串联质谱遗传代谢病筛查意义及诊断价值-20150815福州

有机酸血症检测的相应参数
疾病 MMA PA
串联质谱检测
异常参数
C3 C3/C0
C3/C2
C3 C3/C0 C3/C2
气相质谱检测
异常参数
甲基丙二酸 3-羟基丙酸
甲基枸橼酸
3-羟基丙酸 甲基枸橼酸
MCD
C5-OH C3
甲基巴豆酰甘氨酸 甲基枸橼酸
MMA：甲基丙二酸血症；PA：丙酸血症；MCD：多种辅酶A羧化酶缺乏
疾病 高苯丙氨酸血症 高甲硫氨酸血症 枫糖尿病 瓜氨酸血症II型 酪氨酸血症 精氨酸血症 同型半胱氨酸血症
例数 54 5 5 3 2 1 1
百分比 76.1 7.0 7.0 4.2 2.8 1.4 1.4
百分比：占氨基酸疾病百分比
患病率(1/n) 8524
92054 92054 153423 230135 460270 460270
串联质谱技术在遗传性代谢病 诊断中应用
上海交通大学医学院附属新华医院 上海市儿科医学研究所 叶军
主要内容
• 遗传代谢病的特点及筛查指征 • 遗传代谢病诊断新技术--串联质谱（MS/MS） • 串联质谱检测指标及相关疾病 • 几种遗传代谢病的诊治
遗传代谢病的特点
• 多是罕见病，多为单基因遗传病，发病率低 • 病种繁多，500多种最重要：相对发病率高和可治性 • 新生儿发病者往往病情严重 • 临床表现缺乏特异性：喂养困难，发育落后、肌张力改变、嗜睡、
有机酸代谢病
7
52
23.9
脂肪酸代谢病
4
43
19.7
总计
19
218
100.0
• 前五位疾病：HPA 44%，甲基丙二酸血症 10.6%，原发性肉碱缺乏
症8.7%， 3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症（MCCD）7.8%，短链
酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（SCAD）6.9%
临床高危患者串联质谱检测结果
临床疑似患者18048例，诊断1142例，阳性率6.3%
3
串联质谱遗传代谢病的新生儿筛查
2003年开展了串联质谱技术用于新生儿筛查
一滴血同时检测多种氨基酸和酰基肉碱进行40余种遗传代谢 病的筛查，实现“一种实验检测多种疾病”
2003-2015.2 筛查759290名新生儿，总体患病率1/3483
分类
病种
例数
百分比
氨基酸代谢病
8
123
56.4
C14:2 3-羟基十八碳 烯酰肉碱
C14-OH 3-羟基十八碳 酰肉碱
C16:1-OH C16-OH C18 C18:1
C18:1-OH C18-OH
串联质谱技术筛查的疾病
氨基酸病
有机酸血症
脂肪酸氧化缺陷
苯丙酮尿症 枫糖尿病 同型胱氨酸尿症 酪氨酸血症Ｉ型 酪氨酸血症Ⅱ型 组氨酸血症 瓜氨症。。。
进行性恶化
遗传代谢病高危筛查指征
遗传代谢病早期无特异性症状，不能用一般疾病解释 • 新生儿期发病严重，危及生命 • 急性代谢性脑病：嗜睡、呼吸异常、惊厥、昏迷、肌
张力低下或增高 • 喂养困难、呕吐、腹泻、低血糖、黄疸延迟、胆道闭
锁、贫血、肝功能异常，肝肿大 • 代谢性酸中毒、高氨血症、高乳酸血症、电解质异常
展快，死亡率高 • 血氨基酸分析：亮氨酸、异亮氨酸（MS/MS）、别异亮氨酸
（诊断金指标）、缬氨酸异常增高 • 尿GC/MS分析：支链酮、羟酸增多 • 治疗：无支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）特殊奶
粉，葡萄糖及脂肪乳剂供能，大剂量维生素B1 300mg/d
Citrin缺乏导致的新生儿肝内胆汁淤积（NICCD）
Phe Phe/Tyr
Leu Val
高氨血症
Glu,Cit
酪氨酸血症-I型 Tyr, Met
瓜氨酸血症II型 Cit,Tyr, Arg
(NICCD)
同型胱氨酸尿症 Met
苯乙酸 苯乳酸、苯丙酮酸
2-酮-异戊酸 2-酮-异己酸 2-羟基异戊酸 乳清酸、尿嘧啶 琥珀酸丙酮 4-羟基苯丙酮酸 4-羟基苯乳酸
甲基丙二酸酸血症 戊二酸血症Ｉ型 戊二酸血症Ⅱ型 异戊酸血症。。。
中链酰基辅酶Ａ脱氢酶缺乏 长链酰基辅酶Ａ脱氢酶缺乏 极长链酰基辅酶Ａ脱氢酶缺乏 肉碱棕榈碱转运酶缺乏 肉碱／酰基肉碱转位酶缺乏 肉碱转运体缺乏。。。
氨基酸代谢病检测的相应参数
疾病
串联质谱检测
异常参数
气相质谱检测
异常参数
HPA 枫糖尿病
天可以检测500～600个样品 • 准确性提高，显著降低假阳性率和假阴性率 • 采用血滤纸片，易于采集及递送，节省时间和成本
名称 丙氨酸 精氨酸 瓜氨酸 甘氨酸 亮氨酸 甲硫氨酸
氨基酸检测指标
Βιβλιοθήκη Baidu
缩写 Ala Arg Cit Gly Leu Met
名称 鸟氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 缬氨酸 脯氨酸
缩写 Orn Phe Tyr Val Pro
C5 辛二烯酰肉碱
C8:2
名称
葵酰肉碱 葵烯酰肉碱
缩写
C10
名称
棕榈酰肉碱
缩写
C16
C10:1 棕榈烯酰肉碱
C16:1
葵二烯酰肉碱
月桂酰肉碱
肉豆蔻酰肉碱 肉豆蔻烯酰肉碱
肉豆蔻二烯酰肉 碱 3-羟基肉豆蔻酰 肉碱
C10:2 C12 C14
3-羟基棕榈烯 酰肉碱
3-羟基棕榈酰 肉碱
十八碳酰肉碱
C14:1 十八碳烯酰肉 碱
• 更进一步确诊依靠酶学及基因突变分析
串联质谱诊断的几种遗传代谢病
• 高苯丙氨酸血症及酪氨酸血症 • 枫糖尿病 • Citrin缺乏导致的新生儿肝内胆汁淤积症 • 甲基丙二酸血症及丙酸血症 • 多种辅酶A羧化酶缺乏症 • 原发性肉碱缺乏症
高苯丙氨酸血症（HPA）
HPA定义：血Phe>120 mol/L及Phe/Tyr>2.0 新生儿初筛血Phe>120 mol/L，召回复查 复查采用MS/MS分析 • Phe、Phe/Tyr均增高确诊HPA， 降低假阳性 • 排除导致继发性Phe增高疾病： 酪氨酸血症II型：血Tyr、Phe增高，Phe/Tyr降低 新生儿Citrin缺乏症：Cit、Tyr、Met、Phe、Arg可增高，
脂肪酸氧化代谢病检测的相应参数
疾病
串联质谱检测
异常参数
气相质谱检测
异常参数
MCAD
C8
二羧酸尿
VLCAD
C14:1 C14
二羧酸尿
SCAD
C4
乙基丙二酸
MADD 多种酰基肉碱增高
戊二酸，二羧酸尿
CTD
C0
CPT-II
C16
棕榈酸增高
C18:1 MCAD：中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏；MADD：戊二酸血症II型
疾病种类：
占患者千分
______________疾_病__种_类________例__数___ _百_分__比_________比_____
氨基酸代谢病 有机酸血症 脂肪酸代谢病
合计
13
586
51.3
3.2
9
408
35.7
2.3
7
148
13.0
0.8
6.3
29
1142
100.0
新华医院2003开展新生儿串联质谱筛查 氨基酸代谢病筛查统计：
、特殊气味 • 生长、智能发育落后或倒退 • 毛发、皮肤颜色异常、脱发、顽固性皮疹 • 角膜混浊、白内障、青光眼、晶体半脱位
1
遗传代谢病高危儿实验检测
高度疑似遗传代谢病、临床危重儿，在急救处理前留取标本，以 备实验检测、诊断及研究：
• 血浆或血清：血气分析、血氨、乳酸、血糖、电解质、肝肾功 能、血脂、电解质、心肌酶谱、胰岛素、氨基酸分析
(Thr)(继发肝损），Arg增高,半乳糖血症 尿GC/MS分析：大量4-羟基苯丙酮酸、 4-羟基苯乳酸等排出，半
乳糖增多，易误诊为半乳糖血症 无乳糖奶粉及富含中链脂肪酸（MCT）奶粉:霭儿舒或纽泰特 90%患儿疾病呈暂时性，10%过渡至成年瓜氨酸血症II型
昏迷、抽搐，不明原因的心肌病、肝脾肿大等 • 常规生化检测缺乏特异标志物
低血糖，代谢性酸中毒，高血氨，高乳酸，肌酶增高、酮尿等 • 头颅CT或MRI缺乏特异表现：脑白质异常，脑萎缩等 • 遗传代谢病少见？认识不足、技术有限、诊治困难、死亡率高
• 如今一些疑难杂症得以诊治
思路开阔、技术先进、治疗开拓、死亡率低
尿黑酸二氧化酶（尿黑酸尿） 延胡索酰乙酰乙酸
延胡索酰乙酰乙酸水解酶（Type I）
延胡索酸
乙酰乙酸
枫糖尿病（MSUD）
• 支链-酮酸脱氢酶复合体缺陷导致亮氨酸、异亮氨酸、缬氨 酸3种支链氨基酸代谢障碍
• 大量支链氨基酸及其酮酸在体内蓄积，对脑的毒性损害 • 支链氨基酸及其酮酸从尿中排出增多，枫糖浆异味 • 严重型患儿生后3-5天发病，代谢性脑病、酮症酸中毒，发
疾病
GA-I IVA
BKT MCC HMG
有机酸血症检测的相应参数
串联质谱检测 异常参数
C5DC C5 C5/C2
C5-OH C5:1
C5-OH C5-OH
气相质谱检测 异常参数
戊二酸 异戊酰甘氨酸
酮体
3-甲基巴豆酰甘氨酸 3-羟-3-甲基戊二酸
GA：戊二酸血症；IVA：异戊酸血症；BKT：B-酮硫解酶缺乏
2
酰基肉碱检测指标
名称
游离肉碱 乙酰肉碱
丙酰肉碱
缩写 名称
缩写
C0 异戊烯酰肉碱
C5:1
C2 3-羟基异戊酰 肉碱
C3 戊二酰肉碱
C5-OH C5DC
丙二酰肉碱
C3DC 己酰肉碱
C6
丁酰肉碱
C4 己烯酰肉碱
3-羟基丁酰肉碱 C4-OH 辛酰肉碱
C6:1 C8
丁二酰肉碱
C4DC 辛烯酰肉碱
C8:1
异戊酰肉碱
• 干滤纸血片：串联质谱(MS/MS)分析(IEM筛查诊断)，17OHP • 尿液或尿片：气相色谱质谱(GC/MS)分析，尿酮体等 • 影象学检查：头颅CT、MRI，肝肾B超、骨骼X线片 • 家系DNA标本：基因检测和酶活性测定，确诊 对于怀疑遗传代谢病濒临死亡的婴儿 ：
• 有条件留取皮肤，肝组织、尸体解剖以备酶学诊断
一滴血片，一种试剂，一次试验，几十项参数，40余种疾病
串联质谱仪 API 4000
气相色谱质谱仪
计算机 质谱仪
氦气 瓶
国内串联质谱开展现状
已经开展 即将开展 其他
开展串联质谱筛 查中心约40家
黑龙江
新疆
甘肃 青海
吉林
内蒙古 宁夏
北京
辽宁
河北
天津
山西
山东
西藏
已经开展： 1. 全国超过60多个实验室 2. 17个省市自治区 计划开展： 预计每年增加20个实验室
串联质谱是否能进行遗传代谢病确诊？
• 串联质谱仪能检测10种氨基酸及30余种酰基肉碱，筛查40 余种遗传代谢病，是筛查方法
• 对有机酸代谢病及部分脂肪酸、氨基酸代谢病的生化确诊 需做尿液或尿滤纸片（5x5cm）气相色谱质谱（GC-MS）
• 对部分氨基酸代谢病：如枫糖尿病、精氨酸琥珀酸血症等 需要氨基酸分析仪或HPLC分析辅助诊断
遗传代谢病的危害
• 新生儿期症状缺乏特异性，难以识别，来势凶 猛，死亡率高，有时诊断困难
• 症状出现后诊断，治疗较晚，脑损伤不可挽回 遗留神经系统后遗症及智能障碍
• 家庭精神、经济负担重 避免或减少危害：新生儿筛查及高危筛查
病史追踪
• 近亲婚配：增加发病的机率 • 同胞有类似临床症状 • 家庭成员中有不明原因新生儿夭折、婴幼儿死亡史 • 饥饿、感染、外伤、手术等应急情况为诱因 • 正常妊娠、分娩后新生儿不明原因出现异常症状、
四川 云南
陕西
河南
江苏
重庆 贵州
湖北 湖南
安徽
江西
浙江
上海
福建
广西
广东
香港 澳门
台湾
海南
1 2002年
新华医院开始开展
2 2009年
杭州市政府免费筛查
3 2012年
湖南启动筛查
4 2013年
湖南率先纳入普筛
串联质谱技术检测遗传代谢病的优点
• 检测病种多：氨基酸、有机酸、脂肪酸代谢病、溶酶体等 • 可在2-3分钟内检测出45种遗传代谢病 • 适合大规模遗传代谢病筛查和临床高危患儿的诊断 • 通过检测参数及参数间比值高低，对相关疾病做出诊断 • 特异性强、灵敏度高（ nmol/L） 、高通量（一台仪器每
串联质谱（MSMS）技术
• 串联质谱（MSMS）新技术扩大筛查疾病谱 • 干血滤纸片一滴血检测氨基酸谱和酰基肉碱谱，进行40
余种遗传代谢病的筛查 • 2002年新华医院在国内建立串联质谱技术平台及协作网 • 传统疾病诊断方法：
一滴血片，一种试剂，一次试验，一项参数，一种疾病 • 串联质谱遗传代谢病筛查
• 成年期发病的瓜氨酸血症II型的新生儿期表现 • Citrin缺乏症（SLC25A13基因缺陷） • 圆脸、黄疸延迟、阻塞性黄疸、肝内胆汁淤积，肝大、大便浅淡，
易误诊为婴儿肝炎综合征等 • 高胆红素血症（直接胆红素增高为主）、肝功能异常、凝血时间
延长、低血糖、不伴或轻度高血氨，AFP增高 血MS/MS分析：瓜氨酸(Cit)增高，伴Met、Phe、Tyr、苏氨酸
Phe/Tyr正常 对所有HPA患者包括PKU均需要做尿蝶呤谱分析及二氢蝶啶还
原酶活性测定以鉴别PAH缺乏与BH4缺乏症
4
苯丙氨酸及酪氨酸代谢示意图
苯丙氨酸 PAH
饮食蛋白质 酪氨酸 酪氨酸氨基转移酶（TypeII）
4-羟基苯乳酸 4-羟基苯乙酸
琥珀酰乙酰乙酸 琥珀酰丙酮
4-羟基苯丙酮酸
4-羟基苯丙酮酸二氧化酶（TypeIII) 尿黑酸盐