2122例血浆酰基肉碱结果分析Word下载.docx
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inheritedmetabolicdiseasesinGuangzhouWomenandChildren’sMedicalCenter
fromSeptember2010toDecember2011.Amongthem1275malesand874females.Their
agesspannedfromonedayafterbirthto14years.
⑵⑵Controlgroup:
277healthychildren,agedfromonedayafterbirthto14
years,enrolledinDepartmentofHealthCareofGuangzhouWomenandChildren’s
MedicalCenter.
Methods
children’speripheralbloodsampleswhowereincrisisorfastingwere
collected.Thefreecarnitineandacylcarnitinesinbloodofpatientsweretested
byelectrosprayionizationtandemmassspectrometry（ESI-MS/MS）.Thediagnosiswas
basedontheresultsofplasmaacylcarnitine,clinicalpresentation,gas-
chromatographymassspectrometry,genomicmutation,imagingexamination,etc.
Results
Fivehundredandsixtytwopatients’sresultofanalysisofplasmaacylcarnitine
isabnormal.Amongthem,29ofpatiens（29/2122,1.4%）werepositive,inwhich10kinds
ofinheritedmetabolicdiseasesweredetected.Amongthepositivepatients,24cases,
inwhich6kindsofinheritedmetabolicdiseases,wereorganicacademiasinour
program,including12casesofmethymalonicacademia,5casesofpropinicacidemias,3
casesofmultiplecarboxylasedeficiency,2casesof3-hydroxy-3-methylglutary-CoA
lyasedeficiency,1caseofglutaricacademiatypeⅠandisovalericacidemia.Also,5
cases,inwhich4kindsofinheritedmetabolicdiseases,werecomfiemedwithfatty
acidoxidationdisordersbyanalysisofacylcarnitine,including2casesofshort
chainacylcoenzymeAdehydrogenasedeficiency,1caseofmediumchainacylcoenzyme
Adehydrogenasedeficiency,1caseofverylongchainchainacylcoenzymeA
dehydrogenasedeficiencyand1caseofglutaricacademiatypeⅡ.Therestofthe
abnormalresultofplasmaacylcarnitinecanbeseennon-specificchanges.
ConclusionsAnalysisofacylcarnitinecanbediagnosedspecialdiseses
spectrum.Theorganicacidemiasandfattyacidoxidationdisorderscanbeidentified
byanalysisofplasmaacylcarnitinespectrum.Analysisofcaylcarnitineismore
sensitivetodiagnosisfattyacidoxidationdisorders.while,insomepatientswith
organicacademia,thediagnosisshouldbeconfirmedwithorganicacidnalysisby
urinegaschromatographymassspectrometry.
KeywordsAcylcarnitine;
Inbornerrorofmetabolism;
Fattyacidoxidation;
Tandem
massspectrometry
中英文对照
英文缩略词英文全称中文全称
IEMIbornerrorsofmetabolism先天性遗传代谢病
MS/MSTandemmassspectrometry串联质谱技术
ACAcylcarnitine酰基肉碱
CPTⅠCarnitinepalmitoyltransferaseⅠ肉碱棕榈酰基转移酶Ⅰ
CACTCarnitineacylcarnitinetranslocase肉碱酰基肉碱转位酶
CPTⅡCarnitinepalmitoyltransferaseⅡ肉碱棕榈酰基转移酶Ⅱ
VLCADVerylongchainacyl-CoAdehydrogenase极长链酰基辅酶A脱氢酶
Longchain3-hydroxyacyl-CoA
LCHAD长链3-羟基酰基辅酶A脱氢酶
dehydrogenase
TFPTrifunctionalprotein三大功能蛋白
MCADMediumchainacyl-CoAdehydrogenase中链酰基辅酶A脱氢酶
M/SCHADMedium/Shortchain3-hydroxyacyl-CoA中/短链3-羟基酰基辅酶A脱氢酶
SCADShortchainacyl-CoAdehydrogenase短链酰基辅酶A脱氢酶
GA-ⅡGlutaricaciduriatypeⅡ戊二酸血症Ⅱ型
PAPropionicacidemia丙酸血症
MCDMultiplecarboxylase多种羧化酶
MMAMethylmalonicacidemia甲基丙二酸血症
IBDHIsobutyryl-CoAdehydrogenase异丁酰基辅酶A脱氢酶
BKTβ-ketothiolaseβ-酮硫解酶
IVAIsovalericacidemia异戊酸血症
MBDH2-methylbutyryl-CoAdehydrogenase2-甲基丁酰辅酶A脱氢酶
2-methyl3-hydroxybutyryl-CoA
MHBD2-甲基3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶
3-MCC3-methylcrotonyl-CoAcarboxylase3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶
HMG3-hydroxy3-methylglutaryl-CoAlyase3-羟基3-甲基戊二酰辅酶A裂解酶
GA-ⅠGlutaricaciduriatypeⅠ戊二酸血症Ⅰ型
3-MGA3-methylglutaconyl-CoAhydratase3-甲基戊烯二酰辅酶A水解酶
BDBiotinidasedeficiency生物素缺乏
GC-MSGasChromatography-MassSpectrometry气相色谱-质谱联用
ESIElectrosprayIonisation电喷雾
LKATLongchain3-ketoacyl-CoAthiolase长链3-酮酯酰辅酶A硫解酶
SKATShortchain3-ketoacyl-CoAthiolase短链3-酮酯酰辅酶A硫解酶
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前言
先天性遗传代谢病（inbornerrorsofmetabolism,IEM）或称遗传代谢病（inherited
metaboliscdiseases,IMD）是指由于基因突变导致的维持机体正常代谢所必需的酶、转运
蛋白、细胞膜或受体等在结构、功能上发生异常，从而引起机体生化代谢紊乱，造成中间或
旁路代谢产物蓄积，或终末代谢产物缺乏，引起一系列临床症状的一组疾病[1]。
自1908年
英国医生Garrod提出IEM概念以来，迄今已知的遗传代谢病有500余种，是人类疾病中病
种最多的一类疾病，并随着现代诊断技术的不断提高而逐渐增加。
遗传代谢病虽然单一病种
发生率低，但病种数量繁多，群体患病率高[2]。
由于遗传代谢病的临床表现复杂多样且缺乏
特异性，在机体受到轻微刺激，如普通的病毒感染就可能会引起危及生命的代谢紊乱，因此
对这些疾病早期做快速和准确的判断是非常重要的。
随着人类疾病谱的改变和重视，近十几
年来开展的串联质谱（tandemmassspectrometry,MS/MS）技术，通过高效、快速分析血浆
酰基肉碱谱，可以辅助遗传代谢病中的脂肪酸氧化障碍和有机酸血症的筛查和诊断[3][4]，为
遗传代谢病的诊断提供特异性诊断依据。
1、肉碱、酰基肉碱代谢及生物学作用
肉碱，L-3羟基-4-三甲基氨基丁酸，是一种水溶性的四胺化合物，主要分布在能量需
求较高的组织，如骨骼肌、心肌。
酰基肉碱是肉碱与脂肪酸或氨基酸代谢物结合的一种酯类
物质，如活化后的长链脂肪酸在肉碱棕榈酰基转移酶的催化下，肉碱和长链脂肪酸结合形成
酰基肉碱[4]。
肉碱和酰基肉碱都是细胞内能量代谢所必须的物质，主要的生理学作用包括2
点：
①肉碱作为长链脂肪酸唯一载体，将长链脂肪酸转入线粒体内进行氧化，提供能量
[5]；
②肉碱是调节细胞内外游离CoA与酰基CoA平衡的调节器，如在代谢失调时，肉碱能清除蓄
积在体内的有毒性的酰基CoA。
脂肪酸β氧化代谢障碍和支链氨基酸代谢障碍会导致大量酰
基CoA的聚集，肉碱与这些酰基CoA结合形成酰基肉碱后排出体外，同时释放游离CoA，以
维持体内足够的游离CoA
[6]。
肉碱是脂肪酸β-氧化代谢和支链氨基酸代谢的中间体。
当发生脂肪酸氧化代谢或支链
氨基酸代谢途径受阻，会引起相应的酰基CoA的蓄积，导致血浆的一种或者多种酰基肉碱改
变
[7]。
酰基肉碱和酰基CoA不同的是，它可以穿过线粒体和细胞膜进入到血浆，因此可以检
测到血浆的酰基肉碱。
换而言之，血浆酰基肉碱谱也相当于反应线粒体内酰基CoA的分布情
况[8]。
2、引起肉碱、酰基肉碱异常相关疾病及临床表现
5.酰基肉碱与脂肪酸β-氧化代谢障碍
线粒体脂肪酸β-氧化代谢在能量产生中发挥重要作用。
线粒体脂肪酸β-氧化代谢过
程需要经过细胞摄取脂肪酸、脂肪酸的活化作用，经过线粒体外膜，再进行酯化作用进入线
粒体内，随后进行β氧化、产生和转运电子、乙酰CoA在肝脏合成酮体等20多个步骤，其
中一个代谢途径发生异常，就会引起脂肪酸代谢障碍，引起机体的功能不足，出现一系列的
临床症状。
所有仅限于线粒体脂肪酸β-氧化代谢障碍的代谢缺陷均为常染色体隐性遗传，
且有很大的隐性异质性
[9]。
脂肪酸β-氧化代谢障碍涉及到的酶的异常就由十几种，目前研究较多的是：
极长链酰
基辅酶A脱氢酶缺乏、长链3-羟基酰基辅酶A脱氢酶缺乏、中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏、
短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏。
脂肪酸β-氧化代谢障碍的患者在延长饥饿时间、发热或者需
要增加能量需求的应激下容易引起危及生命的代谢紊乱。
中链酰基辅酶A脱氢酶（midumchainacyl-coenzymeAdehydrogenase，SCAD）缺乏
症是脂肪酸β-氧化代谢障碍最常见的疾病，该病主要发生在白种人。
美国Grosse等学者通
过新生儿筛查发现，美国发病率为1/10,000-1/30,000
[10]，日本发病率为1/51,000[11]，中
国未见相关报道。
MCAD主要催化C6-C12直链酰基CoA的β氧化的第一步，中链酰基CoA是
来自长链酰基CoA氧化缩短后的酰基化合物。
MCAD缺乏引起引起辛酸和癸酸蓄积在体内，
导致中链脂肪酸β-氧化产生的能量ATP减少，影响肝脏的生酮作用、糖原合成，氨在肝脏
的转换等重要代谢[12]。
MCAD缺乏的临床症状复杂，缺乏典型性，但是Touma学者指出MCAD
缺乏大多数发生在新生儿期，在生后2天内起病[13]。
有统计报道，20%的MCAD缺乏的患者出
现猝死的临床表现，大多数是在代谢应激，如延长空腹时间、感染等引起的代谢紊乱[14]。
可
能由于代谢物的毒性或仅仅由于胃肠道本身的感染，呕吐是这种疾病常见的症状[15]。
MCAD
缺乏主要的临床症状是低酮性低血糖，是由于氧化代谢障碍产生能量不足导致的。
但是有些
患者表现为昏睡和肌张力减退，而血糖在正常范围，这表明患者意识降低甚至是昏迷不仅仅
是由于低血糖所致，也有可能是与有毒物质的蓄积有关，如辛酸和癸酸
[16]。
虽然许多MCAD
缺乏的患者在首次发作后存活下来，但是有长期的后遗症，约有40%的患者为生长发育迟缓，
也有些为注意力不集中、行为异常等
[14]。
有报道指出，MCAD缺乏的患者也可以发生在成人期，但是死亡率高达50%，大多数都发
生在饥饿或喝酒后出现，主要以不易解释的病情恶化为特点[17]。
短链酰基辅酶A脱氢酶（shortchainacyl-coenzymeAdehydrogenase，SCAD）缺乏
是脂肪酸β-氧化代谢障碍其中一种常染色体隐性遗传病。
短链酰基CoA脱氢酶催化C4-C6
短直链酰基CoAβ氧化代谢的第一步，使其转化为短链2-烯酯酰基CoA[18]。
SCAD缺乏引起体
内丁酰基肉碱、丁酰甘氨酸、乙基丙二酸和乙基琥珀酸等异常代谢物质蓄积在血液、尿液中。
由于短链酰基CoA脱氢酶缺乏只是阻断脂肪酸β-氧化代谢的最后两个循环，能量从受阻前
的长链/中链脂肪酸β氧化中获得，因此SCAD缺乏不会引起能量缺乏，但是蓄积的毒性物质
会引起神经系统和肌肉系统的病变，导致这些组织永久性和进行性损伤[19]。
SCAD缺乏的临
床表现多样，婴儿期主要以喂养困难、昏迷、肌张力异常、肝肿大、低血糖、大脑发育异常
甚至死亡多见
[19-21]；
儿童期临床表现为生长发育迟缓、抽搐、肝肿大和肝功能异常等[22][23]。
极长链酰基辅酶A脱氢酶（verylongchainacyl-CoAdehydrogenasedeficiency,VLCAD）
缺乏也是一种脂肪酸β-氧化障碍疾病。
极长链酰基辅酶A脱氢酶是一种同源二聚体，对长
链酰基CoA的催化活性很高
[24]。
长链脂肪酸是体内主要的脂肪酸，正常情况下极长链酰基
CoA脱氢酶催化C12-C22长链脂肪酸，VLCAD缺乏时长链脂肪酸β氧化产生的ATP减少，出
现一系列严重的临床症状。
由于心脏和肌肉组织主要是靠长链脂肪酸氧化功能，当发生
VLCAD缺乏时，这些组织受累更严重症状
[25]。
根据基因型与表现型的关系，学者们将VLCAD
缺乏的临床症状分为3型：
1、严重的新生儿发病型；
2、轻微儿童发病型；
3、轻度迟发成
人型[26]。
严重新生儿发病型以新生儿期发病为特点，死亡率高，容易发生低血糖，通常累及
心脏，引起心脏扩大，甚至心力衰竭；
轻微儿童型主要临床症状是低酮性低血糖；
迟发型的
VLCAD缺乏主要以反复发作的横纹肌溶解和肌红蛋白尿为特征[26-29]。
用常规的实验室方法是难以检测脂肪酸β-氧化代谢障碍，采用MS/MS技术可以对脂肪
酸氧化代谢过程中的特异性微量的物质进行定量测定，能检测到无症状的脂肪酸氧化代谢障
碍的患儿，但是常规的尿GC/MS分析方法是检测不到的。
目前检测血酰基肉碱是诊断脂肪酸
氧化代谢最有特异性和最直接的方法[30]。
但是脂肪酸β-氧化代谢障碍的确诊需要通过特定
酶活性检测或相关基因分析[27][31]。
6.酰基肉碱与有机酸血症
有机酸血症是由于酶的缺陷，导致相关羧基酸及其他代谢常务的蓄积引起的疾病
[32]。
体
内有机酸主要来源为氨基酸、脂肪、糖中间代谢过程羧产生的羧基酸。
常见的有机酸包括：
甲基丙二酸血症、丙酸血症、多羧酶缺乏症、异戊酸血症、3-羟基3-甲基戊二酰辅酶A裂
解酶缺乏、戊二酸血症等，其中以甲基丙二酸血症最为常见
[33]。
患儿常因感染、饥饿等诱发
呕吐、代谢性酸中毒、低血糖、高氨血症、意识障碍甚至猝死[34]。
许多疾患表现类似，同种
疾患个体差异较大，临床诊断困难，必须依赖特殊生化分析。
肉碱不仅参与脂肪酸β-氧化
代谢，也参与有机酸代谢。
部分的有机酸血症会导致大量的酰基CoA的蓄积，酰基CoA与游
离肉碱结合形成相应的酰基肉碱，使有毒的异常代谢物排出体外。
因此这些有机酸血症常引
起血浆酰基肉碱谱的改变。
3、串联质谱技术
电喷雾-串联质谱（ESI-MS/MS）系统由一个电离室、两个质量分析器与一个碰撞室串
联组成。
利用电离室将被测物质分子离子化，离子进入一级质量分析器按带电离子的质荷比
（m/z）分离，即母离子；
母离子进入碰撞室经惰性气体产生碎片离子（子离子）；
子离子经
过二级质量分析器选择最终进入检测器。
母离子与子离子的配对分析对各成分进行定性，所
得到各种成分通过与标准曲线对比和计算定量，最终检测结果的质谱图表现为横坐标代表不
同质荷比（m/z）的离子，从左往右质荷比值增大；
纵坐标代表该离子强度。
国外，特别是欧洲和北美，已经应用串联质谱技术检测干血滤纸片酰基肉碱对新生儿
进行常规筛查和诊断[35-37]，发现多种遗传代谢病。
近1
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