HRP底物的贮存和实验方法

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酶标记物是免疫 酶技术中的关键试剂。由于具备易于提取、价格实惠、性质稳定等优点，HRP已成为ELISA实验中应用最广泛的标记酶。由于HRP在辣根中含量很高，因为又称为辣根过氧化物酶。

HRP是一种分子 量达44 000的糖蛋白，由无色的酶蛋白和深棕色的铁卟啉结合而成，中性糖和氨基糖约占18%，主要有甘露糖、木糖、阿拉伯糖和己糖胺等。每一个HRP分子中含一个氯化血红素IX作辅基，该辅基在403nm波长处有最大吸收峰，而去辅基的酶蛋白在275nm波长处有最大吸收。

HRP在403nm的OD值与275nm的OD值之比，也就是所谓的RZ(Reinheits Zahl)值。RZ值仅说明血红素基团在HRP中的含量，并非表示HRP制剂的真正纯度，而且RZ值高的HRP制剂，并不意味着酶活性也高。但可以一纯酶溶液在10mm光径403nm波长下的吸光度来计算酶浓度[1%(W/V)酶溶液吸光度为22.5，浓度为227umol/L]。

纯HRP干燥贮存于–20oC可保持稳定，使用1.36 mol/L甘油、10mmol/L磷酸钠、30umol/L牛血清白蛋白和20umol/L细胞色素C(pH 7.4)溶液作为基质冷冻保存，可使酶结合物稳定数年。HRP对热及有机溶剂的作用比较稳定，用甲苯与石蜡切片处理或用纯乙醇或l0%甲醛水溶液固定做冷冻切片，均不能使其活性改变。氰化物或硫化物在10–5～10–6mol/L浓度时具有可逆性地抑制HRP的作用;氟化物、叠氮化合物或羟胺仅在高于10-3mol/L浓度时抑制HRP;HRP还可被羟甲基过氧化氢不可逆地抑制。强酸也是HRP的强烈的抑制剂。因此，在酶免疫测定常选用上述的某些化合物如氟化钠、叠氮钠和强酸等作为酶反应的终止剂。此外，在配制酶免疫测定的稀释缓冲液时，为防止酶失活，应避免使用叠氮钠作防腐剂。

HRP的同工酶主要可分为三种类型：①含糖量高的酸性同工酶。②等电点接近于中性(或微碱)的含糖量相对较低的同工酶。③含糖量低的碱性(PI>11)同工酶。

酶免疫试验中所使用的HRP，以PI为8.7～9.0的所谓“C”同工酶为主要组成成分，其他同工酶的活性则很低。“C”同工酶的共价结构由2个密切接近的区域组成，血红素基团则位于其间而成夹心结构，糖链以8个不同的部位结合于多肽。天然的酶所带的纯电荷极少;无游离的。—氨基，仅有2个可测出的组氨酸，6个赖氨酸似乎全被糖链外壳所遮盖。因此，HRP一般仅有1～2个可用于耦联的氨基。

根据HRP的催化特性，ELISA中一般使用过氧化氢(H2O2)作为HRP底物之一，在供氢体(即色原底物)存在时，HRP与H2O2的反应迅速而又专一。由图4可见，HRP被H2O2二价地氧化形成复合物I，而复合物I又可与氢供体的二步连续的单价相互作用而还原至起始状态。复合物Ⅱ是被氧化的带一个电子的中间产物，当H2O2过量，由于复合物Ⅲ或Ⅳ的形成，酶活性受抑制(以后补上)。

30%的H2O2并不稳定。由于H2O2既为HRP的底物，也为其抑制剂，因而ELISA要想得到满意的测定结果，H2O2必须限定在一定的浓度范围内，终浓度通常为2～6 mmol/L。然而在实际研究工作中，一般很少注意这一点。大多数研究者所使用的H2O2的浓度常较理想反应所需的量大2～4倍。吸附于固相的HRP较游离的HRP更易受过量H2O2的抑制。如果30%H2O2贮存液浓度经测定证实确为30%，则稀释10 000—12 000倍常是较为理想的底物。H2O2的摩尔消光系数为10mm光径240nm波长下为43.6，因此，可通过这种方式来检测H2O2工作溶液的浓度。

固相ELISA中，当温度高于20oC时，HRP活性常较低，在底物溶液中加入非离子去垢剂聚山梨醇-20或TritonX-100可延迟HRP的失活，且可使反应温度加大，但非离子去垢剂的这种酶活性保护效应依氢供体的不同而有差异。如以2,2’-联氮-双-[3-乙基苯并噻唑啉]-6-磺酸(ABTS)为氢供体，则只能保护20%的酶活性，而以邻联茴香胺(ODA)为氢供体时，酶活性的保护提高至90%。

(一)　酶制剂及其底物

凡无毒性又能呈现有色化学反应的酶，原则上均可作为标记用。但作为标记抗体用的酶应满足下列要求：(1)来源方便，易于纯化;(2)比活性高，性质稳定;(3)酶活性和量能用简单方法测定。目前在免疫酶技术中常用的酶为辣根过氧化物酶(HRP)和硷性磷酸酶(AP)，其次还有葡萄糖氧化酶，β-半乳糖苷酶、溶菌酶和苹果酸脱氢酶等。

由于辣根过氧化物酶(Horseradish Peroxidase, HRP)比活性高，稳定，分子量小，纯酶容易制备，所以最常用。HRP广泛分布于植物 界，辣根中含量高，它是由无色的酶蛋白和棕色的铁卟啉结合而成的糖蛋白，糖含量18%。HRP由多个同功酶组成，分子量为40,000,等电点为PH3～9,酶催化的最适PH因供氢体不同而稍有差异，但多在PH5左右。酶溶于水和58%以下饱和度硫酸铵溶液。HRP的辅基和酶蛋白最大吸收光谱分别为403nm和275nm，一般以OD403nm /OD275nm的比值RZ(德文Reinheit Zahl)表示酶的纯度。高纯度的酶RZ值应在3.0左右(最高可达3.4)。RZ值越小，非酶蛋白就越多。值得注意的是，纯度并不表示酶活性，如当酶变性后，RZ值仍可不变。

HRP的催化反应需要底物过氧化氢(H2O2)和供氢体(DH2)。供氢体多为无色的还原型染料，通过反应可生成有色的氧化型染料(D)。酶促反应的过程如下:

HRP

DH2+H2O2────→D+2H2O

供氢体的种类很多，形成的产物特点不一。如DAB(3.3-二氨基联苯胺)的反应产物为不溶性沉淀物，并有电子密度，故适宜于做免疫酶染色或电镜观察。5AS(5-氨基水杨酸)早期曾用于ELISA，但其溶解度不够大，且空白孔不易控制到无色，现已很少应用。OT(邻联甲苯胺)的特点是能产生鲜艳的蓝绿色产物且灵敏度较高，但反应中受温度影响较大，而且由于产物不稳定，需要在短时间内进行测定。目前用得较广泛和较满意的供氢体是：OPD(邻苯二胺)和TMB(四甲基联苯胺)。前者形成的产物为深桔黄色或棕色，后者产物为蓝绿色，二者的可溶性均好，在避光处颜色稳定，空白可近于无色，灵敏度上据报道后者比前者可高4倍以上。另外，还有一种供氢体称ABTS[2, 2'-边氮基-双(3-乙基苯并噻吡咯啉-6磺酸)]，其反应产物呈蓝绿色，且灵敏度和稳定性均好。尤其是在致癌的潜在可能性方面，ABTS与TMB皆是值得被优选的供氢体。

由于HRP的底物H2O2本身又是酶的抑制剂，因此酶促反应中使用的H2O2不能过量。应控制在经较短时间反应后呈色即达高峰(说明H2O2已消耗殆尽)。这样即使再延长时间也不会增加反应产物的颜色。。(中国酶制剂www.cnenzyme.com)

(二)　HRP标记抗体的方法

酶与抗体交联的方法有许多种,根据酶的结构不同可采用不同的方法。对于制备HRP结合物，可用戊二醛二步法和过碘酸钠法。尤以简易过碘酸钠法更为常用。

戊二醛二步法

1.　原理：戊二醛为一种双功能试剂，通过其醛基分别与酶和免疫球蛋白上的氨基共价结合，形成酶-戊二醛-免疫球蛋白结合物。

2.　标记步骤：

(1)　称取HRP25mg溶于1.25%戊二醛溶液中，于室温静置过夜。

(2)　反应后的酶溶液经Sephadex G-25层析柱，用生理盐水洗脱。流速控制在1ml/1分钟，收集棕色流出液。如体积大于5ml，则以PEG浓缩至5ml。放置25ml小烧杯中，缓慢搅拌。

(3)　将待标记的抗体12.5mg用生理盐水稀释至5ml，搅拌下逐滴加入酶溶液中。

(4)　用1M PH9.5碳酸缓冲液0.25ml，继续搅拌3?小时。

(5)　加0.2M赖氨酸0.25ml，混匀后，置室温2小时。

(6)　在搅拌下逐滴加入等体积饱和硫酸铵，置4℃1小时。

(7)　3000rpm离心半小时，弃上清。沉淀物用半饱和硫酸铵洗二次，最后沉淀物溶于少量0.15M PH7.4的PBS中。

(8)　将上述溶液装入透析袋中，对0.15M PH7.4的PB缓冲盐水透析，去除铵离子后(用萘氏试剂检测)，10,000rpm离心30分钟去除沉淀，上清液即为酶结合物，分装后，冰冻保存。。(中国酶制剂www.cnenzyme.com)

3.　结果判定：

(1)　定性及效价滴定：用特异性抗原(或抗体)同酶标记抗体(或抗免疫球蛋白抗体)作双向琼脂扩散试验或免疫电泳试验。然后用酶的底物使沉淀弧显色，可初步鉴定其活性。最后以直接ELISA法(或在正式实验系统里)对酶结合物进行滴定( 见本节 (三)工作浓度的选择)。

(2)　定量和克分子比值测定：可用分光光度计测定(光程1cm)。

酶量(mg/ml)=OD403nm×0.4

IgG量(mg/ml)=OD280nm-OD403nm×0.42)×0.94×0.62

酶量(mg/ml)　　 IgG量(mg/ml) 　　酶量

克分子比值=──────── ÷ ─────── = ─── × 4

40,000 　　　　　　160,000　　　IgG量

(3)　本法标记步骤比较简单，重复性好。缺点是酶的利用率低，一般只有2～4%的酶与蛋白质结合。

4.　试剂及器材：

(1)　0.1M PH6.8磷酸缓冲盐水(PBS)：取0.2M Na2HPO4 49ml, 0.2M NaH2PO4 51ml，NaCl1.8克，加蒸馏水至200ml。

(2)　1.25%戊二醛液：取25%戊二醛50ml与PH6.8的PBS1ml混合。

(3)　1M PH9.5碳酸盐缓冲液：取1M碳酸钠3ml与1M碳酸氢钠7ml混合。

(4)　0.2M赖氨酸溶液：称赖氨酸29.2mg溶于0.01M PH9.5碳酸缓冲液1ml中。

(5)　0.15M PH7.4 PBS及生理盐水。

(6)　PH7.8饱和硫酸铵溶液及半饱和硫酸铵溶液。

(7)　萘氏试剂及聚乙二醇(PEG，MW2000)。

(8)　纯化的特异性抗体或抗Ig抗体。

(9)　HRP(RZ>3.0)。

(10) Sephadex G-25层析柱(2cm×50cm)。

(11) 搅拌器，分光光度计，离心机。

(12) 透析袋，大、小烧杯，试管，吸管等。

简易过碘酸钠法

本法是以NaIO4先将HRP表面的糖分子氧化成醛基，然后再与Ig上的氨基相结合，所获酶标记抗体的产率高，将近70%的HRP和Ig结合，99%的Ig与酶结合，酶与Ig的活性无重大损失，是目前最常用的方法。

1.　原理：经典的过碘酸钠法中需采用二硝基氟苯封闭HRP上残留的α-和ε氨基基以避免酶分子之间的交联。后来Wilson等改用在低PH下使NaIO4氧化HRP，从而省去了二硝基氟苯封闭HRP步骤。HRP经NaIO4氧化后形成的醛化酶可与抗体分子的氨基相连，形成斯夫氏硷，后者可进一步用NaBH4(或乙醇胺)还原生成稳定的酶标记抗体。

2.　标记步骤:

(1)　称取5mgHRP溶解于1ml蒸馏水中。

(2)　于上液中加入0.2ml新配的0.1M NaIO4溶液，室温下避光搅拌20分钟。

(3)　将上述溶液装入透析袋中，对1mM PH4.4的醋酸钠缓冲液透析，4℃过夜。

(4)　加20μl 0.2M PH9.5碳酸盐缓冲液，使以上醛化桯RP的PH升高到9.0～9.5，然后立即加入10mg IgG(抗体，或SPA5mg)在1ml 0.01M碳酸盐缓冲液中，室温避光轻轻搅拌2小时。

(5)　加0.1ml新配的4mg/ml NaBH4液，混匀，再置4℃2小时。

(6)　将上述液装入透析袋中，对0.15M PH7.4 PBS透析，4℃过夜。

其余步骤(纯化)同戊二醛标记步骤的(6)、(7)、(8)。

3.　结果判定：

除标记物IgG量的计算，略有不同以外，其余均同戊二醛法。

IgG量(mg/ml)=(OD280nm-OD403nm×0.3)×0.62

4.　试剂及器材:

(1)　0.1M NaIO4：称取241mg高碘酸钠(广州化学试剂厂，批号830602)溶于蒸馏水10ml中。

(2)　1mM PH4.4醋酸钠缓冲液:

0.2M NaAc (1.361克/50ml) 3.7ml

0.2M HAc (0.601ml/50ml) 6.3ml

加蒸馏水至2,000ml。

(3)　0.2M PH9.5碳酸盐缓冲液:

Na2CO3 0.32克

NaHCO3 0.586克

加蒸馏水至50ml

再用蒸馏水作20倍稀释，即成0.01M PH9.5的碳酸盐缓冲液。

(4)　NaBH4溶液(4mg/ml):

临用时称取NaBH44mg溶于1ml蒸馏水中。

(5)　其它的试剂及器材可参见戊二醛标记法。

(三)　工作浓度的选择

在免疫酶技术中，首先要确定的变异因素就是酶标记物的工作浓度。因为酶标记物浓度的很小变化，便可导致试验结果产生很大的波动。另外，由于浓度过高，可使非特异性反应增加，而浓度过低又可影响测定的敏感性。因此，正式试验前必须准确滴定其工作浓度。

酶标记抗体的滴定方法是：将抗原(或抗体)物理吸附于固相载体上，然后将经过一系列稀释的酶标抗体(或抗Ig抗体)与吸附在载体上的抗原(或抗体)起反应，以酶与底物的显色反应程度来确定酶标记抗体的效价，或称工作浓度。

其步骤为：先将抗原(或抗体)用0.05M PH9.6包被缓冲液稀释为10μg/ml左右，于聚苯乙烯板孔内加0.1ml，4℃过夜，次日以洗涤缓冲液洗涤3次。酶标记抗体用1%BSA-PBS液依次稀释成1∶100，1∶200，1∶400，1∶800，1∶1600……(根据据抗体的滴度而定)，分别加入反应孔中，每个稀释度二孔，每孔0.1ml，37℃孵育1小时后洗涤。然后加底物液，每孔0.1ml，37℃10～30分钟。以2M H2SO4 0.05ml终止反应。

结果判定主要以ELISA比色仪读取各孔OD值。并以OD为纵座标，结合物浓度为横座标，绘制滴定曲线。由曲线上查得OD值为1.0左右，且曲线斜率最大时的酶标抗体稀释度，即为该标记物的工作浓度。

有关试验的试剂及器材均见ELISA部分。

要说明的是，本法为ELISA直接法，所测的工作浓度与在实际应用中的最适浓度可相差几个滴度。这就要求在建立ELISA实验系统中，因此基础上还应进一步确定实际工作浓度(可采用方阵法)，以达到最适的实验条件。

(四)　注意事项

1.　在具备高质量HRP的条件下，所要标记的抗体也要活性高,效价高(最低1∶16),纯度高，亲和力好，这是保证标记物效价高，免疫活性好的首要条件。

2.　所使用试剂的PH和浓度及用量必须严格掌握。所用试剂，最好(或必需)新鲜配制。如在戊二醛标记法中所用戊二醛应为新鲜纯品，因戊二醛储存过久可形成缩和体(杂质)。否则，影响标记效果。

3.　室温搅拌时须避光，室内温度一般在25℃为宜。标记物每次透析前，须认真检查，防止漏液。

4.　浓的标记物相当稳定，常加入30～40%甘油于-10℃下保存。4℃可保存1～2年，但稀释成1∶10，只能保存数周。已配制的使用液应在12小时内用完。切忌反复冻融。

本文主要是讲述了HRP底物的主要性质和标记方法，包括戊二醛二步法和简易过碘酸钠法，其中后者已成为最常用的HRP标记抗体方法，需要注意的是，已配制的使用液最好十二小时内用完。