丙酮酸盐代谢紊乱Disorders of pyruvate metabolism

关键词

丙酮酸盐代谢紊乱的临床与医学定义及病因说明

临床与医学定义

丙酮酸盐代谢紊乱（Disorders of pyruvate metabolism, ICD-11编码：5C53.0）是指由于遗传信息改变引起的体内丙酮酸代谢异常。作为细胞能量代谢过程中的关键物质，丙酮酸在糖、脂肪以及蛋白质代谢中扮演着重要角色。它是从糖酵解途径生成，并可进一步进入线粒体参与三羧酸循环或转化为乳酸。当涉及丙酮酸生成、转化或利用的相关酶系统出现缺陷时，会导致能量生产障碍及相关代谢物积累，引发一系列病理生理变化。

病因学特征

1. 遗传因素：

   • 本类疾病主要为单基因遗传病，常见的包括丙酮酸激酶缺乏症（Pyruvate Kinase Deficiency, PKD）、丙酮酸脱氢酶复合物缺乏症（Pyruvate Dehydrogenase Complex Deficiency, PDCD）等。这些病症通常是由于相关酶基因突变导致其功能受损或完全丧失。
   • 其他如丙酮酸羧化酶缺乏（Pyruvate Carboxylase Deficiency, PCAD）和乳酸脱氢酶缺乏症（Lactate Dehydrogenase Deficiency, LDHD），也都是因特定酶活性降低所引起。

2. 生化机制：

   • 丙酮酸激酶缺乏：此酶位于糖酵解路径末端，负责催化磷酸烯醇式丙酮酸向丙酮酸转换同时产生ATP。当PK活性不足时，红细胞内ATP水平下降，影响其生存能力并可能导致溶血性贫血。
   • 丙酮酸脱氢酶复合物缺乏：该复合体负责将丙酮酸转化为乙酰辅酶A以进入三羧酸循环。缺乏时，丙酮酸无法有效通过氧化代谢生成能量，导致乳酸积累及三羧酸循环功能障碍。
   • 丙酮酸羧化酶缺乏：此酶对于连接糖异生过程至关重要，它能催化丙酮酸转变为草酰乙酸。缺乏PC会阻碍肝脏通过糖异生途径补充血糖的能力，在饥饿状态下尤为危险。
   • 乳酸脱氢酶缺乏：LDH参与将丙酮酸还原为乳酸的过程，在无氧条件下尤为重要。尽管较为罕见，但LDH缺乏可能影响组织在缺氧状态下的能量供给平衡。

病理机制

1. 能量代谢障碍：

   • 在上述各种酶缺陷情况下，正常情况下由丙酮酸介导的能量生成链条被打断，导致细胞尤其是神经元、心肌及骨骼肌等对能量需求较高的组织遭受损害。此外，未被正确处理的丙酮酸可能转化为乳酸，加剧酸中毒风险。

2. 毒性产物累积：

   • 随着丙酮酸及其衍生物（如乳酸）在体内不断积累，不仅干扰正常的pH值平衡，还会抑制其他重要的代谢通路，进一步恶化病情。长期高浓度乳酸状态可造成器官功能衰竭，特别是心脏、肾脏及中枢神经系统。

临床表现

1. 症状特征：
   • 患者可能出现多种非特异性症状，如疲劳无力、发育迟缓、运动耐力减退等。严重时可见到急性代谢性酸中毒的表现，如呼吸急促、嗜睡甚至昏迷。
   • 特定类型下，例如PKD，患者常伴有慢性溶血性贫血；而PDCD则更多表现为新生儿期即显现的严重脑病迹象，包括肌张力低下、癫痫发作及智力障碍。

参考文献：默沙东诊疗手册（）。