糖原累积病 葡萄糖, 化合物, 糖酵解, 血循环, 人体

kewang

第一节  糖原合成、分解与代谢

【糖原的合成与分解】
食物中的碳水化合物经消化后以单糖形式（葡萄糖、果糖和半乳糖）被小肠吸收，进入血循环中的葡萄糖，一方面经无氧糖酵解与有氧氧化供给机体能量；另一方面可以糖原或脂肪形式贮存。肝脏是人体贮存糖原的器官，肌肉是糖原贮存的组织，其糖原合成过程相同，可用下列化学反应式表示：
        ①                     ②                       ③                                                                                                 ④
葡萄糖-------6-磷酸葡萄糖---------1-磷酸葡萄糖-------1-磷酸葡萄糖+三磷酸尿苷(UTP)------------尿苷二磷酸葡萄糖+糖原(Gn)---------二磷酸尿苷+糖原(Gn+1）

在上式中：①肝己糖激酶；②磷酸葡萄糖变位酶；③糖原合成酶；④分支酶。糖原合成过程是耗能反应。上述反应不断进行，由于分支酶的作用，使糖原分子形成许多分支，形状如“树”，其中含有许多葡萄糖分子。葡萄糖分子与分子之间通过1，4链（占93%）和1，6链相连。在分支外周末端的葡萄糖残基没有还原性。糖原分解都是从糖原分子的最外层开始。由于分支多，使肝脏在促糖原分解激素（胰高糖素和肾上腺素等）作用下能在短期内释放葡萄糖到血循环中去。在禁食状态下，血糖能保持于正常范围，全靠肝脏中糖原分解释放出葡萄糖；在进食后则有肝糖原的合成，故肝和肌糖原每天均处于动态平衡状态。如果长期禁食，已贮备的肝糖原将被耗尽，在这种情况下，肝脏释放葡萄糖的来源主要靠糖异生。无论是糖原合成、糖原分解和糖异生，最后步骤的产物都是6-磷酸葡萄糖。因此，作为6-磷酸葡萄糖产生的己糖激酶是前述3种代谢过程中的关键酶。下面图解简单显示糖原合成分解及代谢所需的酶（图3-12-1）。果糖和半乳糖通过代谢转变为1-磷酸葡萄糖，再通过磷酸变位酶转变为6-磷酸葡萄糖而合成糖原。

                                            （图略）

                                图3-12-1  糖原分解和糖异生途径

                        图中阿拉伯数字代表：①己糖激酶；②6-磷酸葡萄糖酶；③磷酸葡萄糖变位酶；
④糖原合成酶；⑤分支酶；⑥糖原磷酸化酶；⑦脱支酶。

【糖原代谢酶】
从图3-12-1中可见糖原合成和分解过程是需要许多酶参与。如果其中某种酶有缺陷则可引起糖原不能合成或分解而引起糖原累积病。下面介绍部分酶的组成及其编码基因。

（一）6-磷酸葡萄糖酶（G6P）    G6P系统含有几种亚基。G6P的作用是使葡萄糖变为6-磷酸葡萄糖，由其中的催化亚基完成。G6P位于细胞浆中的内浆网膜中，由36kD的高度糖基化的催化亚基和46kD的G6P转移酶组成，均为高度忌水性蛋白，分别有9和10次穿膜伸展区，两者相互作用以发挥生理作用，活性位点面向内质网腔。除G6P转运蛋白外，还有两个转运蛋白，分别名之为移位酶（translocase）T2、T3。G6P转运蛋白质为T1。T1的作用是将6-磷酸葡萄糖（G6P）转运入内质网腔中；T2是把G6P或焦磷酸水解所产生的磷酸运出内质网；T3是微粒体葡萄糖转运蛋白，其作用是把从G6P水解后所产生的葡萄糖运出内质网[1，2]。

G6P基因定位在染色体长臂17q21，长12.5kb。有5个外显子，每个外显子的碱基对：外显子I 309bp，外显子Ⅱ110bp，外显子Ⅲ 106bp，外显子Ⅳ 116bp，外显子Ⅴ大于2000bp，在5′和3′端还有509bp的不翻译区。前述G6P基因结构是用PCR扩增和直接测序鉴定的。在内质网膜中有6个伸展节段。G6P的特性为：①非常亲水性；②在微粒体中酶活性是潜伏性，只在微粒体裂解后G6P活性才表达；③将微粒体制备物与肝G6P在PH5.0、37℃下温育10min，G6P的磷酸水解酶（phosphohydrolase）活性即完全被灭活；④将人G6P cDNA转染给COS-1细胞所表达的G6P与人肝细胞微粒体中的G6P无何区别[1，3]。

移位酶T2的结构尚不清楚，但G6P T基因在GSD IC病人中正常，因此，推测移位酶有单独的基因，此基因定位在10p23.5～24.2[1,4]。

（二）糖原脱支酶（glycogen debranching enzyme, GDE）[1]    前面提到糖原颗粒有如“树”，有许多分枝。糖原溶解时先从最外周的分支通过脱支酶作用而释放出葡萄糖。在糖原中葡萄糖的相互连接有两种形式：一种是1，4连接，即葡萄糖分子中的第1位碳原子与另一葡萄糖分子中的第4位碳原子在α位连接在一起；另一种形式由第1位碳原子和第6位碳原子之间连接。这两种连接分别由糖原合成酶和分支酶（branching enzyme）催化。GDE是在一个多肽链上有两个独立的催化活性，这两个催化活性分别由寡-1，4→1，4葡聚糖（glucan）转移酶（transferase）和淀粉-1，6葡萄糖苷酶（α-glucosidase）来完成。它们之间互不依赖，独立地发挥催化作用。糖原经磷酸化酶作用后，在糖原的外周支链磷酸化酶耗竭时，在支点的远端保留着4个葡萄糖基（gluosyl）残基，转移酶活性把3个葡萄糖残基从一个短的外支转移到另一个葡萄糖残基的终端，由此而使1，6连接暴露出来，然后葡萄糖苷酶使遗留的支点（α1，6连接）水解，让磷酸化酶接近α1，4连接。整个的GDE活性需要转移酶和葡萄糖苷酶两种活性均保持正常。

在肌肉和肝脏中的GDE酶由一个基因编码，其在肝和肌肉中的表达则由不同的遗传物质控制。在肝和肌肉中GDE mRNA的异构体除了在5′端非翻译区序列外，其余均相同，是从单个脱支酶基因通过不同的RNA转录而产生。用猪肌肉中纯化的分支酶制备的多克隆抗体作免疫印迹分析，猪和人各种组织中的脱支酶常都是160kD[5]，但也有报告为174kD者。

GDE基因称GAL基因，定位于染色体1p21。GDE的RNA由596 bp的编码区和2371 bp 3′非翻译区组成。GDE基因有35个外显子，其DNA至少有85kb[4]。

（三）糖原合成酶    小鼠缺乏转录因子CCAAT增强子结合α（C/EBPα）基因则不能象正常小鼠一样，肝脏能贮积糖原。但用多态性微卫星侧面标志分析，排除了C/EBPα基因与GSD 0型糖原累积病相连锁。将患者肝脏匀浆与健康人肝脏匀浆混合不能使糖原合成酶激活，提示GSD 0型的缺陷在糖原合成酶。糖原合成酶基因命名为GYS2。定位在染色体12p12.2，共有16个外显子。

（四）磷酸化酶激酶    糖原溶解需要糖原磷酸化酶（phosphorylase），而磷酸化酶则需要糖原磷酸化酶激酶（PHK）激活。编码糖原磷酸化酶激酶的基因为PHK，PHK有三种同功酶，分别由三个不同的基因编码，它们的基因座定位为PHKA2在Xp22.1p22.2、PHKB在16q12-q13和PHKG2在16p11.2-p21.1[1]。肝和肌肉中的糖原磷酸化酶均由α、β、γ和δ4个亚基组成。此酶活性受α-和β-亚基中的特异性残基的磷酸化的调节，钙则通过δ亚基来调节酶的活性，γ亚基则具有催化活性[1]。

kewang

第二节  糖原累积病
糖原累积病（glycogen storage disease，GSD）是由于糖原合成和分解所需的酶有遗传性缺陷引起的一种临床上比较少见的遗传性疾病，其遗传方式大多数为常染色体隐性遗传，个别的类型为X-伴性遗传。因为糖原合成和分解牵涉到许多酶，不同酶的缺陷引起不同类型的病。不同的糖原累积病的类型虽各有其临床特征，但低血糖症和/或肌无力是所有类型的糖原累积病所共有的临床表现。本病多发生于婴儿、幼儿和青少年儿童，但也有到老年才发病者[1]。Applegarth等报告在加拿大的British Columbia新出生的活婴中患有某种类型糖原累积病的发病率为2.3/10万[2]。各种类型的发病率不同。
【分型】
糖原合成和分解需要许多酶参与。因此，糖原累积病（GSD）由于不同的酶有先天性缺陷，故本病可根据酶缺陷而分为许多类型，见表3-12-1。
表3-12-1
糖原累积病的分类

	酶的名称	基因定位	基因名称
0型	糖原合成酶	12p12.2	Gys2
I型 IA型	葡萄糖6磷酸酶	17q21	G6PC
Von Giarke病 IB型	葡萄糖-6-磷酸移位酶（T1）	11q23	G6PT1
IC型	磷酸/焦磷酸移位酶（T2）	11q23.3-24.2	G6PT2
ID型	葡萄糖转运蛋白（T3或GLUT-7）	－	－
Ⅱ型（pompe病）	酸性α-糖苷酶（酸性麦芽糖酶）
Ⅲ型      ⅢA	糖原脱支酶	1p21	AGL
（cori病） ⅢB	糖原脱支酶	1p21	AGL
Ⅳ型	糖原分支酶（GBE）	－	PYGL
（Anderson）病
Ⅴ型（McArdle病）	肌肉磷酸化酶	－	PYGM
Ⅵ型	肝脏磷酸化酶	14q21-22	PYGL
Ⅸ型	心脏磷酸化酶激酶	－	－
	肝脏磷酸化酶激酶α亚基异构酶	PHK A2	Xp22.1-22.2
	肝/肌肉磷酸化酶激酶β亚基	PHK B	16q12-13
	睾丸/肝磷酸化酶激酶γ亚基	PHK G2	16p11.2-12.1
Ⅹ型	葡萄糖转运蛋白	－	GLU-2
Ⅺ型	肌肉特异性磷酸酶互变酶	－	PGAM-M
Ⅻ型	醛酮酶缺乏	－	－

糖原累积病以I型最常见[1，2]。有些类型的糖原累积病由于缺陷酶由多种亚基或异构酶组成，因此可有多种亚型，Ⅺ型病例最少。
【病因与发病机制】
糖原累积病为遗传性疾病，其遗传方式除肝脏磷酸化酶激酶α亚基异构酶为伴性遗传外，其余类型糖原累积病均为常染色体隐性遗传。糖原累积病的病因为糖原合成和分解过程中所需的酶基因发生突变，其表达的相应酶活性完全丧失或大大减低，因此引起糖原贮备减少或糖原在细胞中堆积而致病。各种酶基因和酶突变包括点突变、缺失、插入和剪接突变，其中以点突变最为常见。下面按糖原累积病各种类型从文献中所收集到的酶突变列于表3-12-2[3~34]。

kewang

表3-12-2
各种类型糖原累积病酶突变

类型	点突变	缺失	插入	剪接异常
0型	Arg246停止（外显子5）			G+1T→CT (内含子65给位剪接位点)
	Asn39Ser
	Ala339Pro
	His446Asp
	Pro479Gln
	Ser483Pro
	Met491Arg
I型
1 A	Gly270The	175del GG		727G→T(外显子5)
	Gly722Thr	867del A		IVSI-1g<a
	Gln20Arg
	Try50终止
	Gly81Arg
	Try156Leu
	Gly188Asp
	Arg170终止
	Gly266The
	The338Pro
	Arg83Ile
	Gln347终止
	Asn264Lys
	Gln54Phe
	Try70终止
	Thr108Ile
	Try77Arg
	Ala124Thr
	Gly184Glu
	Leu211Phe
	Gly727Thr
	Gly122Asp
	His179Pro

kewang

类型	点突变	缺失	插入	剪接异常
II型	Tyr329Ser	1411del4	Insc258	IVSIC-13T→G
	Asp645Glu	(Glu471-移动)	(外显子2)	缺乏外显子18
	Gly615Arg	deltaN675	InsG2242
	Arg600His	(deltaAsn675)	(外显子16)
	Try46终止	2380del	Asn
	Arg515His	(Arg794-移动)	925ins6
	Arg524Gln	2815del GT	个核苷酸
	ArgX2524Gln	(The939-移动)	(外显子19)
	+另一等位基因糖原分支酶不	del20核苷酸
	表达	525delT
		Del外显子18
Ⅲ型	Gly1448Arg	3964delT		IVS32-12A→G
	G3737A外显子
	G4742C外显子
Ⅳ型	Arg524Glu	外显子13部分		1844+G→A
	+另一个等位基因无表达	缺失
	Arg515His	外显子单个碱基
	Arg524Gln	缺失导致框架
	Len224Phe	移动而提前终止编码
	Tyr329Ser	A→G（ATG→GTG）
		使最初密码不翻译
		794/795del AA

kewang

类型	点突变	缺失	插入	剪接异常
Ⅴ型	Arg49终止
	Tey361终止
	Gly685Arg
	Arg575终止
	Gly204Ser
	Gln665Glu
	Tey797Arg
	Arg193Tey
	Arg540终止
	Arg684Tyr
	Thr487Arg
Ⅵ型	Asp338Ser Asp376Lys	外显子13部分缺乏		内含子14 5′端剪接位点一致引起内含子14停滞和2个不合理的5′剪接位点的利用内含子4，3剪接位点一致引起外显子5遗漏
Ⅸ型	PHKA2 I型 19种突变
	Ⅱ型 12种突变
Ⅹ型	Gly97Asp
	Gly209Ala
Ⅺ型	Tey420终止
	无突变
Ⅻ型	醛酮酶缺陷

kewang

关于I型病人中的磷酸转运蛋白的基因目前尚未确定，有些学者认为这种蛋白有其特殊的基因座[35]；但另外一些学者诊断为1b和IC亚型的I型糖原累积病病人中的突变都是G6PT基因突变，因此认为不存在IC蛋白基因。关于基因型与表型之间相互关系，大多数研究者认为两者无相关，即使基因型相同的病人其表型也可不同。
本病的病理生理改变是：肝脏中糖原不能合成或不能分解→空腹、夜间和白天延迟进食时发生低血糖→低血糖症状。如果在肝脏中长期大量糖原累积，则会使肝细胞功能发生障碍，肝纤维化，最后发生肝硬化；如果肾脏细胞中有大量糖原累积，也将影响肾功能；肌肉中糖原累积，一方面在肌肉活动中，因肌糖原分解障碍而不能供给肌肉活动时所需能量，故有肌肉软弱无力。反复发作低血糖，可导致神经系统的损害。心脏中糖原累积易发生心功能不全。
【临床表现】
本病临床表现因发病年龄、类型和受累器官不同而极不均一。本病为遗传性疾病，故发病时间多在新生儿和婴幼儿，少数病人到成年早期才发病。下面是各种类型的临床表现。
一、糖尿累积病O型
此型是由于缺乏糖原合成酶，故肝细胞中贮备肝糖原不足，餐后4~6h肝糖原含量只有正常人的0.5%[36]。多在出生后几小时即发病，如果未及时发现，则婴儿可死于低血糖和酮中毒。在进食后，低血糖和酮中毒迅速被纠正，但由于葡萄糖不能迅速被肝细胞利用以合成糖原，葡萄糖在血中堆积而引起高血糖。故本病患儿的临床特点之一为低血糖—高血糖交替出现，即白天高血糖，夜间低血糖。由于肝脏释放葡萄糖量大大减少，因此糖异生作用通路代偿性加强，故有高乳酸血症和酮血症，表现为代谢性酸中毒（乳酸酸中毒），这也是引起患儿死亡原因之一。此外，血中丙氨酸也增高（作为糖异生作用的基质）。早期无肝脏增大。
对出生后几小时的婴儿如果出现低血糖，同时又有酮血症即可作出本病的临床诊断。确诊可作肝活检和病理切片检查。本型病人肝脏病理检查的特点是肝细胞胞浆中糖原颗粒稀少，偶可见糖原体排列，说明肝糖原不是完全没有。肝脏有中度脂肪增多。
本病罕见，临床表现各病人间疾病的严重程度因残余糖原合成酶活性程度不同而不尽相同，少数病人症状很少或无症状，出生几年之后才确诊者。
二、糖原累积病I型
此型病人有IA、IB、IC和ID 4个亚型，但临床上最常见者为IA和IB。此型病人由于G6P酶有缺陷，使葡萄糖不能进行磷酸化，既不能合成肝和肌糖原；糖异生通路也被阻断，故此型患者在糖原累积病中是最严重的一型。估计发病率为1/200 000。各亚型的临床表现分述如下：
（一）IA型临床表现    此型病儿在出生后即出现低血糖，严重者有抽搐、昏迷，如不喂食，即可死于低血糖。在出现低血糖的同时，如果在进食后3~4h未给喂食，则出现高乳酸血症、酮中毒和代谢性酸中毒，表现呼吸深快。低热也常见，但不一定是由于感染。
频繁发作的低血糖和长期的大量糖原累积可导致神经系统损害，如运动、识别能力发育延迟。肾小球和肾小管细胞能量缺乏，肾血流量增加和肾小球滤过率增加以代偿能量供给不足，长期则引起肾功能不全，加上肾脏中有大量糖原堆积，最终导致肾小球萎缩。肾小管扩张、间质纤维化。近端肾小管损伤表现有糖尿、低钾血症和普遍性氨基酸尿；远曲小管损伤则有高钙尿，尿不能酸化和低钾血症等。在幼少年患者，可出现蛋白尿。晚期病人可出现高血压，最后可发展为肾功能不全。
患者有严重的高脂血症，最高血甘油三酯可达1 000mg/dl[36]以上。临床上在上肢伸侧和臀部可发生发疹性黄色瘤。高脂血症使血液粘滞度增高，故易患急性胰腺炎。尽管有明显的高脂血症，但患者发生动脉粥样硬化的危险性却不增加，可能与apoE升高具有抗衡粥样硬化发生危险作用有关；加之apoE3和apoE4具有明显的多态性，结合甘油三酯容量大，可增加甘油三酯的清除[37]。
长期存活的患者（大多数在成年期20~30岁）可发生肝腺瘤（单个或多个），其中有些病人肝腺瘤可发生出血和癌变。wolfsdorf等的经验是：即使从婴儿时期即持续用葡萄糖治疗也不能防止局灶性肝脏病变的发生。
骨质疏松可以发生在疾病较后期，其发病机制与甲状旁腺激素、降钙素和维生素D代谢无关。骨矿含量减少，可能与乳酸酸中毒、血皮质醇升高，对生长激素抵抗和青春期发育延迟有关。
其他少见临床表现有肺动脉高压、多囊卵巢、进行性心力衰竭等。患儿不能茁壮成长，身材比同龄小孩矮，如果能得到及时有效的治疗，智力可不受影响。少数病人除肝肿大外无其他症状[20]。
（二）IB型的临床表现    病人临床表现与IA型相同，不同的一点是此型（IB）病人有中性白细胞减少和功能不全，故易反复发生感染，如炎症性肠病。临床表现与Crohn病相似[36]。
（三）1C型和1D型病例报告极少。对它们的临床表现还没有全面的描述。
三、糖原累积病Ⅱ型
糖原累积病Ⅱ型是由于溶酶体中酸性α-糖苷酶（又称酸性麦芽糖酶）缺乏，编码这种酶的基因为GAA，这种酶使溶酶体中糖原降解，缺乏这种酶则导致溶酶体中糖原堆积。在我国台湾，Ⅱ型糖原累积病的婴儿型最为常见[38]。此外，还有幼少年和成人型。从基因敲除的小鼠模型，除骨骼肌、心脏、呼吸道和血管平滑肌外，肝、肾、脾、唾液腺、周围神经的Schwann细胞和中枢神经系统的神经元的亚批（subset）中细胞的溶酶体中均有糖原堆积，此种病理改变与本型的婴儿型相似[39]。Fernandez等[40]报告在成年发病的Ⅱ型糖原累积病人的肌肉中，除了有溶酶体糖原累积病Ⅱ型的病理特征外，发现有线粒体中的包涵体有非全结晶（paracrystalline in clusion）和某些肌肉纤维的胞浆中有Hirano小体。
本型病人病变范围广泛，除骨骼肌受累外，呼吸道、消化道、泌尿生殖道和血管平滑肌均可受累。严重型的幼儿有骨骼肌运动发育延迟，四肢、肩胛带和骨盆带肌张力减退，小腿尤为突出。随着年龄的增大，肌张力进行性减退，可出现呼吸衰竭。血清肌酸磷酸激酶升高，肌肉中酸性1，4-α糖苷酶活性严重缺乏，小于0.03mU/mg蛋白。肌电图显示为混合性肌张力性/肌瘤性图像。个别婴儿患者颅脑影相（CT或MRI）有脑积水，但无脑室系统梗阻，其发病机制尚未肯定。
四、糖原累积病Ⅲ型
从糖原贮存中把葡萄糖释放出来需要两种酶的作用：即糖原磷酸化酶和糖原脱支酶（GDE）。后者在一个单一的肽链上有两种互不依赖的催化活性：即寡1，4→1，4葡聚糖（glucan）转移酶和淀粉-1，6-糖苷酶。GDE要有完全的活性需要这两种酶具有正常的活性。当GDE活性缺乏时，糖原颗粒最外层的分支点被分解后，糖原则不再分解，由此导致磷酸化酶限制性糊精的堆积（异常型糖原）。
肝脏和肌肉中的GDE酶是由一个脱支酶基因通过不同的mRNA转录而表达，除了在5′非翻译区不同序列外，肝脏和肌肉中GDE酶是相同的。根据GDE酶活性缺失的组织不同，糖原累积病Ⅲ型可分为ⅢA、ⅢB、ⅢC和ⅢD。ⅢA型是肝和肌肉中GDE活性均缺失；ⅢB型只有肝脏中GBE缺失；ⅢC型是指GDE两个组成的酶活性中只缺失糖苷酶活性；ⅢD型则只有转移酶活性缺失。在美国本型糖原累积病ⅢA型占80%~85%；在以色列则ⅢB型占75%，主要是非血统的非Ashkenazi犹太人。ⅢC和ⅢD型病人极少见[36]。
本型临床表现与I型糖原累积病大致相同，在婴儿和儿童期两者很难鉴别。本型临床表现包括禁食时发生伴有酮中毒的低血糖，肝脏肿大，生长迟缓和高脂血症。与糖原累积病I型不同的临床特点有[36]：①因为葡萄糖可从最外层分支点的1，4节段和糖异生作用产生，故能耐受较长时间的禁食，低血糖较轻，只有在感染或其他应激和禁食时间较长时才引发低血糖；②只有在饥饿状态才发生酮中毒；③因为糖异生作用通路是畅通的，故无血乳酸和尿酸升高，肝糖原溶解不增加；④高脂血症较轻；⑤肾脏不增大，也不发生肾功能不全；⑥肌肉乏力在儿童期不突出，但到30~40岁时则变得明显，主要表现为肩胛带和骨盆带近端肌肉无力；⑦可在青春期发生肥厚性心肌病，少数病例可因心功能不全而死亡。用超声检查有心室肌肥厚是常见的；⑧25%的病人可发生肝脏腺瘤，但不发生癌变；⑨肝肿大可逐渐缩小，到成年期可缩小到正常，但也有少数病人发生肝硬化、脾脏肿大，并发食道胃底静脉曲张破裂出血[41]。
五、糖原累积病Ⅳ型
本型是由于糖原分支酶（GBE）活性缺乏而引起糖原在肝脏、心脏和其他器官堆积，使受累器官发生病变和功能障碍。
本型多发生于婴儿及儿童，少数在青少年期发病，临床表现不均一，从新生儿表现为致命的神经肌肉疾病，进展性肝硬化到轻度非进展性肝脏病[26]。肝脏受累者有腹胀，婴儿不能茁壮成长，肝脏肿大和肝硬化腹水；有肌肉受累者则有肌张力减低；心脏受累者可发生心肌病，反复发生心力衰竭。有的病人也可发生肝细胞癌[26]。Cox等[42]报告在3个同胞胎儿，分别于妊娠13，12和13周时即出现水肿、肢体挛缩和不运动。尸体解剖证明皮下有液体潴留和肌肉严重的退行性变。在肌肉和上皮角质细胞中有大量淀粉酶抵抗的酸性schiff-阳性物质堆积。第3个胎儿用纤维母细胞作酶学研究证实为GBE活性缺乏的严重型。
六、糖原累积病Ⅴ型
本型病人于1951年由McArdle首先报告，故又称McArdle病。其病因是由于肌肉糖原磷酸化酶（M-Gp, myophosphorylase）缺乏所引起肌肉中糖原堆积。M-Gp缺乏则是由于酶基因（有20个外显子）发生突变。大多数突变均使M-Gp被截短，但也有其他突变。在美国、英国、日本、意大利和西班牙的病人中最常见的突变为Arg 49终止编码。在M-Gp两个等位基因中只要一个有突变即可有临床表现。有些病人未检出有糖原磷酸化酶突变，目前尚无满意解释。除肌肉中有M-Gp缺乏外，肝和脑中也缺乏，但3种器官中的M-Gp由不同的基因编码[43]，故在肌肉、肝和脑中有3种Gp同功酶。
在病理上骨骼肌纤维有退行性变。Martinuzzi等[44]对25个不相关的病人作了27例次肌肉活检。19%的病人有阳性M-Gp纤维。M-Gp两个等位基因有突变者则无M-Gp的转录和翻译，换言之，即肌肉中没有M-Gp表达。1/2的病人有广泛性骨骼肌坏死[45]，也可有空泡性肌病的病理表现。
根据临床表现，本型病人可分为3型：迅速致命的新生儿型、先天性肌病症状的较轻型和具有肌痛、易疲劳、痉挛和肌球蛋白尿的经典型[45]。这些类型的存在，使本型病人临床表现不均一。基因型与表型之间无相关。约一半的病人有家族史。临床表现从可无任何症状到具有典型的运动不耐受、肌痛、肌痉挛和运动后肌球蛋白尿[1，46]。Wolfe等[1]报告1例在73岁才出现非对称性上臂近端肌肉无力，过去从无肌痛、肌痉挛和肌球蛋白尿，但肌酸激酶水平升高，肌肉活检有空泡性肌病和M-Gp活性缺如。
七、糖原累积病Ⅵ型
本型病人是由于肝脏糖原磷酸化酶活性减低，使肝糖原分解受阻而引起肝脏中糖原堆积。此型病人在临床上极为少见。编码肝脏中糖原磷酸化酶的基因为PYGL，定位在14q21-22，基因结构尚未完全弄清。与M-Gp为同功酶，除5′非翻译区序列不同外，其余部分相同。本型糖原累积病又称Hers病[31，47]。
肝糖原分解需要肝糖原磷酸化酶（H-Gp）参与，H-Gp缺乏，同样引起肝脏中糖原堆积。对Mennonite家系用PYGl基因侧面遗传标志进行连锁分析证实此家系糖原累积病Ⅵ型与PYGL基因连锁，多点优势积分（LOD score）为4.7。对逆转录-多聚酶链反应（RT-PCR）产物进行测序以检查基因组突变，表明患者PYGL mRNA的外显子13全部或部分缺失。这一突变估计在Mennouite家系的染色体中有3%，约有0.1%的人群患病[30]。
本型病人临床表现虽然也引起肝肿大和低血糖，但症状较轻，因为患者M-Gp活性正常，故活动时不引起低血糖。
八、糖原累积病Ⅸ型[36]
肝和肌肉中的糖原磷酸化酶需要磷酸化酶激酶（phosphorylase kinase, PHK）激活。糖原累积病Ⅸ型就是由于磷酸化酶激酶缺乏而引起糖原堆积。本型为最常见的一种肌肉受累的糖原累积病的类型，在出生婴儿中的发病率约为1/100，000。在所有糖原累积病中，本型约占1/4。
PHK是一种复杂酶，由α、β、γ和δ四个亚基组成，前面已提及。这些酶的亚基如果发生突变，则可引起肝或肌肉中磷酸化酶激酶活性缺乏，从而使肝、肌肉或周围血细胞中糖原磷酸化酶活性减低。PHKA2基因突变使肝中的PHKα亚基也发生突变，从而引起伴性糖原累积病（X-link glycogen storage disease），这是在本型中最常见的类型。其肝中PHK缺如，而在肌肉中活性正常。此型中还有一种亚型，即伴性糖原累积病Ⅱ型。在这一亚型中，肝中PHK活性低，而在红细胞和白细胞中则正常，甚至增高。此种亚型是由相同基因缺陷引起。与典型的伴性糖原累积病不同的是：体外实验伴性糖原累积病亚型没有PHKA2缺陷，其发病是因为此种亚型是由PHKA2中公认的调节区突变所引起。因此，肝脏中糖原磷酸化酶功能减低可由PYGL、PHKA2、PHKB和PKG2 4种基因突变引起。
PHKA2、PHKB和PHKG2突变引起相同的类型，其临床表现与PYGL突变引起者相同，在临床上由PYGL基因突变引起的Ⅵ型糖原累积病不能与由PHK缺乏引起者相鉴别，除非作基因突变鉴定。
1999年还报告由于心脏中PHK单独缺乏而引起婴儿发生肥厚性心肌病（非阻塞性）。此婴儿在胎儿期即有心脏进行性增大。出生时作心电图检查有高的QRS波，PR-间期缩短。婴儿死于心衰和/或肺压缩[47]。迄今只有5例报告。
九、糖原累积病Ⅹ型
本型糖原累积病是由于肌肉特异性磷酸甘油变位酶（muscle-specific phosphoglycerate mutase, PGAM-M）基因有突变引起。Hadjiyeorgion等[22]报告1例日本病例在密码子209位有G→A突变，导致PGAM-M有甘氨酸被门冬氨酸取代。临床表现与McArdle病相似，有运动不耐受和肌肉痉挛。
十、糖原累积病Ⅺ型
本型糖原累积病又称Fanconi-Bickel综合征是由于葡萄糖运载蛋白-2（GLUT-2）基因有突变引起，但有的病例未发现GLUT-2基因突变，因此对此综合征是否为单基因病仍有疑问。Akagi等[48]报告2例日本病人，GLUT-2基因无突变。
此综合征临床表现有肝肾糖原堆积而引起肝肿大和肾脏肿大，同时有Fanconi肾病（即表现有糖尿、氨基酸、肾小管性酸中毒等），对葡萄糖和半乳糖利用发生障碍和不耐受，严重身材矮小[48，49]。此综合征极为少见，到2000年1月，文献中只报告了5例。
十一、糖原累积病Ⅻ型
此型糖原累积病是近年来提出来的。主要缺陷在醛酮酶（又名缩醛酶，aldolase）[34]。目前对此型糖原累积病的临床表现因报告的病例不多，但被列入糖原累积病肌病中，故其临床表现与其他类型的糖原累积病引起的肌病相似。
【实验室检查与特殊检查】
由于糖原累积病有诸多类型，每种类型中受累组织不同，因此实验室检查结果也不相同。有肝脏受累的类型者则有不同程度的禁食低血糖；单独只有骨骼肌或心肌受累者则无。实验室检查除血糖外，与糖原合成和降解有关的一些血液成分也随之发生变化。
在有糖原合成和降解中有肝脏受累的类型，血中酮体和阴离子间隙升高，乳酸、尿酸和丙氨酸水平则降低；进食后，前述异常则完全纠正。有肌肉受累的类型则有磷酸肌酸激酶水平升高，严重者出现肌球蛋白尿（色素尿）。
肝脏B超和CT可检出并发的肝细胞腺瘤。心脏受累者心电图上有心肌肥厚图像。肌肉受累者肌电图上肌张力性/肌痛性改变。
【诊断与鉴别诊断】
糖原累积病是遗传性疾病，且呈家族性发病。诊断包括临床诊断、分型诊断和病因诊断。
一、临床诊断
在新生儿和婴幼儿在延迟喂食的情况下频发低血糖抽搐和神智不清，喂食或注射葡萄糖后即可恢复；特别在出现低血糖的同时有呼吸深快的酸中毒症状，这是诊断糖原累积病的重要临床线索。肝脏肿大使右上腹隆起是有肝脏受累的类型中常见的体征，有些类型肝脏肿大呈进行性（如I型）。实验室检查应包括血糖、血酮体、乳酸、血脂和尿酸（禁食和餐后）的动态变化。或每h抽血测上述指标一次，直至血糖降到2.2mmol/L(40mg/dl)时再作口服葡萄糖负荷试验，同样每h取血测相同的指标（葡萄糖量按1.75g/kg体重）[36]。胰高糖素刺激试验对糖原累积病的临床诊断有帮助，特别是肝型糖原累积病。试验方法是静脉推注（或肌注）胰高糖素，剂量为30μg/kg体重，最大剂量不大于1mg。取注射前和注射后30，60，90和120min血测定血糖和乳酸。0型病人在进食2h后有血糖升高，血乳酸下降；但进食8h作此试验，则血糖和血乳酸均无升高反应。I型病人无血糖升高，只有血乳酸升高，Ⅲ、Ⅵ和Ⅸ型病人血糖稍升高或不升高，血乳酸也不升高[36]。Dunger等[50]观察了13例I型，15例Ib型、12例Ⅲ、10例Ⅸ型病人对胰高糖素的血糖和血乳酸的反应。结果：①所有Ib型和Ⅲ型病人注射胰高糖素后血糖上升小于1mmol/L；I型和Ⅸ型则反应变化较大，有血糖稍有升高、不升高或反应正常者；②所有I型和Ib型患者在注射胰高糖素后120min血乳酸水平均大于2.4mmol/L；Ⅲ型和Ⅸ型则低于2.4mmol/L。只有肌肉受累的糖原累积病，胰高糖素试验反应正常。
二、分型诊断
根据临床表现可以对某些类型糖原累积病作出分型诊断。如Ⅺ型糖原累积病，临床上除糖原累积病的肝肿大外，还伴特征性Fanconi肾病，其他类型的糖原累积病则均无此种临床表现，但其他类型糖原累积病，只根据临床表现则不能作出肯定的分型，如Ⅵ型和Ⅸ型在临床上不可能进行鉴别。对糖原累积病作出分型诊断必须依赖于受累组织细胞中的酶活性测定。但是，糖原累积病有12型之多，有的类型其缺陷酶由两种或两种以上的亚基组成，或者是由几种作用互不依赖的酶组成的复杂酶系。因此在作酶活检测定前应该有个假定的、有缺陷的酶检测的方向。Dunger等[50]提出的对糖原累积病分型的筛选的方案是有用的。其方案见图3-12-2。

kewang

图3-12-2  糖原累积病分型筛选

根据上述筛选方案，然后再作酶活性测定，这样可缩小酶活性测定的范围。酶活性测定步骤复杂，难以广泛应用于临床分型。Ding等[7]用免疫印染分析法测定了Ⅲ型糖原累积病的酶活性（包括转移酶和α-糖苷酶）。此方法的原理是从病人活检所得组织制成匀浆作为抗原，与从猪肌肉中纯化的脱支酶所制备的多克隆抗体作Western印染分析，可以将ⅢA、ⅢB和ⅢD型病人鉴定出来；用培养的羊水细胞可对胎儿可作出生前诊断。

I型糖原累积病的G6P活性的测定的原理是测定每克蛋白，每min释放出来的磷离子，1U的G6P活性是每min释放1μmol的磷离子。因为G6P在微粒体内，微粒体膜是限制性膜，具有选择性通透性。微粒体膜破裂后才有G6P活性表达。故测定G6P活性需测完整的和膜破裂后微粒体每min释放出来的磷离子的量，分别以IM（intact microsome）和DM（disruptive microsome）表示，同时要测定象G6P一样只在微粒体破裂后才有活性表达的甘露糖-6-磷酸和焦磷酸酶和蛋白质浓度。测定IM和DM状态下G6P的比例，然后再通过公式计算出完整微粒体中G6P的活性。测定前要分离出活检组织匀浆中的微粒体[51]。Stamm等[52]测定一例成年部分性G6P缺乏的病人结果为每克蛋白含2.4和1.98μmolpi/min，磷酸酶31.2μmolpi/min（正常对照者分别4.7±1.9和25.1±6.5μmolpi/min）。

各种类型的糖原累积病中的酶活性均可测定，其方法各异，这里不作逐个介绍。总之，酶活性测定可确定糖原累积病的类型。正是由于酶活性测定进行分型步骤繁杂、费力、费时，因此有些作者提出可以DNA为基础的方法对怀疑患有糖原累积病IA型来进行初步筛查，可免除作肝活检和酶学诊断[9]。

具有周围中性和单核白细胞减少或功能异常的I型糖原累积病中的IB和IC型可用周围中性白细胞作试验以检出IB型病人酶的功能，并可与IA型鉴别[53]。IB型病人的中性白细胞在加入葡萄糖时，NADPH氧化酶几乎无增加，而IA型病人则明显增加。这是因为Ib型病人的中性白细胞缺乏对细胞外葡萄糖反应与加入葡萄糖不能提高细胞内G6P水平有关，由此限制了在已糖-1-磷酸旁路中NADPH的产生。此试验对确定IB型病人的中性白细胞是否有功能异常是有力证据。

三、病因诊断（基因诊断）

各种类型的糖原累积病都是由糖原合成或糖原分解过程中某种酶缺如或活性减低。这些酶缺陷与酶的相关基因发生突变有关，只有极少数某种类型的糖原累积病人中未检出有相关基因突变。

检查基因突变都是采用分子生物学方法。常用方法为以多聚酶链式反应（PCR）为基础，即在提取酶基因DNA，对酶的所有外显子或个别外显子、或所有外显子和内含子进行PCR扩增，然后对扩增后的产物进行DNA测序，或作单链构象多态性（SSCP），或作限切酶长度多态性（RELP）分析以检出突变。最近报告用TaqMan-等位基位-特异性扩增方法（TaqMan-ASA）应用于糖原累积病IA型中的点突变的检查[54]。此方法是用两套等位基因特异性引物，在有TaqMan探针存在情况下，用荧光检测器对配对的PCR扩增进行实时监测。此方法是测定扩增的效率（efficiency），而不是测定终点PCR产物的存在或不存在。根据“阈值”循环确定的两种PCR扩增效率的差异来鉴别突变的和正常的等位基因，因此，使设计等位基因-特异性引物有较大的灵活性和对等位基因判断有较宽松的技术界限。此方法还可用来筛选新生儿其他遗传性代谢性疾病中的点突变。

检查基因突变的标本可用活检所得的肝或骨骼肌的新鲜标本，也可用周围血白细胞，或培养的皮肤纤维母细胞。
肝性糖原累积病有低血糖者应与其他原因引起低血糖的疾病鉴别，可根据有无酮中毒和血乳酸水平来鉴别，其他疾病引起的低血糖一般均无前述实验室检查（见第三篇第二章低血糖症）。肌肉单独受累的糖原累积病（如V型）则应与其他代谢性肌病鉴别，如线粒体肌病、进行性肌营养不良、近端肌紧张性肌病等。肌肉活检有助于作出鉴别诊断，由糖原累积病引起者肌细胞中有糖原堆积。

【治疗】
不同类型的糖原累积病治疗的方法有所不同。有的病人无症状，同一类型的糖原累积病，其疾病的严重程度也不相同。一般来说，新生儿和婴儿患者疾病较严重，治疗也较困难。年龄较大的儿童，由于依从性较好，治疗也较容易。本病为遗传性疾病，故难以根治，但近些年发展起来的基因治疗，有可能使糖原累积病得到根治。治疗方法如下。

一、饮食治疗
饮食治疗是一种对症治疗，即防止可导致威胁病人生命的低血糖症发生。饮食治疗主要用于有肝脏受累、易发生低血糖、酮中毒和乳酸中毒的新生儿和儿童患者。饮食治疗的原则根据糖原累积病类型和病人情况，按时给患儿补充葡萄糖的来源，以满足餐后状态所需葡萄糖。0型、I型、Ⅲ型、Ⅵ型、Ⅸ型、Ⅺ型都需要饮食治疗，但提供葡萄糖来源的间隔时间有所不同。0型和I型白天需每隔2～4h补充一次，夜间每3～4h一次；Ⅲ型可隔4～6h补充一次，而Ⅵ和Ⅸ则只需在睡前加餐一次即可。但必需根据所监测的血糖和乳酸水平的变化来调整间隔时间。提供葡萄糖的食品不宜直接用葡萄糖，因为葡萄糖吸收快，维持时间短，且对某些类型病人带来不利影响。如0型糖原累积病可引起高血糖和高乳酸血症，因为维持时间短，给予葡萄糖的间隔时间更短而使病人得不到休息。比较公认的能提供葡萄糖来源的食品为未煮过的大米淀粉（cornstarch），其优点为在肠道消化吸收较慢，可使喂食间隔时间延长到4h，且不会出现高血糖，剂量为2g/kg体重/每次。也可用乳类食品，其中含有等于白天所计算出来的葡萄糖产生速率的葡萄糖量。所需的最小的葡萄糖量可用下列公式来计算基础状态下葡萄糖产生率：Y=0.004X3 -0.214X2+10.411X-9.084[36]。式中Y为每min产生的葡萄糖的量（mg），X为体重（kg）。Wolfsdorf等[55]总结从0.8±0.4岁开始用大米淀粉作为提供葡萄糖来源的食品，总治疗时间为13.9±5.0年，17例病人都是I型病人。在治疗24h过程中监测血生化改变。结果是：①17例病人平均每h血浆糖浓度为4.2±0.9mmol/L，其中4例有血糖低（2.8mmol/L）的短暂时间；血乳酸水平在2.1±1.2mmol/L～3.8±2.8mmol/L之间；②身高比目标身高低-0.1±1.1cm标准差；③6例有贫血（10.6～11.6g/dl）；④5例有一个或一个以上的肝腺瘤；⑤16例有肾小球滤过增加，2例尿白蛋白增高。该作者的结论是：要使生化得到满意的控制，病人饮食治疗方案必须个别化，同时要定时地进行代谢评估和血糖监测。肾小球功能不全和肝脏腺瘤的形成是严重的较长时间内的并发症，饮食治疗也不能防止其发生。

Kiechl等报告1例47岁因严格禁食3周后发生亚急性呼吸肌肌病，肌肉活检诊断为Ⅲ型糖原累积病，经机械呼吸机较长时间维持呼吸，同时用高蛋白饮食等治疗，最终病人得到康复。此例到47岁才因禁食后发病，经抢救后得到康复，说明此患者酶缺乏程度较轻。

关于饮食给予途径以经口或经胃喂食为首选，经口可用于年龄较大的婴儿；经胃则用于新生儿或年龄小的婴儿。可用鼻胃管和胃切开插管，在不能经口或经胃喂食时可用全胃肠外营养支持治疗。
特别应当注意的是，除提供葡萄糖来源的食品外，应注意营养平衡，包括蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等，以保证营养平衡，促进婴儿正常的生长发育。最好有专业的营养师调配患儿饮食，否则可引起维生素缺乏、贫血等，但服支链氨基酸不能使V型糖尿累积病病人运动能力改善。

二、酶替代治疗
酶替代治疗目前仍处于动物实验阶段。Bijvost等[56]用敲除基因的II型糖原累积病小鼠模型作试验，注射从转基因兔的乳汁中制备的人酸性α糖苷酶后，除脑组织外，其余所有组织中的酸性α糖苷酶在注射一次后即得到完全纠正；连续用6个月，心脏、骨骼肌和平滑肌中溶酶体中累积的糖原均被降解，组织形态学也有进步。Kikuchi等在缺乏酸性麦芽糖酶的鹌鹑作试验，分为治疗组与对照组。治疗组每2~3天注射一次重组人酸性麦芽糖酶，剂量为每次14或42mg/kg，共18天（注射7次），对照组只注射缓冲液。结果注射治疗组上抛试验阳性和可扑翅，大剂量有的可飞100cm。组织中酶活性增高，糖原减少，组织学正常。除有糖原颗粒增加外，小剂量组则生化和组织病理学进步小。此种酶替代治疗是否可用于人，还需作进一步作临床试验。

三、基因治疗
由于基因工程研究的进展，一些糖原累积病所缺乏的酶可用基因工程合成，选用适当的载体转输给有这种酶缺乏的动物模型，可使酶活性恢复到正常，从而使临床表现和生化异常得到恢复。如将含有鼠G6P基因的腺瘤病毒载体静脉滴注给有G6P酶缺乏的小鼠可得到100%的存活，其中90%存活了3个月，生长得到明显的进步，血糖、胆固醇、甘油三酯和尿酸也都恢复到正常水平，器官中累积的糖原也被降解到接近于正常水平，临床上肝脏缩小，滴注一次，酶活性可保持70天[57]。Amalfituno等[58]同样用鼠Ⅱ型糖原累积病模型作试验，在用修饰过的能编码人酸性α糖苷酶的腺病毒载体作肝脏打靶后使Ⅱ型糖原累积病的肌病得到系统的纠正。用含有人粒细胞株刺激因子（G-CSF）的腺病毒载体从尾静脉注射到小鼠体内，这种载体优先转入肝细胞，使G-CSF基因有长期表达，注入患有糖原累积病IB型并有中性粒细胞缺乏的小鼠后，中性粒细胞计数保持正常持续至少5个月，血中G-CSF明显升高[59]。体外实验用来自于人和有磷酸化酶缺乏的羊肌肉作原代肌母细胞培养，将构建的含有人磷酸化酶全长的cDNA的原代腺病毒重组物，在Rous肉瘤病毒启动子控制下可有效的传递这种载体，并使磷酸化酶活性恢复。基因治疗是一种很有希望的治疗糖原累积病的方法，但目前尚未应用于临床。

四、手术治疗
手术治疗包括肝腺瘤切除术和部分肝切除术。Yoshidome等[60]报告2例并复习了从1977年以来的有关文献共32例。41%（13/32）有肿瘤内出血，其中4例有腹腔内出血，12例作了肝切除，6例作了肝移植，手术无死亡，14例未作手术，2例有癌变。作者认为较大的、位于肝脏表面的易发生出血病人，应手术治疗，在术中疑有腺瘤的小结节应作冰冻切片活检以确定诊断。Corbea等[61]报告2例患糖原累积病IB患者，分别在12岁和10岁因身高分别为-3.1和-1.7SD而作肝1/4切除和门静脉分流术，并作了长期随访。术后5年内身高快速增长了35cm，血糖和胰岛素水平升高；术后2年青春期发育开始。术后继续用生谷淀粉饮食治疗，同时用重组人粒细胞刺激因子，但此种手术不能预防肝腺瘤的发生。

五、器官移植
器官移植包括肝移植和心脏移植，文献中报告的病例不多。肝移植指征：①多发性肝脏腺瘤；②肝腺瘤疑有癌变者；③严重的肝肾功能不全。心脏移植的指征为顽固性心力衰竭，用常规抗心力衰竭治疗仍不能控制者。不论何种器官移植，并发症均多，死亡率也高，但有获得成功者。Fairre等[62]报告了3例IA型糖原累积病作肝移植的长期结果。3例患者年龄分别为15、17和23岁，均因有多发性肝腺瘤而害怕发生癌变而作肝移植手术，术后6~8年，生活质量大有进步，不需控制饮食，身高增长，代谢平衡得到控制。3例术后并发症有：1例并发慢性丙型肝炎，1例并发痛风，1例有肾小球硬化并进行性肾功能衰竭，手术不能防止节段性肾小球硬化的发生。糖原累积病Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型病情严重者均可考虑作肝移植手术。

六、对症治疗
对有心力衰竭、肾功能损害、营养缺乏和中性粒细胞减少而反复发生感染者均应采取相应的对症治疗。