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第一节 血液葡萄糖测定
血液葡萄糖( glucose,Glu)测定在评估机体糖代谢状态、诊断糖代谢紊乱相关疾病,指导临床医师制定并适时调整治疗方案等方面具有重要价值。血液葡萄糖简称血糖,血糖测定包括空腹血糖和随机血糖测定。酶学方法是测定血糖的主要方法,主要包括己糖激酶法、葡萄糖氧化酶法和葡萄糖脱氢酶法。酶学方法特异度和敏感度较高,适用于全自动生化分析仪。
一、检测方法
(一)己糖激酶法 【原理】
葡萄糖和三磷酸腺苷( ATP)在己糖激酶( HK)的催化作用下发生磷酸化反应,生成葡萄糖-6-磷酸( G-6-P)和二磷酸腺苷( ADP)。G-6-P在葡萄糖-6-磷酸脱氢酶( G-6-PD)催化下脱氢,氧化生成6-磷酸葡萄糖酸( 6-PG),同时使烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( NADP +)或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸( NAD +)分别还原成还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( NADPH)或还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸( NADH)。反应式如下:
反应式中NADPH或NADH生成的速率与样本中葡萄糖浓度成正比,NADPH或NADH均在波长340nm有吸收峰,可用紫外可见分光光度计监测340nm处吸光度升高速率,计算血葡萄糖浓度。
1.手工检测 【试剂】
( 1)酶混合试剂:
反应混合液 pH 7.5
三乙醇胺盐酸缓冲液( pH 7.5) 50mmol/L
MgSO 4 2mmol/L
ATP 2mmol/L
NADP 2mmol/L
HK ≥1500U/L
G-6-PD 2500U/L
( 2)葡萄糖标准液 5mmol/L
【操作】
速率法测定:将预温的混合试剂和样本混合,37℃反应,吸入自动分析仪,比色杯光径1.0cm,在340nm处连续读取吸光度值,监测吸光度升高速率(Δ A/min)。
( 1)终点法测定:按表2-2-1操作。
( 2)表2-2-1中各管充分混匀,在37℃水浴,放置10分钟后,紫外可见分光光度计波长340nm,比色杯光径1.0cm,用蒸馏水调零,分别读取各管吸光度( A U、 A C、 A S和 A B)。
表2-2-1 葡萄糖己糖激酶法测定操作步骤
【结果计算】
( 1)速率法:血葡萄糖( mmol/L) =ΔA/min×
( 2)终点法:血葡萄糖( mmol/L) = 葡萄糖标准液浓度
2.自动化分析仪检测 【试剂】
主要活性成分包括: ATP、Mg 2 +、NADP +或NAD +、HK、G-6-PD、缓冲液、防腐剂、葡萄糖定标品等。
【操作】
参照各分析仪配套的用户指南及具体分析说明。不同实验室具体反应条件会因所使用的仪器和试剂而异,在保证方法可靠的前提下,应按仪器和试剂说明书设定测定条件,进行定标品、质控品和样品分析。
( 1)定标:定标品可溯源至放射性核素稀释质谱法( ID-MS)或美国国家标准与技术研究院( NIST)标准参考物质( SRM) 965。每个实验室应根据工作实际情况建立合适的定标频率。如下情况发生时应进行定标:①试剂批次改变;②质量控制方案要求时或质控值显著变化;③对分析仪进行了重要的维护保养,或更换了关键部件。
( 2)质量控制:每个实验室应当建立合适的室内质控品的检测频率和质控评价规则。每次定标后或每天检验标本时,均应做室内质控品的测定,只有质控品在控,方可检测标本。
( 3)样本上机检测。
【结果计算】
全自动分析仪自动计算各样本的葡萄糖浓度。
单位换算公式: mg/dl×0.0555 = mmol/L
3.注意事项
己糖激酶法是推荐的葡萄糖测定参考方法。虽然第1步反应非特异性,但第2步有较高的特异性,使总反应的特异性相对高于葡萄糖氧化酶法;试剂成本略高。轻度的溶血、黄疸、脂血症、维生素C、肝素及EDTA等对此方法干扰较小或无干扰。但是严重溶血的样本,由于红细胞中释放出较多的有机磷酸酯和一些酶,可干扰样本中葡萄糖浓度和NAD ( P) H之间的成正比计算关系,从而影响测定结果。在非常罕见的丙种球蛋白血症的病例,特别是IgM型( Waldenstr9m巨球蛋白血症)中,血液葡萄糖的测定结果可能不可靠。
全血葡萄糖浓度比血浆或血清低12%~15%。取血后如全血放置室温,血细胞中的糖酵解会使葡萄糖浓度降低,因此标本采集后应尽快分离血浆或血清;用氟化钠-草酸盐抗凝可抑制糖酵解,稳定全血中的葡萄糖,但有文献报道用氟化钠-草酸盐抗凝的血标本,室温放置在1小时内仍有少量葡萄糖会酵解,之后葡萄糖水平可在至少72小时内保持相对稳定。
(二)葡萄糖氧化酶法 【原理】
β-D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶( GOD)的催化作用下氧化生成D-葡萄糖酸,并产生过氧化氢( H 2O 2),在过氧化物酶( POD)的催化作用下,H 2O 2氧化色原性氧受体(如联大茴香胺、4-氨基安替比林、联邻甲苯胺等),生成有色化合物,紫外可见分光光度计505nm处读取吸光度值。反应式如下:
1.手工检测 【试剂】
主要成分如下:
( 1) 0.1mol/L磷酸盐缓冲液( pH 7.0)。
( 2)酶试剂: GOD 1200U,POD 1200U,4-氨基安替比林10mg,加上述磷酸盐缓冲液至80ml,调节至pH 7.0,再加磷酸盐缓冲液至100ml,2~8℃保存,可稳定3个月。
( 3)酚溶液:重蒸馏酚100mg溶于100ml蒸馏水中,避光保存,2~8℃保存,可稳定1个月。
( 4)酶酚混合试剂:酶试剂及酚溶液等量混合,避光保存。
( 5) 12mmol/L苯甲酸溶液。
( 6)葡萄糖标准液5mmol/L。
【操作】
按表2-2-2操作。
混匀,置37℃水浴中,保温15分钟,紫外可见分光光度计波长505nm,比色杯直径1.0cm,以空白管调零,分别读取标准管和测定管的吸光度。
【结果计算】
表2-2-2 葡萄糖氧化酶法测定操作步骤
2.自动化分析仪检测 【试剂】
试剂主要活性成分包括: GOD、POD、色原性氧受体或铁氰化物、缓冲液、葡萄糖定标品等。
【操作】
参照各分析仪器配套的用户指南及具体分析说明。不同实验室具体反应条件会因所使用的仪器和试剂而异,在保证方法可靠的前提下,应按仪器和实际说明书设定测定条件,进行定标品、质控品和样品分析。
( 1)定标:定标品可溯源至放射性核素稀释质谱法( ID-MS)或美国国家标准与技术研究院( NIST)标准参考物质( SRM) 965。如下情况发生时应进行定标:①试剂批次改变;②质量控制方案要求时或质控值显著变化;③对分析仪进行了重要的维护保养,或更换了关键部件。
( 2)质量控制:每个实验室应当建立合适的检测室内质控品的频率和质控评价规则。每次定标后或每天检验标本时,均应做室内质控品的测定,只有质控品在控,方可检测标本。
( 3)标本上机检测。
【结果计算】
全自动分析仪自动计算各样本的葡萄糖浓度。
单位换算公式: mg/dl×0.0555 = mmol/L
3.注意事项 ( 1)方法学特点:
葡萄糖氧化酶法第1步反应有较高的特异性;第2步反应易受干扰,此方法的特异性低于己糖激酶法。该法仅对β-D-葡萄糖高度特异,而葡萄糖α和β构型各占36%和64%,要使葡萄糖完全反应,必须使α-葡萄糖变旋为β-构型。某些商品试剂中含有葡萄糖变旋酶或通过延长孵育时间,促进α-D-葡萄糖转变为β-D-葡萄糖。
( 2)干扰因素:
尿素、胆红素、血红蛋白和谷胱甘肽;高浓度的尿酸、维生素C、胆红素、肌酐、L-半胱氨酸、左旋二苯丙胺酸、多巴胺、甲基多巴、柠檬酸等可与色原性受体竞争H 2O 2,产生竞争抑制作用,可抑制呈色反应。在非常罕见的丙种球蛋白血症的病例,特别是IgM型( Waldenstr9m巨球蛋白血症)中,血液葡萄糖的测定结果可能不可靠。
(三)葡萄糖脱氢酶法 【原理】
β-D-葡萄糖在葡萄糖脱氢酶( GDH)的催化作用下,氧化生成D-葡萄糖酸内酯,同时使NAD +还原成NADH。反应式如下:
可用紫外可见分光光度计监测340nm处吸光度升高速率,计算血葡萄糖浓度。
上述反应中生成的NADH在硫辛酰胺脱氢酶( DLD)的催化下,使噻唑兰( MTT)还原呈蓝色,紫外可见分光光度计490nm处读取吸光度值。反应式如
1.手工检测 【试剂】
试剂主要成分如下:
( 1)磷酸盐缓冲液( pH 7.6) : 120mmol/L磷酸盐、150mmol/L氯化钠和1.0g/L叠氮钠,用磷酸或氢氧化钠调节至pH 7.6 ( 25℃),4℃保存。
( 2)酶混合液: GDH≥4500U/L,变旋酶≥90U/L,NAD 2.2mmol/L,4℃保存,可稳定12周。若试剂吸光度大于0.4 (波长340nm,光径1.0cm,用蒸馏水调零)时,提示酶混合液要重新配制。
( 3)葡萄糖标准液5mmol/L。
【操作】
按表2-2-3操作。
表2-2-3 葡萄糖脱氢酶法测定操作步骤
充分混匀,置20℃室温10分钟或37℃水浴7分钟,紫外可见分光光度计波长340nm,比色杯直径1.0cm,以空白管调零,读取测定管和标准管吸光度。
【结果计算】
2.自动化分析仪检测 【试剂】
主要成分包括: GDH、NAD +、MTT、DLD、葡萄糖定标品、缓冲液等。
【操作】
参照各分析仪器配套的用户指南及具体分析说明。不同实验室具体反应条件会因所使用的仪器和试剂而异,在保证方法可靠的前提下,应按仪器和实际说明书设定测定条件,进行定标品、质控品和样品分析。
( 1)定标:定标品可溯源至放射性核素稀释质谱法( ID-MS)或美国国家标准与技术研究院( NIST)标准参考物质( SRM) 965。每个实验室应根据实际工作情况建立合适的定标频率。如下情况发生时应进行定标:①试剂批次改变时定标;②质量控制方案要求时或质控值显著变化;③对分析仪进行了重要的维护保养,或更换了关键部件。
( 2)质量控制:每个实验室应当建立合适的检测室内质控品的频率和质控评价规则。每次定标后或每天检验标本时,均应做室内质控品的测定,只有质控品在控,方可检测标本。
( 3)样本上机检测。
【结果计算】
全自动分析仪自动计算各样本的葡萄糖浓度。
单位换算公式: mg/dl×0.0555 = mmol/L
3.注意事项
葡萄糖脱氢酶法对葡萄糖的特异性较高,其测定结果与HK法具有良好的一致性。因反应过程无需氧的参与,因此不受氧分压的影响。一般浓度的抗凝剂或防腐剂,如肝素、EDTA、柠檬酸盐、草酸盐、氟化物、碘乙酸等不干扰测定。一定浓度的胆红素、血红蛋白、维生素C、谷胱甘肽、尿酸、尿素、肌酐等不干扰测定。
二、参考区间
成人空腹血浆(清)葡萄糖: 3.9~6.1mmol/L ( 70~110mg/dl)。
三、临床意义
血糖升高主要见于:①生理性血糖升高:饭后1~2小时,摄入高糖食物,情绪激动或剧烈运动会导致生理性血糖升高;②糖尿病:空腹血糖≥7.0mmol/L,或口服糖耐量试验中2小时血糖≥11.1mmol/L,或随机血糖≥11.1mmol/L同时有糖尿病症状(其中任何一项有异常均应于另一日重复测定),三项中有一项超过即可诊断为糖尿病,血糖是糖尿病诊断的重要指标;③内分泌疾病:嗜铬细胞瘤、甲状腺功能亢进症、皮质醇增多症、生长激素释放增多等空腹血糖水平亦升高;④胰腺病变:急性或慢性胰腺炎、胰腺肿瘤、胰腺大部分切除术后等;⑤严重的肝脏病变:肝功能障碍使葡萄糖向肝糖原转化能力下降,餐后血糖升高;⑥应激性高血糖:颅脑损伤、脑卒中、心肌梗死等;⑦药物影响:激素、噻嗪类利尿药、口服避孕药等;⑧其他病理性血糖升高:妊娠呕吐、脱水、缺氧、窒息、麻醉等。
血糖降低主要见于:①生理性低血糖:饥饿及剧烈运动后;②胰岛素分泌过多:如胰岛β细胞增生或肿瘤、胰岛素瘤、口服降糖药等;③升高血糖的激素分泌不足:如胰高血糖素、肾上腺素、生长激素等。