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人体葡萄糖无创性检测进展

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当代医学2009年5,El第15卷第13期总第168期ContemporaryMedicine.May.2009,V01.15

No.13IssueNo.168

人体葡萄糖无创性检测进展

高昌浩

【摘要】

随着医学技术的发展和人们对健康的重视,现有的检验采集手段越来越难以满足各层次人们的要求.所以无创检测也逐渐被提上了检

验发展的进程表。由于无创性检测目前还处在摸索阶段,所以本文以对糖尿病患者血糖的无创性检测为例来介绍下无创性检测。用无创性探测技术

对榜尿病患者进行血糖检测不仅可以避免患者的痛苦.还可以提高检测的效率,从而对血糖浓度进行更紧密的控制。本文以不同标本类型对血液葡萄糖的无创性检测方法进行了一个简单的综述。

【关键词】无创;血糖检测

无创性技术(Non-invasivetechnology),又称无创性实验诊断学(Non—invasivediagnostics)或无创性临床实验窜检测(Non-invasive

clinical

laboratory

中,通过计算入射光和反射光在相角和调制上的差异来计算组织的衰减散射系统us和吸收系数“a。随着葡萄糖浓度的增加,¨a不变,而“S下降。在对体内的葡萄糖研究中,用805nm的调频激光对组织的衰减散射系数us和吸收系数“a进行测定。在一个13服耐糖试验过程中,把光探头放在非糖尿病个体的大腿上,所得的结果与用空间分解的漫反射测量报道的结果相似。

1.3傅立叶变换红光光谱法

用迈克尔逊双光束干涉仪记录下干涉图,再借助于傅立叶变换获得光源的辐射功率谱分布(即光谱分布)的方法,称为傅立叶变换光谱法。干涉图包含着光源的全部频率和与该频率对应的强度信息,如果将一个有红外吸收的样品放在干涉仪的光路中,会由于样品吸收掉了某些频率的能量,使所得到的干涉图强度曲线相应地产生一些变化,从这些极为相似的干涉图中直接去辨认各种强度的吸收光谱特征十分困难,借助于傅立叶变换获得光源的辐射功率谱分布,使分析变得简单起来。有科研组用傅立叶变换红外光谱法测受试者中指的红外光谱,将890.5nm附近的葡萄糖特征峰相对强度与快速血糖仪所测血糖值进行比较,结果890.5rim附近的特征峰相对强度的变化与血糖值的变化基本同步,峰的相对强度可以反映人体血糖值的变化,能作为人血糖值的一个数贯指标。

testing),是指结合多种原

理和方法对机体血液、体液或者其他生理成分进行检测,不引起机体损伤和疼痛便可得到所需的实验结果,是最近诞生于实验医学领域中的热点学科。对于那些需要频繁检测的患者来说这种技

术的研发具有重要的意义,因而只益受到人们的重视。业内权威人士将无创实验技术视为二十一世纪可对传统实验医学起重大影响,并可改变现有实验医学运作模式的八大技术之一【lJ。本文将以各种类型的标本对无创性技术进行简要的综述。

以血液为标本的无创检测方法

血液中葡萄糖的无创检测方法目前主要用光谱分析技术。光谱分析技术是基于光学技术的无创血糖检测方法,如利用葡萄糖

述~∽善基曼分子对近红外光的吸收特性而发展起来的光透射、光反射谱以及喇曼光谱等方法;利用葡萄糖分子对近红外光的偏振特性而发展的光偏振方法。其基本的原理为主要是通过发光二极管(LED)发射光信号,使其通过机体角质层、真皮、表皮、皮下组织、间质液及血管,以透过光或反射光形式收集并检测,然后将检测光与参考光比较而对血糖进行定量12’…。

1.1空间分解漫反射法

当光线照射到样品上时,一部分光被样品表面立即反射回来,另一部分光经折射进入样品内部,在样品内部与样品分子作用,经过反射、折射、散射和吸收等一系列复杂的过程,最后光线由样品表面辐射出来,辐射出来的光为漫反射。这些接触样品表面后的漫反射光与样品分子发生作用后具有吸收和衰减特性,因而漫反射光将载有样品分子的结构信息,也就提供了漫反射光谱技术的工作基础。

在空间分解漫反射技术中,用一窄束激光照射到人体的某个部位,并从光照点在几个距离上测量漫反射情况。漫反射法测量样品时在光能利用率上只能达5%~8%,最大不超过15%。由于漫反射光很弱,要获得高质量的漫反射谱,除了需要高通量的红外光谱仪和灵敏度较高的检测器外,还需要高效漫反射附件装置。漫反射附件的作用就是最大限度地把漫反射出来的光能收集起来送入检测器,以便得到具有良好信噪比的光谱信号。

1.2频域反射测量法

频域反射测量H1使用的是与空间分解的漫反射测量相似的光学系统,但是光源和探测器被调制在高频范围里。在这种方法

以组织液为标本的无创检测方法归1

以皮下组织液或问质液为标本采用的是非光谱分析技术,它与前述的光谱/辐射技术进行无创性血糖测定的不同之处在于其优先通过检测所采集组织液中的葡萄糖,然后转化为血糖含量。皮下组织液的采集可通过反响顶层电离(Reverseiontophoresis)技术或超声技术(Ultrasoundtechnology)l而间质液采集是通过皮肤采集组织间液后者因可引起很小的皮肤损伤与疼痛而被称为接近十无创技术(Nearly

noninvasive

technology)。

2.1组织液葡萄糖检测方法

组织液糖测定目前主要有两大类。一是用微弱电流使葡萄糖渗透出皮肤,然后测定葡萄糖,主要用反向离子泳或微透析技术。国外巾场上已有葡萄糖表(GlucoWatch)1131,此表比手表略大,

戴在腕部。新型为每10分钟自动显示一次糖最,表背部渗透填片

一次可用13h,当糖过高或过低时会发出警告声。此结果虽不准确、反应也较血糖迟,但为自动连续测定,发现低血糖或高血糖的机会比偶尔测毛细血管全血糖(CBG)要多12’6I。美国FDA已表示不能据一次此值来调整胰岛素剂量。此种葡萄糖表并不能代替原来的CBG测定,但可作为CBG测定的一种补充。能发现过低或过高

作者单位:071000解放军第二五二医院检验科(高昌浩}血糖,有其应用前景。另一类是与持续皮下输注胰岛素的胰岛素

万方数据

~20——

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泵同用的埋在皮下的糖传感器,可连续显示组织液糖多少以调整色原物质测定葡萄糖的反应曲线均类似,但呈色强度不同,苯酚胰岛素用量,女WMedtronicMinimedo。

呈色强度最差,色原1最强,色原2和3类似。测定小于1000

mol/

2.2组织液葡萄糖与血糖的相关性

L的微量葡萄糖的作用特点进行研究评价,确信应用两点定标直至111995年Tamada[71报道利用低电流经由皮肤所测得葡萄能对10-900lanol/L浓度的葡萄糖进行准确的测定。而用2,4,糖值与血糖值有很高的相关性后,这种测定方法才引起学者的6一三溴-3-羟基苯甲酸(2,4,6-tribromo-3hydroxybenzoic兴趣,它的原理是当低电流的能量通过皮肤时,皮下的盐分会被acid,TBHBA)作为色原取代酚试剂,其灵敏度则可以提高5倍,吸出,而C1一与Na+向正、负电极移动时,则会被挤出水与葡萄糖,用此法进行唾液葡萄糖的测定还有待进一步研究。

利用造种反向离子分析法(ReverseIontophoresis)所测得的皮下3.1.2己糖激酶、葡萄糖-6-磷酸葡萄糖脱氢酶法组织液葡萄糖浓度与血糖浓度一样,能够反复、连续检验。1997反应式1:葡萄糖+ATP已糖激酶葡萄糖-6-磷酸+ADP年Bantle等比较17位l型糖尿病患者前臂的皮下组织液、微血管血反应式2:葡萄糖一6一磷酸+NDAPG-6-PD磷酸葡萄糖内及静脉血浆葡萄糖值,其相关系数(r)为0.95、绝对差(Absolute酯+NDAPH

difference)则为21mg/dl,显示皮下组织液葡萄糖值的测定极具NADPH在340nm有吸收峰,通过340nm连续检钡fJNADPH发展潜力。

来反映唾液中葡萄糖含量,该方法比一般葡萄糖氧化酶法灵敏3以唾液为标本的无创检测方法

度高20倍,检测限为1umol/L,是目前国际公认的检测葡萄糖的由于唾液标本采集比较容易,属于无创性,所以在临床化学较好方法,虽然本法特异性和灵敏度均高、干扰因素少,但试剂较检查中,唾液已被用于某些血浆成分或者治疗药物的浓度检测。贵,操作条件严格,需要紫外分光光度计,目前在国内已有用此方现又有文献报道,唾液葡萄糖与血糖具有一定相关性,糖尿病患法测定血浆葡萄糖的商品试剂盒供应,但在用于唾液葡萄糖测定者唾液葡萄糖要明显高于正常人懈’9’。

时,样本量等参数应作适当修改。

3.1唾液葡萄糖的检测方法

3.1.3生物传感器(流动注射葡萄糖酶传感器测定法)唾液分为腮腺唾液和混合唾液。腮腺唾液成分稳定,无流动注射葡萄糖酶传感器测定唾液糖采集混合唾液,以氧电污染,可比性强,更能客观反映人体葡萄糖的状况;但采集困极为基础电极、葡萄糖氧化酶膜为敏感膜组成的生物传感测定时难,需从腺体开口处吸取,需要特殊的器械及专业人员采集,以磷酸缓冲液为载液,在工作系统中循环,待氧电流值稳定后,且有一定的损伤性。混合唾液是从口腔自然流出,采集时不需记录初始电流值,经进样阀取100

特殊器械,无损伤性,患者可自己采集,虽存在干扰因素,但时,与电极前的GOD酶膜接触,发生如下反应:葡萄糖+O广

1唾液,当唾液经过氧电极

受试者注意采样前漱口是可以避免的。上述方法所采集的唾葡萄糖酸内酯+H:O:,由于有氧的消耗,故使电流值下降,电流液基本属于无刺激唾液,如不能获得足量标本或需尽兴唾液流的下降值与试液中葡萄糖含量有关。待氧电流值回到初始值时,量测定,可用209/L的柠檬酸或者咀嚼石蜡或者橡皮圈进行刺

可继续进样测定,此法灵敏度高检测速度快“01。近年来,通过丝

激,所收集到的唾液为刺激性唾液。影响唾液分泌和唾液成分

网印刷技术制作的一次性电化学传感器,由于其制作简易、价格的因素很多,如口腔内理化刺激、机体对水的摄入量、情绪变较为低廉、测定准确性高,所以越来越手到重视。徐肖邢”2J将丝化、环境因素、药物以及采集唾液的方法和时间都会影响唾液网印刷技术与纳米技术相结合,对电极进行化学修饰,制备了一

的成分。因此,进行唾液分析必须严格控制试验条件,尤其是种无须电子媒介体的丝网印刷葡萄糖生物传感器,该传感器制标本采集方法和时间,否则,试验结果无可比性。正常人群作简便,灵敏度高,检出限达到1.0×10一tool/L,线性范围为唾液葡萄糖含量很低幢“,仅为血浆葡萄糖的1/50~1/100,为3.0×10-Smol/L~4.0×10~mol/L,达到了检测唾液葡萄糖的lOmg/L左右,现在主要采用以下方法进行检测:

要求,完全可以用来测定唾液葡萄糖。

3.1.1氧化酶过氧化酶法

3.2唾液葡萄糖与血浆葡萄糖的关系

反应式1:葡萄糖+02+H20GOD葡萄糖酸内酯+H202自从20世纪70年代以来,正常人及糖尿病患者血糖浓度增高反应式2:2H,O,+4-氨基安替比林+酚POD红色醌类化合物后对其他体液葡萄糖浓度有何影响,—直备受关注。但迄今为止,(GOD:glucoseoxidase葡萄糖氧化酶;POD:peroxidase过唾液葡萄糖和血浆葡萄糖相关性分析的研究未取得一致意见,但氧化物酶)

都认为在血浆葡萄糖升高后,唾液葡萄糖也随之升高。有研究表在505nm处进行比色测定。此方法是在检测血浆葡萄糖浓明l犁糖尿病患者腮腺基底膜的通透性增加,当血糖水平上升时,度的方法的基础上进行改进,其检测灵敏度为lmg/dL,虽然此

大量葡萄糖随唾液分泌途径进入唾液中。在使用胰岛素,血浆中方法能够检测唾液葡萄糖浓度,但检测精度较差,Masaki在对葡萄糖浓度含量下降后,唾液葡萄糖浓度下降。而在早期的部分lOmg/L葡萄糖的唾液标本进行检查时,其批内重复洼试验CV为

国外研究及国内研究中…-14。,唾液葡萄糖和血浆葡萄糖之间相关5.17%。此法易受一些还原性物质如维生素C、尿酸及谷胱甘肽等性较差。引起这种结果的原因是多方面的,首先早期检测唾液葡的干扰,因此,不适合于一些施用大剂量药物治疗或遇有极度肾萄糖是直接套用血糖的检测方法而未加以改进,由于唾液葡萄糖功能衰竭的病人唾液的检查。但改进色原后,灵敏度大大升高。的含量仅为血糖的1/50~1/100,用这种方法测定的唾液葡萄糖有报道应用苯酚和3种人工合成色原:3,5-二氯-2-羟基苯磺酸的准确度和精密度都值得商榷。另外,早期用这种方法检测唾液钠(色原1),【N—2【乙基(3-甲基苯基)氨基】乙基乙酰胺(色原2)及N一葡萄糖的时候没有采取措施防止维生素C,尿酸、谷胱甘肽等干乙基一N一乙磺酸钠间甲苯胺(色原3)对葡萄糖氧化酶偶联过氧化扰物质的影响。后来国外进行的唾液葡萄糖测定实验,由于采取物酶法测定微量葡萄糖的作用特点进行研究,结果发现使用4种

了针对唾液葡萄糖的检测方法,其精密度和准确度都大有提高,

万方数据

——21——

述一∽量暑鱼

当代医学2009年5月第15卷第13期总第168期ContemporaryMedicine,May.2009,V01.15

No.13IssueNo.168

肝X受体与胆固醇稳态

许锋关瑞锦

【关键词】肝X受体。胆固醇;代谢

胆固醇是机体内重要的营养成分,其代谢受到多种阏素的精密调节,使血胆圊醇水平稳定在一定水平,形成“稳态”。血胆圊醇水平受吸收、合成、排泄、分解以及胆固醇的利用等诸多闪素影响。月日列醇合成,吸收增加,或是排泄、分解、利用减少均导致胆固醇稳态的破坏,导致血胆固醇水{‘增加,其代谢失衡会造成诸如高胆周醇血症、动脉粥样硬化等严重疾病。胆同醇稳态的维持需多种非甾体类核受体调节,肝x受体(1iver

LXRE),上调特定靶基冈的表达旺1,LXRo【2/RXR结合到LXRE后则是抑制LXRoLI/RXR的转录活性,LXR娃3/RXR因为无配体结合结构域,不能结合配体,不具有转录活性“J。首先从动物组织提取物的有机相中获得LXR的激活剂氧同醇化合物…。进一步分析显示最强的生理性激活剂是22(R)-羟月日同醇,22(S)一羟胆固醇,25-环氧胆同醇,每・・种氧固醇都在生理浓度下促进LXR介导的基因转录m1”。

目前已知的与胆同醇代谢有关的LXR靶基因主要有:胆固醇7a一羟化酶(cholesterol

7o【-hydroxylase,CYPTAl)、ATP

cassette

transporterAI,

cassette

receptor,LXR)就是其中重

要调节【闰素之_。本文就I.XR对胆固醇稳态的影响做一综述。

I.XR是位于细胞核内的转录因子,有两种亚型:LXR0【,

LXR

p。LXRcc主要存在丁与脂肪代谢密切相天的组织中(如结合盒转运蛋白A1(ATP—binding

肝、脂肪组织,小肠、肾、脾,巨噬细胞等)。LXRO【又有LXR0【1、

LXRⅨ2,LXRoL3三种异构体,LXR仅2比LXRⅡ1少氨基端的45

ABCAl),ATP结合盒转运蛋白Gl(ATP-binding

transporter

Gl,ABCGl)、ATP结合盒转运蛋白G5(ATP—

transporter

cassette

个氨基酸,表现出对XR。【l转录活性的抑制,LXR0【3则是缺失50个氨基酸的配体结合结构域…。LXRo【2、LXRa3的表达水平均很低,LXRd2主要在睾丸中表达水平比较高。而LXRp则广泛存在于各种组织中,可能与细胞的增殖,炎症细胞的致炎效应等有关。各种LXR与配体结合后均可与维甲酸X受体(retinoid

bindingcassetteG5,ABCG5)、ATP结合盒转运

transporter

蛋白G8(ATP-binding脂蛋白E(apolipoprotein

G8,ABCG8),载

E,apoE)。这些靶基因分别通过不同途

径来维持胆固醇的代谢稳定”・。

LXR与ABCAl

述~∽芷誊薹receptor,RXR)形成异源■聚体,LXRo【1/RXR结合予靶基因上游的肝x受体应答元件(1iver

xreceptor

response

ABCAl是一含2261个氨基酸残基的跨膜蛋白,是ATP结合框转运子(ATP

bindingcassette

element,transporter,ABC)超家族的

作者单位:350000福建医科大学省立临床医学院(许锋关瑞锦)

一员,能够利用ATP供能介导脂质或其他代谢产物跨膜转运性’。在

【6】6

glucose

都认为唾液葡萄糖与血糖的相关性好””。

4结论

综上所述,虽然无创血糖检测目前还有许多问题有待进一步解决,但是它仍是血糖检测技术发展的趋势,它将使糖尿病检测手段产生质的飞跃,对糖尿病的治疗具有重要的意义。

GargSK,PortsRO.Ackerman

G1ucoWatch

NR,et

a1.Correlationof

fingerstick

results

in

blood

measurementswith

type

with

biographerglucoseyoung

subjects

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JA,Oarg

s,Jovanoviclinical

【7】Tamada

L,et

aI.Noninvasive

Research

gl

Ucose

meniformg:comprehensiveJAMA,I

resuIts.Cygnus

Team.【J】.

999,282(19):1839-1844

Marchettisecretory

由此可见,无创技术虽然目前尚不成熟,但是其便利性、无创

【8】

glucose

P,TognarelliM.GiannarelIifor

detection

R.etof

al

Decreasedsalivary

with

性和及时性,使其成为检验手段的必然发展趋势,而F1它在减轻

患者痛苦的同时,也减少了院内感染的可能和标本交接的繁琐手续,并减少甚至免除J’血液标本等采集存放所需的耗材消耗。所以说无创性检验将是检验手段产生重大的变革,对临床检验和诊断治疗都具有重要的意义。团

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term

alloxan

diabetric

E,Henrikssonlong-

quantitative】ight

electron—microscopic

旧㈨=删肌珏脚㈨坩∞薹螨;嘲一H一~嘲~蹴瓞蕊

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卸④.帕Ⅲ液

怕呷们

t;n递

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andmethod

for

【15】Kinddiagnosing

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万方数据

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