早期的電泳技術(shù)是由瑞典Uppsala大學(xué)物理化學(xué)系Svedberg教授提出了荷電的膠體顆粒在電場中移動的現(xiàn)象稱其為電泳(electrophoresis)。于1937年,收Arne Tiselius教授---諾貝爾獎金獲得者,,利用些電泳現(xiàn)象,,發(fā)明了最早期的界面電泳(moving boundary),用于蛋白質(zhì)分離的研究,開創(chuàng)了電滬泳技術(shù)的新紀(jì)元。此后,各種電泳技術(shù)及儀器相繼問世,,先進(jìn)的電泳儀和電泳技術(shù)的不斷發(fā)展,使它在生物化學(xué)實驗技術(shù)中占重要地位,,按電泳的原理有三種形式的電泳分離系統(tǒng):原則上按電泳的原理來分,,即移動界面電泳(moving boundary ek|lectrophoresis)、區(qū)帶電泳(zone electrophoresis)和穩(wěn)態(tài)電泳(steady state electrophoresis)或稱置換(排代)電泳(displacement electophoresis),。在自由移動界面電泳,,是帶電分子的移動速率通過觀察界面的移動來測定,,該方法已成為歷史。代之以采用支持介質(zhì)的區(qū)帶電泳,。
區(qū)帶電泳因所用支持體的種類,、粒度大小和電泳方式等不同,其臨床應(yīng)用的價值也各有差異,。固體支持介質(zhì)可分為兩類:一類是濾紙,、醋酸纖維素薄膜、硅膠,、礬土,、纖維素等;另一類是淀粉、瓊脂糖和聚丙烯酰胺凝膠,。由于它們具微細(xì)的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),,故除能產(chǎn)生電泳作用外,還有分子篩效應(yīng),,小分子會比大分子跑得快而使分辨率提高,。它的最大優(yōu)點是幾乎不吸附蛋白質(zhì),因此電泳無拖尾的現(xiàn)象,。低濃度的瓊脂糖電泳相當(dāng)于自由界面電泳,,蛋白質(zhì)在電場中可自由穿透,,陰力小,,分離清晰,透明度高,,能透過200~7000nm波長的著色區(qū)帶的檢測敏感性,,為此第一類支持介質(zhì)現(xiàn)已被第二類支持介質(zhì)所替代。
穩(wěn)太電泳或稱置換電泳的特點是分子顆粒的電泳遷移在一定時間后達(dá)到穩(wěn)態(tài),,如等電聚焦和等速電泳,。
區(qū)帶電泳是臨床檢驗領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的技術(shù),有重要臨床意義,,尤其是其他新技術(shù),,更擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍,提高了檢測技術(shù),,現(xiàn)對該技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展作一評述,。
一、正確解釋電泳結(jié)果,,有助于臨床疾病判斷的參考
新鮮血清經(jīng)電泳后可精確地描繪出患者蛋白質(zhì)的全貌,,一般常見的是白蛋白降低、某個球蛋白區(qū)域升高,,提示不同的臨床意義,。如急性炎癥時,可見a1,a2區(qū)百分率升高;腎病綜合征,、慢性腎小球腎炎時呈現(xiàn)白蛋白下降,,a2球蛋白升高,β球蛋白也升高;缺鐵性貧血時可由于轉(zhuǎn)鐵蛋白的升高而呈現(xiàn)β區(qū)帶增高,,而慢性肝病或肝硬變呈現(xiàn)白蛋白顯著降低,,r球蛋白升高2-3倍,示免疫球蛋白多克隆增高,,甚至可見β-r融合的橋連現(xiàn)象,,還可在r區(qū)呈現(xiàn)細(xì)而密的寡克隆區(qū)帶;對單一克隆漿細(xì)胞異常增殖所產(chǎn)生的無抗體活性均一的免疫球蛋白稱M蛋白(monoclonal protein)的檢測,血清蛋白電泳是其首選的實驗診斷方法,。 可在電泳區(qū)帶的a2-r區(qū)呈現(xiàn)致密而深染,,高度集中的蛋白克隆增生區(qū)帶,稱其為m蛋白區(qū)帶,,掃描后形成高而狹窄的單株峰 ,,若些峰在r區(qū)其峰高與峰底寬之比>2:1,而由于正常免疫球蛋白合成限制造成背景染色淺,。由M蛋白所導(dǎo)致的一組疾病如:多發(fā)性骨髓瘤,、巨球蛋白血癥、重鏈病,、游離輕鏈病,、半分子病、良性單株丙球血癥和雙M蛋白血癥等,,目前這類疾病已不屬罕見,。血清蛋白電泳對這類疾病的早期診斷,療效觀察和預(yù)后判斷均有十分重要的意義,。
二,、電泳技術(shù)與免疫技術(shù)相結(jié)合,大大擴(kuò)大了其臨床應(yīng)用的范圍
讓電流來加速抗原與抗體的擴(kuò)散并規(guī)定其運行方向,、從而加快了沉淀反應(yīng)速度,。免疫
電泳技術(shù)的種子類很多,如:對流免疫電泳(CIEP),、火箭免疫電泳(RIE),、電免疫擴(kuò)散(EID)。在種免疫電泳 方法牟基礎(chǔ)上,,又不斷地派生出一些新的技術(shù),,如:免疫電泳(IEP)技術(shù),1969年Alper與Johnson推薦免疫固定電泳(IFE)是一種包括瓊脂糖凝膠蛋白電泳和免疫沉淀兩個過程的操作,,是免疫沉淀反應(yīng)的一種混合技術(shù),,檢測標(biāo)本可以是血清,、尿、腦脊液或其他體液,。1976年血清免疫固定電泳(IF)技術(shù)再次被推薦,,用于M蛋白的分型。血清蛋白質(zhì)在瓊脂糖凝介質(zhì)上經(jīng)電泳分離后,,應(yīng)用固定劑和各型免疫球蛋白及輕鏈抗血清,,加于凝膠表面的泳道上,經(jīng)孵育讓固定劑和抗血清的在凝膠內(nèi)滲透并擴(kuò)散后,,若有對應(yīng)的原存在,,則在適當(dāng)位置形成抗原抗體復(fù)合物。經(jīng)染色后蛋白質(zhì)電泳參考泳道和抗原抗體沉淀區(qū)帶被氨基黑著色,,根據(jù)電泳移動距離分離出單克隆組分,,可對各類免疫球蛋白及其輕鏈進(jìn)行分型。該技術(shù)的最大優(yōu)勢是敏感性達(dá)50-150mg/dl,,操作周期短,,僅需數(shù)小時,分辨率高,,結(jié)果易于分析?,F(xiàn)最常用于M蛋白的分型與鑒定,已列入臨床實驗室的常規(guī)檢測工作,。
三,、電泳技術(shù)進(jìn)行同工酶譜分析,提高診斷率
1,、血清乳酸脫氫酶同工酶(iso-LDH):測定LDH同工酶有電泳法,、離子交換柱層析法、免疫法,、抑制劑法和酶切法,但迄今用得取多的仍是瓊脂糖凝膠電泳法,。經(jīng)電泳分離后要分離出五種同工酶區(qū)帶,,急性必肌梗塞發(fā)病后平均6h LDH1即開始升高,LDH1/LDH2≥1為心肌損傷的陽性決定性水平,,肝癌時可見LDH5明顯升高,,各區(qū)帶含量的確定,將經(jīng)電泳分離后的同工酶譜采用掃描予以定量,,其精確度明顯高于用肉眼判斷,。
2、血清肌酸激酶同工酶(ISO-CK);測定CK和CH-MB仍是目前用于證實急性心肌梗塞的道選指標(biāo),。近年來國內(nèi)一些單位用免疫抑制法測CK=MB,,其原理為抗M亞單位的酶活性,,因為正常血清中幾乎無CK=BB,故將此值乘以2可以認(rèn)為大致代表CK-MB的活性,。此法簡單迅速,,缺點是特異性差,如患者血清中存在CK-BB或者異常CK時,,都將出現(xiàn)假性增高,。不少作者報道異常CD-同工酶,一條稱巨CK(Maxro-CK),,它是CK-BB與免疫球蛋白的復(fù)合物,,有IgG亦有IgA,在正常血清中Marco-CK僅占0.8%-1.6%.另一條稱線粒體CK(CK-MT),CK-MT是結(jié)合在肌肉,、腦,、肝內(nèi)的線粒體表面,可能是線粒體膜的碎片,,在正常血清中CK-MT是不出現(xiàn)的,,在心梗時亦不出現(xiàn),只有當(dāng)組織極度損傷,,由于線粒體和細(xì)胞壁極度破壞,,方可在血清中檢出。由于Macro-CK和不典型的CK-MT均不能被M抗體所抑制,,故當(dāng)它們出現(xiàn)時,,會導(dǎo)致CK-MB高于CK總活力的假性升高。使用電泳方法分離CK-MB,,是根據(jù)CK-同工酶分子結(jié)構(gòu)不同,,在電泳緩沖液中,所帶電荷各異,,可以從陰極到陽極將CK不同組份予以分離,,其分別為CK-MM,CK-MB和CK-BB,。電泳特點是當(dāng)出現(xiàn)異常2同工酶如巨CKⅠ,、巨CKⅡ等,從電泳圖譜上很容易發(fā)現(xiàn),,由掃描儀對各條酶進(jìn)行掃描,,報告各條區(qū)帶所占百分比,結(jié)合總酶活力,,求得區(qū)帶的酶省略定值結(jié)果,。Macro-CK在CK-MM和CK-MB中間,而CK-MT位置靠近陰極端,,在CK-MM后面,。這樣不會將CK-BB和各種異常同工酶誤認(rèn)為是CK-MB而誤診,,也可解決CK-MB假性增高的錯誤原因所在。為此,,CK同工酶電泳是項非常實用的檢驗技術(shù),,具有十分重要的臨床意義。
3,、CK亞型同工酶:此外,,CK-MB和CK-MM亞型測定常采用瓊脂糖凝膠等電聚焦電泳或高壓電泳,由于操作比一般電泳麻煩,,故常規(guī)常測定尚無法普及,。目前引進(jìn)的自動電泳儀,有試劑盒提供,,可作CK亞型分析,,參考值:CK-MM1(57.7±4.7)%;CK-MM2為(26.5±5.3);CK-MM3為(15.8±2.5)%;CK-MM3/CK-MM1比值為0.28±0.05(范圍0.15-0.39),陽性決定性水平>0.5 。AMI第一天血中以MM3為主,,但第二天以后則以MM1為主,。采用電泳法分離CKMB,CKMB1和CKMB2在正常人血中CK-MB2極微,,一般比值近似是而非,,在急性心肌梗塞后4-6h CKMB2亞型即在血循環(huán)中可被檢測到,故MB2/MB1的比例明顯升高,,并早于總CK-MB片段的增高,。當(dāng)心肌梗塞緩解后此比便也逐漸下降。也可用于溶栓治療后的病情觀察,。
四,、結(jié)合酶免疫標(biāo)記抗體技術(shù),檢測腦脊液內(nèi)寡克隆區(qū)帶
曾有作者報道采用二維電泳和銀染進(jìn)行CSF蛋白質(zhì)的分離與鑒定,,方法繁復(fù),,耗時,
現(xiàn)采用高分辨率瓊脂糖凝膠電泳分離CSF中的蛋白質(zhì),,并經(jīng)抗原和辣根過氧化物酶標(biāo)記的特異性IgG抗體進(jìn)行反應(yīng)來鑒定“寡克隆區(qū)帶”(OCB),,經(jīng)此酶免疫標(biāo)記放大技術(shù)和顯色步驟,蛋白質(zhì)濃度達(dá)31-125ul/L即可予以檢測,,可使檢測靈敏度提高了100倍,這樣腦脊液無須濃縮,,避免了在濃縮過程中蛋白質(zhì)的丟失,。可用于證實和分辨OCB免疫球蛋白及其型別,。若在腦脊液標(biāo)本中檢出OCB,,而其相應(yīng)標(biāo)本中未能檢出區(qū)帶,,則為陽性,真實地反映是由中樞神經(jīng)系統(tǒng)本身合成的免疫球蛋白,,具有重要臨床意義,。它是一種定性檢測,在多發(fā)性硬化癥時,,OCB是一個十分重要的標(biāo)志物,。但須將患者血清和CSF在同一天同步進(jìn)行分析,以認(rèn)證不同來源的免疫球蛋白,。中樞合成免疫球蛋白是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾患的一個重要信號,,主要用于診斷的鑒別診斷中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾患如:多發(fā)性硬化癥、癡呆,、脊髓炎,、付腫瘤性腦炎、神經(jīng)性梅素等,。
五,、利用固相內(nèi)抗原、抗體反應(yīng)分離脂蛋白(a),,用于心,、腦知管獨立的危險因子的檢測
該技術(shù)是利用抗原、抗體反應(yīng)將電泳分離的脂蛋白予以鑒別,。血清經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳,,再經(jīng)染色后可出現(xiàn)不同脂蛋白的條帶。由于凝膠中脂蛋白等電點不同,,不僅可區(qū)分a,、前β和β區(qū)帶,又因介質(zhì)中含有抗脂蛋白(a)[LP(a)]抗體及陽離子存在,,抗LP(a)與患者血清中LP(a)結(jié)合形成復(fù)合物,,陽離子則抑制其他脂蛋白的泳動速度,LP(a)便與其他脂蛋白分離開來,,使分辨十分清晰的LP(a)條帶呈現(xiàn)在前β與γ區(qū)域之間,,將陽性條帶掃描后,可獲得區(qū)帶的面積及其百分含量,,該方法使電泳技術(shù)趨于完美,,大大減少了手工操作的弊端,既可予以半定量,,又能將膠片保存,,便于比較。提高對心,、腦血管獨立的危險因子----LP(a)檢測的敏感性和特異性,。
六,、按分子量大小進(jìn)行非濃縮尿蛋白電泳,區(qū)分尿蛋白類型
尿蛋白電泳可將尿液中各種蛋白質(zhì)分離用于區(qū)分尿蛋白類型,,可在無操作的情況下,,
協(xié)助臨床判斷腎臟損傷的部位。國內(nèi)部分實驗室采用SDS-PAGE盤狀電泳進(jìn)行尿蛋白分離,,該法具有局限性,,耗時,操作繁瑣,,標(biāo)本要求高,,尿液需預(yù)濃縮,不適于臨床實驗室廣泛開展,。SDS=AGE電泳不需預(yù)濃縮,,尿蛋白電泳后呈現(xiàn)出中、高分子量蛋白區(qū),,帶主要反應(yīng)腎小球病變;呈現(xiàn)出低分子量蛋白區(qū)帶,,可見于腎小管病變及溢出性蛋白尿;混合性蛋白尿則可見到大、中,、小各種分子量區(qū)帶,,示腎小球及腎小管均受累及。掃描儀可對電泳后尿液中蛋白質(zhì)剖象進(jìn)行掃描,,求出百分比,,以顯示腎小球或腎小管損傷程度,其電泳圖譜及掃描圖形可作國資料永載,,利于分析比較,。該技術(shù)的最大進(jìn)步是尿液不需預(yù)濃縮,操作簡便,,結(jié)果清晰,,僅需三小時即可完成試驗,還備有完整的定性標(biāo)準(zhǔn),,易于量化,,便于分析,對腎臟疾的診斷,,鑒別診斷,,指導(dǎo)治療和判斷愈合頗有價值。
近期發(fā)展起來的毛細(xì)管電泳是一種新型的區(qū)帶電泳,,又稱毛細(xì)管帶電泳,。它是在毛
細(xì)管中裝入緩沖液,在其一端注入樣品,,在毛細(xì)管兩端加直流高電壓實現(xiàn)對樣品的分離,,他離后的樣品依次通過設(shè)在毛細(xì)管一端的檢測器檢出。毛細(xì)管電泳在檢驗醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用也十分廣泛,,從所檢測樣品的來源看可分為尿樣,、血漿、血清,、腦脊液,、紅細(xì)胞、其他體液或組織,,以及實驗動物活體等,。從分離對象看包括蛋白質(zhì)、多肽,、氨基酸,、糖、酶,、DNA,、寡核苷酸、病毒,、小和生物活性分子,、離子、藥物及其代謝產(chǎn)物等,。根據(jù)用途可分為臨床疾病診斷,、臨床蛋白質(zhì)分析、臨床藥物分析,、代謝研究,、病理研究、同工酶分析,、PCR產(chǎn)物分析,、DNA片段及序列分析等。由于它具有無法比擬的高效和快速性,,因而受到越來越多科學(xué)家們的重視,。
中國的電泳技術(shù)起步不算太晚,但由于種種原因,,大多數(shù)實驗室仍采用較落后的電
泳設(shè)備,。隨著國際、國內(nèi)科技發(fā)展的日新月異和檢驗醫(yī)學(xué)發(fā)展的突飛猛進(jìn),,電泳技術(shù)也在不斷發(fā)展和更新,,其在臨床醫(yī)學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域中有著極其廣泛的應(yīng)用價值,相信隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展必將越來越受到同道們的青睞。
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