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编号:10392989
五羟色胺、组胺检测方法概述
http://www.100md.com 《中华中西医杂志》 2003年第22期
     【文献标识码】 A 【文章编号】 1606-8106(2003)22-3071-03

    五羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)亦称血清素(serotoni),最早是Rapport等人(1941)从血清中分离出来,命名为serotonin。不久,Erspamer和Boretti(1951)又从肠粘膜的嗜铬细胞发现肠胺。后来证实两者系同一化合物,鉴定为5-HT(图1)。5-HT在自然界广泛存在,除了动物的血液和肠道外,两栖类、马蜂、蝎子和蛇的毒液、蟾蜍的皮肤、鱼的唾液腺,以及菠萝和香蕉等多种植物中都存在含量不等的5-HT。人体内90%的5-HT存在于消化道粘膜,8%~10%在血小板,仅有1%~2%存在于中枢系统中。另有一部分存在于各种组织的肥大细胞中。由于血脑屏障的存在,血液中的5-HT很难进入中枢,因此中枢和外周神经的5-HT分属两个功能不同的独立系统。

    组胺(Histamine,HA)的化学名为4(5)-(2-氨乙基)咪唑,有互变异构体,1-NH的N原子为N τ ,邻近侧链的3-N的N原子为N π ,侧链氨基上的N原子为N α (图1)。HA可在生物体腐败过程中产生,自然界中广泛存在。1910年Barger和Dale发现麦角(ergot)浸膏含有HA并对子宫具有刺激作用。1927年Dale等从动物的肝及肺组织中分离出HA,证明HA是一种内源性的活性物质。1943年,Kwiatkowski用生物鉴定方法,首先证明脑组织也含HA,并在脑内有选择性分布。到80年代,随着药理学方法和免疫组织化学技术的发展,才促进了人们对HA在中枢神经系统功能的了解,HA作为神经递质的观点才被广泛接受。
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    图1 5-HT、HA结构图

    5-HT、HA作为人体的内源性活性物质,与人体很多生理病理活动密切相关,如HA是炎症反应和免疫损伤的重要介质。尤其是作为神经递质的5-HT和HA,在脑内可参与多种生理功能及病理状态的调节,如睡眠、摄食、体温、精神情感性疾病的调节。近年来的一些研究又表明,5-HT、HA在脑中含量的变化,可以影响血脑屏障通透性的改变。因此,准确测定脑内的5-HT、HA,不仅可以帮助我们探讨神经系统多种生理病理机制,而且有助于探索血脑屏障的开放机制。从文献报道来看,涉及5-HT、HA检测的文章有很多,检测的样品各不相同,如血液、胃肠组织、脊髓、脑组织等,检测方法也多种多样,主要有荧光分析法、酶联法、气相色谱法、高效液相色谱法。

    1 荧光分析法

    荧光是物质分子吸收光子能量被激发后,从激发态的最低振动能级返回到基态时所发射出的光。在有机化合物中,脂肪族化合物的分子结构较简单,能产生荧光的为数不多;芳香族及具有芳香结构的化合物,因存在共轭体系而容易吸收光能,在紫外光照射下很多能发射荧光。有时为了提高测定的灵敏度和选择性,常使弱荧光性物质与某些荧光试剂作用,以得到强荧光性产物。5-HT属吲哚胺类化合物,由蚓哚和乙胺两部分构成,吲哚具有苯并吡咯的结构;HA在化学上属咪唑类,为含两个杂原子的五元杂环。5-HT和HA的分子结构中都存在有多少不等的共轭体系,可以用荧光法测定5-HT [1] 和HA [2] 。七、八十年代荧光法以其特异、敏感、重复性好的优点,曾得到广泛应用。但随着色谱法的发展,已逐渐被取代,特别是对于一些含量甚微的样品,荧光法的灵敏度已达不到要求,因而荧光法检测5-HT、HA近年来并不多见。
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    2 酶联法 [3]

    Engvall和Perlmann(1971)首先应用建立这种方法,称为酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)。它是用酶—底物反应来检测抗原或抗体的方法。酶通常被偶联到抗体上,关键是既要保留偶联物的酶学活性,又要保留其免疫学作用。酶偶联物的量由其合适的底物的颜色变化决定。所用的酶需有能产生易测定的有色或荧光产物的底物。随着免疫和分子生物技术的发展,多克隆抗组胺抗体以及抗血清素抗体的出现,商品化的ELISA测试盒也可用来检测HA和5-HT。在原则上ELISA和放射免疫测定(RIA)很相似,ELISA相对而言有快速、价廉、检测设备简单的优点。但对于5-HT、HA而言,采用ELISA进行检测,抗原抗体的特异性操作掌握起来有一定难度,而且难于精确定量,不适合含量较低的生物样品的检测。

    3 气相色谱法
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    决定物质能否使用气相色谱进行分离检测的一个关键因素是该物质的挥发性。5-HT和HA均带有极性基团(-NH 2 ,-OH),组胺可以形成分子间的氢键,不易气化,5-HT的熔点为219℃~221℃,组胺的熔点83℃~84℃,沸点209℃~210℃(18mmHg),若高温气化时很容易破坏。不过可通过衍生化反应使其转化为易挥发性衍生物的方法,如硅烷化或氟化后挥发性增加,能降低气化温度进行气相色谱分离分析。可与电子捕获检测器(GC-ECD)或质谱(GC-MS)联用进行检测 [4] 。虽然此检测方法能进行准确定量,但也存在一些缺点,首先是样品前处理复杂,必须进行衍生化反应,使其挥发性增加,从而提高了实验的难度;其次是仪器价格昂贵,实验成本过高,在一定程度上也限制 了该方法的推广应用。

    4 高效液相色谱法

    本法是现在使用最为广泛的方法。

    4.1 高效液相色谱—荧光检测法(HPLC-FLD) 一种物质的测定,首先需要把该物质从样品中分离出来,而样品中所含组分一般都较复杂,所以需要一种有效分离手段,将样品各组分迅速分离。高效液相色谱作为一种高效分离手段,在5-HT、HA的检测中运用较多,高效液相色谱配合荧光检测器测定5-HT、HA的具体情况详见表1。
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    4.2 高效液相色谱—电化学检测法(HPLC-ECD) 1978年Hallman等 [8] ,首先报道用高效液相色谱—电化学检测法检测血浆中儿茶酚胺,自此以后,国内外这方面的报道日益增多。目前,有关5-HT、HA检测(尤其是5-HT)的文献报道中,经常采用HPLC-ECD法。见表2。

    表1 高效液相色谱—荧光检测法测定5-HT、HA

    表2 高效液相色谱—电化学检测法测定5-HT、HA

    4.3 讨论

    4.3.1 样品前处理 5-HT见光易分解,测定5-HT时应尽量做到及时、低温、避光,才能保证数据的准确性,否则就会影响其含量的测定。不管是5-HT还是HA的测定,样 品前处理阶段一般均要求在4℃以下,且操作要迅速。样品通常用高氯酸来沉淀蛋白,通过匀浆、低温高速离心后,上清液可直接进样。直接进样法由于内源性杂质的干扰,使进样量受限,所以不适用于单胺递质含量较低或杂质含量高的组织体液的分析,只适用于测定脑组织中单胺递质。袁淑兰等人 [15]提出采用双柱双泵的方法解决样品的前处理问题,通过用前置柱与分析柱以适当方式同六通进样阀连接,使之能并联、串联相互转换,前置柱就可以作为前处理柱用于色谱前的样品处理,它既有保护分析柱,又有去除杂质和富集成分的作用,对前处理柱的要求是,在处理样品时对分析成分要有高的保留能力,而在分析条件下,所保留的成分又能被流动相洗脱。新近的研究 [11,12] 已不用处死动物,而直接进行在体检测,通过用微探针刺入动物脑部,灌流一段时间待其平衡以后,将微透析液直接进样,这样可观察动物体内递质含量的动态变化,使实验结果更具有说服力。
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    4.3.2 流动相 流动相的组成基本上都是由缓冲盐、离子对试剂、螯合剂、有机溶剂构成。缓冲盐主要是磷酸盐缓冲体系或醋酸盐缓冲体系,对pH值要求比较严格,一般pH值多控制在3~4之间,pH值的轻微波动都会对结果产生较大影响,因此,一旦待pH条件固定后,每次配制流动相都应控制相同的pH值。离子对试剂用得最多的辛烷磺酸钠(B 8 ),流动相中B 8与甲醇的比例是决定物质保留时间的关键,若B 8 过多,保留时间会延长,只有调整合适的B 8 与甲醇的比例,保留时间才会比较恰当。螯合剂一般都为乙二胺四乙酸(EDTA),它可络合由不同系统带入的金属离子,防止自由金属离子干扰检测,减少溶质被氧化破坏的程度。加入适量的有机溶剂(甲醇或乙腈,一般不超过15%),主要目的是为了调整溶质在固定相和流动相中的分配比,使保留时间比较恰当。

    4.3.3 检测器 5-HT具有电活性,它的检测大多使用电化学检测器,由于5-HT在脑中的含量极微,必须用高灵敏度的检测器才能准确定量,而电化学检测器的灵敏度已达纳克(ng,10 -9 g)至皮克(pg,10 -12 g)级,正合乎5-HT的检测要求。电化学检测器的工作电极多为玻璃碳电极,参比电极为Ag/AgCl电极,工作电位范围因所用检测器型号不同而有所波动,一般在0.6~0.8V之间。电压<0.6V时,被测物发生氧化很少,检测器响应很小。在0.6~0.8V之间,检测器响应上升很快,并在高电压达到平衡。同时,检测器噪音增加,干扰随电压增加逐步明显,HA作为原始态的胺,本身内在的电化学活性低下,在现有的检测器电位范围内不易被直接氧化,如在2-巯基乙醇(2-ME)等的存在下,用邻苯二甲醛(OPA)进行柱前衍生,可使电化学检测器能测出HA [16] 。但检测HA一般少用电化学检测器,而多用荧光检测器。荧光检测器具有犀利的灵敏度与选择性,对痕量分析与复杂样品基质都很理想。但是由于具有天然荧光的样品很少,通常必须用带荧光团的试剂衍生化后,才可进行检测。HA作为原始态的胺,是弱荧光物质,所以用荧光检测器进行检测时,HA都要进行柱前或者柱后衍生,所用衍生试剂多为OPA,在2-ME存在的情况下,与HA发生衍生化反应后,所得产物可用荧光检测器进行测定。荧光检测器与电化学检测器在灵敏度与选择性方面比较相象,一般而言,荧光检测器选择性更强,而电化学检测器灵敏度更高。
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    总之,从5-HT、HA的检测方法来看,荧光分析法、气相色谱法、酶联法都用得不多,目前以高效液相色谱结合荧 光检测或电化学检测运用最为广泛。5-HT的检测多用电化学检测器,HA的检测则更多的使用荧光检测器,但脑组织中组胺的检测报道不多,还有待进一步研究完善。

    参考文献

    1 Wang Wei,Wang Yiping,Sun Weikang,et al.Effects of magnesium lithospermate B on aggregation and5-HT release in rabbit washed platelets.中国药理学报,2000,21(9):859-863.

    2 Vidal Carow MC,Liquierdo Pulido ML,Maine Font A.Spectrofluoˉrometric determination of his tamine in wines and other alcoholic beverˉage.J Assoc Off Anal Chem,1989,72(3):412-415.
, http://www.100md.com
    3 Osman Aygun,Elisabeth Schneider,Rainer Scheuer,et al.Comparison of ELISA and HPLC for the determination of histamine in cheese.J Agric Food Chem,1999,47:1961-1964.

    4 Roberts LJ,Oates JA.Accurate and efficient method for quantification of urinary histamine by gas chromat-ography negative on chemical ionizaˉtion mass spectrometer.J Bio chem,1984,136:258.

    5 J L Turvill,P Connor,M J G Farthing.The inhibition of cholera toxin-induced5-HT release by the5-HT 3 receptor antagonist,granisetron,in the rat.British Journal of Pharmacology,2000,130:1031-1036.
, http://www.100md.com
    6 黄新华,陈本美,梁绍先,等.高效液相色谱柱后衍生法测定豚鼠鼻粘膜中组胺.湖南医科大学学报,2000,25(3):294-296.

    7 牟志春,张社华.黄刺蛾幼虫刺毛中组胺高压液相色谱法测定.青岛医学院学报,1996,32(4):330-331.

    8 Hallman H,Farnebo LO,Hamberger B,et al.A sensitive method for the determination of plasma cate-cholamines using liquid chromatography with electrochemical detection.Life Sci,1978,23:1049.

    9 Mikhail V,Pletnikov,Steven A.Rubin,Gary J.Schwartz,et al.Effects of neonatal ra borna disease virus(BDV)infection on the postnatal develˉopment of the brain monoaminergic systems.Developmental Brain Reˉsearch,2000,119:179-185.
, 百拇医药
    10 Yiwen Zheng,Paul F Smith,Cynthia L.Darlington.Noradrenaline and serotonin levels in the guinea pig hippocampus following unilateral vestibular deafferentation.Brain Research,1999,836:199-202.

    11 Brant A De Fanti,David A Gavel,Jock S Hamilton,et al.Extracellular hypothalamic serotonin levels after dorsal raphe nuclei stimulation of lean(Fa/Fa)and obese(fa/fa)Zucker rats.Brain Research,2000,869:6-14.

    12 M CUI,Y FENG,D J McADOO,et al.Periaqueductal gray stimulation-induced inhibition of nociceptive dorsal horn neurons in rats is assoˉciated with the release of norepinephrine,serotonin,and amino acids.The Journal of Pharmacology And Experimental Therapeutics,1999,289(2):868-876.
, http://www.100md.com
    13 王琳,王天芳,康纯洁,等.消疲怡神口服液对应激大鼠神经-内分泌-免疫系统的影响.中国中医基础医学杂志,2000,6(3):22-26.

    14 刘文第,齐伟,郑惠良,等.生物样品中组织胺和去甲肾上腺素的同时测定.河南医科大学学报,1999,34(1):95-97.

    15 袁淑兰,阮金秀,杨晓敏.双柱双泵高效液相色谱电化学检测器测定大鼠脑中生物胺及其代谢产物.中国药理学与毒理学杂志,1990,4(1):4-8.

    16 Xinqiang Han,Man M,Vohra A.Sensitive method for simulataneous determination of histamine and noradrenaline with high-performance liquid chromatography electrochemistry.J Pharmcol Methods,1991,25:29.

    作者单位:510405广州中医药大学临床药理研究所

    510520广东化工制药职业技术学院

    (编辑曲 全), 百拇医药(李伟荣)