杜江,辛玲,郭穎,周芳*,于和鳴*
(1.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院研究生院,北京 100730;2.國家衛(wèi)生計(jì)生委科學(xué)技術(shù)研究所,北京 100081)
據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)道,21世紀(jì)男性不育將會是危害人類健康的最嚴(yán)重疾病之一,男性不育因素占不孕不育的40%,且影響男性生育力的危險(xiǎn)因素仍在增加[1]。抑制素B(INH-B)的檢測在男性不育癥的診治中已逐漸得到廣泛的應(yīng)用[2]。研究表明,INH-B是一類糖蛋白激素,因可抑制卵泡刺激素(FSH)分泌而得名。男性體內(nèi)INH 的重要生理活性形式為INH-B,其組裝過程大部分在生精細(xì)胞內(nèi)完成,然后釋放到循環(huán)系統(tǒng)和精液中[3-4]。女性卵泡液中INH-B的含量為幾十ng/ml至幾百ng/ml,比血液及精液中的含量高約103倍[5-6]。而對于人卵泡液及精液中INH-B的相關(guān)研究屈指可數(shù)[7],并且對于其存在形式和理化性質(zhì)并沒有確切的研究結(jié)果。究其原因主要是由于卵泡液及精液中蛋白種類繁多,不容易從中純化出INH-B,并且收集大量樣品有一定的困難。本實(shí)驗(yàn)擬通過對女性卵泡液中INH-B的分離純化方法及其在卵泡液中分子存在形式的研究,為進(jìn)一步研究INH-B在臨床診斷中的作用打下一定基礎(chǔ)。
1.卵泡液樣本:取自北京市家圓醫(yī)院正常女性卵泡液,共25例,均為育齡期女性成熟卵泡。所有樣本均經(jīng)家圓醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn),征得志愿者和患者知情同意。
2.主要試劑:兩性電解質(zhì)(Sigma,美國),考馬斯亮藍(lán)R-250(Sigma,美國),牛血清白蛋白(BSA)(Sigma,美國),Inhibin B Gen II ELISA kit(Beckman,美國),聚乙二醇-20 000(PEG-20 000)(西朧化工),乙腈、丙酮、乙醇(北京試劑廠)。
3.主要儀器:聚丙酰胺凝膠電泳儀、電轉(zhuǎn)儀、Rotofor System(BIO-RAD,美國),凝膠成像掃描分析儀(北京君意東方電泳設(shè)備),二乙基氨乙基(DEAE)陰離子交換柱(Pharmacia,美國),紫外分光光度計(jì)(Thermo Fisher,美國)。
1.Bradford法測總蛋白質(zhì)濃度:將標(biāo)準(zhǔn)BSA 配制成1mg/ml,分別取0、2、4、6、8、10、12、14 和16 μl加入到96孔酶標(biāo)板中,每個(gè)濃度重復(fù)2次,并以去離子水補(bǔ)至終體積20μl,再加入280μl Bradford工作液,充分混勻,在570nm 紫外波長處測定OD值,利用Excel軟件計(jì)算OD 平均值并繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。當(dāng)相關(guān)系數(shù)R2≥0.98時(shí)認(rèn)為兩者間存在線性關(guān)系。將待測樣品1μl加入酶標(biāo)板中,去離子水補(bǔ)至終體積20μl,加入280μl Bradford工作液,同一樣品重復(fù)3次。測OD570nm 值,取3次平均值后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品蛋白濃度。
2.去除卵泡液中的高豐度蛋白[8]:解凍-20℃保存的卵泡液,4℃12 000r/min 離心15min,分別取上清10 ml,分別與1.2 倍體積的乙腈、丙酮、乙醇混合,立即震蕩混勻5 min,然后3 000r/min 離心15min,取上清,棄沉淀。將上清置于風(fēng)扇下,揮發(fā)至體積10ml。再向各管中加入4倍體積的冷丙酮,-20℃靜置1h,至蛋白沉淀完全,3 000r/min離心15 min,棄上清,留沉淀。室溫放置至丙酮完全揮發(fā),用2ml雙蒸水(ddH2O)溶解沉淀。
3.聚丙烯酰胺凝膠電泳:取樣品20μl,加入上樣緩沖液,沸水浴5 min 使蛋白變性。電泳條件:60V恒壓,樣品至濃縮膠與分離膠界限,約30min,150V 恒壓至溴芬蘭到達(dá)凝膠底部,約1h。
4.凝膠染色和脫色:使用新配制的考馬斯亮藍(lán)R-250染色,室溫1h。再用新配的脫色液脫色完全,用ddH2O 漂洗,并用ddH2O 浸泡保存。
5.DEAE-Sephadex A-50 柱 層 析 純 化 方 法[9]:DEAE-Sephadex A-50經(jīng)預(yù)處理、裝柱、平衡、上樣、洗脫后收集樣品,再用紫外分光光度計(jì)分別測定每管OD280nm 值,并以O(shè)D280nm 為縱座標(biāo),以試管編號為橫座標(biāo),繪制洗脫曲線。合并、濃縮:將洗脫峰的上坡段與下坡段各管收集液分別進(jìn)行合并,以PEG-20000洗縮至適當(dāng)體積,于4℃保存?zhèn)溆谩?/p>
6.蛋白質(zhì)等電點(diǎn)分離法(Rotofor System):取上述純化的樣品20ml,加入2ml兩性電解質(zhì)混勻,再補(bǔ)水稀釋至50 ml,并全部注入Rotofor System樣品槽中,加水補(bǔ)齊至樣品槽中無氣泡。恒功率12 W(電壓為400~500V,電流20~30mA),啟動后4.5h共收集20樣品。
用pH 計(jì)分別測上述收集的20 管樣品的pH值,酸性樣品用0.1 mol/L pH 9.5的Tris-HCl調(diào)pH 至中性;堿性樣品用稀釋10倍的HCl調(diào)pH 至中性。
7.INH-B蛋白含量測定:按照Inhibin B Gen II ELISA kit的操作說明,完成測定。將待測樣品與酶標(biāo)孔表面的抗體起反應(yīng),用洗滌的方法使酶標(biāo)孔上形成抗原抗體復(fù)合物并與樣品中其他物質(zhì)分開。再分別加入一抗和酶標(biāo)記的二抗,通過抗原抗體反應(yīng)結(jié)合在酶標(biāo)孔上。加入酶反應(yīng)底物后,生成有色產(chǎn)物,用酶標(biāo)儀測450nm 吸光值。
8.蛋白樣品的透析:將需要透析的樣品裝入截流分子量為14 000的透析袋中,袋兩端用封口夾封閉后浸沒于透析液(ddH2O 或上樣緩沖液)中,磁力攪拌,每0.5h更換1次透析液,重復(fù)3次。
9.蛋白樣品的濃縮:將透析處理后的樣品連同透析袋包埋于PEG-20000中,濃縮樣品至所需體積后回收樣品。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的OD570值繪制出BSA 標(biāo)準(zhǔn)曲線,求得R2=0.985,公式為y=0.0772x+0.8493。BSA標(biāo) 準(zhǔn) 品 的OD570值 分 別 為:0.849、1.103、1.158、1.313、1.497、1.621、1.776、1.830μg/μl。
圖1 Bradford法繪制BSA 標(biāo)準(zhǔn)曲線
按標(biāo)準(zhǔn)蛋白曲線回歸方程計(jì)算出原樣品的蛋白總量為37mg,經(jīng)3種方法處理后樣品的蛋白總量分別為22.5mg、17.1mg、32.8mg。結(jié)果表明,樣品經(jīng)丙酮、乙醇、乙腈處理后分別可清除60.9%、46.3%、88.7%的高豐度蛋白,即乙腈法處理卵泡原液去除高豐度蛋白是最優(yōu)的方法。(圖2)。
DEAE-Sephadex A-50柱層析純化蛋白共收集39管蛋白,從洗脫曲線可看出,洗脫峰出現(xiàn)在第14管和第15管(圖3)。
圖3 DEAE-Sephadex A-50柱層析純化蛋白洗脫曲線
對Rotofor System 所收集的20管樣品處理后用Inhibin B Gen II ELISA kit檢測每管中INH-B的濃度,其中第3 和第4 管INH-B 的濃度分別為590pg/ml和750pg/ml,蛋白質(zhì)等電點(diǎn)(isoelectric point,pI)分離法測得第3和第4管pI值分別為4.5和4.6。由此可推斷出卵泡液中INH-B 的pI在4.55左右(表1)。
采用Inhibn B Gen II ELISA kit試劑盒繪制INH-B濃度測定標(biāo)準(zhǔn)曲線,INH-B標(biāo)準(zhǔn)品的濃度分別為0、10、30、100、250、500、1 000pg/ml,其對應(yīng)OD450值 依 次 為0、0.051、0.142、0.503、1.192、2.085、3.179。其 中R2=0.9718,公 式 為y=298.95x-35.445(圖4)。
以100 ml原始卵泡液為初始樣品,樣品中總INH-B的含量為17.3μg。經(jīng)乙腈、DEAE-Sephadex A-50柱層析、Rotofor System 蛋白分離3次處理,依次編號為1、2、3,各步樣品中INH-B 的含量分別為10.7、8.9、6.7μg,經(jīng)過3次純化后回收率為38.70%(表2)。
表1 測量20管樣品INH-B的濃度和pI值
圖4 INH-B濃度測定標(biāo)準(zhǔn)曲線
表2 目的蛋白INH-B的回收率
女性體內(nèi)INH-B由卵巢中、小竇卵泡顆粒細(xì)胞產(chǎn)生,具有反饋性抑制垂體FSH 分泌和調(diào)節(jié)生殖細(xì)胞發(fā)育的重要功能,可直接反映卵巢儲備功能。INH-B的監(jiān)測在女性生殖及輔助生殖技術(shù)中的應(yīng)用有重要意義[10]。
男性體內(nèi)INH-B 是直接由睪丸分泌的二聚體糖蛋白激素,對多種外源性激素起反應(yīng)。血清INH-B水平受年齡、睪丸體積、青春期發(fā)生時(shí)間、標(biāo)本采集時(shí)間、不同人群等多種因素影響。INH-B 能直接反映睪丸的精子發(fā)生,可作為臨床評價(jià)男性生育力的重要指標(biāo)[11-12]。睪丸穿刺活檢是診斷無精子癥的“金標(biāo)準(zhǔn)”,但血液中INH-B水平檢測作為部分替代和補(bǔ)充,可作為睪丸生精障礙的間接診斷依據(jù),但這一依據(jù)的準(zhǔn)確性依然存在爭議[13-14]。因此,隨著生殖醫(yī)學(xué)的發(fā)展,直接以精液為研究、檢測材料的方法引起人們的興趣。
現(xiàn)有的文獻(xiàn)中,最新的對于血液中INH-B 存在形式的研究已經(jīng)很完整[15],而對于男性精液和女性卵泡液中INH-B的存在形式及其理化特性的相關(guān)研究基本上是空白。由于受到材料的限制,以往對于INH-B純化方法的研究,多取材于動物,如豬卵泡液[9]等。本實(shí)驗(yàn)則使用人卵泡液為實(shí)驗(yàn)材料,利用INH-B 本身的生化性質(zhì),通過乙腈富集、陰離子交換柱分離、等電點(diǎn)分離的“三步分離法”,初步純化獲得人體卵泡液中天然INH-B蛋白分子粗制品,純化回收率達(dá)38.70%,并準(zhǔn)確鑒定出其在人體中的等電點(diǎn)為4.55左右,為近一步研究人體INH-B的功能和結(jié)構(gòu)特征打下基礎(chǔ),可能為臨床診斷產(chǎn)品的開發(fā)提供了新的思路和理論依據(jù)。
[1] Povey AC,Stocks SJ.Epidemiology and trends in male subfertility[J].Hum Fertil(Camb),2010,13:182-188.
[2] V?nttinen T,Liu J,Hydén-Granskog C,et al.Regulation of immunoreactive inhibin A and B secretion in cultured human granulosa-luteal cells by gonadotropins,activin A and insulinlike growth factor type-1receptor[J].J Endocrinol,2000,167:289-294.
[3] Anderson RA,Irvine DS,Balfour C,et al.Inhibin B in seminal plasma:testicular origin and relationship to spermatogenesis[J].Hum Reprod,1998,13:920-926.
[4] 李培強(qiáng).血清和精漿抑制素B在無精子癥診斷中的應(yīng)用研究[J].中華男科學(xué)雜志,2007,13:598-600
[5] Kaya A,Atabekoglu CS,Kohraman K,et al.Follicular fluid concentrations of IGF-I,IGF-II,IGFBP-3,VEGF,AMH,and inhibin-B in women undergoing controlled ovarian hyperstimulation using GnRH agonist or GnRH antagonist[J].Eur J Obstet Gynecol Biol,2012,164:167-171.
[6] Ludlow H,Muttukrishna S,Hyv?nen M,et al.Development of a new antibody to the human inhibin/activin betaB subunit and its application to improved inhibin B ELISAs[J].J Immunol Methods,2008,329:102-111.
[7] 龔守良,劉樹錚.抑制素(Inhibin)的研究.I.人精液抑制素的制備及其生物學(xué)特性[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版),1986,12:279-283.
[8] 胡蝶飛,李國堅(jiān),吳繼周,等.去除血清中高、中豐度蛋白方法的優(yōu)化[J].廣西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2011,28:250-252.
[9] Sugino K,Nakamura T,Takio K,et al.Purification and characterization of high molecular weight forms of inhibin from bovine follicular fluid[J].Endorinology,1992,130:789-796.
[10] 李蕾,章曉梅.抑制素B在女性生殖與輔助生殖技術(shù)中的意義[J].中國現(xiàn)代醫(yī)生,2010,48:45-46.
[11] Anawalt BD,Bebb RA,Matsumoto AM,et al.Serum inhibin B levels reflect Sertoli cell function in normal men and men with testicular dysfunction[J].J Clin Endocrinol Metab,1996,81:3341-3345.
[12] Medra? M,Trzmiel A,Grabowski M,et al.Inhibin B--a marker of the function of male gonad[J].Ginekol Pol,2005,76:484-490.
[13] Huang X,Bai Q,Yan LY,et al.Combination of serum inhibin B and follicle-stimulating hormone levels can not improve the diagnostic accuracy on testicular sperm extraction outcomes in Chinese non-obstructive azoospermic men[J].Chin Med J(Engl),2012,125:2885-2889.
[14] Toulis KA,Iliadou PK,Venetis CA,et al.Inhibin B and anti-Müllerian hormone as markers of persistent spermatogenesis in men with non-obstructive azoospermia:a meta-analysis of diagnostic accuracy studies[J].Hum Reprod Update,2010,16:713-724.
[15] Walton KL,Chan KL,Pruysers E,et al.Use of detergentbased buffers allows detection of precursor inhibin forms in an immunoassay format[J].Mol Cell Endocrinol,2013,381:106-114.