枫糖尿症（maple syrup urine disease, MSUD）患者二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid, DHA）缺乏的证据：基于血浆长链多不饱和脂肪酸（long-chain polyunsaturated fatty acid, LC-PUFA）状态的启示

《European Journal of Clinical Nutrition》：Evidence of docosahexaenoic acid deficiency in maple syrup urine disease: insights from plasma long-chain polyunsaturated fatty acid status

　　

本研究旨在评估枫糖尿症（maple syrup urine disease, MSUD）患者血浆中n-3和n-6脂肪酸水平。该研究为单中心横断面研究，纳入16例MSUD患者及22名未受累的对照组兄弟姐妹。研究记录膳食摄入情况并分析血浆脂肪酸谱。膳食评估显示，MSUD患者总脂肪、胆固醇（均p<0.001）及n-3多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid, PUFA）（p=0.036）摄入量显著降低，其中仅α-亚麻酸（alpha-linolenic acid, ALA）作为单一长链多不饱和脂肪酸摄入显著减少（p=0.048）。血浆分析显示，尽管膳食DHA摄入量相似，患者DHA水平仍显著降低（p<0.001），而花生四烯酸（arachidonic acid, AA）和米德酸（mead acid, MA）显著升高（均p<0.001）。虽然血浆DHA浓度与膳食ALA摄入呈中度正相关（r=0.516，p=0.041），但回归分析显示膳食ALA摄入量（B=0.005，p=0.584）及膳食n-6/n-3 PUFA比值（B=-0.552，p=0.706）均不能独立预测血浆DHA水平。在MSUD组中，血浆DHA水平与膳食亮氨酸摄入（r=0.635，p=0.008）及血浆异亮氨酸浓度（r=0.524，p=0.037）呈正相关。研究结论表明，MSUD患者存在DHA缺乏的证据，这可能由膳食摄入不足和n-3 PUFA代谢改变共同导致，提示需进一步探究其他潜在机制。

枫糖尿症（maple syrup urine disease, MSUD）是一种常染色体隐性遗传代谢病（inherited metabolic disease, IMD），由BCKDHA、BCKDHB或DBT基因的双等位致病性变异引起，这些基因编码支链α-酮酸脱氢酶（branched-chain α-ketoacid dehydrogenase, BCKD）的催化亚基和组分。该线粒体酶复合体负责支链氨基酸（branched-chain amino acids, BCAAs）——亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的α-酮酸衍生物的脱羧，其缺乏导致BCAAs及相应α-酮酸的积累。MSUD的临床表型根据残余酶活性、发病年龄、症状严重程度及对硫胺素治疗的反应性分为四型：经典型、间歇型、中间型和硫胺素反应型。其中经典型MSUD被认为是最不稳定且危及生命的遗传性代谢病之一，通常在新生儿期表现为深度代谢性脑病、严重脑水肿以及亮氨酸及其相应酮酸α-酮异己酸的急性升高。然而，中间型或间歇型MSUD患者在分解代谢应激期间同样面临急性代谢失代偿和脑病的风险，尽管其基线表现较轻。急性代谢危象可危及生命，而慢性表现如智力障碍、发育迟缓和运动缺陷则可能出现在治疗不充分或控制不佳的MSUD个体中。因此，终身医学营养治疗是MSUD慢性管理的基石，包括限制BCAAs膳食摄入以维持血浆BCAA浓度于目标治疗范围内，主要目标是防止分解代谢、支持合成代谢并促进正常生长和神经发育。

长链多不饱和脂肪酸（long-chain polyunsaturated fatty acids, LC-PUFAs）是含有18个以上碳原子和多个双键的结构多样性脂肪酸，是几乎所有组织细胞膜的重要组成成分，影响膜流动性、通透性和受体功能。LC-PUFAs通过调节膜结合受体的数量和亲和力影响细胞信号传导，并作为多种生物活性脂质介质的前体。最具生物学意义的LC-PUFAs包括花生四烯酸（arachidonic acid, AA; C20:4n-6）、二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid, DHA; C22:6n-3）和二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid, EPA; C20:5n-3）。这些脂肪酸由必需脂肪酸前体亚油酸（linoleic acid, LA; C18:2n-6）和α-亚麻酸（alpha-linolenic acid, ALA; C18:3n-3）合成，由于人类缺乏特定的脱饱和酶，这些前体无法内源性产生，必须通过饮食获取。LA和ALA向LC-PUFAs的转化通过一系列交替的脱饱和和延长步骤进行，该过程主要由Δ-6脱饱和酶（D6D）和Δ-5脱饱和酶（D5D）调控，分别由FADS2和FADS1基因编码，以及ELOVL2和ELOVL5等延长ase酶。该途径中的酶活性受遗传和营养因素影响。

膳食摄入是LC-PUFAs的主要来源，特别是其预先形成的长链代谢产物。虽然植物油富含ALA和LA等必需脂肪酸，但长链n-6和n-3脂肪酸如AA、EPA和DHA主要从动物源性食物中获取。陆生动物食物通常富含n-6脂肪酸，而海洋鱼类和海鲜则提供大量n-3 LC-PUFAs，尤其是EPA和DHA。鉴于哺乳动物无法合成必需脂肪酸，且ALA向DHA的转化效率有限，充足的预先形成LC-PUFAs膳食摄入至关重要，特别是对支持神经发育、视网膜功能和心血管健康而言。

在许多IMDs中，特别是需要终身饮食管理的疾病，患者面临多种天然蛋白质来源的限制，包括动物源性和植物源性蛋白质，导致天然蛋白质摄入严重受限。这种饮食模式引发了重要关切：合成饮食是否提供充足的必需脂肪酸、内源性生物合成途径能在多大程度上补偿预先形成DHA的缺失、以及此类限制是否需要针对性LC-PUFA补充。这些问题已在苯丙酮尿症（phenylketonuria, PKU）中得到广泛研究，但其他IMDs中的现有研究极其有限且常基于小样本量。在MSUD中，慢性饮食管理通常包括维生素、矿物质和必需脂肪酸的补充，但支持LC-PUFA补充的科学证据有限，其在治疗方案中的纳入尚未标准化，凸显了进一步研究的必要性。

**研究背景与问题**

MSUD作为一种需要终身蛋白质限制饮食管理的遗传性代谢病，其患者天然蛋白质摄入受限，尤其是动物源性食物的限制可能影响LC-PUFAs的获取。既往研究在PKU等其他IMDs中已发现DHA缺乏现象，但MSUD中的脂肪酸状态研究极为匮乏。研究人员针对以下关键问题展开研究：MSUD患者是否存在血浆LC-PUFA水平异常？这种异常是否仅由膳食摄入不足导致，抑或存在内源性代谢紊乱？该研究在《European Journal of Clinical Nutrition》发表，旨在填补MSUD患者LC-PUFA状态认识的空白，为优化该群体的营养管理提供依据。

**主要技术方法**

研究采用单中心横断面设计，于2024年10月至2025年7月间进行。样本来源于16例MSUD患者及其22名未受累的对照组兄弟姐妹（共享家庭和环境背景），后者作为健康对照以最小化社会经济地位和环境暴露差异。膳食摄入通过自报3天饮食记录（含两个工作日和一个周末日）评估，营养素分析使用Nutrition Information System（BeBiS）8.2版。血浆脂肪酸谱采用Jasem Omega脂肪酸气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）分析试剂盒定量检测n-3和n-6多不饱和脂肪酸，包括ALA、EPA、DHA、LA、γ-亚麻酸（gamma-linolenic acid, GLA）、AA和MA。统计分析使用SPSS 22.0软件，采用独立样本t检验、Mann-Whitney U检验、Spearman秩相关、点二列相关及多元线性回归分析。

**研究结果**

**人口学、临床和遗传特征**：最初评估37例MSUD患者，21例因肝移植、DHA/EPA补充、代谢监测不可靠或血脂异常被排除，最终16例（42.1%）纳入研究，对照组22例（57.9%）。MSUD组中位年龄11.59岁，女性占50%。患者组93.8%经口喂养，所有患者均接受适龄BCAA游离氨基酸混合物治疗，43.7%使用低蛋白奶粉替代产品。组间年龄和性别分布无显著差异。

**人体测量学和膳食评估**：在儿科亚组中，MSUD患者与对照组体重z评分和BMI z评分无显著差异，但身高z评分显著降低（p=0.002）。成人亚组患者BMI虽较高但未达统计学显著性。膳食评估显示，MSUD患者总脂肪消耗显著低于对照组（p<0.001），胆固醇摄入亦显著降低（p<0.001），油酸摄入显著降低（p=0.010）。值得关注的是，患者组n-3 PUFA摄入显著降低（p=0.036），ALA作为单一LC-PUFA摄入显著减少（p=0.048），而LA、EPA和DHA摄入量组间无显著差异。

**血浆脂肪酸谱评估**：在血浆n-3和n-6脂肪酸组成方面，MSUD患者AA水平显著高于健康对照组（p<0.001）。GLA、LA、ALA和EPA组间无显著差异。然而，患者组DHA水平显著降低（p<0.001）。n-9 PUFA的MA水平在患者组亦显著升高（p<0.001）。但MSUD患者MA/AA（三烯/四烯）比值中位数为0.34，对照组为0.35，组间无显著差异（p=0.298）。标准脂质参数包括高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol, HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol, LDL-C）、甘油三酯（triglycerides, TG）和总胆固醇（total cholesterol, TC）组间无统计学显著差异。

**支链氨基酸及其与血浆DHA水平的关系**：反映MSUD管理所需的膳食限制，患者组BCAAs膳食摄入显著低于对照组（均p<0.001）。采样时，MSUD患者血浆BCAA中位水平显著高于对照组：亮氨酸203.15 μmol/L（对照组116.80 μmol/L，p=0.026）、缬氨酸484 μmol/L（对照组269.50 μmol/L，p=0.001）、异亮氨酸269.50 μmol/L（对照组88.95 μmol/L，p<0.001）。鉴于MSUD组血浆DHA水平显著降低，研究人员进行相关性分析探索潜在关联。膳食亮氨酸摄入与血浆DHA水平呈显著正相关（r=0.635，p=0.008）。血浆BCAA中，血浆异亮氨酸与血浆DHA浓度正相关（r=0.524，p=0.037），而血浆亮氨酸或缬氨酸水平无显著关联。

**MSUD患者血浆DHA状态相关因素的评估**：为探究患者组DHA降低的潜在决定因素，进行双变量相关和多元回归分析。相关分析中，血浆DHA浓度与膳食n-6/n-3 PUFA比值或年龄无显著关联，与膳食n-3 PUFA摄入呈边缘关联（r=0.497，p=0.050）。唯一统计学显著关联为血浆DHA浓度与膳食ALA摄入的中度正相关（r=0.516，p=0.041）。点二列相关分析显示血浆DHA浓度与性别无显著关联。

多元线性回归分析以血浆DHA浓度为因变量。因膳食ALA摄入与总膳食n-3 PUFA摄入高度相关存在多重共线性，仅将膳食ALA摄入和膳食n-6/n-3 PUFA比值纳入模型。MSUD组回归模型无统计学显著性（F_(2,13)=0.237，p=0.792），仅解释血浆DHA浓度变异的3.5%（R2=0.035）。膳食ALA摄入（B=0.005，p=0.584）和膳食n-6/n-3 PUFA比值（B=-0.552，p=0.706）均不能显著预测血浆DHA水平。

**讨论与结论**

该研究系统评估了MSUD患者的膳食摄入和血浆LC-PUFA状态，提供了MSUD患者DHA缺乏的证据。膳食评估显示患者组总脂肪、胆固醇和n-3 PUFA摄入显著降低，符合MSUD特征性的蛋白质限制、低动物产品饮食特点。尽管组间DHA摄入无显著差异，但患者血浆DHA浓度显著降低，提示内源性转化途径可能存在障碍。相反，AA和MA（解释为一种潜在必需脂肪酸缺乏标志物，需结合其他脂肪酸指数解读）在患者组显著升高。探索性分析显示BCAAs与血浆DHA水平存在某些关联，但这些发现未在所有参数中保持一致且未获多变量分析支持，应谨慎解读。值得注意的是，血浆DHA浓度与膳食ALA摄入的中度正相关在回归分析中未能持续，表明MSUD患者DHA降低状态不能仅由膳食摄入模式解释，可能反映底层脂肪酸代谢紊乱。

研究人员将本研究置于IMDs更广泛的背景中讨论。PKU的LC-PUFA状态研究最为充分，一致的突出观察是PKU个体的DHA缺乏，起初归因于避免动物源性食物导致的DHA膳食摄入不足，但后续研究未能显示膳食摄入与DHA状态的直接相关性，部分研究还报告代谢控制较好、血浆苯丙氨酸水平较低的个体红细胞DHA浓度较高，提示除摄入外因素如内源性合成受损或脂肪酸代谢紊乱也可能起作用。除PKU外，其他IMDs的脂肪酸组成研究有限。甲基丙二酸血症（methylmalonic acidemia, MMA）和尿素循环障碍（urea cycle disorders, UCD）的小样本研究显示LA升高伴随ALA、AA和DHA降低；丙酸血症（propionic acidemia, PA）患者未发现显著变化；混合队列研究提示LC-PUFA谱紊乱可能常见于多种IMDs，但证据零散，需进一步靶向研究。

既往MSUD脂肪酸谱的首项研究纳入6例12-30岁女性患者，发现尽管ALA浓度升高，血浆和红细胞DHA均显著降低，提示ALA向DHA的内源性转化受损。Strauss等人在开发和测试MSUD患者专用配方以优化氨基酸向脑的转运和补偿营养缺乏时，发现标准医学营养配方存在显著n-3 PUFA缺乏，红细胞膜DHA不足正常水平的50%，虽增加ALA的试验配方提高了膜n-3 PUFA含量并降低n-6/n-3 PUFA比值，但未能使DHA水平正常化，DHA与其前体二十二碳五烯酸（docosapentaenoic acid, DPA; 22:5n-3）比值基线时降低两倍、使用试验配方时降低三倍，提示n-3 PUFA合成的最后一步可能存在功能性阻滞。与本研究发现一致，本研究亦显示MSUD患者血浆DHA浓度显著降低。关于机制，相关分析确定血浆DHA浓度与膳食ALA摄入的中度正相关，但该关联在同时评估膳食变量时未能持续，多元回归显示膳食ALA摄入和n-6/n-3 PUFA比值均不能独立影响血浆DHA水平，提示DHA缺乏可能不仅归因于膳食摄入不足，还可能反映LC-PUFA代谢的底层障碍——可能由于酶功能障碍或疾病特异性代谢改变。

本研究纳入MA作为脂肪酸 panel 的另一优势。MA（n-9 PUFA）是公认的经典必需脂肪酸缺乏生物标志物，在n-3和n-6必需脂肪酸如LA和ALA膳食摄入低的条件下，内源性从油酸合成 via FADS2、ELOVL5和FADS1途径。本研究中MSUD患者MA血浆水平显著较高，但LA水平保留且MA/AA比值未显著升高，不同于典型必需脂肪酸缺乏的生物化学模式。值得注意的是，尽管油酸是n-9脂肪酸的膳食前体，患者膳食油酸摄入显著低于对照组而血浆MA水平更高，这种反向模式进一步支持MA升高难以单独用膳食n-9脂肪酸摄入解释。这些发现提示MSUD患者MA升高可能反映代谢适应如脱饱和酶和延长酶活性改变、脂肪酸在脂质库之间的通量变化，或影响循环脂肪酸谱的更广泛代谢重塑，而非明显的必需脂肪酸缺乏。然而这些解读应视为假设生成，因本研究未纳入酶活性功能评估、组织特异性脂肪酸测量或酯化与非酯化脂肪酸组分分析。

研究局限性包括：仅进行血浆而非红细胞膜磷脂脂肪酸分析，可能无法完全反映长期脂肪酸状态；未区分酯化和非酯化脂肪酸组分；为观察性研究未纳入干预或补充；未能评估膳食AA摄入限制了区分膳食和内源性贡献的能力；样本量相对较小可能限制统计效力；未纳入神经认知测试、电生理评估或视觉评估。

研究结论：本研究提供了MSUD患者DHA缺乏的证据，伴LC-PUFA谱改变。尽管膳食摄入不足可能促进DHA降低，但研究结果表明除摄入外可能涉及其他机制，需进一步研究。未来研究需考虑婴儿与年长患者的区别，因ALA向DHA的内源性转化不足以满足早期生命脑发育的高需求，强调MSUD中DHA状态和需求年龄特异性评估的必要性。鉴于本研究的观察性质，DHA补充的潜在作用无法从当前数据确定，应在设计良好的前瞻性和干预性研究中评估。