学术速递 | 微流控芯片电泳技术等临床血脂检测新技术及其应用进展
近日,《中华检验医学杂志》刊发了【专家论坛】“临床血脂检测新技术及其应用进展”一文,文中介绍了垂直密度梯度离心、核磁共振波谱分析、液相色谱串联质、微流控芯片电泳技术谱等临床血脂检测的新技术,促进了低密度脂蛋白、高密度脂蛋白颗粒浓度及脂蛋白亚型相关参数等新项目在动脉粥样硬化性心血管疾病风险评估、调脂治疗疗效监测等方面的临床应用与推广。
作者重点分析和介绍了包括微流控芯片电泳技术在内的脂蛋白亚型检测新技术的发展及应用,希望能为临床个体化、精准化的血脂管理工作提供新思路。


目前,随着低密度脂蛋白、高密度脂蛋白颗粒浓度及脂蛋白亚型等相关参数的临床价值逐步得到认可。包括垂直密度梯度离心(VAP)、核磁共振波谱分析(NMRS)、微流控芯片电泳技术等一系列新技术、新方法的日益成熟,促进了更多血脂检测新项目的临床应用与推广,不仅有望改善现有ASCVD风险评估体系的预测能力,或还有利于调脂疗效或新药物安全性的判断,进而指导临床个体化、精准化的血脂管理。
血脂检测新技术
1.VAP技术:VAP是基于密度梯度超高速离心方法分离脂蛋白,再利用特殊的表面活性剂使不同脂蛋白解离胆固醇,再通过胆固醇酯酶和胆固醇氧化酶反应在连续流动的管路中实时检测吸光度变化,从而获得连续脂蛋白胆固醇图谱;还可利用激光颗粒散射检测技术,对超离法分离LDL组分颗粒数进行定量,再获得LDL颗粒浓度(LDL-P)。
基于VAP技术的全自动血脂谱检测体系,可报告血脂基本项目TC、TG、LDL-C和HDL-C,还包括极低密度脂蛋白(VLDL)及VLDL3亚型、中间密度脂蛋白(IDL)、LDL1~4亚型、Lp(a)、HDL2和HDL3亚型的胆固醇水平及LDL-P;另可报告非HDL胆固醇[即为VLDL、IDL、LDL1~4亚型和Lp(a)的胆固醇之和]、脂蛋白残粒(RLP)胆固醇(即为VLDL3亚型和IDL的胆固醇之和);且可提供真实的LDL-C水平结果(即为LDL1~4亚型的胆固醇之和),而传统LDL-C水平结果一般包括LDL 1~4亚型、IDL和Lp(a)的胆固醇之和。
2.NMRS:该技术属于光谱学范畴,主要基于在强磁场中带核磁性的分子或原子核吸收电磁辐射从低能态向高能态跃迁的过程中会产生共振谱,经计算机数学模型转换后,可用于分析混合相中的成分数目、类型和相对位置;在临床血脂成分检测中,通过NMRS可测量脂蛋白颗粒表面磷脂、未酯化胆固醇及内核中胆固醇酯、TG末端甲基集团的质子数量,从而确定脂蛋白及其亚型颗粒的质量、数量和粒径大小等特征。
基于NMRS技术的脂蛋白检测,可报告脂蛋白颗粒的平均粒径及5个VLDL亚型、6个LDL亚型、IDL、4个HDL亚型的颗粒浓度,另可提供各类脂蛋白及其亚型的TC、TG分布含量。
3.LC-MS/MS:该技术以高效液相色谱为分离手段、以质谱为鉴定测量手段,是一种集高效分离和多组分定性、定量于一体的方法。基于LC-MS/MS的血脂分析,主要应用于更小分子脂类化合物的检测,不仅可作为临床TC和TG检测的参考方法,还能获得个体完整的载脂蛋白谱,有望建立基于LC-MS/MS技术的载脂蛋白检测参考方法,推进临床载脂蛋白检测标准化进程。
4.ES-DMA:该技术是离子淌度光谱(IMS)分析中的一种,先通过电喷雾接口雾化脂蛋白生成高电荷气溶胶颗粒,再经差分电迁移率分析测量不同大小、不同形状颗粒迁移的平均速率,最后转化为颗粒的粒径分布和数量信息。基于ES-DMA技术的血脂分析,可报告完整的包括不同粒径范围脂蛋白的颗粒浓度。
5.微流控芯片电泳技术:该技术是在玻璃、石英、塑料等基片的微细通道中,以电场为驱动力,借助离子或分子在纳升级分子网筛媒介中电迁移或分配行为上的差异,对复杂样品中的多组分进行快速高效分离的分析手段。基于微流控芯片电泳技术可开展LDL和HDL脂蛋白亚型分析,目前国内已有针对HDL2b亚型的检测仪器与试剂盒获准注册。

血脂检测新技术优缺点比较见下表

血脂检测新技术的临床应用
1.VAP技术:一项针对15397名健康个体的大型流行病学研究,通过VAP技术分析各脂蛋白亚型的胆固醇水平,同时采用IMS技术分析各脂蛋白亚型的颗粒浓度,旨在比较空腹和非空腹时各脂蛋白及其亚型检测结果的差异,发现非空腹时VLDL的胆固醇水平和颗粒浓度均明显高于空腹时结果,但是IDL和小而密LDL亚型的检测结果则不受空腹或非空腹条件的影响。
国内学者以VAP报告的真实LDL-C水平作为参考标准,比较了中国人群采用Friedewald、Martin-Hopkins、Vujovic和Sampson公式计算的LDL-C结果在空腹和餐后条件下的差异,发现空腹时由Friedewald公式计算的LDL-C结果与VAP报告的真实LDL-C水平一致,而Sampson公式则是餐后条件下计算LDL-C结果的更优选择。另一项研究显示,采用VAP技术检测餐后脂蛋白亚型参数,在识别中或高ASCVD风险人群方面的分层价值并不亚于常规空腹血脂检测。
2.NMRS技术:有研究通过NMRS技术分析青春期至成年期的血清脂蛋白特征,发现休闲时间体育活动与VLDL颗粒大小、浓度及其TG含量呈负相关,与HDL颗粒大小、浓度及其TC浓度呈正相关;该结果支持了关于青少年体育活动的建议,以促进健康并降低潜在的ASCVD风险。在常规血脂正常的肥胖青少年中,通过NMRS技术检测的LDL-P特别是小LDL亚型颗粒浓度能可靠反映其心脏受累严重程度、合并代谢综合征等情况;可见NMRS血脂分析能为ASCVD早期预防或血脂管理提供更多有效信息。
跟踪LDL和HDL颗粒中脂质成分TC、TG分布的细微变化,有助于一般人群或健康个体的ASCVD风险评估。一项汇总4个大型队列15 784名非ASCVD参与者的研究,对比了常规HDL-C和NMRS技术检测的HDL-P分别对缺血事件综合结局方面的预测价值,随访8~12年,发现基线HDL-P在总体人群中始终与心肌梗死、缺血性脑卒中的个体终点呈负相关,比HDL-C更具价值。
3.LC-MS/MS技术:在直接定量分析血清各类载脂蛋白方面,LC-MS/MS技术应用已较成熟。近年来靶向降低Lp(a)水平是临床调脂治疗研究领域的热点问题,有研究通过LC-MS/MS技术检测了接受他汀类药物治疗后Lp(a)仍高和不高患者的载脂蛋白(a)[Apo(a)]水平差异,并结合电泳和蛋白免疫印迹结果计算了Apo(a)的产生率和分解代谢率,发现经他汀治疗后Lp(a)颗粒浓度仍高可能是其肝脏生成增加的结果,这为靶向Apo(a)合成的调脂策略提供了动力学依据;另有研究利用LC-MS/MS技术发现补充ω-3脂肪酸可降低接受他汀类药物和/或依折麦布治疗的家族性高胆固醇血症患者餐后富含TG脂蛋白中的Apo(a)水平,这为ω-3脂肪酸在TG和Lp(a)升高患者中的代谢作用提供了新见。
4.ES-DMA/IMS技术:通过IMS分析脂蛋白及其亚型颗粒浓度有助于识别胰岛素抵抗个体,与TG/HDL-C的组合可进一步改善单一指标对胰岛素抵抗的预测能力。一项针对2型糖尿病患者为期2年的营养性酮症随机对照临床试验,发现极低碳水化合物饮食诱导的营养性酮症可降低患者小LDL亚型颗粒浓度、升高较大LDL亚型颗粒浓度,但对总LDL-P、ApoB及颈动脉内膜中层厚度进展均无影响;可见利用IMS技术检测脂蛋白及其亚型颗粒浓度,能为2型糖尿病患者的饮食管理提供指导意见。
5.微流控芯片电泳技术:通过该技术开展的临床应用研究近年多为针对HDL亚型的检测分析。国内学者通过微流控芯片电泳技术平台发现高水平HDL3和低水平HDL2b百分比与队列人群中代谢不健康或肥胖状态有关;其中HDL2b颗粒可能通过负调节淋巴细胞活化来发挥了抗炎作用,有望作为未来代谢疾病的潜在治疗靶点。另有报道采用微流控芯片电泳技术发现多囊卵巢综合征患者的血清HDL2b百分比降低,这可能是增加其动脉粥样硬化以及冠心病发生风险的重要因素。
目前,国盛医学利用自主专利技术开发出全球独创的微流控芯片电泳技术,是全球首个获批注册证且适用于临床的微流控产品。高密度脂蛋白(HDL)是颗粒最小的血浆脂蛋白,普通技术很难精细分离,而国盛医学微流控芯片电泳技术采用国际领先的血脂蛋白分型技术——纳升级反应,把整个分析过程集成到微米尺度的芯片上,具有精准、可靠、快速、便捷的特点,一次可完成12个样本的检测,并可在线实现样品的自动化判读,是目前HDL亚组分分型的最优平台。后续高通量一次性检测96个样本的产品正在紧锣密鼓研发中。

临床血脂检测是血脂异常防治和ASCVD风险评估的重要组成部分。基于VAP、NMRS、IMS及LC-MS/MS等新技术、新方法的高级血脂分析策略,可提供更多、更全面的个体化血脂谱,进一步促进了脂蛋白颗粒浓度及各脂蛋白亚型、亚组分检测的临床应用与推广,有望提升ASCVD总体风险尤其是剩留风险评估的预测能力,进而指导临床对调脂治疗方案的调整或优化。
近年来随着检验医学的发展和多学科交叉的协同攻关,血脂检测逐渐形成个体化、精准化的综合解决方案,旨在应用更优、更完整的血脂、脂蛋白及其亚型参数或者神经酰胺、磷脂等脂类新指标,开发更自动化、更高通量、更低价的血脂检测体系平台,致力于强化血脂筛查与管理的重要性,从而提高个体ASCVD风险评估与分层的准确性,最终改善ASCVD防治现状,进一步增加临床获益。
参考资料:
吴嘉 汪俊军.中华检验医学杂志, 2023,46(7) : 660-666.