分散介質(zhì)中的帶電粒子在直流電場的作用下，向著與其電性相反的電極移動的現(xiàn)象稱為電泳（electrophoresis）。蛋白質(zhì)為兩性電解質(zhì)，在不同pH溶液中帶不同的電荷，從而在直流電場中能夠泳動，這就是蛋白質(zhì)的電泳現(xiàn)象。1937年瑞典化學(xué)家Tiselius首先建立了蛋白質(zhì)的界面電泳技術(shù)，并成功地將血清蛋白質(zhì)分成幾個組分。從此以后，隨著電泳技術(shù)的不斷發(fā)展，蛋白電泳成為蛋白質(zhì)化學(xué)研究和臨床實(shí)驗診斷中必不可少的重要方法。目前電泳方法可分為：自由界面電泳和區(qū)帶電泳兩大類。因區(qū)帶電泳應(yīng)用比較廣泛，故本文將主要介紹蛋白質(zhì)區(qū)帶電泳技術(shù)在臨床實(shí)驗診斷中的一些應(yīng)用和研究進(jìn)展。

一、基本知識

⒈電泳的基本原理不同物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)由于帶電性質(zhì)的不同，在一定的電場強(qiáng)度下移動的方向和速度不同。如溶液中有一電荷電量為Q的粒子，在一定強(qiáng)度的電場中移動，設(shè)電場強(qiáng)度為E，粒子的移動速度為v，v/E表示單位電場強(qiáng)度下帶電粒子運(yùn)動速度，稱為遷移率（mobility），用μ表示，它與粒子半徑（r），粒子的帶電量（Q），溶液的粘度（η）有如下的關(guān)系：

以上公式僅適用于球形粒子，許多生物大分子如蛋白質(zhì)上帶有可電離的基團(tuán)，在溶液中離解后形成的離子并非球形，因而實(shí)際測得的離子遷移率比以上公式算得的值要小一些。

設(shè)d為粒子移動距離，t為電泳時間，電場強(qiáng)度E為單位距離內(nèi)的電位差（△U），L為兩電極間的距離，則兩物質(zhì)A、B移動距離的差△d為：

由上式可知，物質(zhì)A和物質(zhì)B能否分離，取決于兩者的遷移率。如果A和B的遷移率有足夠大的差別，將能彼此分開。

⒉影響電泳的主要因素

⑴電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度也稱電位梯度，它是指單位長度的電位降。電場強(qiáng)度對電泳起重要的作用。電場強(qiáng)度愈大，則帶電粒子的移動愈快。根據(jù)所用電場強(qiáng)度大小，可將電泳分為常壓電泳（100～500V）和高壓電泳（500～10000V）。常壓電泳分離時間長，多用于分離蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)；高壓電泳分離時間短，多用來分離氨基酸、多肽、核酸等小分子物質(zhì)。

⑵溶液的pH值溶液的pH值決定了物質(zhì)的解離程度，也決定了帶電粒子所帶的凈電荷。溶液的pH值離等電點(diǎn)愈遠(yuǎn)，則粒子所帶的電荷愈多，電泳速度愈快。在分離某一蛋白質(zhì)混合物時，應(yīng)選擇適宜pH值，以利于各蛋白質(zhì)組分的分離。為了使溶液pH值在電泳過程中恒定，須使用緩沖溶液。

⑶溶液離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度影響粒子的電動電位（ξ電位），不宜過高或過低，一般最適宜的離子強(qiáng)度在0.02～0.2mol/kg.

⑷電滲在電場作用下液體對固體支持物的相對移動稱為電滲。由于電滲現(xiàn)象往往與電泳同時存在，所以帶電粒子的移動同時受電滲影響。如電泳方向與電滲相反，則實(shí)際電泳的距離等于電泳距離減去電滲的距離。在選擇支持物時應(yīng)注意盡量避免選用高電滲作用的物質(zhì)。

⑸其它影響因素緩沖液的粘度，緩沖液與帶點(diǎn)粒子的相互作用以及電泳時的溫度變化等因素也都影響電泳的速度。

二、基本技術(shù)概述

⒈醋酸纖維素薄膜電泳醋酸纖維素是指纖維素的羥基乙?；纬傻睦w維素醋酸酯，由該物質(zhì)制成的薄膜稱為醋酸纖維薄素薄膜醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)搜|索整理。它具有電滲小、分離速度快、分離清晰、血清用量少及操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用于血清蛋白、血紅蛋白、糖蛋白、脂蛋白和同工酶等的分離和測定。

⒉凝膠電泳凝膠電泳根據(jù)支持介質(zhì)的不同可分為淀粉膠、瓊脂糖凝膠和聚丙烯酰胺凝膠電泳等。瓊脂糖凝膠孔徑較大，對蛋白質(zhì)一般不起分子篩作用，適用于分離同工酶及其亞型，大分子核酸等。聚丙烯酰胺凝膠具有分子篩作用，有更高的分辨率，普遍用于分離蛋白質(zhì)及小分子核酸。

⒊等電聚焦電泳（isoelectricfocusing，IEF）等電點(diǎn)是蛋白質(zhì)的一個重要性質(zhì)，測定等電點(diǎn)的方法是在不同pH條件下測量蛋白質(zhì)的電泳遷移率，然后用遷移率對pH作圖，對應(yīng)于遷移率為零的pH就是蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。按照蛋白質(zhì)等電點(diǎn)不同而進(jìn)行分離的電泳方法稱為蛋白質(zhì)等電聚焦電泳。由于其分辨率可達(dá)到0.01pH單位，故特別適用于分離分子量相近而等電點(diǎn)不同的蛋白質(zhì)組分。

⒋毛細(xì)管電泳（capillaryelectrophoresis，CE）毛細(xì)管電泳是八十年代初發(fā)展起來的一類高效、快速分離分析方法。同其它技術(shù)相比，毛細(xì)管電泳具有分辨率高、塔板數(shù)高、選擇性好、定量準(zhǔn)確、所需樣品少等特點(diǎn)。毛細(xì)管電泳將電泳載體移到毛細(xì)管中后，克服了傳統(tǒng)電泳的熱擴(kuò)散和試樣擴(kuò)散的難題，大大提高了分析的靈敏度。因而它是一種比傳統(tǒng)電泳優(yōu)越得多的分離分析技術(shù)。毛細(xì)管電泳可分為毛細(xì)管區(qū)帶電泳、凝膠電泳、等速電泳、等電聚焦和膠束電動色譜等。

在生命科學(xué)中廣泛使用的是毛細(xì)管區(qū)帶電泳（capillaryzoneelectrophoresis，CZE）。毛細(xì)管區(qū)帶電泳是近年發(fā)展起來的一種高效、快速的液相分離分析技術(shù)，有分離選擇性高、檢測靈敏度高、分離快速、操作簡便和易自動化等特點(diǎn)，現(xiàn)已開始在臨床實(shí)驗診斷中得到逐步地應(yīng)用。

三、臨床應(yīng)用及進(jìn)展

⒈血清蛋白電泳人血清中含有一百種以上的可識別的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)執(zhí)行著許多重要的生理功能。在各種疾病期間，血清蛋白的總量和各個蛋白質(zhì)組分的比例會發(fā)生改變，因此血清蛋白的總量和各個蛋白質(zhì)組分的分析在臨床診斷上有很重要的意義。

分析血清蛋白質(zhì)各個組分變化最簡單的方法就是血清蛋白電泳，采用醋酸纖維素薄膜或瓊脂糖凝膠作為電泳的支持介質(zhì)，血清蛋白電泳能產(chǎn)生5條或6條區(qū)帶。采用淀粉膠或聚丙烯酰胺凝膠作為電泳的支持介質(zhì)，由于它們的分子篩效應(yīng)，其分辨率大大超過醋酸纖維素薄膜或瓊脂糖凝膠，血清蛋白電泳能產(chǎn)生25條以上的區(qū)帶。有關(guān)調(diào)查顯示，現(xiàn)在各臨床實(shí)驗室血清蛋白電泳主要采用的是醋酸纖維素薄膜或瓊脂糖凝膠電泳。聚丙烯酰胺凝膠電泳的結(jié)果復(fù)雜，難以解釋，除特別的目的外很少用于臨床?，F(xiàn)在血清蛋白電泳在臨床上主要用于以下幾個方面：

⑴免疫缺陷病免疫缺陷病時，IgG低下較常見，而IgM和IgA低下較少見，血清蛋白電泳可粗略地判定IgG的量，嚴(yán)重的IgG免疫缺陷在血清蛋白電泳的γ區(qū)帶可發(fā)生明顯變化，故可采用血清蛋白電泳排除IgG免疫缺陷病。但這種方法不是十分可靠的，定量測定IgG、IgM和IgA有時是十分必要的。

⑵免疫應(yīng)答由于血清中IgG、IgM和IgA的量各不相同，多克隆IgG和IgA的量分別超過20g/L和6g/L時，電泳時才能見γ區(qū)帶發(fā)生明顯區(qū)帶擴(kuò)散現(xiàn)象，而IgM在血清中的量較少，電泳時不易見明顯變化，故電泳只能反映出IgG和IgA參與的顯著的免疫應(yīng)答。

⑶單克隆免疫球蛋白血癥多發(fā)性骨髓瘤、淀粉樣變、巨球蛋白血癥、漿細(xì)胞病和淋巴瘤等在血漿中可能出現(xiàn)單克隆免疫球蛋白或其輕鏈，通過電泳可檢測到這些異常分泌產(chǎn)物，在電泳α-γ區(qū)帶間出現(xiàn)M蛋白峰，有助于疾病的臨床診斷。

⑷炎癥炎癥時急性時相反應(yīng)的結(jié)果是電泳時α1和α2球蛋白增加，這種改變是由于急性時相蛋白α1-抗胰蛋白酶和結(jié)合珠蛋白增加所引起的。但采用電泳法評價炎癥時急性時相反應(yīng)變化，其敏感度低于直接測定C反應(yīng)蛋白。

⑸補(bǔ)體激活區(qū)帶電泳β2區(qū)帶的C3由于補(bǔ)體激活后消耗而減少，但C3不穩(wěn)定其含量可因標(biāo)本保存時間延長而減少。所以，定量測定C3或其降解產(chǎn)物更為可靠。

⑹營養(yǎng)不良及肝臟疾病營養(yǎng)不良及肝臟疾病可引起血漿中的某些蛋白質(zhì)的減少。減少的蛋白質(zhì)主要是白蛋白、前白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和視黃醇結(jié)合蛋白。在臨床上須注意鑒別的是，以上這些蛋白在炎癥的急性時相反應(yīng)時合成都減少，白蛋白還可因血管的通透性增加而在血液循環(huán)的過程中丟失。

⑺蛋白質(zhì)丟失血清白蛋白可由腎病綜合征通過腎臟、燒傷病人通過皮膚和節(jié)段性腸炎通過腸道丟失。血清白蛋白恢復(fù)至正常水平表示其病理狀態(tài)的好轉(zhuǎn)。在一些情況下，定量測定白蛋白是有用的。

⑻血管內(nèi)溶血排除炎癥和急性時相反應(yīng)后，血清結(jié)合珠蛋白減少是血管內(nèi)溶血的較可靠指標(biāo)。然而還須注意，血清結(jié)合珠蛋白減少也可能是由于遺傳性結(jié)合珠蛋白α鏈合成障礙所引起。同電泳法相比較，定量測定血清結(jié)合珠蛋白是一種更可靠和靈敏的判定血管內(nèi)溶血的方法。

⑼血漿蛋白的遺傳性缺陷臨床上有診斷價值的血漿蛋白遺傳性缺陷有α1-抗胰蛋白酶缺乏病、血漿銅藍(lán)蛋白缺乏病和C1酯酶抑制物缺乏病等，但實(shí)際上能通過血清蛋白電泳區(qū)帶電泳鑒定的血漿蛋白遺傳性缺陷有白蛋白遺傳性缺陷、α1-抗胰蛋白酶缺乏病和結(jié)合珠蛋白缺乏病。

⒉血紅蛋白電泳現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)超過700種由于血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常而產(chǎn)生的血紅蛋白病，其中大多數(shù)為良性，并無臨床癥狀。血紅蛋白電泳是一種用了分析和確定異常血紅蛋白的常用方法。血紅蛋白電泳是根據(jù)不同的血紅蛋白所帶的電荷不同而進(jìn)行分離的，不同的電泳方法具有不同的電場強(qiáng)度、pH值、緩沖液或支持介質(zhì)。最常用的兩種電泳是堿性緩沖液電泳和枸櫞酸酸性緩沖液電泳。醋酸纖維素薄膜電泳是堿性緩沖液電泳最常用的支持介質(zhì)，瓊脂糖凝膠是枸櫞酸酸性緩沖液電泳最常用的支持介質(zhì)。

在pH8.4堿性醋酸纖維素薄膜電泳時，只能分離HbA、HbA2和HbF.HbC、HbE、HbA2和HbO的電泳遷移率相似，HbS、HbD和HbG也一同遷移，故對不能以上血紅蛋白組分進(jìn)行分離。在pH6.2枸櫞酸酸性瓊脂糖凝膠電泳時，電泳可分離堿性醋酸纖維素薄膜電泳不能分離開的血紅蛋白，可從HbE中分離HbC，從HbD和HbG中分離HbO和HbS.但采用兩種電泳法均不能區(qū)分HbE和HbO，HbD和HbG.

等電聚焦電泳技術(shù)雖然費(fèi)力和耗時，但它有有非常高的分辨率。等電聚焦電泳能較好地確定和分析異常血紅蛋白，可從HbE中分離HbC，從HbD和HbG中分離HbO和HbS.除此以外，HbA和HbF也可清楚地被分辨出來。而且，等電聚焦電泳產(chǎn)生的狹窄的Hb電泳區(qū)帶比傳統(tǒng)電泳技術(shù)具有更高的精確度和準(zhǔn)確性。

毛細(xì)管區(qū)帶電泳作為一種新發(fā)展起來的分離技術(shù)現(xiàn)也被用來分析變異血紅蛋白，現(xiàn)已有毛細(xì)管區(qū)帶電泳用于分析異常HbA2和HbF報道。

⒊尿蛋白電泳尿蛋白可能是早期腎損害的指標(biāo)，尿蛋白電泳可用于鑒別蛋白尿的種類和原因，估計腎損害的程度。

1960年Blainly等首先提出了蛋白尿選擇性的概念作為判斷腎小球損傷嚴(yán)重程度的指標(biāo)，判斷這種能力可通過電泳測定尿中的中分子量蛋白質(zhì)和高分子量蛋白質(zhì)的比值來確定的。選擇性蛋白尿中蛋白質(zhì)主要為中分子量（4萬～8萬）的白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白、β2微球蛋白等，而分子量大于9萬的蛋白質(zhì)多不出現(xiàn)，提示病變未及腎小管，見于早期腎小球腎炎。非選擇性蛋白尿中大分子蛋白質(zhì)和中分子蛋白質(zhì)同時存在，提示腎小球濾過膜受損嚴(yán)重。

臨床上常采用醋酸纖維薄素薄膜或瓊脂糖凝膠作為支持介質(zhì)進(jìn)行尿蛋白電泳，用于區(qū)別腎小球和腎小管性蛋白尿。本周氏蛋白可通過電泳在溢出性蛋白尿中發(fā)現(xiàn)，并可通過免疫電泳進(jìn)一步鑒定出κ或λ輕鏈。

聚丙烯酰胺凝膠電泳有更高的分辨率。聚丙烯酰胺凝膠具有分子篩作用，蛋白質(zhì)由于分子大小的不同而得到分離，蛋白分子量為17×103～70×103Da能被容易地分離出來，這可用來鑒定腎小球性蛋白尿同時伴有的腎小管性蛋白尿。未知蛋白質(zhì)的分子量可與標(biāo)準(zhǔn)的分子量的參照物比較而被得到估計，有學(xué)者報道采用這種方法判定腎移植病人環(huán)孢霉素A引起的腎毒性。

二維凝膠電泳技術(shù)（two-dimensionalgelelectrophoresis）也可用于蛋白尿的分析。第一維電泳根據(jù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)的不同采用等電聚焦電泳分離蛋白質(zhì)，第二維電泳根據(jù)蛋白質(zhì)的大小和所帶電荷的不同采用聚丙烯酰胺凝膠分離蛋白質(zhì)?？刹捎枚S電泳分析了尿液中的蛋白質(zhì)，并進(jìn)一步確定是區(qū)別腎小球和腎小管性蛋白尿。這種技術(shù)也被用于分析前列腺癌和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的標(biāo)志物蛋白質(zhì)。

⒋腦脊液蛋白電泳

以醋酸纖維素薄膜或瓊脂糖凝膠為支持介質(zhì)，可進(jìn)行腦脊液（CSF）的蛋白電泳。腦脊液進(jìn)預(yù)先濃縮適當(dāng)倍數(shù)后，在醋酸纖維素薄膜上可分為6個組分：前白蛋白，白蛋白，α1、α2、β、γ球蛋白。若采用瓊脂糖為支持介質(zhì)，還可見兩個β組分，慢β2和快β1.若要一般地了解血腦屏障的通透性，醋酸纖維素薄膜和瓊脂糖凝膠均可作為CSF蛋白電泳的支持介質(zhì)。高分辨的凝膠電泳已用于CSF蛋白的分析，二維電泳和細(xì)管電泳也已用于CSF的蛋白分析。

由于血腦屏障對大小不同分子量蛋白質(zhì)的滲透性不同，故在各種不同的病理狀態(tài)下可見到一些異常的CSF蛋白電泳圖譜。前白蛋白增高見于腦萎縮、腦積水及中樞神經(jīng)變性病。白蛋白增加見于腦血管病變、椎管阻塞。α、β球蛋白增加見于腦膜炎、腦腫瘤。β增加可見與動脈硬化、腦血栓等疾病。γ球蛋白明顯增高見于腦腫瘤。

CSF免疫電泳通?？芍甘狙X屏障滲透性異常的嚴(yán)重程度。CSF中的β-脂蛋白、IgA和α1-巨球蛋白通常以痕量存在，β-脂蛋白、IgA和α1-巨球蛋白的增高分別反映血腦屏障滲透性高、中、輕度的增加。

由于CSF蛋白電泳對人體疾病并不特異，因此在臨床診斷上的應(yīng)用受到限制。CSF電泳常用于診斷多發(fā)性硬化癥。在多發(fā)性硬化癥中，CSF的IgG濃度時增加的，較早的方法是通過蛋白電泳γ球蛋白的量來確定CSF中IgG的量，γ球蛋白幾乎全是IgG.現(xiàn)在，定量測定CSF中IgG的免疫化學(xué)法提供了一個更精確的定量方法。在診斷多發(fā)性硬化癥時，除了測定CSF中IgG濃度外，須注意CSF中是否出現(xiàn)寡克隆帶和髓鞘堿性蛋白。在CSF電泳分析中，在γ區(qū)可見稀疏的寡克隆帶。寡克隆帶代表嚴(yán)格異質(zhì)性的IgG.CSF髓鞘堿性蛋白可通過RIA的方法進(jìn)行測定。

綜上所述，蛋白電泳在臨床實(shí)驗室診斷中起著十分重要的作用，蛋白電泳主要應(yīng)用在血清、尿液、血紅蛋白和腦脊液等檢查方面?，F(xiàn)已有較新研究報道蛋白電泳用于淚液、唾液和頭發(fā)蛋白質(zhì)分析。而且電泳技術(shù)方面的臨床進(jìn)展也日新月異，特別是毛細(xì)管電泳和二維電泳技術(shù)（見后附參考文獻(xiàn)）。可以預(yù)見，蛋白電泳作為一種蛋白質(zhì)的分析技術(shù)，將會越來越廣泛地應(yīng)用于臨床實(shí)驗室診斷。