临床生物化学/神经肌肉性疾病的生物化学

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临床生物化学

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神经-肌肉兴奋传递过程中，任何部位病变均可引起神经肌肉疾病，根据受累部位可分为神经肌肉接头病和肌肉疾病。现就进行性肌营养不良的生化改变进行介绍。

进行性肌营养不良是一组原发于肌肉的遗传性变性疾病，主要临床特点是骨骼肌进行性加重、对称性的无力和肌萎缩，多发生在肢体的近侧端、躯干和肢带的肌群，起病多在幼年期或少年期。

（一）肌肉的生化改变

⒈收缩蛋白及代谢以在室温下是否可溶于碱性溶液可将肌蛋白分为不溶的胶原蛋白和可溶的肌纤维蛋白。正常成人肌肉中后者占90%以上，肌病时可溶性蛋白下降，晚期达50％以下，而结缔组织胶原蛋白增多。假肥大型肌营养不良的肌肉中，肌球蛋白的ATP 酶活性下降，肌动球蛋白与Ca²⁺结合能力比正常人低。从肌病或带基因者的肌肉提取的核蛋白体中，蛋白质合成率比正常人高，自动放射显影法探测病人肌肉的肌浆中亮氨酸掺入蛋白质的速度比正常人快，以肌动蛋白和肌球蛋白的主要成分3-甲基组氨酸为指标，发现假肥大型肌病儿童尿中排出量比同年龄正常儿童高3倍，说明肌病时肌蛋白的合成率增加。

⒉肌酶类肌病早期时，组织蛋白酶A和B、二肽酶、芳基硫酯酶及核糖核酸酶等酶活性明显升高，而组织蛋白酶D、酸性磷酸酶、β-乙酰葡萄糖胺苷酶、岩藻糖苷酶和甘露糖苷酶等酶活性在肌病晚期才开始升高。一般认为这是一种非特异性和继发性改变，是肌纤维对某种有害因素的反应。在糖酵解和糖代谢酶方面，先发现肌病病人肌肉的糖酵解率比正常人的下降，继而发现α-磷酸化酶、磷酸葡萄糖变位酶（PGM）及醛缩酶活性下降，其醛缩酶活性仅为正常人的一半以下。CPK和ATP酶也有明显下降，尤其是少年型较明显。腺苷酸激酶（AK）、AMMP脱氨酶、LDH、丙酮酸激酶（PK）及磷酸甘油醛脱氢酶（GAP-DH）等酶活性亦较正常肌肉中低，而6-磷酸葡萄糖脱氢酶及6-磷酸葡萄糖醛酸脱氢酶活性升高，提示磷酸戊糖途径活跃，这是由于肌肉中再生纤维增长，需要较多的核酸合成之缘故。LDH₅在肌营养不良患者的肌肉中只占LDH的17.7％（正常为31.4％）明显下降，而CPK-MM则比正常肌肉中有所升高。在假肥大型肌病时出现异常的已糖激酶Ⅱ型（HK-Ⅱ）。肌病晚期，线粒体的氧化磷酸化下降。肌病中，ATP和CrP的含量都减少，ATP/ADP及CrP/Cr比例也下降，辅酶Q缺乏，但与NADP⁺有关的异柠檬酸脱氢酶及谷胱苷肽还原酶在肌病中的活性却增高，可能与磷酸戊糖途径活动增强有关。

有关蛋白裂解酶的研究发现，假肥大型肌病时Ca²⁺激活中性蛋白酶（CANP）在病肌的匀浆中明显上升，CANP可裂解某些肌原纤维蛋白，如肌钙蛋白（TN-1、TN-C）。因为肌病时，由于肌浆有缺陷或受损，以致Ca²⁺从细胞外流入肌细胞内使CANP激活，而CANP在正常肌纤维由于Ca²⁺很低几乎无活性。此外，与溶酶体相伴的碱性蛋白酶、二肽酶Ⅳ在肌萎缩时活性亦增高。酸性或碱性核糖核酸酶活性在假肥大肌中显著上升，脂酶活性也见增高。

有关肌病时肌肉酶活性改变机制还不太清楚，多数认为是肌浆膜对酶的通透性有变化，酶大量漏入血中。有人用同位素掺入法研究酶的转换率，发现肌病时酶蛋白合成率下降，降解率常增高。还有人认为，营养不良的肌肉酶活性与发育期胎儿肌肉酶活性相似，说明由于运动神经对肌肉的冲动减少所造成的后果。

⒊肌膜的生化改变用电子显微镜观察肌营养不良病人的肌纤维膜，发现肌浆膜的内外含蛋白质的颗粒大量消失。生物化学方面，从分离出的肌膜上ATP酶活性有改变，如Na⁺、K⁺-ATP酶活性降低，而Ca²⁺、Mg²⁺-ATP酶活性升高，腺苷酸环化酶活性降低，5′-核苷酸酶活性增高，表明肌纤维膜的生化缺陷。假肥大型肌病中鞘磷脂较多，而胆碱磷脂和氨基乙醇磷脂较正常儿童减少。用同位素标记注入法观察到病肌肌膜对同位素的保留能力明显低于正常肌肉。

在对假肥大型病肌肌节的肌浆网培养中，发现其对Ca²⁺再摄入的能力比正常肌肉明显降低，肌浆网对Ca²⁺的亲和力也下降。PAGE分析中发现病人肌浆网蛋白成分出现两种异常组型，提示假肥大型肌病存在有不同类型。对有关肌膜上蛋白质异常的研究，逐渐阐明了肌营养不良的肌原纤维膜上缺乏一种分子量大而含量极少的蛋白质致营养不良素（dystrophin），这种蛋白质基因定位在X染色体的短臂上（X_P21）。严重肌营养不良病例中该蛋白质几乎全部缺乏或含量极低。

（二）血液的生物化学改变

⒈血清酶最早发现醛缩酶在假肥大型肌病时可增高10位以上，此后又发现CPK、转氨酶、LDH、PK、磷酸葡萄糖变位酶（PGM）、磷酸葡萄糖异构酶（PGI）、6-磷酸葡萄糖脱氢酶、磷酸丙糖异构酶（PTI）、磷酸甘油酸激酶（PGK）、磷酸甘油酸脱氢酶（GAPDH）、磷酸已糖异构酶（PHI）、苹果酸脱氢酶（MDH）、肌激酶（AMP激酶，MK）、腺苷酸激酶（AK）等在肌营养不良时都可增高，以假肥大型肌营养不良时最显著。CPK活性改变是肌病时最敏感的酶指标。假肥大型肌病初期CPK活性即可升高，可作为早期假肥大型肌营养不良症的诊断指标。一般病儿在出生后即可发现CPK升高，大约生后14-22个月达最高峰，有的在临床症状未出现以前CPK就已上升。CPK活性还可用于探测假肥大型肌病的带基因者，该型是伴X染色体遗传，病儿绝大多数是男性，女性往往是带基因者，用血清CPK方法检测病儿的母亲或姐妹，大约2/3的带基因者可被检出，20-30岁与40-50岁的女的平均值最高。妊娠早期常伴CPK值暂时性下降，其他类型肌病CPK活性也可升高，但不如假肥大型明显，恶性高热症患者常伴有肌病，血清CPK增高，多发性肌炎亦可明显升高。CPK-MB在假肥大型肌病病人中升高，同时可见LDH_1-3的升高，而女性带基因者主要是LDH₅升高。PK活性一般在肌病早期轻微升高，随着病程进展逐渐上升，严重期持续于高值。有人认为，用PK和CPK两种酶作交叉检测对肌病诊断更为可靠，CPK可检出2/3的带基因患者，其余1/3左右可用PK活性检测。

⒉血清蛋白类肌病患者中α₂-球蛋白增高，有时伴α₁-球蛋白升高。用免疫电泳法在β₁-球蛋白范围内出现一条额外的抗肌病带，位置与血液结合素相近。假肥大型肌病病人血中肌红蛋白明显增高，其浓度变化与病程起伏及对治疗的反应有一定相关，且在临床症状出现变化之前即可测出改变。肌红蛋白的测定对假肥大型带基因者的诊断也是比较可靠的指标之一。

⒊其他肌病病人血红细胞膜可发生改变，膜脆性、渗透性增高，膜脂质成分、ATP含量、K⁺流出速度、磷脂酶活性、膜Ca²⁺-ATP酶与底物的亲和力及对Ca²⁺影响的敏感性等与正常人RBC膜有明显异常。假肥大型病人血小板对5-HT摄入速度降低，肌肉组织中Na⁺增多，K⁺减少，细胞内水分减少。肌营养不良病人血中Mg²⁺含量显著低下，血糖一般在正常范围，葡萄糖耐量试验仅个别病人出现迟缓型曲线。

（三）尿的生化改变

⒈肌酸尿肌酸代谢障碍主要表现为：①尿中出现大量的游离肌酸。②尿中肌酐的排出减少。③肌酸的耐量改变。

肌营养不良病人早期可出现肌酸尿，患者尿中肌酸含量明显增多，但肌酸尿的程度与疾病的严重程度不成比例，如：晚期有明显肌萎缩者肌酸排出反而很少，肌酐的排出大为减少。因此，病人尿中肌酸指数（肌酸/肌酐比值）一般升高，而且在不同类型的肌病及不同时期中指数有所差异，这具有鉴别诊断的意义。在同一病人的病程中，临床症状的好转或恶化，也可见肌酸指数相应地下降或上升。

⒉核糖尿肌营养不良病人尿中有时可出现戊糖，但这是一种非特异性、非恒定的改变。病人排出的戊糖主要是核糖，24小时内比正常人多1倍。假肥大型病病人1/3左右尿中排出NAD⁺增多，有人认为核糖尿是由于肌物质耗损，核苷酸类降解的结果。

⒊氨基酸尿肌营养不良病人出现氨基酸尿，较多见于甘、亮、缬、苏、精、脯、组氨酸及代谢中间物（牛磺酸、甲基组氨酸）。其中一部分与肌酸的合成代谢有关。但假肥大型肌病尿中羟脯氨酸显著减少，这由于结缔组织增生，使排出量减少。氨基酸尿可能因蛋白质-氨基酸代谢紊乱所引起，而不是肾小管吸收功能的影响。

⒋肌红蛋白尿进行性肌营养不良病人尿中有肌红蛋白排出，这是肌萎缩的非特异性改变。

肌营养不良的生物化学改变虽在肌肉、血液及尿中出现异常，其检测对临床诊断有一定的帮助，但多为非特异性改变，一些特异性的实验诊断指标有今后深入探讨。