临床酶学遗传性变异和非遗传性变异

2019.5.05

在临床实验室酶学检查中，常常会遇到一些异常的检查结果，这些结果与临床症状不符或与其他检查指标相矛盾，这常常是由于酶的变异所引起，它可干扰临床医生的正确判断，引起诊断失误，耽误病情的治疗。对从事检验工作的人员来说，了解临床酶的变异理论，将有助于提高实验诊断工作的准确性，为临床医生提供更有效的数据和信息。

遗传性变异

随着人类基因组计划的实施，临床酶学常用指标如乳酸脱氢酶（LDH）、胆碱脂酶（BCHE）等的基因结构也已经被破译，国外一些实验室利用这些成果，立即开展临床酶学的深入研究，将不同的表型与基因结构的变异联系起来，取得了一系列的重大成果，如LDH-M亚基缺失被证明是一种新的遗传性疾病，可引起肌红蛋白尿、分娩障碍以及肾功能不全等临床症状，这种基因型已被收集到基因组数据库中。BCHE沉默型（silent）基因的纯合子可引起酶活力为零的表型，易在手术麻醉中造成危险，非典型基因、K变异、J变异、H变异等也可造成酶的活力的下降。

　　遗传性变异的变异种类现已发现临床酶学中有遗传性变异的包括LDH、BCHE、氨基肽酶和CK-M等几种，其中LDH变异至少有23种类型，A亚基变异9种，B亚基变异14种；BCHE变异至少41种；但各国的变异类型不完全相同，研究者认为可能具有种族特异性。

　　遗传性变异的基在型与表现型根据DNA变异性质可分为点突变、插入、缺失等多种类型。如LDH-A亚基171残基处C突变为T，使CGA密码子变为TGA密码子，合成的氨基酸则由原来的精氨酸变为终止命令，因而提前终止了翻译过程，只产生了171个氨基酸的肽链（正常为333个氨基酸），因此变异产生的A亚基缺乏催化区域和亚基结合区域，造成LDH活力丧失。点变异所替换的氨基酸如果酸碱性不同，又位于分子表面，则可引起电荷的变化，电泳时可造成迁移率的改变。LDH-B的第六位氨基酸残基位于αA螺旋的N端臂，当B-6位DNA中的A突变为G使AAA密码子变为GAA密码子，残基也由Lys变为Glu，一方面影响到Lys附近的结构变化，造成四聚体的热不稳定性，另一方面Lys是碱性氨基酸，Glu是酸性氨基酸，变异的结果使变异亚基的酸性增强，电泳时产生快型（fast type）的酶谱。而LDH-B320变异则相反，A变为T，使密码子由GAT变为GTT，相应的氨基酸则由天门冬氨酸（Asp）变为缬氨酸（Val）,即酸性氨基酸被中性氨基酸所替换，又由于残基320处于分子表面，因此，亚基的净电荷发生变化，电泳时产生慢型（slow type）的酶谱。基因的变异还可引起一些临床症状的发生。如LDH-A亚基密码子128处3bp缺失（TGT），导致一个缬氨酸的丢失，残基128处的缬氨酸与α螺旋E的尼克酰胺结合区域有关，此缬氨酸的丢失影响螺旋的形成，破坏了尼克酰胺结合区域，致使辅酶的亲和性降低，导致皮炎的发生。

非遗传性变异

非遗传性变异在非遗传性变异中发生最多的是巨酶形式，所谓巨酶是血中的酶由于自身聚合或与血中其他成分结合所形成的高分子量复合物。几乎在所有临床酶中都发现了巨酶，包括巨乳酸脱氢酶（巨LDH）、巨淀粉酶（巨Amy）、巨碱性磷酸酶（巨ALP）、巨肌酸激酶（巨CK）、巨谷草转氨酶（巨AST）等，其中报道最多的巨酶形式是酶与免疫球蛋白结合的复合物（E-Ig）。许多报道的病例中巨酶的形成和消失与病情的变化有关。如ALP-Ig与溃疡型大肠炎、LDH-Ig与慢性肝损伤、Amy-Ig和CK-Ig与恶性肿瘤等。国外巨LDH（LDH-Ig）出现的病例主要为肝病、恶性肿瘤、心血管病的病人。关于其性质主要有两种看法：第一，巨LDH现象是一种抗原抗体反应；第二，巨LDH不是抗原抗体反应，而是一种松散的聚合体。目前已发现的巨LDH的种类有LDH分别与IgG、 IgA、 IgM结合或与其中的两种同时结合的形式，最近我国发现的世界首例烧伤病人巨酶为LDH4-IgG结合形式。关于巨酶形成的机理还不太清楚，但此复合物的出现能引起LDH总活力及同工酶酶谱的异常变化，给临床正确诊断和治疗造成困难。

肿瘤产生的变异LDH 在一些肿瘤如脑肿瘤、食道癌、喉癌、恶性淋巴瘤、皮肤肿瘤等疾病时，同工酶电泳时在LDH2的阴极侧常出现异常带。另外近年来对癌细胞中的LDH的研究发现，大多数癌细胞中只产生LDH5同工酶，因为实验中只发现有LDH-M的cDNA出现，而没有发现LDH-H的cDNA。因此癌症发生时，癌细胞中的M亚基释放入血，使血清中的M亚基增高，同工酶分析时出现异常形式。

临床酶变异的分析方法

当临床检查中遇到与临床症状不符的检查结果，用常规的手段不能解决时，要考虑到发生变异的可能性。如长期的低酶活力或长期的高酶活力并且无其它明显症状，前者可能有遗传性的变异，后者则可能是巨酶血症。此时可进行同工酶分析来进一步确证。下面以临床上最常用的LDH为例，详细的阐述分析的手段和步骤。LDH同工酶在各组织中的分布不同，具有较高的组织特异性，因此，同工酶分析可以帮助我们推断损伤的病位、疾病阶段及预后。如心肌梗塞可引起血清中LDH1增高，肝坏死可造成LDH5升高等。但有时可遇到同工酶谱不同于任何已知的典型疾病酶谱，也不是正常酶谱型式，此时首先要证明是否为遗传性变异或非遗传性变异。由于血清同工酶型式受病变组织的影响，而红细胞、白细胞等组织中的同工酶由遗传决定，基本不受其他组织病变的影响，因此分析其中的同工酶可判断是否为遗传性变异。由于制备红细胞溶血液比较方便，因此临床上常用红细胞同工酶分析方法。从分析结果可能有两种情况：异常谱型为遗传性变异，正常谱型则为非遗传性变异。

对遗传性变异可用附表的公式计算红细胞H/M比值，确证为何种变异，如用国产涤纶膜，则H/M比值小于2.14时可考虑为H亚基变异；H/M比值大于3.38时可考虑为M亚基变异。用PCR技术扩增变异亚基的7个外显子，再用SSCP发现异常泳动带，找出变异的外显子，再经直接测序，确定变异位点，分析分子结构变化对酶底物结合、催化位点、亚基组成等的影响，我出使酶活力及电泳性质发生变化的根本原因。对其科临床酶的变异也可采取类似步骤。

对非遗传性变异可用免疫鉴定法检验是否为LDH结合免疫球蛋白复合物，当巨酶的可能性被排除时，则考虑是否为肿瘤产生LDH，分析肿瘤组织中的同工酶如与血清有相同的异常谱型，则证实为肿瘤产生LDH。附图为遗传性变异和非遗传性变异的分析流程图。除了以上介绍的主要变异类型，有时药物或抑制剂也可造成异常的结果，应注意与真正的变异区分开来。

附表 LDH H/M比值的计算