甲胎蛋白(alpha-fetoprotein,AFP)：AFP是胎儿血清中最常见的球蛋白，其结构和功能类似于白蛋白。早孕期由卵黄囊产生，晚孕期胎儿肝脏大量产生。胎儿上皮完整时,少量的AFP从胎儿泌尿道排入羊水中。非孕妇的血清中可以发现很少量的AFP。孕妇血清中的AFP在早、中孕期逐渐增加,大约在孕28-32周时达到相对稳定期。当胎儿出现开放性神经管缺陷或腹壁缺陷时，羊水和母体血清中的AFP显著升高。

由于各个实验室报告的数值不同，所以，所有实验室均以正常人群中位数的倍数(multiple of the unaffected population median, MoM)作为检验结果的标准。正常人群为1.0 MoM。

母体血清AFP筛查最初用于开放性神经管缺陷的诊断。大多数有开放性神经管缺陷胎儿的母体血清AFP高于2.0MoM。如AFP轻度升高(2.0～3.0MoM)时重复血清测定有意义。如第二次AFP在1.0～2.0MoM之间，提示胎儿可能正常。而唐氏综合征的母体AFP低于1.0 MoM。Aitken等报道结果为0.65MoM并多在0.47～0.86MoM之间。一般来讲，AFP需同时结合其它检查，对筛查唐氏综合征才有意义。

游离雌三醇(uE3)：雌三醇是由经胎儿肾上腺和肝脏最后由胎盘合成的一种甾体类激素。它以游离形式直接由胎盘分泌进入母体循环。在母体肝脏内很快地以硫酸盐和葡萄糖苷酸雌三醇的形式代谢。母体血清中uE3水平随着孕周的增长而增加。唐氏综合征胎儿的母体血清uE3偏低，推测可能与胎儿生长迟缓有关。