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)在臨床實驗診斷中的一些應(yīng)用和研究進展。

一、基本知識

⒈電泳的基本原理不同物質(zhì)的質(zhì)點由于帶電性質(zhì)的不同，在一定的電場強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，在一定強度的電場中移動，設(shè)電場強度為E，粒子的移動速度為v，v/E表示單位電場強度下帶電粒子運動速度，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，在溶液中離解后形成的離子并非球形，因而實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電場強度電場強度也稱電位梯度，它是指單位長度的電位降。電場強度對電泳起重要的作用。電場強度愈大，則帶電粒子的移動愈快。根據(jù)所用電場強度大小，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溶液離子強度離子強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酰化形成的纖維素醋酸酯，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，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）等電點是蛋白質(zhì)的一個重要性質(zhì)，測定等電點的方法是在不同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。按照蛋白質(zhì)等電點不同而進行分離的電泳方法稱為蛋白質(zhì)等電聚焦電泳。由于其分辨率可達到0.01pH單位，故特別適用于分離分子量相近而等電點不同的蛋白質(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。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)電泳的熱擴散和試樣擴散的難題，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，現(xiàn)已開始在臨床實驗診斷中得到逐步地應(yīng)用。

三、臨床應(yīng)用及進展

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補體激活區(qū)帶電泳β2區(qū)帶的C3由于補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、血漿銅藍蛋白缺乏病和C1酯酶抑制物缺乏病等，但實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行分離的，不同的電泳方法具有不同的電場強度、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)。可采用二維電泳分析了尿液中的蛋白質(zhì)，并進一步確定是區(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)，可進行腦脊液（CSF）的蛋白電泳。腦脊液進預(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的方法進行測定。

綜上所述，蛋白電泳在臨床實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）?？梢灶A(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)用于臨床實驗室診斷。