PK/G6PD活性比值在丙酮酸激酶缺乏癥診斷中的意義*

胡國霞 李津杞 李津嬰 查占山 屠曉華 錢寶華 楊江存

丙酮酸激酶缺乏癥（pyruvate kinase deficiency，PKD）是糖酵解途徑中最常見的常染色體隱性遺傳酶缺陷引起的先天性溶血性貧血。丙酮酸激酶缺乏的紅細胞，變形能力降低容易發生溶血[1-2]。PKD病情嚴重程度差異很大，從胎兒水腫伴宮內死亡到偶然發生的無癥狀完全代償性溶血，再到出生到老年的嚴重輸血依賴性貧血甚至危及生命[3]。1961年，VALENTINE首次將PKD描述為遺傳性溶血性貧血的病因[4]。BEUTLER對白種人PKD的患病率估計1/20 000～1/300 000，變化范圍較大，這可能是因為PKD確診困難且真正患病率尚不清楚[2，5]。PKD診斷標準的組成主要是臨床診斷和實驗室診斷。到目前為止，PKD缺少提示本病的特征性臨床診斷線索。實驗室診斷主要依靠PK活性或基因檢測。然而，很多因素影響PK活性檢測，如標本儲存條件、白細胞和血小板污染、網織紅細胞計數增高、近期輸血、患者的年齡、無癥狀雜合子攜帶者、PK特殊變異型等影響及PK活性質量控制試劑沒有商業來源等；另外，基因檢測也不能完全確診PKD[6-7]。因此，為了減少PKD漏診和誤診，本文通過研究40例PKD患者相關指標并進行統計學分析，以期找出對PKD有診斷價值的參考數據。

資料與方法

1 研究對象及診斷標準

1.1 研究對象：收集自2015年1月～2022年1月在本院做紅細胞相關酶檢測的812例門診或住院患者，其中PK活性降低的有164例，家系驗證確診PKD有23例，基因驗證確診PKD有17例，最終確診40例PKD作為患病組，并將32例健康體檢者作為正常對照組。所有被檢者檢測血常規、網織紅細胞百分數。

1.2 PKD診斷標準：診斷標準包括臨床診斷和實驗室診斷。診斷金標準為特異底物條件下的酶催化活力測定。PK活力測值下降并符合臨床診斷2項以上可診斷為PKD；臨床診斷低于2項、實驗室診斷特異性指標異常且通過家系驗證后可確診PKD；高度懷疑的疑難病例，溶血全套排查試驗仍不能確診，基因檢測出有明確致病性的PKLR基因突變可確診PKD[8]。

1.3 儀器及試劑： Wright's-Giemsa染液（珠海貝索生物技術有限公司）、光學顯微鏡（OLYMPUS，Ch20BIBF200）、離心機（Thermo,ST-40R）、紫外可見分光光度計（756-UV，上海三分廠生產）、恒溫循環水槽（DC-0530，寧波新芝科技公司）。儀器按照說明書操作。酶試劑按照《溶血性疾病》相關要求配制[9]。

2 研究方法

2.1 病史采集：收集患者及父母既往病史和現病史資料。疑難病例標本送基因檢測機構進行紅系相關疾病panel分析并對家系行Sanger驗證。病歷系統資料顯示18例PKD患者PKLR基因有突變，系統登記了12例患者PKLR基因突變類型，發現12例PKD患者的PKLR基因有9個位點突變及3個小片段缺失，部分患者基因檢測資料未知。

家系（指患者父母）PK活性低下的有41例，其中患者父親PK活性低下有23例，比例56%；患者母親PK活性低下有18個，比例44%；患者父母親PK活性都低下有16例，比例39%。所有家系中位年齡30歲（19～50歲），PK活性為：（9.5±3.1）U?g-1?Hb-1，G6PD活性為:（10.7±1.7）U?g-1?Hb-1。

2.2 外周血形態鏡檢：新鮮靜脈血制作血涂片Wright's-Giemsa染色后，鏡檢形態異常紅細胞。2015年ICSH（International Committee for Standardization in Haematology）指南指出，正常紅細胞平均直徑為7.5 μm，呈圓形或略橢圓形，中央淡染區約占整個細胞體積的三分之一，并建議評估至少1 000個紅細胞，以提供具有特定形態異常細胞的精確百分比[10]。紅細胞鏡檢內容主要是檢查細胞大小、體積、染色及是否有異常細胞。紅細胞形態異常包括：紅細胞大小異常、體積異常、染色異常及有異常細胞?？稍赑KD患者外周血鏡檢時發現棘球紅細胞，又稱毛刺細胞，其形態特征呈非圓盤狀，細胞表面覆蓋著10～30個短而鈍的突起或針狀物。ICSH建議對外周血的棘球紅細胞分級，棘球紅細胞＜5%為1級，5%～20%為2級，＞20%為3級。各個分級分別代表棘球紅細胞的增多程度：1級代表少見/罕見、2級代表中度多見、3級代表顯著多見[11]。

2.3 酶活性檢測：采集肝素抗凝靜脈血5 mL，根據《溶血性疾病》中相關要求和ICSH推薦方法進行酶活性檢測并計算本實驗室酶活性參考范圍[9,12-13]。

3 統計學方法 應用SPSS 26統計軟件分析,符合正態分布的計量資料以表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數資料以例數和率表示；計算Pearson相關系數估計PK與PK/G6PD比值之間的相關性，并使用受試者工作特征曲線（ROC曲線）分析PK/G6PD比值對PKD的診斷準確度；P＜0.05表示差異有統計學意義。

結 果

1 PKD患病組臨床資料和溶血相關性指標及紅細胞形態特征 40例PKD患者包括來自不同家族和同一家族,男女比例1.1∶1。年齡≥18歲的成年患者26例，兒童患者5例，3歲以下嬰幼兒患者9例?；颊呤欠顸S疸、脾大、膽結石、貧血、輸血及切脾，見表1。PKD患者的紅細胞形態特征通常不顯著，表現出一定程度的異常細胞。本次報道中38例紅細胞形態異常PKD患者中，20例有棘球紅細胞，1級棘球紅細胞PKD患者有9例，比例45%，2級棘球紅細胞PKD患者有9例，比例45%，3級棘球紅細胞PKD患者有2例，比例10%。其中在3級棘球紅細胞PKD患者中，有1例PKD患者進行了脾切除手術，脾切除術前的棘球紅細胞表現輕微；而脾切除術后，細胞深染更為突出、特征性棘球紅細胞更明顯，見圖1。

表1 PKD患病組臨床資料及紅細胞形態

2 PKD患病組與正常對照組PK/G6PD比值和各血象指標的比較 與正常對照組相比較，PKD患病組的PK/G6PD比值（P＜0.01）、紅細胞計數（P=0.03）、網織紅細胞百分數（P=0.01）差異有統計學意義；而血紅蛋白、紅細胞壓積、平均紅細胞體積、平均紅細胞血紅蛋白含量、平均紅細胞血紅蛋白濃度、紅細胞分布寬度、血小板計數差異均無統計學意義，見表2。另外，PK/G6PD比值與PK的Pearson相關系數是0.913（P＜0.01）。以PKD患者為因變量，以PK活性、PK/G6PD比值為自變量進行ROC曲線分析，結果顯示PK活性的曲線下面積（AUC）是0.978（95%CI：0.950～1.005），PK/G6PD的AUC是0.972（95%CI：0.941～1.002），見圖2。散點圖直觀顯示兩組之間的差異，見圖3。說明PK/G6PD比值診斷PKD的準確度與PK活性相當。

圖2 PK活性、 PK/G6PD比值診斷PKD的ROC曲線

圖3 PKD患病組與正常對照組PK活性、PK/G6PD比值散點圖

表2 正常對照組與PKD患病組實驗室指標比較

圖1A 脾切除術前PKD患者棘球紅細胞（×1 000倍）

圖1B 脾切除術后PKD患者棘球紅細胞（×1 000倍）

3 家系雜合子組與非家系雜合子組PK/G6PD比值、Ret結果比較 40例PKD患者中有28例進行了基因檢測，PKLR基因突變有18例，包括：家系雜合子有9例，非家系雜合子有7例，純合突變1例，突變意義未明1例。9例家系雜合子患者作為家系雜合子組，7例非家系雜合子患者作為非家系雜合子組。與非家系雜合子組相比較，家系雜合子組的PK/G6PD比值、Ret差異有統計學意義（P＜0.05），而PK活性差異無統計學意義（P=0.12），見表3。

表3 家系雜合子組與非家系雜合子組的PK活性、PK/G6PD、Ret比較

討 論

本次報道的40例PKD患者65%是成年人，比宋琳、李園等報告的近50%要高，可能是由于我們收集到的大部分病例都是外院未確診的疑難患者，輕癥疑難患者一般無癥狀，所以導致就診年齡偏大；另一方面也說明年齡越大的PKD患者耐受程度更高[14]。因為2,3-二磷酸甘油酯（2,3-DPG）使氧解離曲線右移，PKD患者PK酶反應上游積累了2,3-DPG，所以盡管貧血，組織的氧送仍有改善，或者Ret增高導致造血代償，使得患者通常有較好的輸血閾值。因此，PKD患者臨床表現異質性較大，但如遇急性感染、藥物和懷孕等會加劇溶血，詳細詢問病史有助于診斷[15-17]。

對制作、染色良好的血涂片鏡檢，是診斷紅細胞溶血性疾病的重要組成部分，也是識別紅細胞形態學異常的基本方法。我們觀察到的20例PKD患者的棘球紅細胞比正常紅細胞小，邊界不規則，缺乏中央淡染區，僅有50%PKD患者外周血鏡檢中發現了棘球紅細胞，說明PKD的紅細胞形態通常不顯著。在PKD患者中可以觀察到不同比例（3%～30%）的棘球紅細胞，尤其是脾切除術后[2]。棘球紅細胞代表脫水的、耗盡ATP（三磷酸腺苷）的紅細胞；ATP水平迅速下降，紅細胞失去鉀和水變得干燥、粘稠、有毛刺，在脾臟中被破壞[18]。雖然棘球紅細胞是PKD的非特異性特征，但是在脾切除術后尤其明顯，所以棘球紅細胞在診斷PKD時可以起到一定的提示作用[2]。

PKLR基因檢測適合新生兒或胎兒進行產前診斷、雜合子攜帶者及輸血后的檢測等。然而，這種技術的缺點是所發現的突變中約有20%尚未歸類為致病突變；另外，高達10%的患者有常規外顯子測序未檢測到的變異體，有一部分PKD患者在PKLR的非編碼區存在隱性突變，這些突變在基因測試中被遺漏；現有的檢測工具無法解釋內含子或基因調控區變體的臨床意義而且分子檢測成本高昂、耗時、費力[15，19-20]。鑒于目前PKD診斷的局限性和疾病的廣泛表型特征，需要更敏感的生物標志物。對于PKLR突變意義未明的患者，必須進行PK活性測定。因此，篩選一種方便、快捷、廉價、敏感的PKD的檢出方法顯得尤為重要。通過分光光度法測定紅細胞裂解物中PK活性，速度相對較快，只需2～3小時的實驗室工作就可以完成測試，而且價格低廉。

已有研究報道PK與己糖激酶（hexokinase, HK）比值可以診斷PKD，有極好的敏感性，比PK活性更敏感，甚至比PKLR外顯子序列更敏感地診斷PKD，可校正PK酶活性假陰性患者的測定結果,PK與紅細胞年齡依賴性酶活性比值可被視為PKD診斷評估的標準組成部分，從而減少PK活性假陰性的影響因素[19]。PK、G6PD、HK的活性與紅細胞年齡有關，如果PK活性正?；虻拖?，但另一個紅細胞年齡依賴性酶活性增加，且PK和此酶的活性比值降低，則提示PK缺乏[1，21]。相比較HK，一般常規實驗室測定G6PD活性更常見，故我們選擇PK和G6PD的活性測定，PK/G6PD活性比值明顯降低應高度懷疑是PKD。本研究中40例PKD患者中有38例PK活性低，5例G6PD活性高，37例PK/G6PD比值低，對PKD的診斷敏感性為93%；且家系雜合子PK/G6PD比值更低，與非家系雜合子相比差異有統計學意義。在高網織紅細胞計數的情況下，任何缺陷酶都可能表現出正?；蛟黾拥拿富钚訹19]。而家系雜合子患者的網織紅細胞升高不明顯，PK/G6PD比值更能反映患者的真實狀態。

總之，本研究提示PK/G6PD比值與PK活性具有同等的診斷價值，尤其適用于網織紅細胞增高、依賴輸血的患者。在常規PK活性篩查中，同時測定PK和G6PD活性可以提高PKD診斷率。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突