有關丙酮酸激酶缺乏症（pyruvate kinase deficiency）的敘述，下列何者正確？

本題觀念：

本題考查的是**丙酮酸激酶缺乏症（Pyruvate Kinase Deficiency, PK Deficiency）**的病理生理機轉、遺傳模式及其代謝影響。這是紅血球糖解作用（Glycolysis / Embden-Meyerhof pathway）中最常見的酵素缺乏導致的先天性溶血性貧血。

選項分析

• A. 細胞內2,3-diphosphoglycerate （2,3-DPG）大量減少：錯誤。

  • 解析：丙酮酸激酶（Pyruvate Kinase, PK）負責催化糖解作用的最後一個步驟（Phosphoenolpyruvate $\rightarrow$ Pyruvate）。當 PK 缺乏時，該步驟受阻，導致上游的中間代謝產物堆積。這會使得 2,3-DPG 的濃度顯著上升（可達正常值的 2-3 倍）。
  • 臨床意義：2,3-DPG 的增加會使血紅素氧解離曲線（Oxygen Dissociation Curve）向右移，降低血紅素對氧氣的親和力，這有助於在組織中釋放更多氧氣。因此，PK 缺乏症患者雖然有貧血，但對缺氧的耐受性通常比同程度貧血的其他患者好。

• B. 常見於X染色體隱性遺傳：錯誤。

  • 解析：丙酮酸激酶缺乏症是體染色體隱性遺傳（Autosomal Recessive, AR）。
  • 比較：臨床上另一種常見的酵素缺乏症——葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺乏症（G6PD Deficiency，俗稱蠶豆症）才是 X 染色體性聯遺傳。

• C. 與NADPH供應異常有關：錯誤。

  • 解析：NADPH 的生成主要來自五碳糖磷酸路徑（Pentose Phosphate Pathway, PPP），其關鍵酵素是 G6PD。G6PD 缺乏會導致 NADPH 不足，使紅血球無法還原穀胱甘肽（Glutathione），容易受到氧化壓力破壞。
  • PK的角色：PK 位於糖解作用（Embden-Meyerhof pathway），其功能是產生 ATP，與 NADPH 的供應無直接關聯。

• D. 紅血球ATP減少：正確。

  • 解析：成熟紅血球沒有粒線體，完全依賴糖解作用產生能量。PK 催化的反應是糖解作用中產生 ATP 的兩個關鍵步驟之一（產生 2 分子 ATP）。
  • 後果：PK 缺乏直接導致 ATP 生成減少。ATP 不足會影響紅血球膜上的陽離子幫浦（Na+/K+-ATPase），導致細胞內離子失衡（鉀離子流失、鈉離子堆積）、細胞脫水、變形能力變差（Rigidity），最終導致紅血球在脾臟被破壞，產生慢性溶血性貧血。

答案解析

正確答案為 (D)。 丙酮酸激酶（PK）是紅血球糖解路徑中產生能量的關鍵酵素，其缺乏的直接代謝後果就是 ATP 生成不足，進而導致紅血球壽命縮短與溶血。同時，代謝阻斷會導致上游產物 2,3-DPG 堆積（而非減少）。遺傳模式為體染色體隱性（AR）。

核心知識點

考生應對比記憶以下兩種最常見的紅血球酵素缺乏症：

1. 丙酮酸激酶缺乏症 (PK Deficiency)

   • 路徑：糖解作用 (Embden-Meyerhof Pathway)。
   • 遺傳：體染色體隱性 (AR)。
   • 機轉：ATP 生成減少 $\rightarrow$ 離子幫浦失效 $\rightarrow$ 棘狀紅血球 (Echinocytes) / 溶血。
   • 特徵：2,3-DPG 上升 (O2曲線右移，病人較能耐受貧血)。
   • 臨床：慢性非球形紅血球溶血性貧血 (CNSHA)。

2. G6PD 缺乏症 (蠶豆症)

   • 路徑：五碳糖磷酸路徑 (HMP Shunt)。
   • 遺傳：X 染色體性聯遺傳 (XR)。
   • 機轉：NADPH 生成減少 $\rightarrow$ 無法抵抗氧化壓力 $\rightarrow$ 海因茲氏體 (Heinz bodies) / 咬痕細胞 (Bite cells)。
   • 特徵：接觸氧化劑（蠶豆、藥物）後誘發急性溶血。

參考資料

1. National Organization for Rare Disorders (NORD) - Pyruvate Kinase Deficiency: Explains the autosomal recessive inheritance, the block in glycolysis, low ATP, and high 2,3-DPG levels.
2. UpToDate / Medscape: "Pyruvate Kinase Deficiency" - Confirming pathophysiology of ATP depletion and 2,3-DPG accumulation.
3. Henry's Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods: Standard reference for hematology and enzyme deficiencies.