第八章 体液蛋白质检验 人类白蛋白分子
本章内容概要: 第一节 概述 第二节 体液蛋白质测定
本章教学要求: 1.掌握血浆蛋白质的组成、功能及分类;个别血浆蛋白质 (前白蛋白、白蛋白)的来源和生理功能;血清总蛋白和白蛋 1.掌握血浆蛋白质的组成、功能及分类;个别血浆蛋白质 (前白蛋白、白蛋白)的来源和生理功能;血清总蛋白和白蛋 白的测定方法和原理。 2.熟悉急性时相反应蛋白的概念和种类;血清球蛋白和纤 维蛋白原的测定方法 3.了解其他蛋白质的来源和生理功能;尿液蛋白和脑脊液 蛋白的检测 。
第一节 概 述 机体蛋白质: 体液蛋白质的检测: 含量:人体固体成分的45% 机体主要的 生物大分子 第一节 概 述 含量:人体固体成分的45% 机体主要的 生物大分子 机体蛋白质: 种类:10万,3000~5000种/单细胞 功能:生长,代谢、血凝、运动、免疫、信息传递等 体液蛋白质的检测: 疾病发生 体液蛋白质异常
一、血浆蛋白质的组成、功能及分类 组成: 要判断异常 种类:1000种 500种 200种 含量:μg mg g 首先要清楚正常的血浆蛋白质组成,功能及分类及特点 一、血浆蛋白质的组成、功能及分类 种类:1000种 500种 200种 含量:μg mg g 来源:肝脏是蛋白质主要的加工厂 组成:
功能: ①营养作用,修补组织蛋白; ②维持血浆胶体渗透压:白蛋白维持75%~80%的血浆渗透压; ③作为PH缓冲系统的一部分:酸性或碱性蛋白质; ④作为激素、维生素、脂类、代谢产物、离子、药物等的载体; ⑤体液免疫防御系统:作为免疫球蛋白与补体等免疫分子; ⑥催化作用:酶的本质; ⑦代谢调控作用;作为底物,酶或中间产物抑制或激活组织蛋白酶; ⑧参与凝血与纤维蛋白溶解;:除Ⅳ因子外均可
分类: 依据来源、分离方法和生理功能 肝生成:绝大多数血浆蛋白质 来源 其他组织细胞生成:免疫球蛋白和蛋白类激素
盐析法:白蛋白/球蛋白(pH7.0半饱和的硫酸铵溶液) 醋酸纤维素薄膜电泳:6种 分离方法 分辨率增高 琼脂糖凝胶电泳:13种 电泳法: 聚丙烯酰胺凝胶电泳:30种 SDS聚丙烯酰胺凝胶等电双向电泳:300种 醋酸纤维素薄膜 - - - + 纤维蛋白原
即时可用的蛋白质电泳标准
功能分类:
二、个别血浆蛋白质 (一)前白蛋白(PA) 急性时相反应蛋白 结构: MW=54000,四个相同亚基构成的四聚体。 测定方法:免疫比浊法/免疫扩散技术。
功能:营养指标,载体功能(甲状腺素/维生素A)。 临床意义: 敏感性高的指标; 降低:营养不良,肝功不全, 急性炎症,恶性肿瘤, 肝硬化及肾炎时。 参考值: 200~400mg/L 。
(二)白蛋白(ALB) 急性时相反应蛋白 结构:585个aa残基构成的单链多肽, MW=66458,含17个二硫键。 理化性质:pI=4~5.8,肝细胞合成但不储存,半衰期为15~19 天,占总蛋白的40%~60%,pH7.4时带负电。 测定方法:色素结合法:溴甲酚绿(BCG),溴甲酚紫(BCP),盐析等。
功能:营养作用,载体功能(高亲和力),维持血浆渗透压和正常pH值。 临床意义:合成受食物影响,敏感性较低。 降低:在营养不良,肝功不全,急慢性肝疾病时; 增高:少见,假性升高。 参考值:35~50 g/L
(三)α1-抗胰蛋白酶(AAT) 急性时相反应蛋白 结构:394个aa残基构成的单链多肽,含10%~12%的糖MW=5.5 万。 理化性质:pI值为4.8,占α1-球蛋白区带显色的90%。 测定方法:免疫化学法,电泳(酸性凝胶电泳或等电聚焦电泳),利用蛋白酶抑制能力测定等。
功能:蛋白酶抑制物(具有90%的抑制蛋白酶活力)。如糜蛋白酶,弹性蛋白酶,但此抑制作用有明显的pH依赖性。 临床意义: 降低:血浆AAT仅见于胎儿呼吸迫综合症。 升高:炎症、术后,某些激素治疗后。 参考值: 0.83~1.99g/L
(四)α1-酸性糖蛋白(AAG) 急性时相反应蛋白 结构:181个aa残基构成的单链多肽, MW=4万,含45%的糖,其中唾液酸占11%~12%。 理化性质:pI 值2.7~3.5,肝合成,脓毒症时粒细胞和单核细胞及某些肿瘤组织也可合成。 位于α1-球蛋白区带。 测定方法:免疫化学法(扩散,浊度),化学法(间接法),ELISA法等
功能:与免疫防御功能有关,机制不详;抑制血小板凝集影响胶原纤维形成;参与脂类运输。 临床意义: 升高:急性炎症,组织损伤,风湿,肿瘤,AMI ,溃结时; 降低:营养不良降低, 严重肝损伤和雌激素作用。 参考值:0.25~2.0g/L 。
(五)甲胎蛋白(AFP) 结构:590个aa残基构成的单链多肽, MW=6.5万~7万,含4%的糖。 理化性质:pI 值4.7~4.8,在白蛋白和α1-球蛋白之间。胎儿肝/卵黄囊合成,成人量微,升高由于肿瘤细胞合成。 测定方法:免疫化学法(扩散,火箭电泳),ELISA等
功能:胎儿血浆主要蛋白质,调节肝细胞生长和脑细胞发育;抑制细胞和体液的免疫反应;维持正常妊娠,防止母婴排斥。 临床意义:胎儿产前监测(羊水或母血) 增高:原发性肝癌患者诊断和鉴别(80%原发增高), 其他癌症也可见增高。 参考值:20~100μg/L(成人) < 5g/L(新生儿)
(六)结合珠蛋白(Hp) 急性时相反应蛋白 结构: 两对肽链形成四聚体,有变异体。 理化性质:肝合成, pI 值为4.1,电泳位a2 -球蛋白区带 测定方法:电泳法,免疫化学法(扩散,浊度),化学法等
功能: 与红细胞中释出自由Hb 结合,防止Hb 从尿中丢失保存铁, 急性溶血后一周再生恢复。 高效的过氧化物酶。 需铁细菌的天然抑菌剂。 临床意义: 升高:急性时相反应; 降低:血管内溶血时;雌激素作用。 参考值:0.5~2.2 g/L
(七)α2-巨球蛋白(AMG) 结构: MW=62~80 万,分子量最大,由四个相同的亚基组成,含糖量约8%。 理化性质:肝细胞与单核吞噬细胞系统中合成,半寿期5 天。 测定方法:免疫化学等
功能:与多种分子和离子结合,影响蛋白水解酶活性(主要的蛋白酶抑制剂具有选择性保护某些酶的作用)。 临床意义:婴幼儿及儿童比成人高; 升高:雌激素,低蛋白血症可使其含量升高; 降低:胰腺炎及前列腺癌时。 参考值:1.31~2.93g/L
(八)铜蓝蛋白(CER) 急性时相反应蛋白 结构: MW=12~16 万, 1046个aa残基构成的单链多肽,含糖约10%,每分子铜蓝蛋白可结合6~8个铜原子。 理化性质:肝合成,巨噬细胞和淋巴细胞合成少量;pI 值为4.4, 具遗传基因多态性。 测定方法:免疫化学(扩散或比浊)等
功能:具氧化酶活性且起抗氧化剂作用,铜的无毒代谢库 临床意义: 增加—感染,创伤,肿瘤; 降低--营养不良,严重肝病及肾综;协助诊断Wilson 病 参考值:0.21~0.53g/L
(九)转铁蛋白(TRF) 急性时相反应蛋白 结构: MW=7.7 万,单链糖蛋白,含糖约6%。 理化性质:肝细胞合成, pI 值为5.5~5.9,半寿期7 天,可逆结合多价离子如Fe,Cu,Zn,Co 等,一分子TRF 可结合两个三价铁。 测定方法:免疫扩散法,放免法和免疫比浊法等。
功能:运输铁。 临床意义:血TRF 浓度受铁供应调节,缺铁TRF 升,铁治疗后恢复。可用于贫血的诊断和对治疗的监测。 降低:急性时相反应、慢性肝病、营养不良及蛋白丢失时; 升高:妊娠或雌激素会使其降低;缺铁性低色素贫血。 参考值: 2.5~4.3 g/L (成人) 1.30~2.75 g/L (新生儿)
(十)β2 -微球蛋白(BMG) 结构: MW=11800, 100个aa残基构成的单链多肽,分子中含一对二硫键,不含糖。 理化性质: pI 值为5.7,淋巴细胞合成,存在细胞表面,特别是淋巴和肿瘤细胞。释放入血循环。半衰期107 分钟,几乎由肾小管回收。 测定方法:放射免疫化学等。
功能:分子量小,可自由通过肾小球滤过膜,在肾小管几乎全部重吸收,可监测肾小管功能;是HLAβ链的轻链部分。 临床意义:增高:肾功能衰竭,炎症及肿瘤时。 参考值:1.0 ~ 2.5 mg/L (血浆)
(十一)C-反应蛋白质(CRP) 急性时相反应蛋白 结构: MW11.5~14 万,分子含5个相同的亚基,亚基间靠非共价键连接成圆盘状多聚体。 理化性质:肝合成, pI 值为6.2,电泳位于 r 区带。 测定方法:半定量沉淀法(早),免疫化学法。
功能:结合多糖,磷脂和核酸;激活补体,抗凝。 临床意义:第一个认定的急性时相反应蛋白,是急性时相反应的一个敏感指标,在AMI、创伤、感染、外科手术时含量迅速升高,达到正常的2000倍。 参考值:< 8.0mg/L (血浆)
三、疾病时的血浆蛋白质 (一)炎症、创伤 急性时相反应蛋白:在急性炎症或某些组织损伤时,有些血浆蛋白质含量会增高,有些会降低,这种现象称为急性时相反应。而这些血浆蛋白质被称为急性时相反应蛋白。 前述除了甲胎蛋白、β2 ~微球蛋白和 α2~巨球蛋白以外再加上纤维蛋白原的九种蛋白质
急性时相反应蛋白分类: 降低:前白蛋白、白蛋白、转铁蛋白 升高:其他6种蛋白质。
急性时相反应机制: 当机体受到损伤或炎症时释放小分子蛋白质导致肝细胞 中上述蛋白质的合成增加或减少。 急性时相反应的应用: 急性时相反应时,血浆蛋白质的变化和创伤的时间进程有关,可用于鉴别急性、亚急性和慢性病理状态。
(四)风湿病:免疫球蛋白,α1-酸性糖蛋白,结合珠蛋白及C3升高 急性肝炎 非典型的急性时相反应, (二)肝脏疾病: 慢性肝硬化 见表8-3 (三)肾脏疾病: 肾病早期 选择性蛋白质丢失 严重肾脏 非选择性蛋白质丢失 (四)风湿病:免疫球蛋白,α1-酸性糖蛋白,结合珠蛋白及C3升高 (五)遗传性缺陷:多由于编码相应蛋白质的基因发生突变或缺失。
第二节 体液蛋白质测定 发展趋势: 测定体液标本: 总蛋白测定 个别蛋白质的测定 血浆:普遍 尿液,脑脊液和胸腹水等:有选择性的组织病变检查 蛋白分离测定技术 测定体液标本: 血浆:普遍 尿液,脑脊液和胸腹水等:有选择性的组织病变检查
体液蛋白质的测定方法概括: 免疫化学法特异定量个别蛋白质 常规:免疫浊度法、免疫扩散法,免疫电泳法, 微量:放射免疫测定(RIA),酶免疫测定法(ELA/ELISA)
电泳测定: 电泳 组成图谱 半定量 定量 定量化学测定TPr,Alb 染料结合法,UV法,折光法等
一、血清总蛋白测定 假设: 1. 纯多肽链,含氮量平均为16 % 2.各种蛋白质与化学试剂反应性一致,仅为相对定量
测定依据:蛋白质测定一般利用蛋白质以下的结构或性质 1.元素组成测定:含N稳定; 2.重复的肽链结构:具有多个肽键; 3.酪氨酸和色氨酸与Folin-酚试剂反应显色或UV 吸收; 4.与色素结合的能力:与染料以离子键或共价键连接; 5.沉淀后借浊度测定:光度计测定; 6.光折射测定:折射仪测定。
方法: 1.凯氏定氮法-参考方法 2.双缩脲法( 推荐) 3.酚试剂法 4.散射比浊法 5.染料结合法 6.UV 法 7.折光测定法
1.凯氏定氮法-参考标准方法(0.05mg N 0.3g pro) 原理: 消化 用浓硫酸将蛋白质消化为硫酸铵;(耗时) 蒸馏 用碱性溶液碱化消化液并蒸馏挥发; 吸收 用酸性溶液(硼酸)吸收气态氨(使[H+] ) 滴定 用已标定的无机酸滴(使[H+] 恢复),计算总氮量 定蛋白(总氮量-非蛋白氮)×6.25=蛋白含量 纳氏试剂:碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡黄棕色胶态化合物,其色度与氨氮含 量成正比。
评价: 应用:标准蛋白的标定及校正其它常规方法 优点:准确度高,精密度高,灵敏度高,是公认的参考方法。 缺点:操作复杂,费时,不适合常规检测,血清各蛋白含氮量会有所变化尤其是疾病时。 应用:标准蛋白的标定及校正其它常规方法
2.双缩脲法 原理: 蛋白质中的肽键(-CONH-)在碱性溶液中能与Cu2+作用而产生紫红色络合物, 其颜色的深浅与蛋白质的浓度成正比,而与蛋白质的分子量及氨基酸成分无关。 双缩脲生成 加热 +NH3 2 H- 1800 条件:至少含两个肽键(-CONH-)基团才能和Cu2+形成络合物,氨基酸及二肽无反 应,三肽以上才能反应。
评价: 优点:简便,准确,重复性好,10g-120g/L线性好,特异性与精密度好,批内CV%<2%,显色稳定。 缺点:灵敏度较差,对蛋白质含量低的体液标本不适合。 应用:常规推荐方法。手工或上机使用。
3.酚试剂法 原理: 蛋白质分子中的酪氨酸残基和色氨酸残基能够和酚试剂中的磷钨酸-磷钼酸反应生成蓝色化合物, Lowry改良法:在酚试剂中加入Cu2+(75%呈色),提高了呈色的灵敏度,为双缩脲法的100倍左右。
评价及应用: 优点:操作简单,改良法灵敏度高(10μg-60μg),适合测定蛋白含量少的标本。 缺点:各种蛋白质酪氨酸和色氨酸比例不同,只适合测定单一蛋白质。受一些药物干扰。
4.比浊法 原理: 评价及应用: 某些酸类(磺基水杨酸等)和血清蛋白质结合产生沉淀,测其浊度,与标准对比,可求蛋白含量。 优点:简便不需特殊仪器。 缺点:浊度形成的干扰因素多(加试剂方法,反应温度,蛋白絮状沉淀等)
5.染料结合法 原理: 在酸性环境下,带正电的蛋白质(-NH3+)与染料的阴离子产生颜色反应,使染料的吸收峰改变,可既而用分光光度法比色测定。 常用染料:氨基黑,考马斯亮蓝等 评价及应用: 优点:操作简便,重复性好,灵敏度高,且干扰因素少。 缺点:特异性不高;不同蛋白质和染料的结合力不一致,标准物不易确定。
6.紫外分光光度法 原理: 蛋白质分子中的酪氨酸和色氨酸等芳香族氨基酸可使蛋白质溶液在280nm处有一吸收峰。可用于测定蛋白质但需避免核酸干扰。 (1)Lowry-Kalcker 公式 蛋白质浓度(mg/ml)=1.45 A 280 - 0.74 A 260 (2)Warburg-Christian 公式 蛋白质浓度(mg/ml)=1.55 A 280 - 0.76 A 260
评价及应用: 优点:敏感而简便,可保留蛋白生物活性,常用与较纯的酶和免疫球蛋白。需紫外分光光度计及石英比色皿。 缺点:各种蛋白质中芳香族氨基酸含量和比例不同;在280nm测定易受游离色aa和酪aa以及尿酸和胆红素的干扰;导致准确性和特异性受影响。 措施:在220~225nm波长区域,用0.15mol/l的NaCl稀释1000~2000倍可消除干扰。
7.折光测定法 原理: 评价及应用: 溶解在溶液中的固体可增加溶液的光折射率,在固定波长和温度下,光折射率和血清中蛋白质含量成正比。 优点:简便、快速,易掌握,重复性较好,适合临床急诊,体检筛查和胸腹水蛋白质测定。 缺点:准确性较差,易受高血脂症,高胆红素血症以及溶血等因素影响,会由于A/G比值变化而产生误差。
参考范围:成人60~80g/L 临床意义: 真性升高:MM、巨球蛋白血症、自身免疫性疾病等 总蛋白升高: 假性升高:机体明显失水,总蛋白含量相对升高, A/G几乎不变 总蛋白降低:①丢失过多 ②消耗增加 ③白蛋白合成减少 ④水肿
二、血清白蛋白测定 方法: 1.染料结合法( 推荐) 2.盐析法 3.电泳法 4.免疫化学法
血清ALB可通过离子键或疏水键与包括染料在内的各种有机离子结合,而GLB很少结合外源性染料,可在不分离ALB与GLB的情况下直接测定ALB。 1.染料结合法( 推荐) 原理: 血清ALB可通过离子键或疏水键与包括染料在内的各种有机离子结合,而GLB很少结合外源性染料,可在不分离ALB与GLB的情况下直接测定ALB。 优点 缺点 BCG 易于和非人源性白蛋白结合 与白蛋白结合特异性较差 在30秒内测可提高特异性 染料 BCP 与非人源性白蛋白结合力弱 与白蛋白结合特异性好
严格控制反应时间的BCG法既适合手工也适合自动 化分析。临床上推荐使用。 应用及评价: 严格控制反应时间的BCG法既适合手工也适合自动 化分析。临床上推荐使用。
2.盐析法 原理: 盐析是由于加入大量的中性盐破坏了蛋白质的水化膜、中和其所带的电荷从而使蛋白质分子聚集而沉淀析出。 各种蛋白质的亲水性和带电荷不同,故盐析时所需盐浓度与pH不同。GLB在生理pH下带电荷及水化膜比ALB少,可被较低浓度中性盐沉淀。 中性盐:硫酸铵、硫酸钠等
应及评价: 操作繁琐, 不宜自动化,基本不用
操作: 醋纤膜电泳 3.电泳法 染色 晾干 透明 染色 分离 洗脱 光密度仪扫描 比色 计算得出各种蛋白质含量 测得蛋白组分百分比 定量 半定量
评价及应用: 优点:电泳特异性好,可了解血清蛋白质全貌. 缺点:电泳技术繁琐,不易自动化;白蛋白与染料 亲和力高会导致结果偏高
4.免疫化学法 原理及特点: 应用:特异性高,但成本较高,费时,生化检验用的不多.
参考范围:成人35~55g/L. 临床意义: 白蛋白升高: 白蛋白降低:①丢失过多 ②消耗增加 ③白蛋白合成减少 ④水肿 真性升高:未见 白蛋白升高: 假性升高:机体明显失水,或治疗输入过多白蛋白 白蛋白降低:①丢失过多 ②消耗增加 ③白蛋白合成减少 ④水肿 ⑤先天性ALB缺乏病
三、血清球蛋白测定 方法: 参考范围: 成人20~30g/L. A/G:1.5~2.5 间接法:TP-ALB=GLB 直接法:乙醛酸比色法(GLB中的色氨酸远大于ALB中的色氨酸含量) H+ 色氨酸+乙醛酸 紫色化合物 Hopkins-Cole反应: 参考范围: 成人20~30g/L. A/G:1.5~2.5
临床意义: 真性升高(常见):自身免疫性疾病、感染反 应、MM、巨球蛋白血症。 球蛋白升高: 假性升高(少见):机体明显失水。 球蛋白降低:合成减少、低或无γ-球蛋白血症
四、血浆纤维蛋白原测定 血浆纤维蛋白原: 结构特点:凝血因子Ⅰ,肝合成,MW=3.4万,大分子糖蛋白,pI5.3,α2β2γ2 功能特点:参与凝血 血凝过程中的作用: 纤维蛋白原 纤维蛋白细丝 纤维蛋白网 血凝块 血液凝块构造(红色为红血球,兰色为血小板,黄色为纤维蛋白)
测定方法及特点: 1.纤维蛋白原凝块测定法: 应用:影响因素较多,测定结果不够准确。 2.比浊法:MW纤维蛋白原> MW球蛋白 分离 凝血酶或钙离子 原理:纤维蛋白原 不溶的纤维蛋白凝块 含有NaCl的双缩脲试剂反应 应用:影响因素较多,测定结果不够准确。 2.比浊法:MW纤维蛋白原> MW球蛋白 原理: 方法一:pH7.0时,用13.3%的硫酸胺沉淀纤维蛋白原,产生浊度 方法二:热比浊法,缓冲盐水稀释后置56℃15min,沉淀纤维蛋白原,450nm下比浊 应用:特异性不高,常使结果偏高.
3.盐析法:12.5%的亚硫酸钠溶液沉淀纤维蛋白原,分离洗涤 加双缩脲显色。 应用:较准确,但操作繁杂,费时,影响因素多. 4.免疫化学法:免疫电泳、扩散、ELISA 应用:特异性不高,常使结果偏高.
参考范围:2.0~4.0g/L 临床意义:急性时相反应蛋白,出血性疾病的诊断 升高:感染、组织损伤、休克、外科手术后、肾炎、风湿病、恶性肿瘤;放射治疗等 降低:营养不良、严重肝功损伤、DIC、胎盘早期剥离,先天性缺乏等。
五、尿总蛋白测定 2/3来自血浆蛋白,主要是ALB 来源: 1/3来自肾脏与尿路的组织蛋白。 临床应用:正常儿童<40mg/24h,成人30mg-130mg/24h ; 异常:蛋白尿。 检测:用于泌尿系统疾病及一些全身性疾病的筛查、疗效观察,详见肾脏功能检验。
六、尿微量蛋白质测定 对象:常规定量定性难以检出的一些尿蛋白。μg或mg水平 ALB、α1-m、 β2-m、RBP、TRF、B-JP、 α2-MG
七、脑脊液蛋白质测定 外源:经脉络膜的毛细血管壁超滤生成的低 分子量蛋白质,占血清蛋白质1%以下 脑脊液蛋白质来源: 内源:由中枢神经系统合成,脑脊液特有的蛋 白质
1.浊度法:蛋白质+磺基水杨酸-硫酸钠 沉淀 比浊(受温度等影响) 检测方法: 正电 负电 H+ 1.浊度法:蛋白质+磺基水杨酸-硫酸钠 沉淀 比浊(受温度等影响) 2.染料结合法: 考马斯亮蓝G-250:标本用量少、灵敏度高、显色稳定、重复 性好,但线性较差,易吸附与比色杯上干扰测定,不适合自动化 分析。 邻苯三酚红钼:具有以上优点并克服其缺点,适合上机。 3.电泳法:脑脊液浓缩后电泳。
参考范围:150mg~450mg/L 临床意义:多数神经系统疾病可使脑脊液总蛋白升高。