胱氨酸病的历史:临床管理的教训

摘要

胱氨酸病是一种罕见的疾病，因此，对这种疾病的认识和治疗进展相对缓慢。尽管胱氨酸病在100多年前就被发现了，但胱氨酸病的历史标志着我们对它的理解有了一些突然的飞跃，而不是由更大的研究团体推动的持续研究努力。主要的概念突破包括(a) 1903年的发现，(b)对肾范可尼综合征的认识，(c)认识到胱氨酸的组织积累反映了溶酶体膜上的缺陷通道，(d)将这一发现转化为半胱胺试验，(e)发现卡通基因，和(f)成功的干细胞治疗囊症小鼠。本文着重于这些里程碑事件的重要管理教训和潜在的新的治疗策略，可能在不久的将来显现。

1.胱氨酸病中的胱氨酸积累

胱氨酸病作为一种常染色体隐性遗传病，由突变引起卡通基因，它编码溶酶体膜中普遍存在的胱氨酸特异性转运体(胱氨酸苷)(图1）.由于胱氨酸酶有助于从溶酶体流出，纯合子卡通突变导致溶酶体内大量胱氨酸在晶体中积聚，明显破坏细胞器，导致凋亡细胞死亡和进行性器官功能障碍。超过90个突变卡通编码区和剪接区已有报道。在西方人群中，大约一半的胱氨酸病等位基因是由一个从第10个扩展到57.2 kb的缺失引起的卡通外显子通过相邻的SHPK和前两个外显子TRPV1辣椒素受体基因。这种删除被认为是公元500年左右在德国北部出现的。

埃米尔·阿伯哈尔登(Emil Aberhalden)是一个来自苏黎世的令人讨厌的人，奥托·威斯特法尔(Otto Westphal)形容他的科学生涯“从头到尾都是一场骗局”。然而，阿伯哈尔登似乎是第一个发现胱氨酸病的人。1903年，他描述了一个婴儿严重发育失败的孩子，尸检时发现肝脏和脾脏中有胱氨酸晶体[1］.胱氨酸的组织积累仍然是胱氨酸病的诊断标志。胱氨酸的升高可以在妊娠9-10周时从绒毛膜绒毛标本中直接定量，也可以在妊娠20周前从羊水中测定胎儿细胞(Jackson产前诊断，2005年)。在出生时，胎盘胱氨酸(2-5摩尔/克蛋白质)远远高于正常(0.1-0.2摩尔/克蛋白质)。虽然在一岁左右的时候可以用裂隙灯看到角膜晶体，但这些沉积物代表凋亡细胞留下的细胞外胱氨酸的结合，在出生时可能不存在。当婴儿在4-6个月大时发育失败时，可在循环白细胞中测定胱氨酸水平的诊断性升高。然而，白细胞胱氨酸的绝对水平在不同的实验室有明显的差异，淋巴细胞胱氨酸(5X正常)低于多形核白细胞。因为结果表示为微摩尔每毫克胱氨酸细胞蛋白质样品,可变性的报道白细胞胱氨酸水平取决于,在很大程度上,在白细胞如何孤立点的照顾,而不是从胱氨酸的方法测量引起的变异(胱氨酸绑定化验,自动氨基酸分析仪，或高效液相色谱)。为了尽量减少变异，加州大学圣地亚哥分校公布了白细胞分离方案(http://biochemgen.ucsd.edu/cystinosis/）.该方案强调通过将血液与等量的酸-柠檬酸-葡聚糖溶液混合，使红细胞在重力作用下沉淀一小时，来迅速分离白细胞。残留在上层的红细胞被裂解;样品经过酸化和冷冻后，运送到一个中心实验室进行蛋白质和胱氨酸的测定。使用这种方法，白细胞胱氨酸在正常受试者中几乎检测不到(0-0.12摩尔(半胱氨酸/克细胞蛋白)，而杂合子的胱氨酸水平约为这个值的4倍，胱氨酸水平约为正常的50倍，通常在1-10摩尔半胱氨酸/克蛋白之间。

2.胱氨酸病和肾范可尼综合征

1924年，Lignac在Aberhalden的观察基础上进一步指出，胱氨酸病患儿通常表现为严重的佝偻病[2］.1931年，范可尼第一次发现胱氨酸病与尿中物质的浪费有关，这些物质通常在通过肾小管时被重新吸收[3.］.DeToni通过记录尿磷酸盐消耗来解释佝偻病，他对这种管状病变进行了全面的描述[4和Debre等人注意到有机酸的排泄[5］.1936年，范可尼对这一课题有了进一步的贡献，他认识到这两种疾病的相似之处，即肾病型糖原性侏儒症和低磷性佝偻病，并提出在尿液中发现的有机酸可能是氨基酸[6］.1947年，登特对胱氨酸病儿童的尿氨基酸和蛋白质谱进行了表征，并证明这是由于吸收缺陷引起的[7］.

与大多数其他组织处理细胞蛋白的普遍转换不同，肾近端小管还必须应对肾小球滤液中含有的大量低分子量蛋白的日常负荷。这些蛋白质在通过近端管腔时进行内吞摄取，并被输送到溶酶体，在溶酶体中被降解为其组成氨基酸。有趣的是，新生儿可能在出生时表现正常，仅表现出轻微的氨基酸尿。然而，在4到6个月大时出现近端肾小管功能障碍，婴儿的生长曲线下降(图)2）.一岁时，凋亡细胞死亡导致近端小管的进行性萎缩，导致Clay等人描述的“天鹅颈”畸形[8］.

随着对肾范可尼综合征的认识，临床医生能够通过补充尿中丢失的关键成分来延长膀胱炎患儿的生命。这些治疗策略已经发展了很多年，并已被其他研究人员回顾[9，但以下几点值得注意。（1）低磷佝偻病可以在很大程度上通过每日口服补充磷酸钠来逆转。然而，由于磷酸盐盐是泻药，应在数周内逐渐增加剂量至50-100毫克/公斤/天磷酸盐，使血清磷酸盐水平(1小时)的峰值最终降至低的正常范围。此外，由于口服磷酸盐作为钙粘合剂和刺激甲状旁腺激素释放，最终口服磷酸盐剂量应与足够的骨化三醇(10-50 ug/kg/天)匹配，以确保膳食钙的充分摄取，以维持正常水平的完整甲状旁腺激素。（2)慢性体积收缩的修复对生长很重要。对于小婴儿，这几乎总是需要放置鼻胃管，最终，胃造口管。在定时收集尿液时估计尿量和钠尿可用于指导液体摄入和盐补充，并使血浆肾素水平正常化。（3）对于小婴儿，吲哚美辛(1.5-3毫克/公斤/天)可减少尿量和电解质损失约三分之一。但应同时使用奥美拉唑或其他现代质子泵抑制剂。Emma建议，当孩子接近学龄时，停用消炎美辛可能是谨慎的，并且报道说，此时引入ACE抑制剂可能延长肾功能[10］.（4）近端肾小管酸中毒和尿钾流失可能需要大量口服碳酸氢钠和钾补充剂，可能导致呕吐。校正最好用碳酸氢钠、柠檬酸钾和氯化钾的混合物。

虽然早期主要受肾范可尼综合征的影响，但未经治疗的儿童会出现一些非肾表现。头发的颜色通常是金色的，或者比父母的头发浅得多。然而，目前还不清楚这是一种与基因有关的特征还是色素沉着的紊乱，因为已经报道了许多黑色头发的例子。角膜晶体沉积在生命的第二年变得越来越明显。虽然一些儿童几乎不需要治疗，但畏光症很常见，大多数患者在童年早期就开始使用太阳镜。由于泪液的产生可能减少，润滑剂眼药水是有帮助的。如果眼睑痉挛开始影响日常生活，儿童应使用局部半胱胺滴眼液治疗。虽然角膜晶体似乎不会影响视力，但严重的角膜受累未经治疗可能导致带状角膜病变，从而模糊视力。进行性甲状腺功能障碍可能在前十年变得明显，血清TSH水平的升高应促使口服甲状腺素替代。

3.胱氨酸病和进行性肾衰竭

1952年，Bickel和Smellie指出，尽管治疗了肾范可尼综合征，囊性囊肿患儿仍会出现不可避免的肾小球滤过丧失[11］.在未经治疗的囊性细胞中，肾小球中可见多核足细胞[12，13，而肾范围蛋白尿和进行性肾功能不全相关的进行性局灶性节段性肾小球硬化掩盖了管状蛋白尿[14］.到1974年，这种预后变化不大，导致Royer在他的儿科肾病教科书中评论说，胱氨酸病的儿童通常存活到大约10-12岁，当他们死于终末期肾衰竭[15］.

然而，大约就在这个时候，儿科肾移植的进步让第一批患有囊性囊炎的儿童跨越了这个障碍。1970年，Mahoney等人报道了4例胱氨酸病患儿的同种异体肾移植存活率良好，并指出，如预期的那样，异体肾移植中没有胱氨酸病复发的证据[16］.当胱氨酸药物发展为终末期肾病时，他们可能有大量的蛋白尿和高尿量。然而，移植物血栓形成的发生率与一般人群并无不同，而且儿童在移植前习惯于大量饮水[14］.因此，尚不完全清楚他们是否需要移植前肾切除术，这一决定应谨慎处理。

4.胱氨酸病和半胱胺

20世纪60年代末，美国国立卫生研究院的研究人员发现，患者组织中胱氨酸的积累是由于从胱氨酸成纤维细胞或白细胞分离出的溶酶体中流出游离胱氨酸的缺陷[17- - - - - -22］.Patrick和Lake通过电子显微镜证实，囊性组织中的细胞内晶体被溶酶体膜包围[23］.推论如果能从溶酶体中调动胱氨酸，可改善进行性组织损伤;Schneider在1976年报道，巯基试剂，半胱胺，可以与溶酶体内胱氨酸反应，允许产生的混合二硫化物通过溶酶体膜的替代通道流出(图)3.)[24］.Gahl继续表明，用半胱胺衰竭的器官半胱氨酸进行长期口服治疗[25]，并组织了一项北美的半胱胺试验，证明了进行性肾衰竭的减缓，特别是在两岁前开始治疗并坚持处方剂量(1.3克/米)的儿童²分的qid) [26］.在对100名成年胱氨酸病患者的回顾性研究中，Gahl报告了胱氨酸病的晚期并发症(糖尿病、肌肉萎缩、甲状腺功能减退、肺功能障碍和死亡)随半胱胺治疗时间的延长而减少[27］.

尽管长期半胱胺疗法有明显的好处，但毫无疑问，严格坚持药物治疗是困难的。因此，白细胞胱氨酸应定期监测。在儿童早期，当大多数患者通过鼻胃管或在父母监督下接受半胱胺治疗时，白细胞胱氨酸突然下降到基线值的15%左右，接近杂合子范围，通常低于0.5摩尔半胱氨酸/g蛋白(图)4）.然而，在可变的“蜜月期”之后，平均白细胞胱氨酸倾向于逐渐上升，坦白地说，不服从的患者数量在青春期显著增加(Goodyer，未发表)。2010年，Dohil等人报告了他们比较肠溶包被半胱胺(25 mg/kg)和标准酒石酸半胱胺(47 mg/kg)的经验[28］.他们显示了相同的平均血清半胱胺水平，并且在每天服用两次肠溶制剂并持续1-2年的情况下没有明显的临床恶化[28］.一项肠溶半胱胺(Raptor Pharmaceutical)的II期临床试验现已接近完成，希望通过一天两次的给药计划来改善依从性。

5.胱氨酸病的成人并发症

随着肾移植和半胱胺治疗的出现，胱氨酸病的自然史发生了改变(图)5）.Nesterova和Gahl回顾了胱氨酸病的晚期并发症，包括肌病、脑病、糖尿病、男性不育症、视网膜变性、甲状腺功能减退和冠状动脉钙化[29］.一般来说，这些并发症的严重程度与未接受半胱胺治疗的年数有关。然而，半胱胺疗法并不能阻止最终肾移植的需要，也不能消除在成年期出现的许多使人衰弱的并发症。1988年，索尼斯等人报道了一例20岁男性远端肌肉萎缩，在没有支撑的情况下逐渐丧失坐位能力，但感觉和神经传导完好无损。在一项对101例移植术后患者的回顾中，大约一半的患者有明显的肌病，特别是由于咽部肌肉组织丧失而导致吞咽困难和口运动功能障碍，从而干扰言语[30.］.肌病也可导致轻度运动不耐受和肺功能障碍。

特劳纳等人最近描述了胱氨酸病患儿的微妙空间感知缺陷[31］.年幼的胱氨酸病儿童可能有微妙的学习障碍，可以通过学习干预来克服，减少对空间感知技能的依赖。20岁以后，未经治疗的囊性促炎成人可能会出现皮质功能障碍，伴有进行性意识混乱、震颤和癫痫发作[32］.Broyer等人报道，只有5%的患者在23岁时有脑病的迹象，但这一比例在27岁时迅速增加到45% [33］.有趣的是，Broyer等人发现半胱胺的晚期引入似乎改善了脑病的某些表现[33］.Mueller描述了一名患有胱氨酸病的妇女，她在29岁时出现了一些记忆丧失和轻度皮质萎缩，磁共振成像很明显。引入半胱胺后，大脑功能和皮质萎缩稳定，但远端肌病继续进展。如果这个病例具有代表性，在成人胱氨酸病中可能很难避免肌肉萎缩。虽然生长激素已被用于加速囊性囊症儿童的体细胞生长，但其对成人肌肉消耗的影响尚未被研究。

成年期胱氨酸病的经验提供了一些管理经验。首先，半胱胺治疗应尽早开始，并持续终生;肾移植并不会减少继续治疗的需要，甚至晚期引入半胱胺也可能提供临床益处。第二，在青少年时期坚持半胱胺疗法尤其困难，提高依从性和促进向成人护理系统过渡的策略至关重要。第三，在成年期出现的多种形式的器官功能障碍需要专门的胱氨酸病门诊治疗单位，因为治疗通常需要的专业知识远远超过需要肾移植时负责治疗的肾病医生的技能。

6.胱氨酸病和干细胞治疗

2009年，Syres等报道了成功的造血干细胞治疗小鼠胱氨酸病[34］.将野生型老鼠的细胞注入卡通(−/−)受者能够回到受损组织中，组织胱氨酸水平降低90%，器官功能恢复正常。这一显著的观察结果立即提出了一个问题:类似的策略在人类身上是否可行?一种方案是标准的骨髓移植，将来自健康捐赠者的骨髓干细胞注入接受了骨髓消融化疗的囊性病人体内。或者，患者自己的干细胞也可以通过转染野生型来纠正卡通基因在体外和被。尽管在考虑人体试验之前还有许多实际问题需要解决，但突变小鼠模型的研究为胱氨酸病的治疗打开了新的希望。

参考文献

1. E. Aberhalden， " Familiäre cystindiathese， "Hoppe-Seylers Zeitschrift für Physiologische Chemie，第38卷，557-561页，1903年。视图:谷歌学者
2. G. O. E. Lignac， " Uber storung des cystinstoffwechsels bei kindern， "德意志档案馆für klinische Medizin，第145卷，139-150页，1924年。视图:谷歌学者
3. G. Fanconi， <糖尿病和高糖血症的死亡>Jahrbuch Kinderheilkunde1931年，第133卷，第257-300页。视图:谷歌学者
4. D. Toni，《关于佝偻病(肾性侏儒症)和肾性糖尿病关系的评论》，Acta pædiatrica，第16卷，479-484页，1933。视图:谷歌学者
5. dr . M. J. Debre, F. Cleret, and R. Messimy，“迟发性佝偻病与néphrite chronique et une glycosurie共存，”Médecine des Enfants的档案， 1934年第37卷，第597-606页。视图:谷歌学者
6. G. Fanconi， " Der frühinfantile肾病-糖surische Zwergwuchs mit hypophosphatämischer Rachitis， "Jahrbuch毛皮Kinderheilkunde1936年，第147卷，第299-318页。视图:谷歌学者
7. C. E. Dent， "凡科尼综合征中的氨基酸尿;一项广泛使用基于纸分离色谱技术的研究，”生物化学杂志号，第41卷。2，第240-253页，1947。视图:谷歌学者
8. R. D. Clay, E. M. Darmady，和M. Hawkins， "凡科尼综合征肾脏病变的性质"病理学和细菌学杂志，第65卷，第5期2，页551-558,1953。视图:谷歌学者
9. M. J. Wilmer, J. P. Schoeber, L. P. van den Heuvel, E. N. Levtchenko，《胱氨酸病:诊断和治疗的实用工具》，小儿肾脏学第26卷第2期2, pp. 205 - 215,2011。视图:出版商的网站|谷歌学者
10. M. Greco, M. Brugnara, M. Zaffanello, a . Taranta, a . Pastore，和F. Emma，“肾病型胱氨酸病的长期结局:20年的单中心经验，”小儿肾脏学，第25卷，第2期12，页2459-2467,2010。视图:出版商的网站|谷歌学者
11. H. Bickel和J. M. Smellie，《氨基酸尿的胱氨酸贮藏病》《柳叶刀》号，第259卷。6718页，第1093-1095页，1952。视图:出版商的网站|谷歌学者
12. S. M. Bonsib和F. Horvath Jr.，“肾病综合征和范可尼综合征患儿的多核足细胞:诊断的独特线索”，美国肾脏疾病杂志第34卷第3期5、1999年。视图:谷歌学者
13. M. Chandra, M. B. Stokes，和F. Kaskel，《多核足细胞:胱氨酸病的诊断线索》，肾脏国际第78期10, p. 1052, 2010。视图:出版商的网站|谷歌学者
14. V. Langlois, P. Goodyer, D. Geary, L. Murray, S. Champoux，和D. Hébert，“胱氨酸病中的多尿和蛋白尿对肾移植没有影响:北美儿童肾移植合作研究的报告，”小儿肾脏学，第15卷，第5期。1-2，页7-10,2000。视图:谷歌学者
15. P. Royer，“Néphropathies secondaires ou associées a des diseases héréditaires”Nephrologie Pediatrique, p .罗耶。，R. Habib, H. Mathieu, and M. Broyer, Eds., pp. 79–89, Paris Flammarion Médecine-Sciences, 1973.视图:谷歌学者
16. C. P. Mahoney, G. E. Striker, R. O. Hickman, G. B. Manning, T. L. Marchioro，《儿童胱氨酸病的肾移植治疗》，新英格兰医学杂志号，第283卷。8，第397-402页，1970年。视图:谷歌学者
17. W. A. Gahl, F. Tietze，和N. Bashan，“从囊性白细胞分离的富溶酶体部分出缺陷的胱氨酸”，生物化学杂志第257卷16，第9570-9575页，1982年。视图:谷歌学者
18. R. steinz, F. Tietze, and W. A. Gahl，“暴露于胱氨酸二甲酯的正常和胱氨酸性白细胞的胱氨酸积累和清除”，美国国家科学院学报，第79卷，第5期。14，页4446-4450,1982。视图:谷歌学者
19. R. steinz, F. Tietze和T. Triche，“利用暴露于胱氨酸二甲酯的白细胞检测胱氨酸病的杂合子”，新英格兰医学杂志，第306卷，第306号24，第1468-1470页，1982。视图:谷歌学者
20. R. steinz, F. Tietze, and D. Raiford，“从分离的正常和胱氨酸人白细胞溶酶体中流出的氨基酸模式”生物化学杂志第257卷11，第6041-6049页，1982。视图:谷歌学者
21. A. J. Jonas, M. L. Smith, and J. A. Schneider，“atp依赖的溶酶体胱氨酸外排在胱氨酸病中有缺陷”，生物化学杂志第257卷22页13185-13188,1982。视图:谷歌学者
22. A. J. Jonas, A. A. Greene, M. L. Smith, and J. A. Schneider，“正常、杂合子和囊性成纤维细胞中胱氨酸的积累和损失，”美国国家科学院学报，第79卷，第5期。14，页4442-4445,1982。视图:谷歌学者
23. A. D. Patrick和B. D. Lake，“胱氨酸病:淋巴结溶酶体储存胱氨酸的电子显微镜证据”，临床病理学杂志第21卷第2期5，页571-575,1968。视图:谷歌学者
24. J. G. Thoene, R. G. Oshima，和J. C. Crawhall，“在体外和体内通过氨基硫醇去除细胞内胱氨酸”，临床研究杂志，第58卷，第2期1，第180-189页，1976。视图:谷歌学者
25. W. A. Gahl, L. Charnas, T. C. Markello, I. Bernardini, K. G. Ishak, M. C. Dalakas，“长期半胱胺治疗导致实质器官胱氨酸消耗”，生物化学医学和代谢生物学，第48卷，第48期3，第275-285页，1992。视图:出版商的网站|谷歌学者
26. T. C. Markello, I. M. Bernardini，和W. A. Gahl，“用半胱胺治疗胱氨酸病儿童的肾功能改善”，新英格兰医学杂志，第328卷，第328号16页，1157-1162,1993。视图:出版商的网站|谷歌学者
27. W. A. Gahl, J. Z. Balog, R. Kleta，“成人肾病型胱氨酸病:口服半胱胺治疗的自然史和作用”，内科学年鉴第147卷4，页242-250,2007。视图:谷歌学者
28. R. Dohil, M. Fidler, J. A. Gangoiti, F. Kaskel, J. A. Schneider，和B. A. Barshop，“每天两次半胱胺酸盐治疗儿童胱氨酸病”，儿科杂志第一百五十六卷第一百五十六期1,页71 - 75。2010年e3。视图:出版商的网站|谷歌学者
29. G. Nesterova和W. Gahl，“肾病型胱氨酸病:多系统疾病的晚期并发症”，小儿肾脏学，第23卷，第2期。6，第863-878页，2008。视图:出版商的网站|谷歌学者
30. B. C. Sonies, P. Almajid, R. Kleta, I. Bernardini，和W. A. Gahl，“101例肾病型胱氨酸病患者的吞咽功能障碍:长期半胱胺治疗的好处，”医学(第84卷)3，页137-146,2005。视图:出版商的网站|谷歌学者
31. D. A. Trauner, A. M. Spilkin, J. Williams，和L. Babchuck，“幼童胱氨酸病的特异性认知缺陷:胱氨酸蛋白基因对神经功能早期影响的证据，”儿科杂志号，第151卷。2，页192-196,2007。视图:出版商的网站|谷歌学者
32. A. J. Jonas, S. B. Conley, R. Marshall, R. A. Johnson, M. Marks, H. Rosenberg，“中枢神经系统受累的肾病型胱氨酸病”，美国医学杂志，第83卷，第83期5，第966-970页，1987。视图:谷歌学者
33. M. Broyer, M. J. Tête, G. Guest, J. P. Berthélémé， F. Labrousse，和M. Poisson，“胱氨酸病脑病的临床多态性。用半胱胺治疗的结果遗传代谢疾病杂志第19卷第2期1，第65-75页，1996。视图:出版商的网站|谷歌学者
34. K. Syres, F. Harrison, M. Tadlock等人，“骨髓细胞移植治疗胱氨酸病小鼠模型的成功，”血，第114卷，第2期。12, pp. 2542-2552, 2009。视图:出版商的网站|谷歌学者

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