Il deficit multiplo di carbossilasi (piruvato carbossilasi, acetil CoA carbossilasi, propionil CoA carbossilasi, metilcrotonil CoA carbossilasi) è dovuto ad una carenza o ad una anomalia ereditaria del metabolismo intracellulare della biotina, il cofattore enzimatico di queste quattro carbossilasi. Sono state identificate due malattie genetiche: il deficit di biotinidasi e il deficit di olocarbossilasi sintetasi. L'enzima biotinidasi, il cui deficit si trasmette con modalità autosomica recessiva, trasforma la biocitina in biotina, mediante scissione del legame biotina-lisina. La mancata trasformazione provoca un accumulo di biocitina cellulare e un deficit delle 4 carbossilasi biotina-dipendenti sopra citate. Generalmente esordisce nel primo anno di vita, di solito dopo 1-3 mesi. I segni principali sono: coma con acidosi lattica e chetosi, segni neurologici vari soprattutto con encefalopatie di ogni tipo, grave ipotonia, convulsioni, sindrome di Leigh, congiuntivite e segni cutanei caratterizzati da alopecia ed eruzioni vescicolo-bollose. Se non trattata, la malattia evolve verso il ritardo mentale e la sordità neurosensoriale. La diagnosi viene sospettata in base alla cromatografia degli acidi organici urinari, che mostra l'accumulo caratteristico di lattato, dei metaboliti del propionato e dell'acido metilcrotonico, con l'accumulo dei derivati correlati alla carnitina. La diagnosi è confermata dal dosaggio della biotinidasi sierica. La terapia, di notevole efficacia, si basa sulla somministrazione a vita di biotina (da 5 a 10 mg) per via orale. L'olocarbossilasi sintetasi permette il legame della biotina alle differenti apocarbossilasi. Nella maggioranza dei casi la malattia insorge alla nascita o nelle prime settimane di vita con un quadro simile a quello del deficit di biotinidasi e, soprattutto, con gravi segni cutanei suggestivi per una carenza di acidi grassi essenziali (alopecia, eruzioni vescicolo-bollose e dermatosi). Come per il deficit di biotinidasi, la diagnosi si basa sulla cromatografia degli acidi organici, che mette in evidenza una iperlattacidemia e la comparsa di acidi organici caratteristici, nonché sul profilo delle acilcarnitine plasmatiche. La diagnosi è confermata dal dosaggio delle carbossilasi sui fibroblasti in coltura deprivati o supplementati di biotina. La terapia consiste nella somministrazione permanente di dosi farmacologiche di biotina per via intramuscolare prima, e per via orale successivamente. L'individuazione sistematica di queste malattie è possibile mediante prelievo di sangue su carta bibula (test di Guthrie), effettuato qualche giorno dopo la nascita e analizzato con l'aiuto di un sistema elettrospray accoppiato a un doppio spettrografo in tandem-massa.