线粒体的脂肪酸β-氧化在产生能量过程中起了重要作用。脂肪酸β-氧化的途径十分复杂，需经过细胞摄取脂肪酸、活化和酯化等作用，一般要经过线粒体穿膜、再酯化、线粒体内β-氧化、电子生成与转运以及乙酰辅酶A在肝脏内形成酮体等20多个步骤。

人类有9种功能蛋白与遗传性线粒体脂肪酸氧化直接相关，参与的生物酶包括胞膜肉碱（carnitine）转运酶、肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ和Ⅱ（CPTⅠ，CPTⅡ）、长链酰基辅酶A脱氢酶（long-chain acyl-CoA dehydrogenases，LCAD）、中链酰基辅酶A脱氢酶（medium-chain acyl-CoA dehydrogenases，MCAD）和短链酰基辅酶A脱氢酶（short-chain acyl-CoA dehydrogenases），SCAD）、2，4-二烯酰-辅酶A还原酶（2，4-Dienoyl-CoA reductase）和长链3-羟酰基辅酶A脱氢酶（long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase，LCHAD）等。如果这些酶蛋白的基因异常，即可引起脂肪酸氧化酶缺陷（fatty acid oxidase deficiency）综合征。

一、肉碱循环（carnitine cycle）缺陷症

肉碱在线粒体内膜的长链脂肪酸转运中起着重要作用，肉碱循环缺陷症主要包括肉碱转运缺陷症（carnitine transport defect）、肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ缺陷症（carnitine palmitoyl transferase Ⅰdeficiency，CPTⅠdeficiency）、肉碱/酰基肉碱转运酶缺陷症（carnitine/acylcarnitine translocase deficiency）和肉碱棕榈酰转移酶Ⅱ缺陷症（carnitine palmitoyl transferase Ⅱdeficiency，CPTⅡD）等多种类型。

Valproate所致的高氨血症性脑病（valproate-induced hyperammonaemic encephalopathy）常为可逆性的，肉碱治疗有效。

二、肉碱转运缺陷症

肉碱转运体OCTN2基因突变（如R245X）引起肉碱转运障碍。因原发性肉碱缺乏、血浆和组织肉碱水平降低及肉碱转运缺陷导致肌肉、心脏和肾脏等多种组织的肉碱摄取障碍（一般肝脏不受影响），但因肝脏不能以被动扩散方式摄取肉碱，故可引起生成酮体障碍。心脏和骨骼肌内的肉碱不足引起脂肪酸氧化障碍。肾脏肉碱再吸收障碍导致血浆肉碱明显下降。

酰基辅酶A为过氧化酶体β-氧化和甘油三酯合成的底物，过氧化酶体β-氧化产生的中链脂肪酸和二羧酶等中间代谢产物可直接进入线粒体氧化，故原发性肉碱缺乏时，无二羧酸尿症（dicarboxylic aciduria）。

代谢性脑病（metabolic encephalopathy）是肉碱缺陷症的主要表现，呈家族性发病。半数患者的发病较早（3个月～2岁半），以发作性低酮性低血糖症、高氨基酸血症和转氨酶增高为临床特征，部分病例伴有心肌和骨骼肌病变。部分病例起病较晚（1～7岁），可表现为单一性心肌病或轻至中度贫血。

患者的成纤维细胞和白细胞肉碱摄取率明显降低。患儿父母的成纤维细胞肉碱摄取率可正常或异常。当细胞外肉碱较低时（＜5μmol/L），正常人和杂合子均可维持肉碱的主动转运。本症的显著特征是血浆肉碱水平极低而无二羧酸尿症。

对外源性肉碱治疗有良好反应，补充L-肉碱（levocarnitine）可使血浆肉碱水平恢复正常，心室功能有所改善。但肌肉肉碱仅轻微升高。L-肉碱的作用机制是：①清除自由基，防止长链脂酰-CoA在线粒体内的堆积；②促进胞膜磷脂氧化性损害的修复；③纠正心肌长链脂酰-CoA缺乏状态，抑制致命性心律失常的发生；④减少因心肌缺血引起的细胞凋亡和其后的心室重建（remodeling）；⑤丙酰-L-肉碱（propionyl-L-carnitine）与心肌细胞的肉碱转换酶的结合亲和性高，治疗效果更好。

三、肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ缺陷症

肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ（carnitine palmotoyltransferase Ⅰ，CPTⅠ）将长链酰基辅酶A底物转变成相应的酰基肉碱，再转运至线粒体内。肝脏CPTⅠ缺陷后不能形成酰基肉碱，因此其长链底物不能进入线粒体进行氧化。积聚的长链酰基辅酶A经其他代谢通路形成中链脂肪酸，再进入线粒体完全氧化。因此，可应用含中链甘油三酯的食物治疗本症。肌肉CPTⅠ活性正常，故无肌肉症状。

一般在8～18个月龄时首次发病，偶于新生儿期发病。通常在饥饿后（继发于病毒感染、腹泻后）出现症状，主要表现为昏迷、惊厥、肝大和低酮症性低血糖症。肌酸激酶的肌型同工酶可增高，但无肌红蛋白尿（myoglobinuria），亦无慢性肌肉软弱和心肌病变表现。尿酮正常，偶伴轻度二羧酸尿症和肾小管酸中毒，血浆肉碱可正常或增高（肉碱总量55～141μmol/L，游离肉碱45～93μmol/L）。病程较长者常有神经系统损害的相应表现。

血浆和尿中的酰基肉碱正常，而血浆总肉碱和游离肉碱增高为CPTⅠ缺陷症的显著特征。确诊CPTⅠ缺陷症需测定成纤维细胞、白细胞或组织中的CPTⅠ酶活性。一般患者的成纤维细胞CPTⅠ活性为正常的9%～16%，肝脏CPTⅠ活性降低，但肌肉组织CPTⅡ活性正常。患儿父母的CPTⅠ活性介于异常和正常之间。

急性期的对症治疗包括葡萄糖输注、避免饥饿和增加喂养次数等，避免长链脂肪酸食物有一定疗效。

四、肉碱/酰基肉碱转运酶缺陷症

长染色体隐性遗传，由于肉碱/酰基肉碱转位酶 （carnitine/ acylcarnitine translocase）缺陷，在CPTⅠ的作用下产生的长链酰基肉碱不能转运至线粒体内。

患儿在生后36小时出现呼吸循环衰竭、肥厚性心肌病和室性心律失常，可伴反复发作性低血糖性昏迷、呕吐、食管反流和血氨升高。肌肉衰弱无力。患儿智力正常。3～5岁后病情逐渐恶化，肌肉衰弱，肝功能衰竭。血浆总肉碱降低，其中大部分为长链酯化肉碱。

成纤维细胞长链脂肪酸氧化显著减低，测定成纤维细胞中的转运酶活性可资诊断。患儿酶活性低于正常的1%，其父母成纤维细胞酶活性为正常的50%。尿中可有短链酰基肉碱排出。

给予肉碱治疗和高碳水化合物饮食可使血浆总肉碱达到基本正常水平，但均为长链的酯化肉碱。持续低脂肪、高碳水化合物食物不能改善肌力。

五、肉碱棕榈酰转移酶Ⅱ缺陷症

肉碱棕榈酰转移酶Ⅱ（carnitine palmotoyltransferase Ⅱ，CPTⅡ）缺陷症为常染色体隐性遗传病。肉碱棕榈酰转移酶Ⅱ缺陷时，长链酰基肉碱可转运通过线粒体膜，但不能转变成乙酰辅酶A，故有大量的长链酰基肉碱积聚在线粒体内。部分长链酰基肉碱被转运至线粒体外，使血浆酰基肉碱显著增高，可导致心律失常，其表现与肉碱转运酶缺陷相似。由于部分长链脂肪酸可经过氧化物酶体β-氧化，其中链中间产物可不经肉碱循环完成线粒体β-氧化，故患儿无二羧酸尿症。

CPTⅡ缺陷症有两种临床类型，常见的肌肉型（经典型）CPTⅡ缺陷症患儿多为男性，主要诱因为饥饿、感染、情感变化或寒冷。常在成年期（15～30岁）首先出现发作性肌红蛋白尿和运动后肌肉无力，肌肉中可有脂质沉积。空腹时生酮作用降低，无心功能异常。血浆和组织中的肉碱和肌酸激酶活性一般正常。少数出现肾衰竭。

婴儿型CPTⅡ缺陷症的病情较严重，血浆和组织肉碱水平降低，长链酰基肉碱比例增高，通常在起病数年内死亡。

骨骼肌线粒体CPTⅡ酶活性检测可明确诊断。成年发病者成纤维细胞中酶活性降低，长链脂肪酸氧化率低于正常的15%。

六、长链酰基辅酶A脱氢酶缺陷症

长链酰基辅酶A脱氢酶（LCHAD）缺陷症主要包括长链酰基辅酶A脱氢酶缺陷症、长链L-3-羟酰基辅酶A脱氢酶（long-chain L-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase，LCHAD）缺陷症、中链酰基辅酶A脱氢酶（medium-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency，MCAD）缺陷症和短链酰基辅酶A脱氢酶（short-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency，SCAD）缺陷症等。

长链酰基辅酶A对氧化-磷酸化作用的重要调节酶（腺苷酸易位酶，adenine nucleotide translocase）有显著抑制作用。LCHAD缺陷引起线粒体长链脂肪酸氧化障碍，同时伴空腹能量生成障碍、中间产物毒性作用和中链二羧酸尿症。线粒体脂肪酸氧化障碍呈常染色体隐性遗传，主要表现为低血酮性低血糖症（hypoketotic hypoglycemia）、代谢性酸中毒、肝衰竭和脑病，后期可有发作性疾病、神经病变、视网膜病变、心律失常和猝死。多数患儿在1岁内出现首次症状，但亦可早至新生儿期或迟至8岁以后发病。通常在急性应激后出现饥饿后低血糖昏迷、肌张力低下、心脏扩大和肝大，患儿非酮症性酸中毒、肝功能异常和高尿酸血症。部分病例的肌酸激酶水平增高。

应注意与Reye综合征鉴别。尿中无酮体及二羧酸，无酰基甘氨酸尿；部分可有C12-二羧酸尿和C14-二羧酸尿，伴有继发性肉碱缺乏时，肌肉、肝脏和血浆肉碱降低。血浆C14：1-酰基肉碱增高。由于C10的酰基肉碱不易从肾脏排出，发病期间的尿肉碱排泄量较低，尿酰基肉碱正常。成纤维细胞和白细胞中的LCAD活性降低。

尽量减少食物中的长链脂肪酸含量。避免饥饿，增加中链甘油三酯摄入量，维持高碳水化合物饮食并增加喂养次数，必要时静脉输注葡萄糖，并补充肉碱。

七、长链L-3-羟酰基辅酶A脱氢酶缺陷症

长链L-3-羟酰基辅酶A脱氢酶 （long-chain L-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase，LCHAD）缺陷症属常染色体隐性遗传性疾病。发病年龄多在3岁以内。主要表现为饥饿性非酮症性低血糖症，伴代谢性酸中毒，少数有心脏扩大和肌肉软弱。发作期间的血清肌酸激酶水平增高，偶有肌红蛋白尿。部分病例伴显著肝损害、外周神经病变和色素沉着性视网膜病。

应用快速原子轰击双质联用仪（FAB-MS/MS）可发现尿中排出大量C₆-～C₁₄-3-羟基二羧酸和C₆-～C₁₀-二羧酸。

减少饮食中的长链脂肪酸含量，并多次给予碳水化合物和中链甘油三酯有一定疗效。肉碱和核黄素可能有一定作用。

八、中链酰基辅酶A脱氢酶缺陷症

在饥饿情况下，中链酰基辅酶A脱氢酶（medium-chain acyl-CoA dehydrogenase，MCAD）缺陷使机体不能产生足够的酮体，出现血浆脂肪酸增高和低血糖症。线粒体内中链（C₈-～C₁₂-）辅酶A的中间产物积聚，酰基辅酶A与游离辅酶A比值增高，抑制丙酮酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶活性，丙酮酸转变成乙酰辅酶A进入三羧酸循环的量减少，枸橼酸合成和糖原生成障碍，而甘油三酯的合成增加，故患儿的肝脏中有大量脂肪沉积。

多数患儿在2岁内发病，常在饥饿或急性应激后出现呕吐、嗜睡和低血糖症。血氨显著增高，肝功能异常，伴肝脏脂肪变性和脑水肿，但尿酮阴性。发作严重者常致猝死；存活者可有智力发育障碍和脑瘫等。

应注意与Reye综合征、肉碱缺乏症、婴儿猝死综合征、新生儿低血糖症等鉴别。对MCAD最有诊断意义的是血浆酰基肉碱测定（串联质谱仪测定明显增高），血浆和尿中可检测到多种中链（C₆～C₁₂）异常代谢产物。尿中可发现多种中链二羧酸，如己二酸、辛二酸、去氢辛二酸、癸二酸、去氢癸二酸和3-羟基癸二酸和12碳-双酸等。同时伴血浆肉碱降低、尿游离肉碱降低、轻度代谢性酸中毒（阴离子间隙增大）和血氨和血清转氨酶增高则更支持本症的诊断。有些患者的尿酮阴性或弱阳性，偶伴高尿酸血症。

MCAD缺陷症者的成纤维细胞，外周血单核细胞，肝、心、骨骼肌和羊水细胞中的MCAD活性明显低于正常。患儿父母MCAD活性为正常的35%～67%。

提供足够热量供应，避免饥饿。伴发感染时，进行积极支持治疗。补充L-肉碱可清除积聚的毒性中间代谢产物。缓解期可予口服L-肉碱，但发作期应静脉输注补充。

九、短链酰基辅酶A脱氢酶缺陷症

短链酰基辅酶A脱氢酶（short-chain acyl-CoA dehydrogenase，SCAD）抑制胰岛素的分泌和糖处理功能，转氨基反应（transamination reaction）障碍引起短链酰基肉碱（short-chain acylcarnitines）堆积，并导致高胰岛素血症。

短链酰基辅酶A脱氢酶缺陷的临床表现和病情轻重各异。较特异的临床表现为肝脾大、肝脂肪变性、胆汁淤积、酮症、低血糖和乳酸酸中毒。有些患儿出现喂养困难、呕吐，体重不增，发育落后，骨骼肌软弱等。血肉碱水平基本正常或稍低，但肌肉肉碱仅为正常的50%。

诊断需测定组织中酰基辅酶A脱氢酶的活性，尿中丁酸、乙基丙二酸、乙二酸排出增高。患者成纤维细胞中酶活性降低，肌肉中酶活性降低，肌肉活检可见肌纤维轻度脂肪沉积。