單純性3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶缺乏對生物素治療無反應，必須與生物素反應性多種羧化酶缺乏鑑別。後者是由於生物素代謝障礙，即生物素酶和全羧化酶合成酶缺乏，累及全部4種生物素依賴性羧化酶。所有這一類疾病均有3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶缺乏，尿中主要代謝產物為3-羥基異戊酸和3-甲基巴豆醯甘氨酸。在多種羧化酶缺乏病例同時還伴有甲基枸櫞酸和3-羥基丙酸少量增高，為丙醯輔酶A羧化酶缺乏的特徵。因此單純性3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶缺乏的診斷有賴於尿有機酸譜的定量分析，或成纖維細胞、白細胞酶學檢查，以及血漿生物素酶測定，確定是否為單純此酶缺乏或同時伴有其他羧化酶缺乏。
3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶缺乏的特徵性異常代謝產物為3-羥基異戊酸和3-甲基巴豆醯甘氨酸，尿排洩量極度增高，分別為460～5900mmol/mole肌酐和70～3700mmol/mole肌酐。其他異常產物可有2-氧戊二酸和3-甲基巴豆醯穀氨酸。病人有嚴重繼發性血漿遊離肉鹼缺乏，且肉鹼酯與遊離肉鹼比值顯著增高，提示肉鹼酯排洩異常，主要為3-羥基異戊醯肉鹼。患者培養成纖維細胞中3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶活性顯著降低，僅為正常的0％～2％，與生物素治療無關，且其他羧化酶活性正常。此症屬常染色體隱性遺傳。
【臨床表現】單純性3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶缺乏症患兒在第一次急性發作前生長髮育多為正常。首次發作一般在生後第14至33個月，但可早至ll周或遲至5歲。臨床表現類似於Reye綜合徵或3-羥-3-甲基戊二醯輔酶A裂解酶缺乏症。通常在輕微感染後發生，有餵養困難、嘔吐、嗜睡、呼吸暫停、肌張力低下或反射亢進，可有肌陣攣或驚厥。部分病例有中性白細胞增多，可能與感染或非特異性應激性腎上腺素釋放有關。個別病例有脫髮、心跳驟停、腦水腫、或Reye綜合徵樣脂肪肝。
典型實驗室檢查發現為嚴重低血糖(血糖低於lmM)、高氨血癥、肝臟轉氨酶活性增高、輕度代謝性酸中毒、中度酮尿等。血漿遊離肉鹼濃度極低，為0.7～5μM(正常大於20μM)，且肉鹼酯比例增高。少數病例可無臨床症狀。
【診斷】有典型有機酸尿症症狀，尤其是表現為顯著低血糖或Reye綜合徵者應考慮本病。尿中排洩大量3-羥基異戊酸和3-甲基巴豆醯甘氨酸可診斷。這些有機酸的增高不應伴有多種羧化酶缺乏時出現的異戊醯甘氨酸、3-甲基戊烯二酸、3-羥-3-甲基戊二酸、3-羥基丙酸、甲基枸櫞酸和乳酸等。伴有酮症的病例可排出中等量的3-羥基丁酸和乙醯乙酸，可能有繼發性二羧酸尿。任何原因引起的嚴重酮症均可導致3-羥基異戊酸中度增高(50～200mmol/mole肌酐，正常為l～20mmol/mole肌酐)，但通常低於本症所見，且酮症不會產生繼發性3-甲基巴豆醯甘氨酸增高。
最終確診單純性3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶缺乏症，並排除多種羧化酶缺乏，應檢測到病人白細胞中此酶活性降低，並與生物素治療無關;或在不同生物素濃度培養條件下成纖維細胞中該酶活性降低，且其他羧化酶活性應正常。因雜合子酶活性通常在正常範圍內，故不能靠白細胞或培養成纖維細胞中酶活性測定檢出。通過穩定同位素稀釋法測定羊水中增高的3-羥基異戊酸濃度，以及測定絨膜絨毛標本或培養羊水細胞中3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶活性可進行產前診斷。
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