营养不良时酰基肉碱谱的变化-中华医学会

1、【摘要】目的在临床实践中发现，营养不良患儿血中酰基肉碱谱改变，对中链酰基辅1酶A脱氢酶缺乏症(MCAD)、多种酰基辅酶A脱氢酶缺乏症(MAD,或戊二酸血症H型)等 疾病的诊断造成干扰。现将营养不良患儿血中酰基肉碱谱特点与鉴别经验报告如下。方法收集营养不良患儿13例，同期同年龄段非代谢病患儿214例作为对照组。入院时空腹采集末梢血制成干血片，串联质谱非衍生化法检测其肉碱和多种酰基肉碱浓度。结果脂肪酸氧化分解相关的脂酰基肉碱，营养不良组中，从十八碳脂酰基肉碱至乙酰肉碱，包括酮体酰基肉碱，即丙二酰肉碱和羟基丁酰肉碱都有不同程度增高，以中链酰基肉碱增高明显，其中癸酰肉碱营养不良组(0.203 ).10

2、5)Pmol/L，超出正常参考值范围(0-0.2 Pmol/L),显著高于对照组(0.054.030)Pmol/L,p0.001。氨基酸分解相关的丙酰肉碱、戊酰肉碱、羟基戊酰肉碱和戊二酰肉碱等，在营养不良组和对照组间无显著差异。结论营养不良患儿血中脂肪酸代谢相关的酰基肉碱增高，以中链脂酰基肉碱增高明显，癸酰肉碱略超出正常值等特点，可与中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症和多种酰基肉碱辅酶A脱氢酶缺乏症等疾病鉴别。【关键词】营养不良；酰基肉碱；串联质谱Acylcarnitine profile in children of malnutrition【Abstract】Objective We found

3、that acylcarnitine profile in children of malnutrition has aspecific characteristic, which sometimes con fused with medium-cha in acyl-CoA dehydroge nase(MCAD) deficie ncy andMultiple acyl-CoA dehydroge nase (MAD) deficie ncy /glutaric aciduria type II(GAII), we report how to distinguish them here.

4、Methods Thirteen patients of children with malnutrition and214 children of the same age without malnutrition as group of con trol were in cluded in this study.Diarrhea, liver disease and metabolic diseases were excluded from both groups. The blood sampleswere collected whe n they were adm ini strate

5、d to hospital. The concen trati on of earn it ine and acylcar12345678910111213141516171819202122【摘要】目的在临床实践中发现，营养不良患儿血中酰基肉碱谱改变，对中链酰基辅2nit ines were measured in bloodspots by tan dem3mass spectrometry using samples un derivatized. Results The concen trati ons of acylcar nit ineswhich were in volved i

6、n fatty acid oxidatio n, in cludi ng octadeca noy I (C18) to acetyl (C2) acylcarnit in es,ket onic acylcarnit ines were higher in malnu triti on group tha n that of con trol. For example, theconcentration of decanoyl acylcarnitine (C10 ) in malnutrition group 0.203 0.105 mol/L, which was out of norm

7、al rang (0-0.2mol/L), was higher than that 0.054 0.030 -mcLin control group, p0.001. There were no significant differenee in the concentrations of acylcar nit ineswhich were in volved in ami no acid decompositi on, such as propi ony I (C3), isovaleryl (C5),3-hydroxy-isovaleryl (C5OH) and glutaryl (C

8、5DC ) acylcarniti nes between the malnutrition and controlgroup. ConclusionsConcentrations of acylcarnitines related to fatty acid oxidation elevate in themalnutrition, especially medium-chain acylcarnitines C10 is out of normal ran ge, which can be used todiffere ntiate malnu triti on from MCAD and

9、 MAD.【Key words】Acylcar nit ine; Malnu triti on; Tan dem mass spectrometry随着串联质谱在新生儿疾病筛查和临床代谢病辅助诊断中推广普及，肉碱和酰基肉碱谱在生理和病理条件下的变化引发人们的关注1,2。不同组织细胞内各种酰基辅酶A在不同肉碱酰基转移酶的作用下，利用肉碱迅速生成相应的酰基肉碱，这种反应同样也参与脂酰基肉碱的转运，如肝细胞脂肪酸氧化加强时向细胞外释放出脂酰基肉碱。血浆中酰基肉碱的水平，反应细胞浆内的酰基肉碱浓度，因此血中酰基肉碱可作为细胞内酰基肉碱的检测指标。酰基肉碱参与脂肪酸向线粒体内转运和代谢；维持游离辅酶A和

10、酯化辅酶A在细胞内的平衡；协助排除线粒体内多余的酰基；排除过氧化物酶体内的乙酰基和短链酰基（图1），这些还继而影响糖代谢和脂代谢的很多方面。血中酰基肉碱水平可用于诊断脂肪酸氧化障碍、 有机酸代谢病等。我们在临床实践中发现，营养不良患儿血中酰基肉碱谱有其特殊性，可能123456789101112131415161718192021224对中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症(MCAD)、多种酰基辅酶A脱氢酶缺乏症(MAD,或戊二 酸血症H型)等疾病的诊断造成干扰， 为方便串联质谱诊断代谢病和评价代谢状态， 现报告 如下。乙Bt基辅SLX细胞桨线粒体外膜线粒体内膜线粒休基嵐图1.酰基肉碱在细胞内的功能和转运

11、资料和方法1,研究对象营养不良诊断标准： 营养不良的诊断是根据病史、体格测量和实验室检查综合判定。体格测量采用WHO的营养不良诊断标准：年龄另U体重、年龄别身高和身高别体重低于同年 龄、同性别中位数减2个标准差分别判定为体重低下、发育迟缓和消瘦。在此基础上有进食 困难等因素，加上实验室有低蛋白等指标，临床诊断为营养不良4。研究分组：共收集营养不良患儿13例，同期、同年龄非代谢疾病患儿214例作为对照组。营养不良组和对照组均排除肝病、腹泻、重症等严重影响代谢的疾病。标本采集：入院时空腹采集末梢血3滴，滴于S&S903滤纸片，室温干燥，干血片用于质谱检测。12345678910111213

12、141516CACT)辅幽ACATJZBt基辅BBAL氧化长链酰基辅酶A肉礦长链酰基辅酶A輔SUCPTICPTH长链st基CAT肉隔酰基转移酶CACT；肉碱酰基肉St转移88CFT ：肉歳棕桐St转移酶52,串联质谱检测及数据处理标本前处理：用3mm打孔器取样滤纸血片，置于96孔板中。采用非衍生化法前处理，加入甲醇萃取液和肉碱及酰基肉碱同位素标准品(Perkin Elmer, NeobaseTMNon-derivatizedMS/MS Kit 3040-0010)混合液100ul/孔，45C密封孵育震荡45 min，萃取液转移至检测用196孔板，密封待检测。串联质谱检测：使用串联质谱仪(Wat

13、ers Quattro microTMAPI)电喷雾正离子扫描。多反应监测模式收集数据。检测游离肉碱和酰基肉碱共31种。Masslynx V4.0软件收集数据。数据分析：采用SPSS11. 0软件单因素方差分析，进行两组间各指标均值的比较。P0.05辛酰肉碱C80.02-0.190.152.0930.053.0270.001癸双烯酰肉碱C10:20-0.050.019.0130.011.0060.001癸烯酰肉碱C10:10-0.270.132.0880.045.0220.001癸酰肉碱C100-0.20.203.1050.054.0300.001月桂烯酰肉碱C12:10.01-0.230.0

14、77.0430.028.0180.001月桂酰肉碱C120.02-0.280.101.0490.053.0330.001肉豆蔻双烯酰肉碱C14:20-0.050.028.0220.016.0080.001肉豆蔻烯酰肉碱C14:10-0.20.106.0660.046.0230.001肉豆蔻酰肉碱C140.03-0.40.137.0410.104.0550.033羟基肉豆蔻酰肉碱C14OH0-0.20.015.0050.008.0040.001羟基棕榈烯酰肉碱C16:1 OH0.01-0.10.043.0250.023.0120.001棕榈烯酰肉碱C16:10.02-0.490.079.0190

15、.060.0420.05羟基棕榈酰肉碱C16OH0-0.060.016.0090.009.0040.001棕榈酰肉碱C160.3-6.01.028.3721.021.5990.05十八碳双烯酰肉碱C18:20.03-0.60.305.1820.344.1870.05十八碳烯酰肉碱C18:10.25-2.711.092.4601.024.4800.05羟基十八碳烯酰肉碱C18OH0-0.050.023.0090.015.0070.001十八碳酰肉碱C180.15-1.50.612.3510.508.2260.0512,氨基酸分解代谢相关的酰基肉碱8亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等支链氨基酸分解代谢相关

16、的丙酰肉碱、戊酰肉碱、羟基戊酰肉碱，赖氨酸、色氨酸等分解代谢相关的戊二酰基肉碱，在营养不良组和对照组间无显著差异（见表2）。表2.营养不良组氨基酸分解代谢相关酰基肉碱变化检测物缩写参考值mol/L营养不良组（ ）Jmol/L对照组( )Jmol/LP游离肉碱co10-5820.91步.7017.77步.470.05丙酰肉碱C30.4-41.102 ).5881.103 ).5920.05戊烯酰肉碱C5:10-0.040.013 ).0060.010 ).0030.001戊酰肉碱C50.04-0.40.104 ).0370.088 ).0420.05丁二酰和羟戊酰肉碱C5OH+C4DC0.08-

17、0.70.276 ).1070.274 ).1220.05戊二酰和羟己酰肉碱C5DC+C6OH0.05-0.40.099 ).0410.083 ).0420.05讨论人体内能量物质ATP生成是个非常敏感的细胞能量代谢过程，受控于多种ATP利用与合成调节机制。在多数组织中，氧化磷酸化生成ATP的底物，或者是来自糖原分解产生的葡萄糖和蛋白分解产生的氨基酸，如丙氨酸等；或者是来自脂肪分解的脂肪酸，它们分别在细胞浆和线粒体内进行，并且相互作用维持细胞功能。细胞浆和线粒体基质各有特点，代谢物浓度、蛋白质及氧化还原状态不同，这种相对分离的空间是由线粒体内膜的通透性决定的。各种酰基辅酶A在各种肉碱酰基转移酶

18、的作用下形成各种酰基肉碱，其底物特异和酶学特 点决定各种酰基肉碱的浓度并不一致；线粒体膜上的肉碱和酰基肉碱转运体（CTAT）对不同酰基肉碱的转运效能也不一致，导致线粒体内外、细胞内外、血液和组织液中各种酰基肉12345678910111213碱水平并不一致39脂肪分解产生的脂肪酸进入细胞内形成脂酰基辅酶A，长链脂酰辅酶A与线粒体外膜上的肉碱棕榈酰转移酶1(CPTI)结合，通过线粒体内膜的CACT进入线粒体内，在线粒 体内膜的肉碱棕榈酰转移酶n(CPTn)将酰基肉碱转化成长链酰基辅酶A,后者在线粒体内进行氧化分解。CPT和CACT也参与酰基肉碱合成和酰基肉碱在细胞内外的转运5。有效的食物来源可使

19、脂肪酸氧化减少， 血中游离脂肪酸及其代谢中产物减少。 禁食的情况下为 保证脑的能量供给，多数器官分解脂肪，产生脂肪酸氧化供能。禁食时，中、长链酰基肉碱 血浓度比进食后显著增高，其中C8,C10尤为明显，增高近3倍。长期节食和运动减肥，酰 基肉碱禁食时比进食后的增高更加明显6。本研究发现营养不良患儿空腹血中酰基肉碱多 高于对照组，同样尤其以C8,C10明显，增高近3倍或4倍，C10可超出正常参考值范围。C2，C4，C6，C12，C14也明显高于对照组，但是多在正参考值范围内，这种现象类似于 长期节食或节食加运动减肥的成年人，说明营养不良时脂肪分解增强。为什么营养不良或减肥节食加运动的情况下血中的

20、中链酰基肉碱增高明显？通过人肌 细胞培养发现禁食情况下高呼吸商的肌管产生并释放较多的中链酰基肉碱，细胞外液中C8，C10浓度增高与呼吸商成正比。肌管中的中链酰基辅酶A脱氢酶相对低表达可解释这种不 能完全氧化的原因7。在营养不良或长期节食减肥的过程中，发生脂肪等组织分解，肌肉 组织中的中链酰基辅酶A脱氢酶相对不足，造成组织和细胞中的中链酰基肉碱增高。而在 围产期新生儿脂肪分解增强时， 利用的是皮下的棕色脂肪组织， 脂肪酸主要在肝脏的线粒体 中进行氧化， 血中的长链酰基肉碱水平增高， 而中链酰基肉碱无显著增高， 可能是肝细胞中 链酰基辅酶相对充足，CPTn相对不足引起。亮氨酸、缬氨酸等支链氨基酸分

21、解产生的丙酸、戊酸、戊烯酸、羟基戊酸，赖氨酸等分 解产生的戊二酸等有机酸与肉碱结合形成的酰基肉碱在营养不良组和对照组间无显著差异。1234567891011121314151617181920212210丙酰肉碱、戊酰肉碱、戊烯酰肉碱和戊二酰肉碱肉碱可用于筛查诊断甲基丙二酸血症、丙酸血症、异戊酸血症、戊二酸血症I型等有机酸代谢病。在营养不良组中这些酰基肉碱无明显变化，相应的氨基酸也无显著变化(数据未发表)，可能是营养不良主要靠分解脂肪，而不是靠分解蛋白来维持机体的能量代谢。非衍生化法串联质谱检测多种酰基肉碱参考值低于衍生化法。我们采用的是非衍生化 法，C8和C10参考值上限与其他实验室接近。而

22、衍生化法参考值上限约是非衍生化法的2倍9,10,而C8,C10诊断MCAD和MAD疾病的截取值一般是0.5mol/L。营养不良患儿 的C2,C4,C4OH+C3DC, C6,C8,C10, C12,C14都偏高，以C8,C10明显，C10可能 超出正常参考值上限，但很少超过经过0.5mol/L，补充营养、负氮平衡纠正后，上述指标会恢复正常。C8,C10增高还可出现在MCAD和MAD等疾病。在我们的临床实践中和文 献报告中，MCAD中链酰基肉碱增高，多以C8增高明显，且伴有C8/C10增高9，酮体肉碱(C4OH+C3DC)也不会增高，而是偏低。MAD病人，则是短、中、长链酰基肉碱等增高，以中链酰

23、基肉碱增高为主，C5也会增高10，C4OH+C3DC也不会增高。无论是MCAD或MAD患者，不经治疗异常酰基肉碱谱不会改变。以上营养不良酰基肉碱谱特点可供与上述疾病鉴别。参考文献1龚振华，田国力，王燕敏新生儿期至青春期血中肉碱和酰基肉碱的变化中华儿科杂志2010,48(12):922-927.2龚振华、田国力、吕志葆等.串联质谱检测酰基肉碱和氨基酸在鉴别婴儿黄疸中的应用 .中华小儿外科杂志 2012, 33 (3): 201-20512345678910111213141516171819202122113 Zammit VA, Ramsay RR, Bonomini M, et al. Ca

24、rn it ine, mitocho ndrial fun cti on and therapy.Adv Drug Deliv Rev. 2009 Nov 30; 61(14):1353-62.4郑德元 营养不良.胡亚美， 江载芳 主编 诸福棠实用儿科学 第7版 北京： 人民卫生出12版社，2002：508-515.5 Violante S, Ijlst L, Te Brinke H, et al. Carnitine palmitoyl transferase 2 and carnitine/ acylcarnitinetranslocase are involved in the mitochondrial synthesis and export of acylcarnitines. FASEB J. 2013May; 27(5):2039-44.6 Huffman KM, Redman LM, Landerman LR, et al. Caloric restriction alters the metabolic responseto a mixed-meal: results fr