生化基础知识--总结终极版(7)

2020-04-18 04:02

无机离子和小分子有机物。例如Mg2+是多种激酶和合成酶的激活剂,Cl-是淀粉酶的激活剂;胆汁酸盐是胰脂肪酶的激活剂。

大多数金属离子激活剂对酶促反应不可缺少,称必需激活剂,如Mg2+;有些激活剂不存在时,酶仍有一定活性,这类激活剂称非必需激活剂,如Cl-。 2. 抑制剂对酶促反应速度的影响

凡能使酶的活性降低或丧失而不引起酶蛋白变性的物质称酶的抑制剂。通常将抑制作用分为不可逆性抑制和可逆性抑制两类。 A.5 酶在疾病诊断的作用 A.5.1 酶的活性 A.5.1.1 测定原理

临床上对酶活性的测定多采用相对测定法。即在一定条件下,测定单位时间内酶促反应体系中底物的消耗量或产物的生成量来表示酶活性。因为在反应初速度时,酶促反应体系中的产物从无到有,其生成量最能反映酶活性,故绝大多数方法都是把酶促反应体系中产物生成量作为酶活性测定的依据。 A.5.1.2 活性的单位

酶活性的高低用酶活性单位(U)来表示。酶活性单位指在特定条件下、单位时间内酶促反应过程中底物的减少量或产物的生成量。有习惯单位和国际单位等方法。习惯单位是依据不同的实验方法定义出来的酶活性单位。同一种酶,测定的方法不同,测定的结果不能比较。 50年代以前酶活性浓度单位的命名混乱,常以方法提出者的姓氏来命名,例如淀粉酶的Somogyi单位,碱性磷酸酶的King单位等等,定义参差不齐,给临床医师带来很大不便,尤其在建立“连续监测法”测酶后,大量酶应用于临床,此混乱现象更为突出。1963年国际生化协会通过广泛讨论,提出一个国际单位定义来表示酶量的多少,即1分钟能转化1微摩尔底物(μmol min-1)的酶量为一个国际单位,以IU表示之,由于意见不一致,至今尚未指定酶反应温度。而同一量的酶,在不同温度时间为1分钟所转化底物的量将有明显差异。为避免临床上误认为只要是同一国际单位的酶量在国际上无论何处所测结果都应一致,目前大多数实验工作者常省略国际二字(简写也由IU改为U)

1972年,国际酶学委员会又推荐了一个新的酶活性单位,即“催量”(Kat),其定义为在最适条件下,每秒钟催化1摩尔底物(1mol/L)发生化学变化的酶量为1催量。两个单位之间的关系如下:

1U=1μmol min-1=16.67nmol s-1=16.67nkatal A.5.1.3 活性的计算 1. 因数法

用零级动力学法计算酶的浓度优点之一是计算方便,不需作标准曲线或标准管,用分光光度计监测酶反应过程时,很容易求出反应体系每分钟吸光度变化,根据摩尔吸光系数可求出△A相当测定物质变化的微摩尔数,由于临床医师需要知道的是标本中而不是反应体系中酶的浓度,计算中要考虑标本的稀释倍数,假如比色杯光径不是1cm,则还应考虑光径不同对△A的影响,这样整个计算公式应为:

其中,Vt为反应总体积;Vs为样本体积;L为光径。 2. K的意义和设置

改变K值最方便的途径就是改变标本稀释度,稀释倍数愈大,K值愈大。K值过高虽然测定的线性范围较宽,但重复性差,反之,虽然重复性好,但线性窄。

此问题与仪器测定的嗓音(noise)密切相关,自动分析仪吸光度读数嗓音一般都需控制在0.001,也就是仪器须保证对同一溶液反复进行测定时,吸光度误差最好控制0.001上下,虽

然此值不大,但已可能使测定结果产生1/1000K值的误差,如K值为6000,代入上式,则每分钟测定吸光度如有0.001微小变化,结果将是出现上下6U/L的误差,对于一此参考值较低的酶,如转氨酶而言显然太大,临床医师无法容忍这么大差异。

K值设置的首先出发点应是测定酶的判断值或参考值上限,应保证这些值测定的可靠,所以转氨酶的常数K一般在3000左右,不少人宁愿在1500左右,另外还应考虑到测定时间,一些半自动分析仪测定时间短到0.5分,此时0.001嗓音对每分钟△A误差将是0.002,反之,测定时间延长到2分钟,误差也小一半,也就是说,如测定时间长,则K值可以设置大一些,如测定时间只有0.5分钟,K值一般不超过4000。 3. K的检验 摩尔吸光系数(ε)对一定物质而言常是一个定值,但在一些外界条件影响下也会有所变化。最明显例子是对硝基酚,随pH不同,颜色差异明显,当pH>10时,405nm处其ε为18500,在pH7.0,ε下降为9400,颜色下降几乎一半。温度变化时,也会对NAD(P)H的ε产生一些影响。当波长大于334nm时,随温度升高,同一波长的ε值会轻度下降。

同时ε值是指用分光光度法,也就是在近似单色光的光源条件下才能成立,实际上大多数自动分析仪使用的是干涉滤片,波峰值可能出现差异,个别的半波宽可能为10nm乃至更大。由于杂散光的存在,会明显改变ε值,假如再考虑到注加系统的误差,实测K值很可能与理论K值不一致。Onuki检测了三台Hitachi-7150型自动分析仪测AST的K值分别为-5466、-5421、-5559。而理论K值为-6111则结果约增加为1.12倍。

测定实际的K值不是一件困难的事,事实上对一些性质稳定的物质如对硝基酚、对硝基苯胺,可以用高纯试剂配成标准品或直接购买可靠的校准品,将它们作为标本进行酶的测定,根据已知标准品的浓度和吸光度变化就可计算出实际K值。 A.5.1.4 检测酶时的干扰因素

大多数测定标本不是纯酶制剂,而是体液或组织液。其中除了测定酶外,还存在着其它酶和各种物质,如使用酶偶联反应,在反应体系中又外添了大量的各种酶制剂,因此在反应体系中可能出现一些我们不希望的副反应或旁路反应,这些都有可能对测定反应产生干扰。 1. 其它酶和物质的干扰

如组织匀浆中往往含有NADH-细胞色素C还原酶,它将干扰各种还原酶的测定。临床酶测定中最典型的例子是血液中丙酮酸对丙氨酸氨基转移酶测定的干扰,由于反应体系中含有大量乳酸脱氢酶和NADH,可与丙酮酸反应消耗NADH,引起340nm处吸光度下降,假如将此NADH下降也算为ALT活性将引起误差。其它如红细胞中腺苷酸激酶(AK)对CK测定的干扰,在CK的酶偶联体系中ADP是CK底物,但它又同时是AK的底物,二个酶反应都产生ATP,在工具酶(已糖激酶和6-磷酸葡萄糖脱氢酶)作用下都产生NADH引起340nm处吸光度上升,其结果是CK测定结果偏高,为避免此种干扰,所以在反应体系中加入AK的抑制剂AMP和二腺苷酸5′磷酸。 2. 工具酶的污染

目前试剂中所用的试剂酶多从动物组织或细菌中提取,不可避免地会污染有其它酶,如不注意此问题,会引起不正确结果,例如丙酮酸羧化酶催化下列反应:

可加入苹果酸脱氢酶和NADH进行测定,将草酰乙酸转变为苹果酸,并将NADH转变为NAP+。如果工具酶苹果酸脱氢酶不纯,含有乳酸脱氢酶,也可以作用底物之一的丙酮酸,同时消耗NADH,这样就无法准确测定丙酮酸羧化酶活性。

更有甚者,有些工具酶中就混有测定酶,这种情况下,将产生很高的本底。所以所用的工具酶必须很纯,并检查污染酶的含量,例如测定天冬氨酸氨基转移酶所用的苹果酸脱氢酶中所含杂的AST时,按IFCC规定不应超过0.005%。

3. 非酶反应

有些底物不稳定,没有酶的作用就能自行反应,例如ALP的底物磷酸对硝基酚配成的底物溶液,室温放置过夜,即自行水解释放出对硝基成黄色。又如测醛缩酶时,其底物醛类化合物可以和NAD+起非酶反应产生一种具有类似NADH吸收光谱的化合物,给测定带来困难。 4. 沉淀形成

使用光学法监测酶反应时,如有沉淀形成或组织匀浆中颗粒的下沉都会引起吸光度变化,引起测定结果误差,此情况常见于底物溶解度低而反应体系中底物浓度偏高。可见于用γ-谷氨酰对硝基苯胺为底物测GGT时。

对上述的一些问题常可通过试剂空白管检出并加以校正。不同厂家的ALT,AST试剂盒由于杂酶存在,试剂空白管可以测出多少不等转氨酶活性,个别可达5U/L以上,这种试剂无法使用,较好的试剂盒也在2U/L左右。如不作试剂空白管对结果加以校正,所测结果将偏高,用半自动分析仪测定酶时特别要注意作试剂空白管,有时还需作标本对照管,例如测ALT时为除去GLD的干扰,可以在底物溶液中不加入丙氨酸,与标本中GLD作用引起NADH下降。

解决这些问题另一个有效措施就是不用单一试剂测酶活性,改用双试剂,先加的第一试剂常不含底物或底物之一,但含有所有其它成分,与标本作用一段时间待吸光度停止变化后,再加入底物开始测定酶的反应。 A.6 生化检测的注意事项 A.6.1 抽血时的注意事项 A.6.1.1 姿势

人在站立卧位时可有一系列的生理变化,如血液体积、血压及心律都有不同,也包括一些血液成分的变化。站位时增加5%以上的物质有总蛋白、白蛋白、血脂、胆固醇、碱性磷酯酶、丙氨酸氨基转氨基酶、血清铁等。站位变成卧位也会影响血液成分,如和蛋白质结合的有关物质及高分子量物质变化较大;儿茶酚胺、醛固酮、抗利尿激素等在从站位变成卧位时的15-30min 内增加数倍,因此采集标本时应注意体位的影响。

图 A 9从卧位变成站位的影响

图 A 10绑扎带超过6分钟后的影响 A.6.1.2 时间

标本采集时间的影响血中不少物质有每日、每月的周期变化、因此应该知道标本采集时间。才能对每次结果进行比较,最好在同一时间采集标本,以减少由于不同时间采集标本所造成结果的波动。如白细胞计数早晨较低而下午较高;ACTH胶皮质醇的分泌高峰在早晨,以后逐渐下降;入睡后生长激素短时间内达到高峰而此时皮质醇浓度最低;血清铁和胆红素在清晨最高;血钙中午最低,月周期变化以性激素最为明显。其它还有血胆固醇在经前最高,排卵期最低;血液纤维蛋白原经前升高;血清蛋白在排卵期降低。采集血标本做细菌培养时应在使用抗生素之前采血等。 A.6.1.3 饮食

多数试验尤其血液化学测定,采血前应禁食12小时,因脂肪食物被吸收后可能形成脂血而造成光学干扰;同时食物成分也可改变血液成分,影响测定结果的准确性。例如高脂饮食后甘油三脂比空腹结果约高数倍。高糖饮食后血糖会升高,3小时后才能回复到病人原来空腹血糖水平。

图 A 11饮食2小时内血清分析物的差异

A.6.1.4 运动

运动会引起血液成分的改变。轻度活动可引起民血糖升高,继之皮质醇及胰岛素上升,与肌肉有并的酶台CK、LD、AST都有不同程度的增加。 A.6.1.5 药物、溶血

药物对血、尿等成分的影响是一个十分复杂的问题。一些药物可使体内某物质发生变化。

图 A 12溶血对某些项目的影响 A.6.2 血液标本的保存和运输

血液标本的保存条件非常重要,不适当保存直接影响实验结果。文献报导,既便将血浆放在4。C冰箱内保存,24小时后的因子活性也仅为采血后即刻实验结果的5%(减少95%),而供血液分析仪进行细胞计数的血液只能在室温下保存,低温保存可使血小板计数结果减低。因此,应根据实验项止确定最佳的保存条件。例如:夏季采血后血糖将以每小时7%的速度分解,为此有必要加入氯化钠的抑制烯醇化酶,防止葡萄糖酵解。

图 A 13血清血浆的差异

采集标本后最好即时送实验室检查,否则会影响结果。运送过程有远有近,时间有长有短,为此必须了解运送过程是会引起标本变化,及时采取措施。凡测定血清或血浆成分者应该将血标本分离出血清或血浆,保持在4-10摄氏度条件下,以免细胞内外成分交换影响结果。运送过程中要注意容器的密闭性,注意避光(如阳光直射下血中胆红素会分解),注意安全,防止意外发生。转送标本应由工作人员负责,不要委托病人或病人家属送标本。

图 A 14温度对葡萄糖和钾浓度的影响 A.7 生化试剂的差异 A.7.1 临床检验的方法

临床生化成分的测定方法很多,根据其准确度与精密度的不同可以分为三级: A.7.1.1 决定性方法(definitive method)

指准确度最高,系统误差最小,经过详细的研究,没有发现产生误差的原因或在某些方面不够明确的方法,测定结果为“确定值”,与“真值”最接近。由于技术要求太高,费用昂贵,不直接用于鉴定常规方法的准确性,只用于发展及评价参考方法和标准品。 A.7.1.2 参考方法(reference method)

是指准确度与精密度已经充分证实的分析方法,干扰因素少,系统误差很小,与重复测定的随机误差相比可以忽略不计,有适当的灵敏度、特异性、直线性及较宽的分析范围。这类方法应在条件优越的实验室中应经常使用。但它主要应用于鉴定常规方法,评价其误差大小,干扰因素,并决定其是否可以被接受。它也用于鉴定二级标准品,为质控血清定值,也可用于评价商品试剂盒等。

A.7.1.3 常规方法(routine method)

常规方法的性能指标符合临床或其它目的需要,有适当的分析范围,而且经济实用。所谓偏差已知的方法是指准确度已经确定的方法,其准确度不明者称为偏差未知的方法。常规方法在作出评价以后,经有关学术组织认可,可以作为推荐方法。

图 A 15

A.7.2 标准品的分级

国际标准化委员会将标准品(参考物)的定义暂定为:它的一种或几种物理或化学性质已经充分确定,被用于校正仪器或证实一种测定方法的物质,并将其分成三级。

A.7.2.1 一级标准品一级标准品(原级参考物) 是已经确定的稳定而均一的物质,它的数值已由决定性方法确定,或由高度准确的若干方法确定,所含杂质也已经定量。它可用于校正决定性方法,评价及校正参考方法以及为“二级标准品”定值。一级标准品都有证书,在美国由国家标准局(NBS)发给合格证书,并指明它的性质和有关数据。

A.7.2.2 二级标准品二级标准品(次级标准品)或是纯溶液(水或有机溶剂的溶液) 这类标准品可由实验室自己配制或为商品,其中有关物质的量由参考方法定值或用一级标准品比较而确定,主要用于常规方法的标化或为控制物定值。 A.7.2.3 控制物

控制物有冻干的或溶液,可以用适当的标准品(一级或二级)以参考方法定值,用于质量控制,不用于标化(除经准确定值者)

对同一个项目,由于生化试剂用的方法不同,可能检测结果也会有一定的差异。以下举几个例子希望对大家有所帮助。 A.7.3 胆红素试剂 A.7.3.1 概述

胆红素测定是临床上常用的检测项目,作为肝功能诊断的重要指标,对临床胆红素分析的质量控制值得我们重视。但直到今天,国内总/直接胆红素测定的标准化依然是临床化学分析的一道难题,尤其是直接胆红素分析。分析原因除了目前国内尚缺乏合格的商品参考物或校准品外,还有一个重要的因素就是试剂。不同方法学的试剂其准确度、精密度、测定线性范围、稳定性及抗干扰性等直接决定了临床结果的可靠性。 A.7.3.2 试剂方法

目前胆红素测定方法根据类型可分为高效液相色谱法(HPLC)、导数分光光度法、直接分光光度计法、经皮胆红素测定法(TCB)、重氮法、氧化法等。临床常用商品试剂为重氮法及氧化法。重氮法包括改良J-G法、二甲亚砜法(DMSO法)、二氯苯重氮盐法(DPD法)、2,5-二氯苯重氮四氟硼酸盐法(2,5DCB-4FB法)、改良2,5DCB-4FB法等;氧化法包括氧化酶法、化学氧化法,其中化学氧化法又有钒酸盐氧化法、亚硝酸盐氧化法、过硫酸盐氧化法、综合氧化剂法、复合有机包结氧化法等之分。

1. HPLC法可从样品中同时分离出胆红素各组分,包括非结合胆红素(Bu)、胆红素单葡萄醛酸酯(mBc)、胆红素双葡萄醛酸酯(dBc)、δ胆红素(Bδ)、以及光照射后产生的光胆红素,并加以准确定量,该法灵敏度高、特异性强,是目前胆红素测定的最可靠方法。但该法仪器昂贵,技术要求高,在梯度浓度有机溶剂中各组分吸光系数的波动等问题也有待解决。

2. 导数分光光度法可消除血红蛋白、β-胡萝卜素的干扰,但该法不能测定Bc(结合胆红素或直接胆红素),样品和标准需预稀释,不适合临床大批量样品自动化分析。

3. 直接分光光度计法是专用于新生儿血清总胆红素测定,采用双波长比色避免溶血干扰,方法简单,不需要样品空白,但该法不适合自动化大批量分析。

4. 经皮胆红素测定方法(TCB)具有操作简单、非损伤性等优点,特别适用于婴幼儿及新生儿黄疸筛查,但该法影响因素多,不能完全代替血清总胆红素测定。

5. 在各种重氮试剂法中,改良J-G法为推荐方法,其灵敏度、准确度和特异性均较高,但显色时间相对较长;测定直接胆红素时需要严格控制时间(1分钟),用手工或半自动分析仪操作相对误差较大是其不足,在一些自动分析仪上使用也不方便。目前J-G法国内外均有不少商品试剂盒,但所接触的商品试剂盒稳定性尚存在一些问题,血红蛋白>3.5g/L时,干扰较明显,对严重脂血抗干扰性也较差。

6. DMSO法的最大优点为反应时间短,呈色后稳定性极佳(可稳定近2小时)、对脂血抗


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