亮氨酸（Leu）检测

发布时间：2025-06-25 09:19:32 阅读量：1 作者：生物检测中心
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亮氨酸（Leu）检测：原理、意义与应用

亮氨酸（Leucine, Leu） 是人体必需氨基酸之一，属于支链氨基酸（BCAAs）。它在蛋白质合成、能量代谢（尤其在肌肉组织中）、血糖调节及信号传导（如激活mTOR通路）中发挥关键作用。检测体内亮氨酸水平对多种生理和病理状态的评估至关重要。

一、 为何检测亮氨酸？

  1. 枫糖尿症（MSUD）的诊断与监测： 这是一种罕见的常染色体隐性遗传病，由于支链α-酮酸脱氢酶复合体缺陷，导致亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸及其毒性酮酸在体内异常蓄积，严重损害神经系统。新生儿筛查和患者治疗期间的定期监测是其核心应用。
  2. 氨基酸代谢紊乱评估： 辅助诊断其他影响氨基酸代谢的遗传性或获得性疾病。
  3. 营养状况评估：
    • 蛋白质营养评价： 监测蛋白质-能量营养不良或评估营养支持效果。
    • 特殊营养需求： 评估运动员、老年人或特定疾病状态（如严重创伤、烧伤、慢性消耗性疾病）对支链氨基酸的需求。
  4. 肝肾功能评估：
    • 肝脏疾病： 严重肝病（如肝硬化、肝衰竭）可能影响氨基酸代谢模式，亮氨酸水平变化可作为辅助指标。
    • 肾脏疾病： 慢性肾病可能影响氨基酸代谢和排泄。
  5. 代谢与内分泌研究： 研究亮氨酸在胰岛素分泌、肌肉蛋白质合成与分解、能量代谢等过程中的作用。
  6. 危重症监护： 监测重症患者的代谢状态和营养支持方案的调整。
  7. 癌症研究： 某些肿瘤可能表现出特定的氨基酸代谢改变。

二、 主要检测方法与原理

  1. 高效液相色谱法（HPLC）：

    • 原理： 利用氨基酸在固定相和流动相之间分配系数的差异进行分离。样本经过去蛋白等前处理后注入色谱柱，不同氨基酸按特定顺序流出，被检测器（常用紫外或荧光检测器，检测前氨基酸通常需衍生化以增强信号）检测。
    • 特点： 曾是金标准，分离效果好，特异性高，可同时定量多种氨基酸（包括其他BCAAs和相关代谢物）。但耗时相对较长，操作较复杂。

  2. 液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）：

    • 原理： 结合了液相色谱的高效分离能力和质谱的高灵敏度、高特异性检测能力。样本中的亮氨酸经色谱分离后进入质谱仪，在离子源电离，经质量分析器（如三重四极杆）根据质荷比筛选特征离子进行检测和定量（常用同位素内标法）。
    • 特点： 当前的主流方法。灵敏度高、特异性强、准确性好，所需样本量少，分析速度快，可同时检测多种氨基酸和代谢物（如MSUD中的亮氨酸及其酮酸）。是新生儿筛查MSUD的首选方法。

  3. 酶法：

    • 原理： 利用亮氨酸脱氢酶（LeuDH）等特异性酶的催化反应。亮氨酸在辅酶（NAD+）存在下被氧化脱氨生成相应酮酸和还原型辅酶（NADH）。通过监测NADH在特定波长（如340nm）处吸光度的变化来定量亮氨酸。
    • 特点： 操作相对简便快速，常用于自动化生化分析仪。但特异性可能不如色谱/质谱方法（可能受结构类似物干扰），通常用于血浆/血清亮氨酸浓度测定，不太适合复杂样本或新生儿筛查。

  4. 快速检测/干血斑法：

    • 原理： 主要用于新生儿筛查。采集足跟血于专用滤纸片上制成干血斑（DBS）。DBS经处理后，通常采用LC-MS/MS或荧光法/比色法测定亮氨酸（或其与其它BCAAs的比值）。
    • 特点： 样本采集、存储和运输简便，成本低，适合大规模筛查。

三、 样本采集与处理

  • 常用样本类型：
    • 血浆/血清： 最常用。需空腹采血（通常禁食8-12小时），避免溶血。离心分离后尽快分析或冻存（-70°C至-80°C最佳）。
    • 尿液： 需收集24小时尿或定时尿，记录总量。添加防腐剂（如甲苯、盐酸）。常用于评估氨基酸排泄量。
    • 干血斑（DBS）： 新生儿筛查标准样本。指尖或足跟采血，均匀浸润滤纸片，室温干燥后邮寄。
    • 脑脊液： 在特定神经系统疾病诊断或研究中使用。
  • 注意事项： 严格规范采样时间（空腹状态）、容器选择（避免污染）、及时处理（防止细胞代谢影响血浆浓度）、快速冷冻保存（-20°C短期，-70°C长期）。运输需保持低温。

四、 结果解读与应用场景

  • 参考范围： 亮氨酸参考范围因年龄、检测方法、实验室及样本类型（血浆/血清/尿）而异。

    • 成人血浆/血清：典型范围约为 75 - 175 μmol/L（空腹）。
    • 新生儿/儿童：参考范围通常更高（尤其在新生儿期），需使用年龄特异性参考值。
    • 尿液（24小时排泄量）：范围差异大，需查阅具体实验室报告。
    • 关键提示： 务必使用检测实验室提供的相应样本类型和人群的参考范围进行解读。

  • 结果升高的意义：

    • 枫糖尿症（MSUD）： 显著升高（常>400 μmol/L，严重者可达数千），是诊断的关键指标。
    • 其他有机酸血症/氨基酸代谢病。
    • 严重肝病。
    • 高蛋白饮食或BCAA补充后（短暂性）。
    • 某些感染、创伤或应激状态。
    • 未控制的糖尿病酮症酸中毒（可能影响代谢）。

  • 结果降低的意义：

    • 蛋白质-能量营养不良（如夸希奥科病）。
    • 肾病综合征（尿中丢失增加）。
    • Hartnup病（肠道吸收和肾小管重吸收障碍）。
    • 严重吸收不良综合征。
    • 某些内分泌疾病（如皮质醇增多症可能促进蛋白质分解）。

  • 应用场景决策：

    • 新生儿筛查： 首选LC-MS/MS检测DBS中的亮氨酸及异亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸等比值。
    • MSUD确诊与治疗监测： LC-MS/MS或HPLC同时检测血浆亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸及其酮酸、别异亮氨酸（关键指标），频率依病情控制情况而定。
    • 临床营养评估/肝功能评估： 酶法或LC-MS/MS检测血浆/血清亮氨酸（常作为氨基酸谱的一部分）。
    • 科研： LC-MS/MS为首选，因其高特异性、灵敏度和多组分分析能力。

五、 重要注意事项

  1. 结果解读的复杂性： 亮氨酸水平受多种因素影响（饮食、采血时间、药物、应激、肝肾功）。单一数值需结合临床症状、病史、其他生化指标（如其他BCAAs、乙酰乙酸、3-羟基丁酸、氨基酸谱、肝肾功能、营养指标）及基因检测（针对遗传病）进行综合判断。
  2. 方法学差异： 不同检测方法的结果可能存在差异，纵向监测最好在同一实验室使用相同方法进行。
  3. 样本质量： 溶血、脂血、延迟处理或不当储存会显著影响结果准确性。
  4. 专业咨询： 亮氨酸检测结果的临床解读需要由医生（如遗传代谢病专科医生、营养科医生、内分泌医生、儿科医生）或相关领域专业人士完成，切勿自行诊断或治疗。

总结：

亮氨酸检测是临床医学和基础研究中一项重要的生化分析技术。它在枫糖尿症的筛诊监、氨基酸代谢紊乱评估、营养状态判断、肝肾疾病研究等方面具有核心价值。随着LC-MS/MS技术的普及，检测的灵敏度、特异性和效率得到极大提升。准确解读检测结果需要充分考虑方法学、样本类型、个体状况及临床背景，由专业医疗人员进行，为精准诊断、有效治疗和深入研究提供关键依据。

参考文献格式示例 (供扩展阅读用)：

  1. Blau, N., Duran, M., Gibson, K. M., & Dionisi-Vici, C. (Eds.). (2014). Physician's Guide to the Diagnosis, Treatment, and Follow-Up of Inherited Metabolic Diseases. Springer.
  2. Chace, D. H., et al. (2003). Rapid diagnosis of maple syrup urine disease in blood spots from newborns by tandem mass spectrometry. Clinical Chemistry, 49(8), 1284-1292.
  3. El-Khoury, A. E., et al. (2000). Validation of a tracer perturbation technique to measure in vivo leucine oxidation in humans. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 278(2), E286-E294. (应用示例)
  4. Holeček, M. (2018). Branched-chain amino acids in health and disease: metabolism, alterations in blood plasma, and as supplements. Nutrition & Metabolism, 15(1), 33.
  5. ​MacLean, D. A., Graham, T. E., & Saltin, B. (1994). Branched-chain amino acids augment ammonia metabolism while attenuating protein breakdown during exercise. American Journal of Physiology-Endocrinology And Metabolism, 267(6), E1010-E1022. (运动医学应用)