当前位置: 首页 > 期刊 > 《湖南医科大学学报》 > 1999年第2期
编号:10213952
血清糖基化磷脂酰肌醇特异性磷脂酶D的检测
http://www.100md.com 《湖南医科大学学报》 1999年第2期
     作者:唐建华 李文凯

    单位:生物化学教研室 长沙 410078

    关键词:糖基化磷脂酰肌醇特异性磷脂酶D*;血清学;方法学;人类

    湖南医科大学学报990208 提 要 利用自制的、具完整糖基化磷脂酰肌醇(GPI)结构的胎盘型碱性磷酸酶(PLAP)做底物,通过聚乙二醇/葡聚糖分相系统定性,TX-114分相定量,初步建立了检测人血清中GPI特异性磷脂酶D(GPI-PLD)的方法,并对酶促反应的某些动力学性质进行了探讨。该方法重现性好(CV=3.6%),灵敏度高(血清用量2μl即可),且经济、实用,有一定的推广价值。用该方法检测100名正常人血清,表明其GPI-PLD的活性范围为30%~50%(用转化底物的百分率表示)。

    Methodological study ont heassay of glycosylphosphatidylinos- itolspecific phospholipase D activity in serum
, 百拇医药
    Tang Jianhua Li Wenkai

    (Department of Biochemistry, Hunan Medical University, Changsha 410078)

    A method for the assay of glycosylphosphatidylinositol-specific phospholipase D(GPI-PLD) activity in human serum was established by using glycosylphosphatidylinositol(GPI) anchored placental alkaline phosphatase(PLAP) as a substrate. Serum GPI-PLD activity was determined both qualitatively and quantitatively by PEG/dextran and triton-X-114 partitioning respectively, and some kinetic properties of its enzymatic reaction were also studied. This method revealed a satisfactory reproductivity(CV=3.6%) and a high sensitivty(2μl serum was sufficient). In addition, it is practical, economical, and feasible to be widely applied. The activities of GPI-PLD measured by this method in 100 normal subjects ranged from 30% to 50%(in terms of the percentage of converting GPI anchored PLAP substrate to the anchor-free product).
, 百拇医药
    Key words glycosylphosphatidylinositol specific phospholipase D*; serology; methodology; human

    近年发现有130余种蛋白质通过糖基化磷脂酰肌醇(GPI)锚定于细胞膜表面。这些蛋白质包括胎盘型碱性磷酸酶(PLAP)、乙酰胆碱酯酶、生长因子及CD59[1]。人血浆中存在丰富的GPI-特异性磷酸脂酶D(GPI-PLD),它能在去垢剂存在下,特异性释放GPI锚定蛋白质中的磷脂酸(PA),从而使锚定蛋白质由疏水形式转变为亲水形式[2];它来源于肝脏、胰腺和骨髓[2~4]。尽管目前对其功能还不甚明了,但有报道,肝脏疾患时血清中该酶活性发生显著改变[5,6]。因此,检测血清中GPI-PLD活性将具有十分重要的临床意义。

    1 材料与方法
, 百拇医药
    1.1 材料 正常产妇新鲜胎盘由本校湘雅医院妇产科提供。正常人血标本取自湘雅医院血库。葡聚糖T500为Pharmacia产品;TX-114,1,10-二氮杂菲,Tris.HCl购自Sigma;PEG6000,二乙醇胺(DEA),磷酸对硝基苯(pNPP)等均为国产试剂;磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(PI-PLC)由美国Stevens教授赠送。超速离心机(日立)、高速冷冻离心机、台式离心机、匀浆器、分光光度计及恒温水浴箱等均为国产品。

    1.2 方法

    1.2.1 一般流程

    1.2.2 底物的制备 具完整GPI结构的PLAP按Malik等[7]方法制备,全部操作在4℃下进行。主要步骤如下:新鲜人胎盘用预冷缓冲液Ⅰ(0.25mol.L-1蔗糖,5mol.L-1MgCl2,24mol.L-1KCl,50mol.L-1Tris-HCl,pH8.4) 洗去血污,切碎,去除筋膜;匀浆两次后,4℃,8 000r.min-1离心10min;取上清液用40 000r.min-1,4℃离心1h制备胎盘细胞膜;碱性条件下(pH8.4)用预冷 正丁醇抽提出膜上具完整GPI的锚定PLAP;4℃,10 000r.min-1离心15min分相;取水相进行透析,超滤浓缩后,检测GPI结构的完整性和PLAP的活性(活性单位.L-1)。分装后贮存于-30℃。
, 百拇医药
    1.2.3 血清GPI-PLD活性的确定 37℃下,将血清(或PI-PLD)、底物与含或不含GPI-PLD抑制剂(1,10-二氮杂菲)的缓冲液Ⅱ(50mmol.L-1Tris-HCl,10mmol.L-1NaCl,2.5mmol.L-1CaCl2,0.1% TX-100,pH7.4)置水浴保温60min,制成待检测分相样品;再根据检测目的选用不同的分相系统终止反应,并对分相后的PLAP进行检测。

    1.2.4 聚乙二醇/葡聚糖分相 按Raymond等方法[8]操作。主要过程如下:制备5D/5P分相系统(即重量百分比均为5%的葡聚糖T500和PEG6000分相体系)1ml,加入待检测分相样品0.1ml;25℃,10 000r.min-1离心5min,分别取葡聚糖(D)相和PEG(P)相各50μl,检测PLAP活性。通过计算,求出每一相中PLAP的总活性,绘出PLAP的分相图谱,从而确立所检获的血清酶是GPI-PLD。
, 百拇医药
    1.2.5 TX-114分相 按Low等方法[2]进行:待检测分相样品250μl,加入250μl含1.25% TX-114的缓冲液Ⅱ,混匀;冰浴15min,使之成为均一相。取20μl均相液检测PLAP活性,由此求出总PLAP活性(T);其余混匀液转入37℃水浴15min进行分相,20℃,12 000r.min-1离心3min,取上相水溶液20μl检测PLAP活性,并求出亲水形式的PLAP的总活性(A)。再通过公式[(样品管的A/T-对照管的A/T)×100%]计算,可获得酶转化底物的百分率,即血清中GPI-PLD的活性。

    1.2.6 PLAP活性的测定 按Raymond等[9]方法进 行。主要过程:将20μl含PLAP的样品加入1ml缓冲液Ⅲ(1.01mol.L-1二乙醇胺,0.505mmol.L-1MgCl2,pH10.5),37℃预保温5min,加入100μl含5mmol.L-1磷酸对硝基苯的缓冲液Ⅲ,准确计时保温10min,用1mol.L-1NaOH终止显色,405nm波长比色。根据消光系数求出PLAP酶活性。
, 百拇医药
    2 结果与讨论

    2.1 自制底物的检定 图1结果表明,98%以上的PLAP活性分布在TX-114相中,水相几乎不能检得PLAP活性。说明制备出来的底物几乎全部是携GPI完整结构的PLAP;经纯品PI-PLC作用后,则90%以上PLAP活性转入水相,TX-114相中却不到10%。说明该酶绝大部分已被转变成亲水形式,所制备的底物完全可用以检测GPI特异性磷脂酶。实验还表明,制备后的底物,其PLAP活性为60 000IU.L-1,若分装,置-30℃贮存一年,不影响实验结果。

    图1 TX-114分相检测制备的底物

    A组:未经GPI特异性磷脂酶作用的底物 B组:底物经纯品PI-PLC作用后
, 百拇医药
    Fig. 1 Detection of the prepared substrate with the triton X-114 partitioning Group A: Substrate not incubated with GPI specific phospholipase Group B: Substrate after the incubation with purified PI-PLC

    2.2 聚乙二醇/葡聚糖分相 采用5D/5P分相系统,分别检测GPI结构完整的PLAP;经PI-PLC作用后的PLAP以及经血清作用后的PLAP见图2。由图2可见,疏水形式的具完整GPI结构的PLAP在两相中的分配为P相70%,D相30%;经PI-PLC作用后,PLAP在两相的分配均为50%;而经血清作用后,PLAP在P相的分配为30%,D相为70%。此结果与Raymond的报道一致[8]。说明血清中起作用的是GPI-PLD而不是GPI特异性磷脂酶C。由于两种特异性磷脂酶作用于磷脂酰肌醇的部位不同,故释放出亲水形式的PLAP中多糖部分的结构也不相同,从而使5D/5P分相的分配图谱也各具特征。
, 百拇医药
    图2 5D/5P分相系统中同源型PLAP的分布

    A组:未经GPI特异性磷脂酶作用的PLAP B组:经纯化的PI-PLC作用后的PLAP C组:经血清作用后的PLAP

    Fig. 2 Distribution of PLAP isoforms in the 5D/5P phase system Group A: GPI-anchored PLAP not incubated with GPI specific phospholipase Group B: PLAP follwoing incubation with purified PI-PLC Group C: PLAP following incubation with serum

    2.3 1,10-二氮杂菲对血清转换底物的抑制 不同浓度的1,10-二氮杂菲对血清转换底物的抑制作用见图3。由图3可知,随抑制剂浓度的增加,血清转换底物的活性下降;至抑制剂达1mmol.L-1时,血清转换底物的活性仅为8%。由于1,10-二氮杂菲是目前公认的GPI-PLD特异性抑制剂[9],进一步说明本文检测到的血清酶是GPI-PLD而不是GPI特异性磷脂酶C。
, 百拇医药
    图3 1,10-二氮杂菲对血清转化底物的抑制作用

    Fig. 3 1,10-phenanthroline inhibition on the conversion of GPI anchored PLAP to the anchor-free isoform after incubation with serum

    2.4 反应条件对检测血清GPI-PLD的影响

    2.4.1 缓冲液Ⅱ的pH值和去垢剂浓度 用同一份血清,保持其它条件不变,仅改变缓冲液Ⅱ的pH值,以TX-114分相观察实验结果。三次平行实验的结果(平均值)如下:pH为6时,血清GPI-PLD转化底物的百分率为50%;pH值为7.4时该率为45%;pH值为8.4时则35%。由于pH值7.4与循环血浆pH值一致,故本文选择pH7.4的缓冲液Ⅱ。同理,若仅改变缓冲液Ⅱ中TX-100的浓度,发现当TX-100浓度大于0.2%或小于0.02%以后,所测得的血清GPI-PLD活性均下降。本文选定TX-100的浓度为0.1%。
, http://www.100md.com
    2.4.2 血清保温时间 用TX-114分相,保持其他条件不变,观测保温时间为10,20,30,40,50,60,75,90min时同一份血清转化底物的百分率。三次平行实验测得的平均值相应为:12%,16%,22%,24%,29%,34%,42%,45%;由此求得的每min血清GPI-PLD转化底物的百分率对应为:1.2,0.8,0.73,0.6,0.58,0.57,0.56,0.5。由此可知,随着保温时间延长,血清每min转化底物的百分率下降,但在30min至90min时,下降幅度很慢。为了保证检测PLAP时显色适宜,本文确定血清保温时间为60min。

    2.4.3 底物用量 用TX-114分相,测得相同用量的同一份血清对1.2,0.6,0.3,0.15IU的GPI锚定PLAP底物的转化百分率(三个平行实验的平均值)相应为40%,42%,45%,40%。当底物用量超过0.6IU时,检测PLAP的显色太深,需缩短显色时间并影响结果;相反,当底物用量小于0.3IU时则显色太浅,需延长显色时间,也影响结果。故本文选定底物用量为0.3IU。
, 百拇医药
    2.4.4 血清用量 取同一份血清,用TX-114分相,观察血清用量对底物转化百分率的影响(附表)。当血清用量超过1μl时,其线性关系基本上表现为:每增加一个数量级的血清用量则底物转化百分率亦增加10%。说明该方法的线性范围较宽且检测下限极低(灵敏度很高)。本文确定血清用量为2μl,因为该用量能保证实验误差较低。

    附表 血清用量对底物转化百分率的影响(三次试验的平均值) 血清用量(μl)

    0

    0.25

    0.5

    1

    2

    4

    10
, 百拇医药
    20

    50

    100

    200

    底物转化的百分率(%)

    2

    10

    20

    30

    35

    37

    39

    41

, 百拇医药     45

    49

    51

    2.5 实验精密度 用TX-114分相,在上述选定条件下,测定同一份血清标本(一式20份)。由同一人测得其中10份的结果(±s)为46.7%±1.3%(CV=2.8%);由另一人测得另外10份的结果(±s)为45.8%±1.0%(CV=2.2%);两人20份血清标本测定的总变异系数为3.6%。表明该方法稳定可靠。另外,血清于0℃保存5天,所检获的酶活性仍无明显下降。

    2.6 正常人群血清GPI-PLD活性的测定 用该方法测100名正常人(20~55岁),结果表明其血清中GPI-PLD的活性范围(以转化底物的百分率表示)为30%~50%。此结果与Raymond的报道相一致(包括酶活性单位表示法)[5]
, http://www.100md.com
    目前,用作检测GPI-PLD活性的底物有差异表面糖蛋白(VSG),GPI锚定乙酰胆碱酯酶及GPI锚定PLAP等[10]。前两者由于制备复杂,检测方法较难推广。本文用自制的GPI 锚定PLAP做底物,在Raymond方法基础上加以修改;即以测定PLAP酶活性代替电泳法检测PLAP含量,成功地建立了检测人血清GPI-PLD 的方法。与Raymond的方法相比较,本文的方法血清用量仅2μl,底物用量不足 1IU,CV=3.6%;而Raymond的方法却分别为20μl,800IU和9%。另外,他们的方法需梯度凝胶电泳和光密度计等;本文方法仅需分光光度计,设备简单,灵敏度高,便于推广。

    中国图书分类号 R446.112 参考文献

    [1]Nosjean O, Clivier N. Mammalian GPI protein: sorting, membrane residence and functions. Biochim Biophys Acta, 1997,1331:153-186
, 百拇医药
    [2]Low MG, Huang KS. Factors affecting the ability of GPI-PLD to degrade the membrane anchors of cell surface proteins. Biochem J, 1991,279:483-487

    [3]Mets CN, Zhang YY, Guo Y, et al. Production of GPI-PLD by the islets of langerhans. J Biol Chem, 1991,266:17733-17736

    [4]Xie MS, Low MG. Expression and secretion of GPI-PLD by myeloid cell lines. Biochem J, 1994,297:547-554

    [5]Raymond FD, Fortunato G, Moss DW, et al. GPI-PLD activity in health and disease. Clin Sci, 1994,86:447-451
, 百拇医药
    [6]Moss DW. Physicochemical and pathophysiological factors in the release of membrane-bound alkaline phosphatase from cells. Clin Chim Acta, 1997,257:133-140

    [7]Malik AS, Low MG. Conversion of human PLAP from a high Mr form to a low Mr form during butanol extraction. Biochem J, 1986,240:519-527

    [8]Raymond FD, Moss DW, Fisher D. Phase partitioning detects differences between phospholipase-released forms of ALP: a GPI-linked protein. Biochim Biophys Acta, 1993,1156:117-122

    [9]Raymond FD, Fortunato G, Moss DW. A method for the assay of GPI-PLD activity in serum. Clin Chim Acta, 1993,215:139-152

    [10]余明琨,龚隽.糖基磷脂酰肌醇专一的磷脂酶D.生命的化学,1996,4:30-32

    收稿日期:1998-05-20, http://www.100md.com