氨基酸代谢紊乱 先天性酶缺陷或其他疾病所致的氨基酸分解和
合成代谢异常。
食物中的蛋白质须在
消化道内经多种消化酶如
胃蛋白酶、
胰蛋白酶、氨基肽酶、
羧基肽酶、
二肽酶的作用降解为
二肽、三肽、
游离氨基酸,才能被肠粘膜吸收,经肝门脉系统进入血循环。人体内经常含有一定量的游离氨基酸(
氨基酸代谢库)。消化道吸收的氨基酸随血流进入氨基酸库。代谢库内的氨基酸处于不断生成、不断被利用的动态平衡之中。
骨骼肌及肝脏是氨基酸代谢库的主要场所。
氨基酸的主要生理功能是
合成蛋白质(包括酶)或某些重要的含氮化合物(如
核苷酸、
儿茶酚胺激素、某些神经递质等),也可以转变成糖或脂肪。有些氨基酸本身就是神经递质,有些能参与某些代谢活动。
先天性
氨基酸代谢病总
发病率约为1:5000~ 10000。病种已知70余种,如
苯丙酮酸尿症、
尿黑酸尿症、
枫糖尿症等。多为
常染色体隐性遗传。主要侵犯神经系统,临床上多表现进行性脑损害症状,是引起小儿
智能低下的重要原因。病情严重者可发生
惊厥、瘫痪或严重
代谢紊乱。这类疾病早期诊断十分重要,很多病种可经限制蛋白质或某种氨基酸的摄入而避免严重脑损害,有些则用维生素治疗有效。但也有迄今无法治疗的病例。有些
营养性疾病(如
蛋白质能量营养不良、
肥胖症)、长期饥饿及肝炎等也可引起某些氨基酸的血浓度异常。
氨基酸
分解代谢的第一步是
脱氨基作用,这在大多数组织中进行。氨基酸
脱氨基后生成氨及相应的 α-铜酸。氨被运到肝脏转变成
尿素排出体外。α-酮酸可以经
转氨基作用再合成氨基酸, 也可以经三羧酸循环氧化产能,也可被用于
葡萄糖糖原和
脂类的合成。另有一小部分氨基酸尚可经
脱羧基作用形成有特殊生理作用的胺,如
谷氨酸脱羧生成神经递质γ-氨基丁酸;
组氨酸脱羧生成的
组胺可致
平滑肌痉挛、
毛细血管扩张及刺激胃酶分泌。有些氨基酸经若干步代谢后再脱羧,如
色氨酸生成5-羟色胺即是如此。
苯丙氨酸主要经氧化生成
酪氨酸。
氨基酸代谢的调节物是激素、辅酶和代谢物。胰岛素、
生长激素和
睾酮是促进
氨基酸合成代谢的激素,使氨基酸储存于
骨骼肌,可降低血浆氨基酸水平。肾上腺
皮质类固醇激素和甲状腺激素促使
蛋白质分解,致骨骼肌组织蛋白质含量减少。此外,激素还可通过调节细胞内酶的活性调节氨基酸代谢。如肾上腺皮质类固醇激素增加肝酪氨酸
转氨酶活性,能促使酪氨酸氧化。
酶蛋白与辅酶结合成为
全酶,才有催化作用。最重要的辅酶包括许多维生素。
使某种或某些氨基酸体内正常分解代谢受阻,该氨基酸的血液浓度显著升高,造成高氨基酸血症。血浆氨基酸水平过高,使滤入
肾小管的氨基酸超过肾小管的
重吸收能力,尿中氨基酸水平过高,形成
高氨基酸尿症。用化学法、微生物法、
电泳法及层析法可测定血或尿中氨基酸的性质和含量。
蛋白质热能
营养不良可致血中
色氨酸、
亮氨酸、
异亮氨酸、
缬氨酸浓度下降,
酪氨酸、
甘氨酸、
脯氨酸浓度上升。长期饥饿可致血中
丙氨酸浓度下降,
苏氨酸、甘氨酸浓度上升。
肥胖症者血中亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、
苯丙氨酸、酪氨酸浓度上升。物理化学因素也可影响氨基酸的膜转运,如新霉素可阻碍
小肠吸收氨基酸,
X射线照射、
重金属中毒、过期
四环素等所致肾损害均可抑制
肾小管对氨基酸的吸收。
氨基酸代谢紊乱时,某些氨基酸在组织内异常积聚,妨碍脑内的
蛋白质合成,影响脑的
细胞呼吸、
髓鞘生成及神经递质的合成,多引起进行性脑损害,表现为智力发育障碍,亦可见惊厥、瘫痪等。患儿初生时可以无异常,开始哺乳后,摄入乳汁中的氨基酸便出现症状。受累氨基酸在血中的浓度增高,其血浓度超过肾阈,便出现氨基酸尿。受累氨基酸的正常代谢途径受阻,便经其他途径分解,这些分解产物对
脑组织常有毒性,在血中的浓度也升高,尿中也出现这些产物。如
苯丙酮酸尿症时,缺乏
苯丙氨酸羟化酶,
苯丙氨酸变为
酪氨酸的主要代谢途径受阻,血、尿中苯丙氨酸增加,苯丙氨酸经转氨作用生成苯丙酮酸及羟
苯乙酸,这些异常产物在血、尿中的浓度增高。
早期诊断可根据家族史及生物化学检查在典型症状出现前作出,这样可以避免不可逆的脑损伤。晚期病例可以根据病史,特殊体征,血、尿中氨基酸及其代谢产物测定,
血细胞及皮肤纤维母细胞的
酶活性测定等作出诊断。 用
羊水穿刺、羊水
细胞培养、
酶活性测定等方法可对某些氨基酸代谢紊乱作
产前诊断,以决定是否中止妊娠。
对新生儿作普遍筛查,可防止智力低下的发生,此方法主要用于
苯丙酮酸尿症。
有些氨基酸代谢紊乱(如
枫糖尿症、
丙酸血症等)可用低蛋白质饮食治疗,但治疗中要防止蛋白质缺乏及热量不足;有些必须限制有关氨基酸入量,如
苯丙酮酸尿症要限制
苯丙氨酸入量,枫糖尿症要限制
分支氨基酸入量;有的可用大量
维生素治疗。还有一些无有效的病因疗法,只能对症治疗。