气相色谱-质谱联用技术在遗传代谢性疾病诊断中的应用

doi:10.3969/j.issn.1673-8640.2019.10.015

摘要/Abstract

摘要： 目的探讨气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术在遗传代谢病诊断中的应用。方法收集5 778例疑似遗传代谢病患儿的尿液,经萃取、衍生后采用GC-MS技术检测132种代谢产物,通过遗传代谢病分析软件并结合实验室其他检测等进行诊断。结果 5 778例疑似患儿尿液样本中有1 100例（19%）有异常代谢产物,共有106例患儿被明确诊断出17种疾病,其中尿液中特征性指标异常的患儿80例、结合血串联质谱结果确诊26例患儿。80例尿液出现特征性指标异常的患儿中有机酸代谢障碍疾病患儿65例,确诊疾病11种;氨基酸代谢障碍疾病患儿15例,确诊疾病3种;包括甲基丙二酸血症33例、高苯丙氨酸血症12例、丙酸血症7例、戊二酸血症Ⅰ型7例、尿素循环障碍6例、β酮硫解酶缺乏症3例、乙基丙二酸血症2例、枫糖浆尿症2例、异戊酸血症2例、多种羧化酶缺乏症2例、酪氨酸血症Ⅰ型1例、2-羟基戊二酸血症1例、3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症1例、3-羟基-3-甲基戊二酸尿症1例。结合血串联质谱结果确诊的26例患儿中希特林蛋白缺乏症19例、极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症5例、中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症2例。结论 GC-MS技术对有机酸代谢异常和部分氨基酸代谢异常诊断有特异性。GC-MS技术检测结果影响因素多,但对疾病最终诊断无影响。

关键词: 气相色谱-质谱联用技术, 遗传代谢病, 尿液, 代谢物

Abstract: Objective To investigate the application of gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS） in the diagnosis of inherited metabolic diseases. Methods Urine samples of 5 778 children with suspected inherited metabolic diseases were enrolled. After extraction and derivatization,132 metabolites were detected by GS-MS and analyzed by inherited metabolic disease analysis software. Combined with other laboratory tests,the diagnosis was performed. Results Of the 5 778 urine samples,1 100 cases had abnormal metabolites, accounting for 19%. A total of 106 cases with 17 diseases were diagnosed,among which 80 cases were diagnosed with abnormal characteristics in urine,and 26 cases were diagnosed with blood tandem mass spectrometry. Among the 80 cases,there were 65 cases with 11 types of organic acid metabolic disorders and 15 cases with 3 amino acid metabolic disorders,including 33 cases of methylmalonicmia,12 cases of hyperphenylalaninemia,7 cases of propionic acidemia,7 cases of glutaric acidemia typeⅠ,6 cases of urea circulatory disorders,3 cases of β-ketothiolase deficiency,2 cases of methylmalonic acidemia,2 cases of maple syrup urine disease,2 cases of isovaleric acidemia,2 cases of multiple carboxylase deficiency,1 case of tyrosinemia type Ⅰ,1 case of 2-hydroxyglutaratemia,1 case of 3-methylcrotonyl-CoA carboxylase deficiency and 1 case of 3-hydroxy-3-methylglutaric acidemia. Totally,26 cases were diagnosed by tandem mass spectrometry,including 19 cases of Citrin deficiency,5 cases of very long-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency and 2 cases of medium-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency. Conclusions GC-MS is specific for the abnormality of organic acids and partial amino acid metabolism abnormality. The results of GC-MS are influenced by many factors,but it has no difference in clinical judgment.

Key words: Gas chromatography-mass spectrometry, Inherited metabolic disease, Urine, Metabolite

中图分类号:

Q503

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图/表 3

参考文献 11

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疾病	例数	百分比（%）	代谢产物
特征性代谢产物升高	80
有机酸代谢障碍	65
甲基丙二酸血症	33	31.1	甲基丙二酸
丙酸血症	7	6.6	3-羟基丙酸、甲基枸缘酸
戊二酸血症Ⅰ型	7	6.6	戊二酸、2-羟基戊二酸
尿素循环障碍	6	5.6	尿嘧啶、乳清酸
β酮硫解酶缺乏症	3	2.8	2-甲基-3-羟基丁酸、甲基巴豆酰甘氨酸酸、3-羟基丁酸、乙酰乙酸
多种羧化酶缺乏症	2	1.9	3-甲基巴豆酰甘氨酸、甲基枸缘酸
乙基丙二酸血症	2	1.9	乙基丙二酸
异戊酸血症	2	1.9	异戊酰甘氨酸
3-羟基-3-甲基戊二酸尿症	1	0.9	3-羟基3-甲基戊二酸、3-甲基戊烯酸、3-甲基戊二酸、3-甲基戊烯二酸、3-羟基异戊酸
3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症	1	0.9	3-甲基巴豆酰甘氨酸
2-羟基戊二酸血症	1	0.9	2-羟基戊二酸
氨基酸代谢异常	15
高苯丙氨酸血症	12	11.6	苯乙酸、苯乳酸、苯丙酮酸
枫糖浆尿症	2	1.9	2-羟基异戊酸、2-酮-异戊酸、2-酮-异己酸
酪氨酸血症Ⅰ型	1	0.9	琥珀酰丙酮、4-羟基苯乳酸、4-羟基苯丙酮酸
非特征性异常代谢产物升高	26
希特林蛋白缺乏症	19	17.9	4-羟基苯乳酸、4-羟基苯丙酮酸
极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症	5	4.7	己二酸、辛二酸、癸二酸
中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症	2	1.9	己二酸、辛二酸、癸二酸

疾病	例数	百分比（%）	代谢产物
特征性代谢产物升高	80
有机酸代谢障碍	65
甲基丙二酸血症	33	31.1	甲基丙二酸
丙酸血症	7	6.6	3-羟基丙酸、甲基枸缘酸
戊二酸血症Ⅰ型	7	6.6	戊二酸、2-羟基戊二酸
尿素循环障碍	6	5.6	尿嘧啶、乳清酸
β酮硫解酶缺乏症	3	2.8	2-甲基-3-羟基丁酸、甲基巴豆酰甘氨酸酸、3-羟基丁酸、乙酰乙酸
多种羧化酶缺乏症	2	1.9	3-甲基巴豆酰甘氨酸、甲基枸缘酸
乙基丙二酸血症	2	1.9	乙基丙二酸
异戊酸血症	2	1.9	异戊酰甘氨酸
3-羟基-3-甲基戊二酸尿症	1	0.9	3-羟基3-甲基戊二酸、3-甲基戊烯酸、3-甲基戊二酸、3-甲基戊烯二酸、3-羟基异戊酸
3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症	1	0.9	3-甲基巴豆酰甘氨酸
2-羟基戊二酸血症	1	0.9	2-羟基戊二酸
氨基酸代谢异常	15
高苯丙氨酸血症	12	11.6	苯乙酸、苯乳酸、苯丙酮酸
枫糖浆尿症	2	1.9	2-羟基异戊酸、2-酮-异戊酸、2-酮-异己酸
酪氨酸血症Ⅰ型	1	0.9	琥珀酰丙酮、4-羟基苯乳酸、4-羟基苯丙酮酸
非特征性异常代谢产物升高	26
希特林蛋白缺乏症	19	17.9	4-羟基苯乳酸、4-羟基苯丙酮酸
极长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症	5	4.7	己二酸、辛二酸、癸二酸
中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症	2	1.9	己二酸、辛二酸、癸二酸

疾病	例数	异常指标	检测结果	参考区间上限
甲基丙二酸血症	33	甲基丙二酸	180.00（25.30~1 697.50）	5.34
高苯丙氨酸血症	12	苯乙酸	11.29（2.52~23.48）	0.62
		苯乳酸	134.82（16.25~266.50）	5.79
		苯丙酮酸	79.56（1.15~201.68）	0.50
丙酸血症	7	3-羟基丙酸	180.39（25.97~221.97）	1.95
		甲基枸缘酸	76.13（7.05~134.88）	3.30
戊二酸血症Ⅰ型	7	戊二酸	468.39（92.87~1307.4）	8.44
		2-羟基戊二酸	41.38（10.37~54.62）	9.49
尿素循环障碍	6	尿嘧啶	64.51（10.64~125.04）	19.65
		乳清酸	250.65（9.91~887.41）	2.50
疾病	例数	异常指标	检测结果	参考区间上限
β酮硫解酶缺乏症	3	2-甲基-3-羟基丁酸	24.50（15.51~31.64）	7.65
		甲基巴豆酰甘氨酸	14.90（3.56~26.78）	0.53
		3-羟基丁酸	390.33（34.85~590.13）	5.28
		乙酰乙酸	143.66（1.22~226.41）	0.10
枫糖浆尿症	2	2-羟基异戊酸	16.25,26.93	0.50
		2-酮-异戊酸	1.20,1.60	0.50
		2-酮-异己酸	25.78,75.26	0.73
多种羧化酶缺乏症	2	3-甲基巴豆酰甘氨酸	17.75,19.86	1.57
		甲基枸缘酸	3.90,5.30	3.30
乙基丙二酸血症	2	乙基丙二酸	42.40,74.00	7.45
异戊酸血症	2	异戊酰甘氨酸	368.12,1 316.34	0.69
3-羟基-3-甲基戊二酸尿症	1	3羟基3甲基戊二酸	699.41	30.52
		3甲基戊烯酸	85.07	5.12
		3甲基戊二酸	222.05	10.48
		3甲基戊烯二酸	435.59	0.50
		3羟基异戊酸	381.84	6.10
酪氨酸血症Ⅰ型	1	琥珀酰丙酮	22.50	0.50
		4-羟基苯乳酸	694.20	12.51
		4-羟基苯丙酮酸	400.20	1.90
3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症	1	3-甲基巴豆酰甘氨酸	867.27	1.57
2-羟基戊二酸血症	1	2-羟基戊二酸	102.24	9.49

疾病	例数	异常指标	检测结果	参考区间上限
甲基丙二酸血症	33	甲基丙二酸	180.00（25.30~1 697.50）	5.34
高苯丙氨酸血症	12	苯乙酸	11.29（2.52~23.48）	0.62
		苯乳酸	134.82（16.25~266.50）	5.79
		苯丙酮酸	79.56（1.15~201.68）	0.50
丙酸血症	7	3-羟基丙酸	180.39（25.97~221.97）	1.95
		甲基枸缘酸	76.13（7.05~134.88）	3.30
戊二酸血症Ⅰ型	7	戊二酸	468.39（92.87~1307.4）	8.44
		2-羟基戊二酸	41.38（10.37~54.62）	9.49
尿素循环障碍	6	尿嘧啶	64.51（10.64~125.04）	19.65
		乳清酸	250.65（9.91~887.41）	2.50
疾病	例数	异常指标	检测结果	参考区间上限
β酮硫解酶缺乏症	3	2-甲基-3-羟基丁酸	24.50（15.51~31.64）	7.65
		甲基巴豆酰甘氨酸	14.90（3.56~26.78）	0.53
		3-羟基丁酸	390.33（34.85~590.13）	5.28
		乙酰乙酸	143.66（1.22~226.41）	0.10
枫糖浆尿症	2	2-羟基异戊酸	16.25,26.93	0.50
		2-酮-异戊酸	1.20,1.60	0.50
		2-酮-异己酸	25.78,75.26	0.73
多种羧化酶缺乏症	2	3-甲基巴豆酰甘氨酸	17.75,19.86	1.57
		甲基枸缘酸	3.90,5.30	3.30
乙基丙二酸血症	2	乙基丙二酸	42.40,74.00	7.45
异戊酸血症	2	异戊酰甘氨酸	368.12,1 316.34	0.69
3-羟基-3-甲基戊二酸尿症	1	3羟基3甲基戊二酸	699.41	30.52
		3甲基戊烯酸	85.07	5.12
		3甲基戊二酸	222.05	10.48
		3甲基戊烯二酸	435.59	0.50
		3羟基异戊酸	381.84	6.10
酪氨酸血症Ⅰ型	1	琥珀酰丙酮	22.50	0.50
		4-羟基苯乳酸	694.20	12.51
		4-羟基苯丙酮酸	400.20	1.90
3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症	1	3-甲基巴豆酰甘氨酸	867.27	1.57
2-羟基戊二酸血症	1	2-羟基戊二酸	102.24	9.49

疾病	例数	异常指标	检测结果	参考区间上限
β酮硫解酶缺乏症	3	2-甲基-3-羟基丁酸	24.50（15.51~31.64）	7.65
		甲基巴豆酰甘氨酸	14.90（3.56~26.78）	0.53
		3-羟基丁酸	390.33（34.85~590.13）	5.28
		乙酰乙酸	143.66（1.22~226.41）	0.10
枫糖浆尿症	2	2-羟基异戊酸	16.25,26.93	0.50
		2-酮-异戊酸	1.20,1.60	0.50
		2-酮-异己酸	25.78,75.26	0.73
多种羧化酶缺乏症	2	3-甲基巴豆酰甘氨酸	17.75,19.86	1.57
		甲基枸缘酸	3.90,5.30	3.30
乙基丙二酸血症	2	乙基丙二酸	42.40,74.00	7.45
异戊酸血症	2	异戊酰甘氨酸	368.12,1 316.34	0.69
3-羟基-3-甲基戊二酸尿症	1	3羟基3甲基戊二酸	699.41	30.52
		3甲基戊烯酸	85.07	5.12
		3甲基戊二酸	222.05	10.48
		3甲基戊烯二酸	435.59	0.50
		3羟基异戊酸	381.84	6.10
酪氨酸血症Ⅰ型	1	琥珀酰丙酮	22.50	0.50
		4-羟基苯乳酸	694.20	12.51
		4-羟基苯丙酮酸	400.20	1.90
3-甲基巴豆酰辅酶A羧化酶缺乏症	1	3-甲基巴豆酰甘氨酸	867.27	1.57
2-羟基戊二酸血症	1	2-羟基戊二酸	102.24	9.49