游离肉碱及酰基肉碱的生理功能
• 促进脂肪氧化代谢：与酰基辅酶A结合成酰基肉 碱，协助中长链脂肪酸进入线粒体内进行 β氧化， 为细胞提供能量，尤其是在饥饿、应激时 • 与其他酰基辅酶A结合成酰基肉碱，协助有机酸 代谢 • 促进丙氨酸代谢，减少乳酸在肌肉中的堆积 • 维持体液中酰基COA的水平，以利于各种代谢 • 与体内过多酰基CoA结合成酰基肉碱，进入肝肾 代谢，以防体内酰基CoA过多，造成毒性
精氨酸增高 （Arg、Ayg/Orn、Arg/Phe）
• 希特林蛋白缺乏症（同时Cit、Met增高） • 精氨酸血症 • 溶血
亮氨酸/异亮氨酸、缬氨酸增高 （Leu、Leu/Phe）
• 枫糖尿病 • 继发于早产儿
枫糖尿病
• 发病机制
亮氨酸 2-酮异已酸
支链ɑ-酮酸脱氢酶 （BCKD）复合体
X X
线粒体脂肪酸 β-氧化代谢途径
肉碱
肉碱转 运蛋白
脂肪酸 细胞膜
肉碱
胞浆
C12-C16
注：小于C8的脂肪酸不需肉 碱传递？
游离肉碱
[C0、C0/(C16+C18)]
□ C0增高
►肉碱棕榈酰转移酶-I缺乏症（其他酰基肉碱正常，或 降低） ►继发于肝功能损伤（伴其他多种酰基肉碱增高） ►静滴或口服左旋肉碱
异戊酰-CoA
支链ɑ-酮酸脱氢酶 （BCKB）复合体
异亮氨酸
2-酮-3-甲基戊酸
2-甲酰丁酰-CoA
支链ɑ-酮酸脱氢酶 （BCKB）复合体
缬氨酸
2-酮异戊酸
X
异丁酰-CoA
• E1：decarboxylase（羟色氨酸脱羧酶），E2：acyl transferase； • E3：flavoprotein lipoamide dehydrogenase（黄素蛋白2-氧（代）异戊 酸脱氢酶）
色氨酸 赖氨酸
酵母氨酸 2-氨基已二烯半醛 2-氧代已二酸 戊二酰CoA 2-氨基已二半醛
戊二酸 戊二酰肉碱 GA-I
戊二酰CoA 脱氢酶
戊烯二酰CoA 巴豆酰CoA
3-羟戊烯二酸
3-羟基异戊酰肉碱增高 （C5-OH、C5-OH/C3）
• 多种羟化酶缺乏症（生物素酶缺乏症，醛 缩化酶合成酶缺乏症） • 3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症 • 3-羟-3-甲基戊二酸尿症 • 3-甲基戊烯二酸尿症 • 丙酸血症（伴C3显著增高）
高苯丙氨酸血症（HPA）
□发病机制： 苯丙氨酸（Phe） 苯丙氨酸羟化酶 酪氨酸（Tyr） X 四氢生物蝶呤（BH4） 多巴 黑色素 多巴胺 肾上腺素
苯丙酮酸
苯乙酸
苯乳酸
□患病率：1:10,000
酪氨酸增高 （Tyr、Tyr/Phe）
• • • • • 酪氨酸血症I，II，III型 希特林蛋白缺乏症（同时Cit、Met增高） 甲基丙二酸血症（同时C3、C3/C2增高） 继发于肝功能损伤 新生儿暂时性酪氨酸血症（筛查发现）
串联质谱技术
（tandem mass spectrometry，MS/MS）
质谱仪：通过检测物质的质量与电荷比（m/z），对物质 进行定性和定量的分析仪器 串联质谱仪：有两个质谱串联而成的二级质谱
串联质谱遗传代谢病检测 样品处理方法-衍生法
3mm(3.2ul全血)血滤纸片（96孔过滤板）
• • • • • 希特林蛋白缺乏症（同时Cit增高） 同型半胱氨酸血症（血同型半胱氨酸增高） 高蛋氨酸血症 酪氨酸血症（同时Tyr增高） 继发于肝功能损伤
瓜氨酸增高 （Cit、Cit/Arg、Cit/Phe）
• 希特林蛋白缺乏症（同时Met、Tyr增高） • 瓜氨酸血症-I型（血氨显著增高） • 精氨琥珀酸尿症
血串联质谱及尿气相色谱质谱 检测结果解读
主要内容
遗传代谢病简介 串联质谱技术简介 血串联质谱检测结果解读 气相质谱技术简介 尿气相质谱检测结果解读
遗传代谢病简介
基因突变导致维持机体正常代谢所必需的某些酶 、受体或载体等缺乏发生的疾病 多为单基因遗传病 大部分属于常染色体隐形遗传病，部分属于伴性 遗传 遗传代谢病病种繁多，目前已发现近3000余，单 病发病率低，但总体发病率可达活产婴儿的1/500
2-甲基-3-氧代 丁酰CoA
X
丙酰CoA
X
乙酰乙酸
X
乙酰CoA
X
甲基丙二酸CoA
X
琥珀酰 CoA
生物胞素
X
生物素
丙酮酸
X
草酰乙酸
丙酰肉碱增高 （C3、C3/C2）
• • • • 甲基丙二酸血症（常伴Met降低） 丙酸血症（常伴Gly增高） 多种羟化酶缺乏症（伴C5-OH显著增高） 继发于酸中毒
丁酰肉碱增高 （C4、C4/C3）
□多种酰基辅酶A脱氢酶缺乏症
3-羟基棕榈酰肉碱增高 （C16-OH、C16-OH/C3） • 极长链3-羟酰基辅酶A脱氢酶缺乏症 • 多种酰基辅酶A脱氢酶缺乏症
进行了串联质谱检测， 为何还要进行气相色谱质谱检测？
串联质谱检测的部分疾病需要气相质谱验证 及鉴别
串联质谱检测 MMA PA 丙酰肉碱升高 气相质谱检测 甲基丙二酸，甲基枸橼酸 甲基枸橼酸，3-羟基丙酸
发病机制
II型
酪氨酸氨基 转移酶 4-羟-苯丙酮酸 过氧化物酶
酪氨酸 x
4-羟-苯丙酮酸
酪氨酸血症
4-羟苯乳酸 4-羟苯乙酸
III型
x
尿黑酸
X
尿黑酸尿症
尿黑酸氧化 酶 延胡索酸乙 酰乙酸水解 酶
马来酰乙酰乙酸
琥珀酸乙 酰乙酸
I型
延胡索酸乙酰乙酸
x
琥珀酰丙酮 延胡索酸
乙酰乙酸
蛋氨酸增高 （Met、Met/Phe）
脂肪酸氧化代谢病相关酰基肉碱
（中链、长链酰基肉碱）
C0：游离肉碱 C8：辛酰肉碱 C10：葵酰肉碱 C12：月桂酰肉碱 C14：肉豆蔻酰基肉碱 C14:1：肉豆蔻烯酰基肉碱 C16：棕榈酰基肉碱 C16OH：3-羟基棕榈酰基肉碱 C18：十八碳酰基肉碱 C18OH：3-羟基十八碳酰基肉碱
□ C0降低
►原发性肉碱缺乏症（伴多种酰基肉碱降低） ►继发于营养不良，有机酸血症，脂肪酸氧化代谢 病，母源性肉碱缺乏症
辛酰肉碱增高 （C8、C8/C3） □中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症 （C8增高，C10正常，C8/C10增高） □多种酰基辅酶A脱氢酶缺乏症 （C8、C10均增高，C8/C10正常）
血氨基酸检测结果
血氨基酸增高： 不同氨基酸增高，可代表一种疾 病或几种疾病 一种疾病可有多种氨基酸增高
血氨基酸降低：
多继发于营养不良（蛋氨酸及瓜氨酸除外）
苯丙氨酸增高 （Phe、Phe/Tyr）
• • • • 高苯丙氨酸血症（单纯Phe增高） 希特林蛋白缺乏症（同时Cit、Met增高） 酪氨酸血症（同时Tyr增高） 静滴氨基酸（伴多种氨基酸增高）
发病机制
亮氨酸
2-氧代异乙酸
有机酸血症
异亮氨酸
2-氧代-3-甲基戊酸
缬氨酸
2-氧代异戊酸
X
异戊酰CoA
X
2-甲基丁酰CoA 甲基巴豆酰CoA
X
异丁酰CoA 甲丙烯酰CoA
枫糖尿病
X
3-甲基巴豆酰CoA
X
同型胱氨酸 钴胺素
3-甲基戊烯二酰CoA
2-甲基-3-羟基丁酰CoA
3-羟异丁酰CoA
X
蛋氨酸
3-羟-3-甲基戊二 酰CoA
丙氨酸及甘氨酸增高
• 丙氨酸：线粒体疾病：肝大，乳酸增高，低血糖 • 甘氨酸：非酮性高甘氨酸血症，丙酸血症，MMA
血氨基酸检测结果降低
□瓜氨酸降低
►鸟氨酸氨基甲酰转氨酶缺乏症（尿乳清酸及尿嘧啶增 高） ►氨甲酰磷酸合成酶缺乏症
□蛋氨酸降低
►甲基丙二酸血症（cbl C型多见）
►同型半胱氨酸血症
□多种氨基酸降低：继发于营养不良
GC-MS在遗传代谢病检测中的应用
应用现状：国际（日本，1966）；国内（ 华中科技大，同济医院，2003） 应用步骤：样品处理，GC-MS检测、结果分 析判断 检测的疾病：30-40种
尿液前处理方法
取相当于0.2mg肌酐的尿样，加入尿素酶20ul混匀，37 ℃温育30min 加入托品酸、17烷酸、24烷酸各40ug 加入5%盐酸羟铵500ul、2.5N氢氧化钠400ul，调PH12-14混匀，室温静置60min 加入60N盐酸350ul，混匀，调PH1.0，离心，取上清液 加入乙酸乙酯5ml，混匀，离心，分取上清液，重复3次，离心3000转，5分钟 加入无水硫酸钠5g，混匀，离心3000转，5min，取上清液，60 ℃用氮气仪吹干
遗传代谢病发病机制
正常 代谢 途径 异 常 代 谢 途 径 酶 代谢物（A）
X
辅酶（C）
代谢物（B）
代谢物（A1）
代谢物（C1） 代谢物（B1）
代谢物（A2） 代谢物（C2）
代谢物（B2）
遗传代谢病的分类
氨基酸代谢病：苯丙酮尿症、枫糖尿病、酪氨酸血症、同型胱氨酸尿 症、非酮性高甘氨酸血症 尿素循环障碍：鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症、瓜氨酸血症、精氨酸琥 珀酸血症、精氨酸血症 有机酸代谢病：甲基丙二酸血症、丙酸血症、异戊酸血症、戊二酸血 症、多种羧化酶缺乏症等 脂肪酸代谢（ β氧化）病：短链、中链、极长链酰基辅酶A脱氢酶缺 乏症，原发性肉碱缺乏症等 糖代谢病：糖原累积病、G6PD缺乏症、半乳糖血症等 溶酶体贮积症：粘多糖病、戈谢病、尼曼皮克病等 其他：先天性肾上腺皮质增生症、肝豆状核变性等
100ul甲醇（含内标），轻摇20min(萃取) 离心至另一96孔聚丙烯板 55℃吹干 60ul盐酸正丁醇，65℃,15min（衍生，丁酯化） 55℃吹干 100ul乙腈：水（80:20）