學習重點 代謝阻斷以累積為主要表現:常見特定胺基酸、代謝副產物及有機酸增加;相較之下,特定胺基酸不足較罕見。 篩檢檢體與方法要配對:新生兒胺基酸篩檢最常使用濾紙血片;串聯質譜是本單元所稱的篩檢黃金標準。 Guthrie 試驗掌握三要素:枯草桿菌、β-2-thienylalanine 抑制劑,以及高苯丙胺酸解除生長抑制。 疾病辨識先找代謝缺陷:苯酮尿症涉及苯丙胺酸;楓糖尿症涉及支鏈胺基酸;黑尿症涉及尿黑酸;胱胺酸尿症容易形成結石。 飲食治療限制特定胺基酸:苯酮尿症限制苯丙胺酸;楓糖尿症限制支鏈胺基酸,部分患者對維生素 B₁ 有反應。 核心觀念 一、胺基酸代謝異常的血液變化與疾病分類 代謝酵素功能不足時,阻斷點之前的受質容易累積,也可能轉向其他反應,造成代謝副產物增加或有機酸過量。因此,常見的是某些物質過多;在這些變化中,特定胺基酸不足最為罕見。但「罕見」不代表絕不發生,例如苯酮尿症因苯丙胺酸轉成酪胺酸的反應受阻,酪胺酸可能相對不足。 楓糖尿症、苯酮尿症及高胱胺酸尿症均屬胺基酸代謝相關疾病;黑尿症也屬此類。囊腫性纖維化(cystic fibrosis)主要涉及 CFTR 氯離子通道異常;痛風(gout)涉及嘌呤及尿酸代謝,兩者均不屬於胺基酸代謝異常。 二、新生兒篩檢的檢體與分析方法 新生兒胺基酸代謝異常篩檢最常使用足跟採血製成的濾紙血片,即乾燥血點,不是尿液、胎糞或胎毛。血片可供串聯質譜及傳統 Guthrie 試驗分析。篩檢異常代表需要進一步確認,不能僅憑一次篩檢就完成確診。 方法原理與用途作答重點 串聯質譜(MS/MS)可由少量血片同時分析多種胺基酸與醯基肉鹼本單元新生兒胺基酸篩檢的黃金標準 Guthrie 試驗利用細菌生長反應,進行定性或半定量篩檢與毛細管電泳、串聯質譜及液相層析相比,準確度最低 液相層析、毛細管電泳等分離並分析胺基酸,可依檢驗需求選用不可由篩檢平台的地位,推論所有方法都有固定的準確度排名 三、Guthrie 細菌抑制試驗 用於苯酮尿症篩檢的 Guthrie bacterial inhibition assay,使用枯草桿菌(Bacillus subtilis),並在培養基中加入β-2-thienylalanine作為代謝抑制劑,使細菌生長受到抑制。 當血片中的苯丙胺酸(phenylalanine)升高,便可克服抑制作用,使血片周圍出現細菌生長。配合標準品比較生長範圍,可估計苯丙胺酸濃度。因此,判讀方向是苯丙胺酸越多,越能解除抑制而促進生長,不是高濃度苯丙胺酸使細菌死亡。 此法屬微生物分析法,可使用血液檢體,主要考查胺基酸代謝異常的篩檢。苯酮尿症也可利用螢光法,測定苯丙胺酸與ninhydrin、銅離子反應所產生的螢光訊號。 四、疾病、酵素與累積物的配對 疾病主要缺陷累積物或辨識線索 苯酮尿症(PKU)典型為苯丙胺酸羥化酶(phenylalanine hydroxylase,PAH)缺乏血中苯丙胺酸升高,並產生苯丙酮酸等旁路代謝物 楓糖尿症(MSUD)支鏈α-酮酸脫氫酶複合體(BCKD)功能障礙支鏈胺基酸及相應α-酮酸累積,尿液可有楓糖漿氣味 黑尿症(alkaptonuria)尿黑酸氧化酶(homogentisate oxidase)缺乏尿黑酸累積,尿液放置、氧化後顏色變深 高胱胺酸尿症(homocystinuria)同型半胱胺酸代謝異常同型半胱胺酸升高,可伴隨血栓、眼部與骨骼異常 胱胺酸尿症(cystinuria)腎小管對胱胺酸及部分二鹼性胺基酸的運輸異常尿中胱胺酸增加,易形成泌尿道結石 苯丙胺酸、酪胺酸與色胺酸屬芳香族胺基酸。苯酮尿症涉及苯丙胺酸轉成酪胺酸的步驟;黑尿症則涉及酪胺酸分解途徑。尿黑酸氧化酶也可寫成homogentisic acid oxidase,是黑尿症的關鍵配對。 苯酮尿症的典型缺陷不是 hydroxyphenylpyruvic acid oxidase 缺乏。苯丙胺酸無法正常轉成酪胺酸後,可經轉胺作用生成苯丙酮酸(phenylpyruvic acid);因此血中苯丙胺酸是升高,不是下降。 五、楓糖尿症的支鏈胺基酸與治療 支鏈胺基酸包括白胺酸(leucine)、異白胺酸(isoleucine)、纈胺酸(valine)。它們先經轉胺作用形成支鏈α-酮酸,再由 BCKD 複合體進行氧化脫羧;此複合體失常,會使支鏈胺基酸與支鏈α-酮酸累積。 飲食治療應限制上述三種支鏈胺基酸,並維持生長所需的適當營養,不能將必需胺基酸完全去除。維生素 B₁ 的活性輔酶形式參與此類反應,部分患者可對高劑量硫胺素(thiamine,維生素 B₁)產生反應;並非所有患者都能單靠補充 B₁ 控制疾病。 苯酮尿症則以限制苯丙胺酸並確保酪胺酸供應為飲食重點,及早控制可減少高苯丙胺酸造成的神經系統傷害。 常考陷阱 楓糖尿症的酵素名稱須精確:正確缺陷是支鏈α-酮酸脫氫酶複合體。本單元另有將 pyruvate dehydrogenase 列為答案的命題,但兩者是不同酵素複合體;遇到該用語時須辨識題庫指定答案,不能據此把兩者視為同義詞。 高胱胺酸尿症不等於胱胺酸尿症:homocystinuria 是代謝異常;cystinuria 是運輸異常,看到胱胺酸結石應選後者。 黑尿症配尿黑酸氧化酶:不要配成苯丙胺酸羥化酶、fumarylacetoacetate hydrolase 或 keto acid decarboxylase。 Guthrie 使用枯草桿菌:不是大腸桿菌;PKU 試驗的抑制劑是 β-2-thienylalanine,不是苯丙胺酸本身。 準確度與篩檢用途分開判斷:Guthrie 可以篩檢 PKU,但在所列分析方法中準確度最低;本單元的篩檢黃金標準選串聯質譜。 飲食分類不要混淆:楓糖尿症限制支鏈胺基酸,不是酸性、含硫或鹼性胺基酸。 常見變化是累積:PKU 血清苯丙胺酸下降是錯誤敘述;「特定胺基酸不足較罕見」也不等於所有下游產物都不會減少。 記憶口訣 「楓糖支鏈白異纈,苯酮苯丙轉不前;黑尿缺酶尿黑酸,胱胺結石要分清;血片串質做篩檢,枯草解除抑制圈。」