电泳技术在生物分离工程中的地位 电泳技术在生物分离工程中的地位

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在早期的电泳技术中，瑞典乌普萨拉大学物理化学系的斯维德伯格教授提出了带电胶体粒子在电场中运动的现象，称之为电泳。

1937年，诺贝尔奖获得者阿恩蒂塞琉斯教授发明了最早的用于研究蛋白质分离的界面电泳，开创了电上海游泳技术的新时代。

此后，各种电泳技术和仪器相继问世。随着先进电泳仪器和电泳技术的不断发展，它在生化实验技术中占有重要地位。根据电泳原理，电泳分离系统有三种类型:原则上根据电泳原理分为移动界面电泳、区域电泳和稳态电泳或置换电泳。

自由运动界面的电泳是通过观察界面的运动来测量带电分子的运动速度。这种方法已经成为历史。

取而代之的是使用支持介质的区域电泳。

由于支持物类型、粒径和电泳方法的不同，区带电泳的临床应用价值也不同。

固体支持介质可分为两类:一类是滤纸、醋酸纤维素膜、硅胶、铝矾土、纤维素等；另一种是淀粉、琼脂糖和聚丙烯酰胺凝胶。

由于其精细的多孔网络结构，它们不仅能产生电泳，还具有分子筛效应。小分子会比大分子跑得快，会提高分辨率。

它最大的优点是几乎不吸附蛋白质，所以电泳时没有拖尾现象。

低浓度琼脂糖电泳相当于自由界面电泳。蛋白质在电场中可以自由穿透，负作用力小，分离清晰，透明度高，可以穿透波长为200 ~ 7000 nm的有色带的检测灵敏度。因此，第一类支持介质已经被第二类支持介质所取代。

稳定电泳或位移电泳的特点是分子粒子的电泳迁移经过一定时间后达到稳定状态，如等电聚焦和等速电泳。

区带电泳是临床检验领域应用最广泛的技术，具有重要的临床意义，尤其是其他新技术，扩大了其应用范围，完善了检测技术。本文综述了该技术的现状和发展。

首先，正确解读电泳结果有助于临床疾病判断的参考

电泳后，新鲜血清可以准确描述患者蛋白质的全貌。一般白蛋白减少，一定球蛋白面积增加，提示临床意义不同。

例如，在急性炎症中，a1和a2区域的百分比增加。肾病综合征和慢性肾小球肾炎时，白蛋白降低，a2球蛋白升高，β球蛋白也升高。缺铁性贫血发生时，β区由于转铁蛋白的增加而增加。据医学教育网收集，慢性肝病或肝硬化的白蛋白明显减少，R-球蛋白增加2-3倍，说明免疫球蛋白多克隆增加，甚至可以看到β-r融合的桥接现象，R区也可以出现稀疏密集的寡克隆区。血清蛋白电泳是检测M蛋白的首选实验诊断方法，M蛋白是单个克隆浆细胞异常增殖产生的抗体活性均匀的免疫球蛋白。

在电泳带的a2-r区可以发现一个致密、染色深、高度浓缩的蛋白质克隆增生带，称为M蛋白带。扫描后，形成高而窄的单个峰。如果部分峰在R区，峰高与峰底宽之比> 2: 1，但由于正常免疫球蛋白合成的限制，背景染色较淡。

由M蛋白引起的一组疾病，如多发性骨髓瘤、巨球蛋白血症、重链病、游离轻链病、半分子病、良性单球蛋白血症、双M蛋白血症，目前并不少见。

血清蛋白电泳对该类疾病的早期诊断、疗效观察和预后判断具有重要意义。

第二，电泳技术和免疫技术的结合极大地扩大了其临床应用范围

让电流加速抗原和抗体的扩散，指定它们的运行方向，从而加速沉淀反应。

免疫电泳技术的种子有很多种，如对流免疫电泳、火箭免疫电泳和电免疫扩散。

在几种免疫电泳方法的基础上，不断衍生出一些新技术，如免疫电泳。1969年，Alper和Johnson推荐免疫固定电泳是一种包括琼脂糖凝胶蛋白电泳和免疫沉淀的操作，是免疫沉淀反应的混合技术。检测的样本可以是血清、尿液、脑脊液或其他体液。

1976年再次推荐血清免疫固定电泳进行M蛋白分型。

血清蛋白在琼脂糖凝胶介质上电泳分离后，将固定剂、各种免疫球蛋白和轻链抗血清应用于凝胶表面的泳道。孵育后，固定剂和抗血清在凝胶中渗透和扩散，如果有相应的抗原，在适当的位置形成抗原-抗体复合物。

染色后，蛋白电泳参考泳道和抗原抗体沉淀区用氨基黑染色，单克隆组分按电泳移动距离分离，可对各种免疫球蛋白及其轻链进行分类。

该技术最大的优点是灵敏度为50-150mg/dl，操作周期短，仅需几个小时，分辨率高，结果易于分析。

目前最常用于M蛋白的分型鉴定，已纳入临床实验室常规检测工作。

第三，利用电泳技术分析同工酶谱，提高诊断率

1.血清乳酸脱氢酶同工酶:电泳、离子交换柱层析、免疫分析、抑制剂法和酶消化法测定乳酸脱氢酶同工酶，但琼脂糖凝胶电泳至今仍被广泛应用。

电泳分离后应分离出5条同工酶带，LDH1在急性心肌梗死后平均6小时开始上升。LDH1/LDH2≥1是心肌损伤的阳性决定性水平。LDH5在肝癌中明显升高，测定各条带含量。电泳分离后的同工酶谱用扫描定量，其准确度明显高于肉眼判断。

2.血清肌酸激酶同工酶；CK和肌酸激酶同工酶的测定仍是确认急性心肌梗死的通道选择指标。

近年来国内一些单位用免疫抑制剂法测定CK=MB，其原理是抗M亚基的酶活性。因为正常血清中几乎没有CK=BB，所以这个值乘以2可以认为大致代表了CK-MB的活性。

该方法简单快速，但缺点是特异性差。如果患者血清中有CK-BB或CK异常，就会出现假升高。

许多作者报道过异常的CD-同工酶，其中一种叫做巨CK，是CK-BB和免疫球蛋白(包括IgG和IgA)的复合体，马可-CK只占正常血清的0.8%-1.6%。另一种叫做线粒体CK，CK-MT结合在肌肉、大脑和肝脏的线粒体表面，可能是线粒体膜的一个片段，但CK-MT不出现在正常血清中

巨CK和非典型CK-MT不能被M抗体抑制，因此当它们出现时，会导致CK-MB的假增加高于CK总活性。

CK-甲基溴的电泳分离是基于CK同工酶的不同分子结构，它们由医学教育网收集并排列在电泳缓冲液中，具有不同的电荷。CK的不同成分可以从阴极到阳极分开，分别是CK-MM、CK-MB和CK-BB。电泳具有2种异常的同工酶，如巨CK ⅰ和巨CK ⅱ，从电泳图谱上很容易发现。每种酶都由扫描仪检测。

宏观CK在CK-MM和CK-MB之间，而CK-MT在阴极端附近，在CK-MM后面..

这样就不会将CK-BB和各种异常同工酶误认为CK-MB而误诊，也能解决CK-MB假增加的误差原因。

因此，CK同工酶电泳是一种非常实用的检测技术，具有非常重要的临床意义。

3.CK亚型的同工酶:此外，CK-MB和CK-MM亚型的测定常采用琼脂糖凝胶等电聚焦电泳或高压电泳。因为操作比一般电泳麻烦，常规测定无法推广。

目前进口的自动电泳仪由试剂盒提供，可用于CK亚型分析，参考值为CK-MM1；CK-MM2是；CK-MM3是10%；CK-MM3/CK-MM1比值为0.28±0.05，阳性决定水平> 0.5。AMI第一天以MM3血为主，第二天以后以MM1血为主。

CKMB电泳分离，CKMB1和CKMB2在CK-MB2正常人血中极小，比例几乎似是而非。急性心肌梗死后，在血液循环中可检测到4-6个肌酸激酶同工酶2亚型，因此MB2/MB1比值明显增加，比总CK-肌酸激酶同工酶片段的增加早。

心肌梗死缓解后，比值逐渐降低。

也可以用来观察溶栓治疗后的情况。

第四，利用酶免疫标记抗体技术检测脑脊液中的寡克隆条带

一些作者报道了通过双向电泳和银染分离和鉴定脑脊液蛋白是复杂和耗时的。目前CSF中的蛋白质是通过高分辨率琼脂糖凝胶电泳分离的，通过抗原与辣根过氧化物酶标记的特异性IgG抗体的反应来鉴定“寡克隆区”。经过这种酶免疫标记扩增技术和显色步骤后，蛋白质浓度可检测到31-125微升/升，可将检测灵敏度提高100倍。因此，脑脊液可以被检测到。

它可用于确定和区分OCB免疫球蛋白及其类型。

如果脑脊液样本中检测到OCB，但相应样本中未检测到条带，则为阳性，真实反映了中枢神经系统自身合成的免疫球蛋白，具有重要的临床意义。

这是一个定性测试，OCB是多发性硬化症的一个非常重要的标志。

但是，患者的血清和脑脊液应在同一天同步分析，以鉴定不同来源的免疫球蛋白。

中枢合成免疫球蛋白是中枢神经系统疾病的重要信号，主要用于中枢神经系统疾病的鉴别诊断，如多发性硬化、痴呆、脊髓炎、副肿瘤性脑炎、神经黑色素等。

5.脂蛋白经固相抗原抗体反应分离，用于检测心脑独立知识的危险因素

这项技术利用抗原和抗体反应来识别通过电泳分离的脂蛋白。

琼脂糖凝胶电泳和染色后，血清中可出现不同的脂蛋白条带。

由于凝胶中脂蛋白的等电点不同，不仅可以区分A带、前β带和β带，而且由于介质中含有抗LP抗体和阳离子，抗LP与患者血清中的LP结合形成复合物，而阳离子抑制其他脂蛋白的迁移速度，LP与其他脂蛋白分离，使分辨率较好的LP带出现在前β区和γ区之间。扫描阳性条带后，可获得条带的面积和百分比。这种方法做电泳。

提高——LP检测的灵敏度和特异性，它是心脑血管疾病的独立危险因素。

第六，根据分子量进行非浓缩尿蛋白电泳，以区分尿蛋白的种类

尿蛋白电泳可以分离尿液中的各种蛋白质，以区分尿蛋白的类型，无需手术即可帮助临床判断肾损伤的部位。

国内部分实验室采用SDS-PAGE电泳分离尿蛋白。这种方法局限性大，耗时长，操作复杂，对标本要求高，而且尿液需要进行预浓缩，不适合在临床实验室广泛应用。

SDS=AGE电泳不需要预浓缩，尿蛋白电泳显示中高分子量蛋白区，主要反应肾小球病变；表现为低分子量蛋白带，可见于肾小管病变和溢蛋白尿，大、中、小分子量带可见混合性蛋白尿，可见肾小球和肾小管受累。

扫描仪可以扫描电泳后尿液中蛋白质的轮廓，并获得百分比来显示肾小球或肾小管损伤的程度。电泳图谱和扫描图谱可以永远作为国家数据，有利于分析比较。

这项技术最大的进步是尿液不需要预浓缩，操作简单，结果清晰，只需三小时即可完成检测，并且有完整的定性标准，易于量化和分析。对肾脏疾病的诊断、鉴别诊断、指导治疗和判断治愈有一定价值。

最近发展起来的毛细管电泳是一种新型的区域电泳，也称为毛细管区带电泳。

将缓冲液充入毛细管中，在一端注入样品，在毛细管两端施加直流高压，实现样品的分离，分离后的样品依次由设置在毛细管一端的检测器检测。

毛细管电泳也广泛应用于检验医学，可分为尿样、血浆、血清、脑脊液、红细胞、其他体液或组织、活体动物。

从分离对象来看，它包括蛋白质、多肽、氨基酸、糖类、酶、DNA、寡核苷酸、病毒、小分子和生物活性分子、离子、药物及其代谢产物等。

可分为临床疾病诊断、临床蛋白质分析、临床药物分析、代谢研究、病理学研究、同工酶分析、PCR产物分析、DNA片段及序列分析等。

由于其无与伦比的效率和速度，越来越多的科学家开始关注它。

我国电泳技术起步不算晚，但由于各种原因，大多数实验室仍然使用相对落后的电泳设备。

随着国内外科学技术的快速发展和检验医学的快速发展，电泳技术也在不断发展和更新，在临床医学和分子生物学中具有极其广泛的应用价值。相信随着这项技术的不断发展，会越来越受到同行的青睐。