Role of gas chromatography-mass spectrometry in inherited metabolic diseases

doi:10.3969/j.issn.1673-8640.2019.10.015

Abstract

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

CLC Number:

Q503

TIAN Guoli, ZHOU Zhuo, GUO Jing, WANG Yanmin, JI Wei. Role of gas chromatography-mass spectrometry in inherited metabolic diseases[J]. Laboratory Medicine, 2019, 34(10): 932-936.

Figures/Tables 3

References 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