串联质谱与气相色谱质谱技术在临床疑似患者遗传代谢病检测中的应用

主要表现
抽搐、发育迟缓
发育迟缓、昏睡、酸中毒 黄疸、发育迟缓 代谢性酸中毒、发育落后 酮症酸中毒 代谢性酸中毒、异味 Leigh病、SIDS（婴儿猝死综合征） 低血糖、骨骼肌心肌损伤 Leigh病、肝损伤
氨基酸代谢病 枫糖尿病
Citrin缺陷病 甲基丙二酸血症
有机酸代谢病 3-醛基硫解酶缺乏症
异戊酸血症 短链脂肪酸氧化异常
• 原发性肉碱缺乏
排其所余
• 甲基丙二酸血症
• 苯丙酮尿症
补其所缺
禁其所忌
八、筛查对于不可治疗的遗传代谢病的意义
• 如果能诊断明确，对后续怀孕的策略及产前诊断非常重要
• 因为80%的遗传代谢病是常染色体隐性遗传病，夫妻双方可能都是健康的
• 一旦确诊先证者，后续通过医学干预可以避免再次孕育缺陷儿
九、为什么要血尿同检
串联质谱与气相色谱质谱技术在临床疑似患者遗传代谢病检测中的应用
上海赛安医学检验所—莫家林
什么是遗传代谢病
一、遗传代谢病的定义
遗传 代谢 紊乱
二、遗传代谢病的分类
疾病
苯丙酮尿症
发病期
新生儿--乳儿期
新生儿--乳儿期 新生儿--乳儿期 新生儿--乳儿期 新生儿--乳儿期 新生儿--乳儿期 新生儿--乳儿期
定向力障碍或意识障碍等，部分患者可因严重脑水肿而死亡。
案例（二）陈某
希特林蛋白缺乏症
指标 血检 瓜氨酸（Cit） 苏氨酸（Thr） 变化 增高 增高
辅助依据： NICCD：
结合胆红素、总胆汁酸和γ GT等酶学指标升高 轻度高血氨和高乳酸血症 甲胎蛋白多明显增高
总蛋白盒白蛋白降低
部分患者有凝血功能障碍
• 高灵敏度 • 极低的假阴性，合理的假阳性
二、串联质谱、气相色谱质谱技术是目前的最优选择
MS/MS
一滴血 一种试剂 一次实验 100种指标
GC-MS
一滴尿 一种试剂 一次实验 135种指标
传统技术
一滴血 一种试剂 一次实验 1种指标
55种疾病
59种疾病
1种疾病
三、液质联用仪
控制器
泵 进样器 柱温箱
丙酰肉碱与乙酰肉碱比值增高，提示甲基丙二酸或丙酸血症， 需要测尿气相质谱、 血同型半胱氨酸。 给予低蛋白饮食及甲基丙二
酸血症奶粉喂养，每日肌注维生素B12一次,1mg,口服或静滴左卡尼
丁，每天100-200mg/Kg.d，连续5天后，采血复查串联质谱，留尿 复查气相质谱，复查血同型半胱氨酸，以便观察对维生素B12治疗 是否有效；若同型半胱氨酸增高，还需要给予甜菜碱治疗。
增高 增高
蛋氨酸（Met）（部分人） 降低 增高
甲基枸橼酸
3-羟基丙酸
增高
增高（伴）
案例（二）陈某
样品：血纸片 检测方法：MS/MS
案例（二）陈某
样品：血纸片 检测方法：MS/MS
多种氨基酸增高，需复查，并测尿气相质谱。 （这里有多种可能性：瓜氨酸血症Ⅰ型、Citrin蛋白缺乏症、精氨酸
血症、精氨酰琥珀酸尿症）
案例（二）陈某
样品：尿纸片 检测方法：GC-MS
案例（二）陈某
样品：尿纸片 检测方法：GC-MS
案例（二）陈某
样品：尿纸片 检测方法：GC-MS
4-羟基苯乳酸及4-羟基苯 丙酮酸增高，提示肝功能受损， 结合血串联质谱结果分析，符
合希特林蛋白缺乏症。
案例（二）陈某
希特林蛋白缺乏症
由于肝型的线粒体内膜钙结合的天冬氨酸/谷氨酸载体蛋白-Citrin缺乏所致的遗传代谢病。Citrin缺乏症包括Citrin缺乏 所致新生儿肝内胆汁淤积症（NICCD）、Citrin缺陷导致的生长发育落后和血脂异常（FTTDCD）和成年发作瓜氨酸血 症II型3种不同表型，为常染色体隐性遗传。 NICCD：多在1岁以内发病，主要表现为生长发育落后和黄疸、肝大、肝功能异常，常伴有低蛋白血症、凝血功能低
甲基丙二酸血症
变化 血检 丙酰肉碱（C3） 丙酰肉碱/乙酰肉碱 （C3/C2） 尿检 鉴别 依据
甲基丙二酸
鉴别诊断：
1.继发性甲基丙二酸血症
多是由于目前慢性肠胃和肝胆疾病、恶性贫血、营养障碍及 长期素食，导致患儿胎儿期处于长期VB12及叶酸缺乏状态。 母亲病史、营养调查及血液VB12、叶酸、同型半胱氨酸测 定可作为鉴别诊断的首选方法。 2. 丙酸血症 临床表现与甲基丙二酸血症类似，无特异性。血C3及 C3/C2增高，并常伴有甘氨酸增高。 依血检结果与甲基丙二酸血症无法区分，需要尿有机酸鉴别。 丙酸血症患者尿3-羟基丙酸及甲基枸橼酸增高，甲基丙二酸 结果正常。
鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症
精氨酸血症 同型胱氨酸尿症 酪氨酸血症I型 5-羟脯氨酸酶缺乏症 高鸟氨酸血症-高氨血症-同型瓜氨酸尿症 枫糖尿病Ia、Ib、II、III型 瓜氨酸血症I型 精氨酰琥珀酸尿症 高甲硫氨酸血症 酪氨酸血症II型 高脯氨酸血症
甲硫氨酸合成酶缺乏症
S-腺苷同型半胱氨酸水解酶缺乏症
脂肪酸代谢病 原发性肉碱缺乏症
变化
血检
丙酰肉碱（C3）
蛋氨酸（Met）（部分人）
增高
降低 增高 增高 增高（伴）
常规诊断：贫血、全血细胞减少、
丙酰肉碱/乙酰肉碱（C3/C2） 增高
尿检 甲基丙二酸 甲基枸橼酸 3-羟基丙酸
酸中毒、血氨升高、乳酸升高
临床：个体差异大，不明原因的呕 吐、惊厥、酸中毒、肌张力异常、 发育落后等
案例（一）周某
下、溶血性贫血、低血糖等，临床表现盒实验室检查多为暂时性改变
FTTDCD:多在1~2岁发病，大部分患者有典型的高蛋白高脂和低碳水化合物饮食偏好，临床表现主要表现为生长发育 落后和血脂异常 部分NICCD和FTTDCD患者在十年至数十年后可发展成为CTLN2.
CTLN2：多发病在11~79岁，表现为反复发作的高氨血症及其相关神经精神症状，包括抽搐、行为异常、记忆障碍、
0-3个月
蓄积期 无症状
3-12个月
多发病 智力发育障碍
12个月以上
亦有发病 致残、致死
早检测
早诊断
早治疗
六、出生缺陷的发病率
全球出生缺陷发生率统计
7.00% 6.00% 5.00% 4.00% 5.60% 6.42% 5.57% 4.72%
我国每30秒就有 一个缺陷儿出生
3.00% 2.00% 1.00%
肉碱穿透障碍 肉碱棕榈酰转移酶-I缺乏症 肉碱棕榈酰转移酶-II缺乏症 中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症 短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症 肉碱/酰基肉碱移位酶缺乏症 极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症 短链-3-羟酰基辅酶A脱氢酶缺乏症
55
种
四氢生物蝶呤缺乏症
氨甲酰磷酸合成酶缺乏症
乙基丙二酸脑病
多种酰基辅酶A功能脱氢酶缺乏症 2、4-二烯酰辅酶A脱氢酶缺乏症 三功能蛋白缺乏症
丙二酸血症
2-甲基丁酰辅酶A脱氢酶缺乏症 2-甲基-3-羟基丁酰辅酶A脱氢酶缺乏症 丙二酰辅酶A脱羧酶缺乏症
瓜氨酸血症II型（希特林蛋白缺乏症）
高鸟氨酸血症
九、为什么要血尿同检
气相色谱质谱检测及辅助诊断疾病种类
氨基酸代谢病
枫糖尿病 酪氨酸血症Ⅰ型 酪氨酸血症Ⅱ型 酪氨酸血症Ⅲ型 苯丙酮尿症 2-甲基-3-羟基丁酸血症 异丁酰辅酶A脱氢酶缺乏症 尿黑酸尿症 5-羟脯氨酸尿症 脂肪酸β -氧化障碍 原发性肉碱缺乏症 肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ缺乏症▲ 肉碱棕榈酰转移酶Ⅱ缺乏症▲ 肉碱酰基肉碱移位酶缺乏症▲ 短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症 中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症 中链-3-酮酰基辅酶A硫解酶缺乏症▲ 极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症▲ 短链-3-羟酰基辅酶A脱氢酶缺乏症▲ 长链-3-羟酰基辅酶A脱氢酶缺乏症▲ 戊二酸血症Ⅱ型 三功能蛋白缺乏症▲ β -酮硫解酶缺乏症 尿素循环障碍 鸟氨酸氨甲酰转移酶缺乏症▲ 氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ缺乏症▲ 瓜氨酸血症Ⅰ型▲ 瓜氨酸血症Ⅱ型 精氨酰琥珀酸尿症▲ 精氨酸血症 高鸟氨酸血症▲ 高鸟氨酸血症-高氨血症-同型瓜氨酸尿症 N-乙酰谷氨酸合成酶缺乏症▲ 有机酸代谢病 甲基丙二酸血症 异戊酸血症 3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症 3-甲基戊烯二酰辅酶A裂解酶缺乏症 3-羟基-3-甲基-戊二酰辅酶A裂解酶缺乏症 丙酸血症 3-羟基异丁酸尿症 丙二酸血症 生物素酶缺乏症 全羧化酶合成酶缺乏症 戊二酸血症Ⅰ型 乙基丙二酸脑病 2-羟基戊二酸尿症 4-羟基丁酸尿症 原发性高草酸尿症Ⅰ型 乳清酸尿症▲ 乳酸尿症 二羧酸尿症▲ 3-羟基-二羧酸尿症 泽尔韦格氏综合征 卡纳万氏综合征 甘油尿症 L-甘油酸尿症 D-甘油酸尿症 2-酮己二酸尿症 甲羟戊酸尿症 延胡索酸酶缺乏症 甲基丙二酸半醛脱氢酶缺乏症
案例（一）周某
样品：尿滤纸片 检测方法：GC-MS
案例（一）周某
样品：尿纸片 检测方法：GC-MS
案例（一）周某
样品：尿纸片 检测方法：GC-MS
甲基丙二酸增高，提 示甲基丙二酸血症。
案例（一）周某
甲基丙二酸血症
一种常染色体隐性遗传病，主要是由于甲基丙二酰辅酶A变位酶自身缺陷或其 辅酶钴胺素（VB12）代谢缺陷，导致甲基丙二酸、3-羟基丙酸及甲基枸橼酸等 代谢物异常积蓄引起的疾病。
串联质谱检测疾病种类
氨基酸代谢病 高苯丙氨酸血症 非酮性高甘氨酸血症 酪氨酸血症III型 中链-3-酮酰基辅酶A硫解酶缺乏症 长链-3-羟酰基辅酶A脱氢酶缺乏症 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I型 生物素酶缺乏症 全羧化酶合成缺乏症 3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症I、II型 3-甲基戊烯二酰辅酶A水解酶缺乏症 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A裂解酶缺乏症 β -酮硫解酶缺乏症 异丁酰辅酶A脱氢酶缺乏症
LC MS
离子源
质量分析器
检测器
四、气质联用仪
进样器
GC
控制器 柱温箱
离子源
MS
质量分析器
检测器
五、wenku.baidu.com谱工作原理
六、串联质谱在新生儿遗传代谢病筛查中的应用
100%
95%
90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% 50%
美国
德国
加拿大
澳大利亚
日本
香港
台湾
七、遗传代谢病的治疗原则
59
种
说明：标“▲”病种为GCMS辅助诊断
九、为什么要血尿同检
血尿同检：
血检 55种
36种
尿检
可检测：
更快诊断
78
种
59种
为患儿争取更多的黄金干预 期，避免或减少损伤。
遗传代谢病案例分析
串联质谱技术分析
案例（一）周某
样品：血滤纸片 检测方法：MS/MS
案例（一）周某
样品：血滤纸片 检测方法：MS/MS
0.00% 中国 低收入国家 中收入国家 高收入国家
如果迅速治疗，这些患儿将来可以像正常孩子一样，而一旦错过出生3个月的 黄金干预期，智力和生长发育必将受到不可逆转的损害。” ——武汉市新生儿疾病筛查中心主任李瑞珍
遗传代谢病的筛查与治疗
一、大规模遗传代谢病筛查的条件
• 高通量、低成本
• 高特异性
皮肤
毛发 面容 骨骼 心脏
皮肤色素改变、皮疹
毛发色浅、毛发弯曲、脱发 特殊面容 脊柱畸形、四肢骨骼畸形、骨质疏松 心肌病、心律失常
一、遗传代谢病临床表现
受累器官或系统 常见临床表现 特殊气味 尿鼠臭味、烂卷心菜味、特征性“汗脚”味
神经系统
脂肪酸代谢病 极长链脂肪酸氧化异常 乳儿期--幼儿期
肉碱转运异常I型 新生儿--乳儿期
三、遗传代谢病的临床危害
>80%造成神经系统损伤 如智力低下、顽固性抽搐、拒食、呕吐、 神经功能异常等一系列严重并发症，甚 至引起昏迷或死亡 如肝脏肿大、肝功能不全、肾损伤、黄 疸、青光眼、白内障等
>70%造成多脏器伤害 >40%造成患儿终身残疾
四、遗传代谢病的临床特点
病种繁多 发病率高 极为隐匿 不可逆转
• 4000多种 • 80%为常染色体隐形遗传病 • 单病发病率低，但整体患病率高 • 最高达到活产婴儿的3‰ • 没有临床表现或症状不典型，没有特异性 • 容易漏诊、误诊 • 身体和智力的损伤不可逆转 • 高致残率、高死亡率
五、遗传代谢病的发病周期
补充脂溶性维生素，改用无乳糖配方奶和强化中链甘油三酯的治
疗奶粉
肝移植
一定要血尿同检！！！
血尿同检：
血检 55种
36种
尿检
可检测：
更快诊断
78
种
59种
为患儿争取更多的黄金干预期， 避免或减少损伤。
遗传代谢病临床表现与诊断依据
一、遗传代谢病临床表现
受累器官或系统 常见临床表现 眼睛 白内障、晶状体脱位、角膜K-F环、近视、脉络膜视网膜变性
蛋氨酸（Met）
酪氨酸（Tyr） 精氨酸（Arg） 尿检 半乳糖 半乳糖醇 半乳糖酸 4-羟基苯乳酸 4-羟基苯丙酮酸
增高
增高 增高 增高 增高 增高 增高 增高
FTTDCD:
甘油三酯和胆固醇水平异常，包括总胆固醇升高、高密度
脂蛋白胆固醇下降、低密度脂蛋白胆固醇下上升
血乳酸/丙酮酸比值增高
治疗：