李超英 姜金慶 李鳳云 楊金明 吳世秀 劉明成
摘要:采用優(yōu)化的碳化二亞胺法制備睪酮(TES)人工抗原,免疫新西蘭大白兔制備多克隆抗體,建立間接競爭ELISA標準曲線。標準曲線在PBS中的線性檢測范圍為0.096~92.200 ng/mL,相關系數(shù)R2=0.972 2,半數(shù)抑制濃度(IC50)為2.800 ng/mL,最低檢測限(LOD)為0.035 ng/mL;抗體與去甲睪酮的交叉反應率為22.3%,與其他檢測化合物的交叉反應很小或忽略不計。羊尿20倍稀釋后進行添加回收試驗,其添加值與檢測值的相關系數(shù)為0.985 2。因此,該免疫學方法可用于動物尿液中睪酮殘留水平的定量分析。
關鍵詞:睪酮;人工抗原;多克隆抗體;間接競爭ELISA
中圖分類號:S859.79文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2012)16-3554-03
Preparation and Its Immunoassay of Testosterone Polyclonal Antibody
LI Chao-ying1,2,JIANG Jin-qing2,LI Feng-yun2,YANG Jin-ming2,WU Shi-xiu2, LIU Ming-cheng2
(1. Centre of Laboratory Animal, Xinxiang Medical University, Xinxiang 453003, Henan,China;
2. College of Animal Science, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, Henan,China)
Abstract: A standard curve of indirect competitive ELISA (icELISA) was developed for the determination of testosterone (TES) residue in urine. The artificial antigen of TES was synthesized by carbodiimide method (EDC) and then used to immune New Zealand white rabbits for the preparation of polyclonal antibody. The results showed that the linear detecting range of the standard curve in PBS was from 0.096 to 92.200 ng/mL, the correlation coefficient (R2) was 0.972 2, the limit of detection(LOD) and IC50 value was 0.035 ng/mL and 2.800 ng/mL, respectively. The cross-reactivity of the antibody to nortestosterone was 22.3% and slight or negligible to other compounds. Under 20-fold dilution in sheep urine, a correlation coefficient of 0.985 2 between concentration added and concentration determined was observed. It indicated that this assay could be incorporated into a quantitative monitoring program for the rapid screening of TES residue in urine.
Key words: testosterone; artificial antigen; polyclonal antibody; indirect competitive ELISA
類固醇激素是生物體內(nèi)產(chǎn)生的一類調(diào)節(jié)機體代謝功能的微量物質(zhì),又稱化學信息素。此類物質(zhì)有較強的蛋白質(zhì)同化作用,可以提高蛋白質(zhì)沉積,降低脂肪含量,從而提高飼料轉(zhuǎn)化效率[1]。睪酮是哺乳動物體內(nèi)常見的具有雄激素作用的類固醇激素,它可以增加肌肉含量,提高骨骼強度,并在雄性生殖器官的發(fā)育中發(fā)揮重要作用,因而在臨床醫(yī)學中得到應用。外源性睪酮也被運動員非法使用,以提高比賽成績;養(yǎng)殖場使用睪酮激素后,可以提高經(jīng)濟效益。然而,長期攝入睪酮類激素會導致消費者內(nèi)分泌紊亂、性早熟,大大增加致癌、致畸的風險[2]。因此,自1986年以來,歐盟委員會就禁止在肉食性動物養(yǎng)殖中以促進生長為目的使用自然或人工合成的激素,以保護消費者可能因食用激素的殘留物或其代謝物而引起的發(fā)育問題、神經(jīng)問題、遺傳毒性和癌癥問題[3]。睪酮傳統(tǒng)的理化檢測方法包括液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)[1,4]和氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS/MS)[5]等方法。這些方法靈敏度高、特異性強,但樣品前處理繁瑣,不適合大批量的市場監(jiān)測要求。而免疫學檢測方法建立在抗體對抗原的分子識別上,其主要優(yōu)點是親合力高、快速、簡單、經(jīng)濟實用,能夠?qū)崿F(xiàn)對生物液體的小體積、大批量檢測,逐漸成為世界各國有毒有害殘留物快速檢測的方法之一[6]。
本研究以睪酮標準品為起始反應物,經(jīng)過一系列化學反應制備人工抗原,通過免疫新西蘭大白兔獲得兔抗睪酮的血清,建立間接競爭ELISA檢測方法。該研究可以優(yōu)化液質(zhì)聯(lián)用和氣質(zhì)聯(lián)用等理化方法的樣品前處理過程,同時為免疫檢測試劑盒和試紙條的研制提供基礎。
1材料與方法
1.1試劑與材料
睪酮(TES)、19-去甲睪酮、勃地酮、雌二醇、群勃龍、甲睪酮、醋酸氯睪酮等標準品購自德國Dr公司;碳化二亞胺(EDC)、弗氏完全佐劑(FCA)、弗氏不完全佐劑(FIA)由美國Pierce公司生產(chǎn);N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)由日本株式會社生產(chǎn);琥珀酸酐、牛血清白蛋白(BSA,MW67 000)、雞卵清蛋白(OVA,MW45 000)、羊抗兔酶標二抗(GaRIgG-HRP)、透析袋等購自華美生物工程公司,其他試劑均為分析純。
1.2儀器與設備
MULTISKAN MK3酶標儀和GS15R高速冷凍離心機(美國Thermo公司);DU800核酸蛋白分析儀(美國Beckman-Coulter公司);SZ-97自動三重蒸餾水器(上海雅榮生化儀器有限公司);PHS-3TC精密酸度計(上海天達儀器有限公司)。
1.3人工抗原的合成
參照文獻[3],采用優(yōu)化的EDC兩步法合成TES人工抗原(圖1)。準確稱取TES 88 mg溶于6 mL無水吡啶,然后加入150 mg的琥珀酸酐,50 ℃避光攪拌反應24 h。氮吹儀吹干吡啶,獲得淡黃色油脂狀物,5% NaHCO3溶解后,用乙醚洗滌2次,然后用H2SO4進行酸化。離心后棄上清液,殘余物用無水硫酸鈉干燥,并用乙醚重結晶搗碎,揮發(fā)干溶劑所得淡黃色固體物即為半抗原TES琥珀酸酯。
將38 mg TES琥珀酸酯用3 mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解后,加入12 mg NHS 和 38 mg EDC,37 ℃條件下避光反應24 h。離心后取上清液逐滴加入到5 mL含66 mg BSA(或40 mg OVA)的PBS緩沖液中,37 ℃條件下避光振蕩反應6 h。反應完成后先用蒸餾水透析3 d,再用PBS透析3 d,紫外掃描透析液無小分子吸收峰時分裝于安瓿瓶中,-20 ℃凍干保存。用DU800核酸蛋白分析儀掃描人工抗原,進行紫外掃描圖譜鑒定。
1.4多克隆抗體的制備
參照文獻[7]和[8]的方法,制備兔抗TES多克隆抗體。首免用等體積FCA乳化免疫抗原,劑量為500 μg/只(以載體蛋白含量計算)。以后每隔4周加強免疫1次,改用FIA乳化,共強化免疫4次。5免后10 d心臟采血,室溫靜置2 h,4℃過夜后離心,收集上清,飽和硫酸銨三步鹽析法純化抗體。多克隆抗體加入疊氮鈉(V/V,0.02%)后分裝,-70 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.5免疫學檢測方法的建立
間接ELISA和間接競爭ELISA操作程序參考文獻[9]。方陣滴定法優(yōu)化檢測抗原(TES-OVA)濃度和多抗(TES pAb)稀釋倍數(shù),以B/B0值(B是標準品不同稀釋度時A450nm值,B0是不加標準品時A450nm值)為縱坐標,以標準品不同稀釋度的對數(shù)值為橫坐標,擬合建立間接競爭ELISA標準曲線,進行相關分析。靈敏度用IC50值表示,代表標準品與檢測抗原偶聯(lián)時的半數(shù)抑制濃度;線性范圍表示最大信號值20%~80%的抑制率(IC20-IC80);最低檢測限(LOD)以IC15值計算[10]??贵w特異性以交叉反應率(CR)表示[3],計算公式是:CR=■×100%,CR越低,抗體特異性越強。
1.6添加回收試驗
將20 mL羊尿充分搖勻,3 000 r/min離心10 min后取上清液,然后用PBS稀釋10倍后直接檢測。用甲醇配制TES標準品母液,再用PBS稀釋成不同的加標濃度檢測液,比較添加值和ELISA檢測值之間的相關關系(相關系數(shù)),驗證免疫學檢測方法的有效性。
2結果與分析
2.1人工抗原紫外特征
在220~400 nm紫外光區(qū)分別對TES、BSA和TES-BSA進行紫外掃描,結果如圖2所示。TES的最大吸收峰在248 nm,BSA的最大吸收峰在279 nm,而TES-BSA人工抗原的特征吸收峰發(fā)生了明顯的偏移,其紫外光譜具有明顯的TES和BSA疊加的特性,證明偶聯(lián)成功。
2.2間接競爭ELISA標準曲線
依據(jù)檢測抗原和多克隆抗體用量少的原則,選擇A450 nm值為1.5~2.0左右時,檢測抗原和TES pAb的最大稀釋倍數(shù)為理想工作濃度(數(shù)據(jù)未顯示),因此確定本試驗體系TES-OVA最佳包被質(zhì)量濃度為2 μg/mL,抗TES pAb的最佳工作的稀釋度為1∶104。優(yōu)化的間接競爭ELISA標準曲線如圖3所示,該曲線的回歸方程式為y=-9.817 0 lnx+48.236 0(R2=0.972 2),IC50為2.8 ng/mL,表明TES pAb具有較高的靈敏度。根據(jù)公式計算出標準曲線在PBS中的線性檢測范圍為0.096~92.200 ng/mL,最低檢測限為0.035 ng/mL。
2.3抗體特異性
特異性是免疫測定方法中的固有現(xiàn)象,通過測定各種物質(zhì)的IC50值,然后計算其交叉反應率(CR)。因此,在間接競爭ELISA檢測過程中,用蛋白同化激素結構類似物代替TES標準品溶液,測定不同競爭物的IC50值,計算交叉反應率,結果見表1。從結果來看,去甲睪酮(22.3%)與TES有較大的交叉反應,這說明TES甾環(huán)結構上A和B環(huán)對其性質(zhì)影響較大。而其他競爭物的交叉反應率很小或沒有,說明其競爭物的三維結構差異較大。結果表明,該免疫學方法可用于TES殘留水平的檢測。
2.4添加回收試驗
將羊尿稀釋20倍后添加不同濃度的TES標準品溶液,比較添加濃度和檢測值之間的相關系數(shù),其結果見圖4。由圖4可知,數(shù)據(jù)點分布于趨勢線的兩側(cè),檢測回歸方程式為y=0.918 6 x+1.456 9(R2=0.985 2)。這表明本研究建立的ELISA檢測值具有較高的符合性,可用于動物源樣品中TES含量分析的大量篩選。
3結論
人工抗原能否刺激動物產(chǎn)生針對半抗原的特異性抗體,是判斷人工抗原合成成敗的關鍵。本試驗利用合成的免疫原(TES-BSA)對新西蘭大白兔進行免疫,并對抗體進行了初步評價。結果表明,合成的人工抗原能有效刺激機體產(chǎn)生特異性免疫應答,獲得了較高效價的多克隆抗體,抗體的特異性好、親和力強,可滿足動物性食品中TES的安全評價需要??梗裕牛佣嗫寺】贵w的制備為建立體液中TES殘留檢測的ELISA方法及開發(fā)TES快速檢測試劑盒奠定了基礎。
參考文獻:
[1] 牛晉陽,孫煥,李瑩瑩. 高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定豬肉中10種類固醇類激素殘留[J]. 食品科學,2010,31(4):230-232.
[2] DAESELEIRE E, VANDEPUTTE R, PETEGHEM C V. Validation of multi-residue methods for the detection of anabolic steroids by GC-MS in muscle tissues and urine samples from cattle [J]. Analyst,1998,123(12):2595-2598.
[3] 姜金慶,張海棠,李廣領,等. 19-去甲睪酮人工抗原及免疫學特性[J]. 農(nóng)業(yè)生物技術學報,2010,18(5):725-731.
[4] SHAO B, ZHAO R, MENG J, et al. Simultaneous determination of residual hormonal chemicals in meat, kidney, liver tissues and milk by liquid chromatography-tandem mass spectrometry [J]. Analytical Chimica Acta,2005,548(1-2):41-50.
[5] HARTMANN S, STEINHART H. Simultaneous determination of anabolic and catabolic steroid hormones in meat by gas chromatography-mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography B,1997,704(1-2):105-117.
[6] 李超英,姜金慶.諾氟沙星單克隆抗體的制備及初步應用[J]. 食品工業(yè)科技,2011,32(9):210-213.
[7] 張紅琳,陳昌云,周紅霞,等.抗萊克多巴胺多克隆抗體的制備[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學,2011,50(9):1836-1841.
[8] 姜金慶,楊雪峰,王自良,等. 氟喹諾酮類藥物多殘留免疫學檢測方法的建立[J]. 中國預防獸醫(yī)學報,2011,33(11):887-892.
[9] JIANG J Q, ZHANG H T, LI G L, et al. Preparation of anti-nortestosterone antibodies and development of an indirect heterologous competitive enzyme-linked immunosorbent assay to detect nortestosterone residues in animal urines[J]. Analytical Letters,2011,44(14):2373-2393.
[10] JIANG J Q, ZHANG H T, WANG Z L, et al. Monoclonal antibody-based ELISA and colloidal gold immunoassay for detecting 19-nortestosterone residue in animal tissues[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2011,59(18):9763-9769.