43.萊希-尼亨症候群(Lesch-Nyhan syndrome)遺傳疾病是因何種生化路徑之酵素缺陷,造成
hypoxanthine和guanine在體內過量累積?
(A)肝醣分解作用(glycogenolysis)
(B)糖解作用(glycolysis)
(C)嘌呤補救合成途徑(purine salvage pathway)
(D)嘧啶補救合成途徑(pyrimidine salvage pathway)
統計: A(16), B(10), C(140), D(31), E(0) #3822458
詳解 (共 4 筆)
正確答案為 (C) 嘌呤補救合成途徑(purine salvage pathway)。
以下為此遺傳性代謝疾病的生化機制與各選項的詳細病理分析:
1. 致病機轉與正確選項 (C) 深入解析
- 疾病病因與酵素缺陷:萊希-尼亨症候群(Lesch-Nyhan syndrome)是一種性聯隱性遺傳疾病(結構基因位於 X 染色體上)。其生化病因在於負責「嘌呤補救合成途徑」(purine salvage pathway,又稱嘌呤回收/再利用途徑)中的關鍵酵素——**次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶(HGPRT)**發生基因無義突變,導致該酵素活性完全缺失或受損。
- 正常補救途徑:在正常細胞中,高達 90% 的游離嘌呤鹼基會被回收再利用。正常的 HGPRT 負責催化**次黃嘌呤(hypoxanthine)與 5-磷酸核糖焦磷酸(PRPP)反應生成次黃苷單磷酸(IMP),同時也催化鳥嘌呤(guanine)**與 PRPP 反應生成鳥苷單磷酸(GMP)。
- 酵素缺陷的後果:當 HGPRT 缺失時,次黃嘌呤與鳥嘌呤無法被再利用,導致這兩種游離鹼基直接進入降解代謝,使得尿酸在體液中過度生成與累積。同時,由於未被消耗的 PRPP 濃度顯著升高,會進一步透過異位活化,增加通過 PRPP 醯胺轉移酶的通量,極度促進嘌呤的從頭合成路徑,造成尿酸更加大量生成。
- 臨床特徵:患者會表現出嚴重的痛風性關節炎,以及顯著的神經系統功能障礙,包含行為障礙、運動障礙與學習障礙;最獨特的特徵是具備強烈敵意與自殘行為(如啃咬指尖與嘴唇)。
2. 其他錯誤選項之病理原因
- (A) 肝醣分解作用(glycogenolysis):是指將肝醣聚合物水解(或磷酸解)為葡萄糖-1-磷酸,進而轉換為葡萄糖-6-磷酸以供細胞利用的代謝途徑。此途徑中的基因缺陷(如去分支酶或肌肉肝醣磷酸化酶缺陷)會導致各種類型的「肝醣儲積症」(glycogen storage diseases, GSDs),如 McArdle 疾病或 Cori 疾病等。臨床特徵主要為異常肝醣堆積、肝臟腫大、低血糖或肌肉痙攣,與次黃嘌呤或鳥嘌呤的累積無關。
- (B) 糖解作用(glycolysis):是將葡萄糖轉化與分裂為兩分子丙酮酸(在無氧條件下則轉化為乳酸)以獲取 ATP 的碳水化合物分解代謝途徑。糖解作用相關酵素的遺傳缺陷(例如人類紅血球丙酮酸激酶 PK-R 缺陷)會干擾細胞的能量產生,通常會導致紅血球結構受損及溶血性貧血。這屬於碳水化合物代謝,不涉及嘌呤核苷酸鹼基的合成與回收。
- (D) 嘧啶補救合成途徑(pyrimidine salvage pathway):次黃嘌呤和鳥嘌呤在化學結構上被明確歸類為**「嘌呤(purine)」鹼基**,而非嘧啶(pyrimidine)。雖然細胞內確實存在嘧啶核苷酸的補救合成途徑(如涉及核苷激酶等),但萊希-尼亨症候群的病理核心在於 HGPRT 酵素缺失,這是專屬於「嘌呤」補救途徑的酵素,與嘧啶補救與代謝途徑無關。
這題考的是核苷酸代謝中非常經典的遺傳疾病,也是營養生化與臨床生化考題中的常客。
正確答案是 (C) 嘌呤補救合成途徑(purine salvage pathway)。
? 核心解析:萊希-尼亨症候群(Lesch-Nyhan syndrome)
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關鍵酵素缺陷:該疾病是由於體內缺乏 HGPRT(Hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase,次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶)。
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生化路徑分析:
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在正常的代謝過程中,HGPRT 負責執行嘌呤補救合成途徑(Purine salvage pathway),將次黃嘌呤(Hypoxanthine)和鳥嘌呤(Guanine)回收再利用,合成對應的核苷酸(IMP 和 GMP)。
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當此酵素缺失時,這兩樣嘌呤無法被回收利用,導致其在體內累積。
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後果:
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尿酸過高:因為補救途徑受阻,嘌呤被迫進入降解途徑,轉化為尿酸(Uric acid),造成嚴重的痛風與腎結石。
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神經症狀:患者通常伴隨嚴重的智能障礙及特殊的自殘行為。
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? 選項解析(排除其他選項):
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(A)、(B):這是關於能量代謝的路徑(肝醣與葡萄糖),與嘌呤代謝無關。
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(D) 嘧啶補救合成途徑:萊希-尼亨症候群專指「嘌呤」代謝障礙,與嘧啶(Pyrimidine)路徑無關。
? 考前秒殺「核苷酸代謝關鍵」:
HGPRT 缺乏 $\rightarrow$ 嘌呤補救合成障礙 $\rightarrow$ 尿酸堆積 $\rightarrow$ 痛風 + 自殘行為。
這是一個與「補救(Salvage)」路徑受損後,代謝物被迫轉往「降解(Degradation)」路徑導致疾病的絕佳範例。