將苯丙胺酸（phenylalanine）轉換成酪胺酸（tyrosine）的苯丙胺酸水解酶（phenylalanine hydroxylase ）如果缺乏時，會產生下列那一種疾病？

本題觀念：

本題考查的是胺基酸代謝異常（Amino Acid Metabolism Disorders），特別是芳香族胺基酸（Aromatic amino acids）的代謝路徑。核心觀念在於**苯丙胺酸（Phenylalanine）與酪胺酸（Tyrosine）**之間的代謝轉換，以及特定酵素缺乏所導致的先天性代謝疾病。

選項分析

• A. 苯丙酮尿症（Phenylketonuria, PKU）：正確。

  • 機制：苯丙酮尿症最常見的成因是肝臟中的**苯丙胺酸水解酶（Phenylalanine hydroxylase, PAH）**缺乏或活性不足。
  • 病理：正常情況下，PAH 會將苯丙胺酸（Phenylalanine）羥化轉變為酪胺酸（Tyrosine）。當 PAH 缺乏時，苯丙胺酸無法代謝，導致其在血液中大量堆積（高苯丙胺酸血症），並經由替代路徑轉化為苯丙酮酸（Phenylpyruvate）等酮酸，從尿液中排出，故名「苯丙酮尿症」。
  • 症狀：若未及時治療，堆積的苯丙胺酸對發育中的神經系統具有毒性，會導致嚴重的智力障礙、癲癇、小腦症，且因缺乏黑色素原料（酪胺酸不足），患者膚色、髮色通常較淺，尿液與汗水會有特殊的「霉味」或「鼠臭味」（mousy odor）。

• B. 酪胺酸尿症（Tyrosinuria / Tyrosinemia）：錯誤。

  • 機制：這是指酪胺酸代謝路徑下游的酵素缺乏，導致血液或尿液中酪胺酸濃度過高。
  • 分類：
    • 第一型（Tyrosinemia Type I）：缺乏 Fumarylacetoacetate hydrolase (FAH)。
    • 第二型（Tyrosinemia Type II）：缺乏 Tyrosine aminotransferase (TAT)。
    • 第三型（Tyrosinemia Type III）：缺乏 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPD)。
  • 區別：此病是酪胺酸「代謝分解」出問題，而題幹問的是「無法產生」酪胺酸（苯丙胺酸轉酪胺酸受阻），故不選。

• C. 黑尿症（Alkaptonuria）：錯誤。

  • 機制：缺乏尿黑酸氧化酶（Homogentisate 1,2-dioxygenase, HGD）。
  • 病理：導致尿黑酸（Homogentisic acid, HGA）無法分解而在體內堆積。HGA 從尿液排出後，接觸空氣氧化會變成黑色。
  • 症狀：尿液變黑、褐黃病（Ochronosis，色素沉積在軟骨與結締組織）、關節炎。這是酪胺酸代謝路徑更下游的問題。

• D. 楓糖尿症（Maple syrup urine disease, MSUD）：錯誤。

  • 機制：缺乏支鏈α-酮酸脫氫酶複合物（Branched-chain α-ketoacid dehydrogenase complex, BCKAD）。
  • 病理：導致支鏈胺基酸（Branched-chain amino acids, BCAAs）——即白胺酸（Leucine）、異白胺酸（Isoleucine）、纈胺酸（Valine）——及其酮酸無法代謝分解。
  • 症狀：尿液有特殊的楓糖漿甜味（burnt sugar smell），患者會有餵食困難、嘔吐、嗜睡、嚴重的神經系統損害。此病與苯丙胺酸代謝無關。

答案解析

題目明確指出酵素為苯丙胺酸水解酶（Phenylalanine hydroxylase, PAH），其生理功能是將苯丙胺酸（Phenylalanine）轉換成酪胺酸（Tyrosine）。當此酵素缺乏時，苯丙胺酸堆積並經由转氨作用（transamination）產生苯丙酮酸（phenylpyruvate），導致苯丙酮尿症（Phenylketonuria, PKU）。

因此，正確答案為 (A)。

核心知識點

考生應重點複習以下胺基酸代謝疾病及其對應的缺乏酵素與特徵：

1. 苯丙酮尿症 (PKU)：

   • 酵素：Phenylalanine hydroxylase (PAH) 或輔因子 BH4 缺乏。
   • 特徵：鼠臭味 (Mousy odor)、智力退化、低色素 (Hypopigmentation)。
   • 篩檢：Guthrie test (細菌抑制法) 或 MS/MS。

2. 黑尿症 (Alkaptonuria)：

   • 酵素：Homogentisate 1,2-dioxygenase。
   • 特徵：尿液氧化變黑、褐黃病 (Ochronosis)、退化性關節炎。

3. 楓糖尿症 (MSUD)：

   • 酵素：Branched-chain α-ketoacid dehydrogenase (BCKAD)。
   • 特徵：楓糖漿味尿液、支鏈胺基酸 (Leu, Ile, Val) 堆積。

4. 白化症 (Albinism)：

   • 酵素：Tyrosinase (酪胺酸酶) 缺乏（典型 oculocutaneous albinism type 1）。
   • 特徵：無法合成黑色素。

5. 高胱胺酸尿症 (Homocystinuria)：

   • 酵素：通常為 Cystathionine β-synthase (CBS) 缺乏。
   • 特徵：水晶體脫位、血栓形成、骨骼異常 (Marfanoid habitus)。

參考資料

1. Medscape - Phenylketonuria (PKU): Link - 確認 PAH 缺乏導致 PKU 及其病理生理學。
2. NIH (National Institutes of Health) - Alkaptonuria: Link - 確認黑尿症之酵素缺乏機制。
3. MedlinePlus - Maple syrup urine disease: Link - 確認楓糖尿症涉及支鏈胺基酸代謝。