β-酮硫解酶缺乏症的质谱筛查与遗传学诊断

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2025.03.018

实用医学杂志 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (3): 422-427.doi: 10.3969/j.issn.1006-5725.2025.03.018

• 新技术新方法 • 上一篇

β-酮硫解酶缺乏症的质谱筛查与遗传学诊断

李建党,陈雨晗,闫磊,韩慧玲,张玉佩,张万巧()

中国人民解放军总医院第七医学中心儿科医学部儿科研究所，出生缺陷防控关键技术国家工程实验室（北京 100700 ）

收稿日期:2024-10-18 出版日期:2025-02-10 发布日期:2025-02-19
通讯作者: 张万巧 E-mail:zwqiao23@163.com
基金资助:
国家重点研发计划(2018YFC1002701);联勤保障部队青年拔尖人才基金(2022_02)

Mass spectrometry screening and genetic diagnosis of β-ketothiolase deficiency

Jiandang LI,Yuhan CHEN,Lei YAN,Huilin HAN,Yupei ZHANG,Wanqiao. ZHANG()

Pediatric Research Institute，National Engineering Laboratory for Birth Defects Prevention and Control of Key Technology，Senior Department of Pediatrics，the Seventh Medical Center of PLA General Hospital，Beijing 100700，China

Received:2024-10-18 Online:2025-02-10 Published:2025-02-19
Contact: Wanqiao. ZHANG E-mail:zwqiao23@163.com

摘要/Abstract

摘要：

目的评估串联质谱检测指标对β-酮硫解酶缺乏症（beta-ketothiolase deficiency，BKD）的诊断效能，分析相应致病基因位点，为快速、精准诊断该病提供依据。方法收集2018年1月至2021年12月间16 071例筛查对象的干血斑串联质谱（tandem mass spectrum， MS/MS）数据，筛查阳性患者的尿液气相质谱（gas chromatography-mass spectrometry， GC-MS）检测以及高通量测序的基因分析结果。回顾性分析质谱检测指标3-羟基异戊酰肉碱（3-hydroxyisovalerylcarnitine，C5OH）和甲基巴豆酰肉碱（methyl butyl carnitine，C5∶1）对临床诊断BKD的检验能力，基于分子生物学方法探讨该病的遗传学病因。结果在接受MS/MS筛查的16 071例对象中，C5OH增高37例（2.30‰），C5∶1增高41例（2.55‰），结合GC-MS分析生化诊断BKD 2例。单一指标C5OH诊断BKD时，假阳性率0.22%低于C5∶1（0.24%）；阳性预测值5.40%高于C5∶1（4.88%）。16 071例筛查对象中，C5OH单独合并C5∶1升高仅2例，均确诊为BKD，阳性预测值达100%。对2例BKD患者进行全外显子组基因检测，发现均为ACAT1双等位基因错义杂合突变，突变位点分别为：c.949G > C（p.Asp317His）/c.1063G > A（p.Ala355Thr）和c.146G > A（p.R49K）/c.700G > A（p.E234K）。结论 MS/MS筛查指标C5OH在诊断BKD时，诊断效力（假阳性率、阳性预测值）优于C5∶1。在诊断BKD时，联合指标优于单一指标，且能实现生化确诊。经外显子组测序发现BKD患者均携带ACAT1新发突变，丰富了中国人群罕见病的遗传突变谱。基因检测可明确BKD的遗传病因，同时验证质谱生化诊断的结果，为后续治疗和再生育指导提供帮助。

关键词: β-酮硫解酶缺乏症, 串联质谱, 酰基肉碱, 蛋白序列比对

Abstract:

Objective To assess the efficacy of tandem mass spectrometry?specific indicators in diagnosing β?ketothiolase deficiency （BKD） and to elucidate the associated gene variations contributing to the corresponding pathogenic phenotype， thereby facilitating rapid and accurate diagnosis of BKD. Methods Data from tandem mass spectrometry （MS/MS） screening of dried blood spots collected from 16，071 children between January 2018 and December 2021， along with results from gas chromatography?mass spectrometry （GC?MS） analysis and high?throughput sequencing of positive cases， were analyzed retrospectively. The study aimed to evaluate the contribution of specific MS/MS indicators in the clinical diagnosis of BKD and to trace the genetic etiology of this disease. Results Among the 16 071 subjects screened by MS/MS， 37 cases （2.30‰） exhibited elevated C5OH levels， 41 cases （2.55‰） showed increased C5∶1 levels， and 2 cases were diagnosed with BKD based on GC?MS analysis. When diagnosing BKD using C5OH as a single indicator， the false positive rate was 0.22%， which is lower than that of C5∶1 （0.24%）. The positive predictive value for C5OH was 5.40%， higher than that of C5∶1 （4.88%）. Among the 16 071 pediatric patients， only 2 cases were diagnosed with BKD due to elevated C5OH combined with increased C5∶1 levels， resulting in a positive predictive value of 100%. Whole exome sequencing of these two BKD patients revealed that both carried acetyl?CoA acetyltransferase 1 （ACAT1） gene double allele missense heterozygous mutations. The four previously unreported mutation sites were c.949G > C （p.Asp317His）， c.1063G > A （p.Ala355Thr）， c.146G > A （p.Arg49Lys）， and c.700G > A （p.Glu234Lys）. These findings provide novel insights into the genetic basis of BKD. Conclusions The MS/MS screening indicator C5OH demonstrates superior diagnostic efficacy compared to C5∶1 in diagnosing BKD， as evidenced by lower false positive rates and higher positive predictive values. When diagnosing BKD， the use of combined indicators significantly enhances the accuracy of biochemical diagnosis compared to single indicators. Exome sequencing revealed that all BKD patients carried previously unreported mutations in the ACAT1.

Key words: beta-ketothiolase deficiency （BKD）, tandem mass spectrum （MS/MS）, acylcarnitine， protein sequence alignment

中图分类号:

R596.1

李建党,陈雨晗,闫磊,韩慧玲,张玉佩,张万巧. β-酮硫解酶缺乏症的质谱筛查与遗传学诊断[J]. 实用医学杂志, 2025, 41(3): 422-427.

Jiandang LI,Yuhan CHEN,Lei YAN,Huilin HAN,Yupei ZHANG,Wanqiao. ZHANG. Mass spectrometry screening and genetic diagnosis of β-ketothiolase deficiency[J]. The Journal of Practical Medicine, 2025, 41(3): 422-427.

图/表 5

表1

图1

图2

图3

图4

参考文献 19

1	白科，周昉，刘成军，等. β-酮硫解酶缺乏致非糖尿病性酮症酸中毒救治1例并文献复习［J］. 中国循证儿科杂志，2017，12（4）：304-307.
2	王兴，郝胜菊，谢小冬，等. 1例β酮硫解酶缺乏症患儿的遗传学分析［J］. 兰州大学学报（医学版），2022，48（2）：92-94.
3	DAUM RS， LAMM PH， MAMER OA， et al. A “new” disorder of isoleucine catabolism［J］. Lancet， 1971，2（7737）：1289-1290. doi:10.1016/s0140-6736(71)90605-2 doi: 10.1016/s0140-6736(71)90605-2
4	SASS J O， FUKAO T， MITCHELL G A. Inborn Errors of Ketone Body Metabolism and Transport： An Update for the Clinic and for Clinical Laboratories［J］. J Inborn Errors Metab Screen， 2018，6：1-7. doi:10.1177/2326409818771101 doi: 10.1177/2326409818771101
5	THERRELL B L， PADILLA C D， BORRAJO G J C， et al. Current Status of Newborn Bloodspot Screening Worldwide 2024： A Comprehensive Review of Recent Activities［J］. Int J Neonatal Screen， 2024， 10（2）：38. doi:10.3390/ijns10020038 doi: 10.3390/ijns10020038
6	FUKAO T， SASAI H， AOYAMA Y，et al. Recent advances in understanding beta-ketothiolase （mitochondrial acetoacetyl-CoA thiolase， T2） deficiency［J］. J Hum Genet， 2019， 64（2）：99-111. doi:10.1038/s10038-018-0524-x doi: 10.1038/s10038-018-0524-x
7	顾学范，韩连书，余永国. 中国新生儿遗传代谢病筛查现状及展望［J］. 罕见病研究，2022，1（1）：13-19.
8	LIN Y， YANG Z， YANG C， et al. C4OH is a potential newborn screening marker-a multicenter retrospective study of patients with beta-ketothiolase deficiency in China［J］. Orphanet J Rare Dis， 2021， 16（1）：224. doi:10.1186/s13023-021-01859-5 doi: 10.1186/s13023-021-01859-5
9	ZHANG W， YANG Y， PENG W， et al. A 7-Year Report of Spectrum of Inborn Errors of Metabolism on Full-Term and Premature Infants in a Chinese Neonatal Intensive Care Unit［J］. Front Genet， 2020， 10：1302. doi:10.3389/fgene.2019.01302 doi: 10.3389/fgene.2019.01302
10	张万巧，梅亚波，闫磊，等. 气相色谱-质谱联用技术对新生儿重症监护病房患儿代谢异常的诊断和监测［J］. 中华新生儿科杂志， 2020， 35（6）：411-414.
11	韩连书，田国力，王维鹏. 新生儿遗传代谢病筛查指标切值建立方法专家共识［J］. 中国实用儿科杂志， 2019， 34（11）： 881-884.
12	封志纯，张万巧. 遗传代谢病筛查诊断系统的现状及未来发展［J］. 中华围产医学杂志， 2021， 24（2）： 81-84.
13	RICHARDS S， AZIZ N， BALE S， et al. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants： a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology［J］. Genet Med， 2015， 17（5）： 405-424. doi:10.1038/gim.2015.30 doi: 10.1038/gim.2015.30
14	YUAN L， LV Y， LI H， et al. Deubiquitylase OTUD3 regulates PTEN stability and suppresses tumorigenesis［J］. Nat Cell Biol，2015， 17（9）：1169-1181. doi:10.1038/ncb3218 doi: 10.1038/ncb3218
15	FUKAO T， MITCHELL G， SASS JO， et al. Ketone body metabolism and its defects［J］. Inherit Metab Dis， 2014， 37（4）：541–551. doi:10.1007/s10545-014-9704-9 doi: 10.1007/s10545-014-9704-9
16	OZAND PT， RASHED M， GASCON GG， et al.3-Ketothiolase deficiency： a review and four new patients with neurologic symptoms［J］. Brain Dev， 1994， 16 Suppl：38-45. doi:10.1016/0387-7604(94)90095-7 doi: 10.1016/0387-7604(94)90095-7
17	BUHAS D， BERNARD G， FUKAO T， et al. A treatable new cause of chorea： beta-ketothiolase deficiency［J］.Mov Disord， 2013， 28（8）：1054-1056. doi:10.1002/mds.25538 doi: 10.1002/mds.25538
18	张万巧，闫磊，朱丽娜，等. 中国北方3-羟基异戊酰肉碱异常患儿代谢及遗传分析［J］. 临床儿科杂志，2023，41（10）：692-696.
19	GRÜNERT S C， SASS J O. 2-methylacetoacetyl-coenzyme A thiolase （beta-ketothiolase） deficiency： one disease-two pathways［J］.Orphanet J Rare Dis， 2020， 15（1）：106. doi:10.1186/s13023-020-01357-0 doi: 10.1186/s13023-020-01357-0

病例	性别	检测年龄	血酰基肉碱（μmol/L）			尿有机酸
病例	性别	检测年龄	C5:1	C5OH	C4OH	2甲基3羟基丁酸	2甲基乙酰乙酸	3羟基丁酸	乙酰乙酸
正常值范围			0～0.02	0～0.40	0～0.30	0～4.50	0～0.5	0～4.0	0～0.6
1	男	6月	0.15	0.60	0.97	543.73	57.49	236.01	12.75
2	女	5月	0.13	0.60	0.97	267.35	147.54	3.63	0.05

β-酮硫解酶缺乏症的质谱筛查与遗传学诊断

Mass spectrometry screening and genetic diagnosis of β-ketothiolase deficiency

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 5

参考文献 19

相关文章 0

编辑推荐

Metrics

本文评价