權靜 管增東

摘 要：鐵蛋白廣泛存在于生物體內，哺乳動物鐵蛋白在脾臟中含量較高，其中馬脾臟中鐵蛋白的含量最高。馬脾鐵蛋白在免疫顯微分析、疾病診斷等方面均有重要的作用。鐵雖是組成生物體的微量元素，但卻是機體進行氧化還原反應的重要元素，鐵元素參與多種生化反應，是生物體必須的化學元素之一，具有特殊的化學及生物學性質。人體血液中的血紅蛋白就是鐵的配合物，具有固定氧和輸送氧的功能。

關鍵詞：馬脾鐵蛋白 免疫顯微分析 疾病診斷

中圖分類號：TQ917 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（c）-0214-02

1937年Laufberge首先從馬的脾臟中分離出馬脾鐵蛋白，研究表明，鐵蛋白是由蛋白殼包裹一個由水合氧化鐵構成的鐵核形成的特殊的結構。鐵蛋白的蛋白殼由若干亞基組成，亞基間留有孔隙作為通道。

1 馬脾鐵蛋白的結構及特征

（1）馬脾鐵蛋白的蛋白結構特征。馬脾鐵蛋白的蛋白殼空腔是由24個亞基構成的，亞基間位置和取向是有序的，并具有高對稱性特點。馬脾鐵蛋白的蛋白殼空穴直徑約7.8 nm，厚度約2.5 nm。鐵蛋白中的亞基兩兩成對，每對相互平行，尾首相對，構成菱形十二面體，結構中有6個四重軸和8個三重軸，形成14條通道，其中6個四重軸通道是疏水性的，另外8條三重軸通道呈親水性。兩種通道的功能不同，非極性4重軸通道允許水及中性小分子通過，而阻止帶電荷物質進入，3重軸通道可能是適于金屬離子通過的。

（2）馬脾鐵蛋白亞基結構特征。鐵蛋白具有H和L兩種不同類型的亞基。酸性的H亞基分子量約為2.1×104 D，堿性的L亞基分子量約1.9×104 D。H亞基和L亞基結構有差別，電荷分布也不同。不同結構的鐵蛋白中由于H亞基和L亞基的比例不同，由亞基聚合形成純聚合體或雜合體中各種鐵蛋白圖譜也不盡相同。馬脾鐵蛋白的H/L=1/9。

（3）馬脾鐵蛋白的理化性質。鐵蛋白中的鐵核相對穩(wěn)定性，因為包裹鐵核的蛋白殼具有穩(wěn)定鐵核的作用，80 ℃高溫或10 mol/L脲室溫下放置，都不能使之變性。鐵蛋白的穩(wěn)定性與其結構中的氫鍵、鹽橋和疏水作用力有關。其中，氫鍵對穩(wěn)定鐵蛋白結構的作用最大，其次是疏水作用力，鹽橋的作用最小。由于蛋白質分子中帶電荷基團少，能接近的更少，故鹽橋作用對穩(wěn)定蛋白質結構的作用有限。疏水作用力能夠使蛋白質結構變得更緊密，也是穩(wěn)定蛋白質結構的重要作用力。但是有機溶劑能夠破壞疏水作用力卻不能使鐵蛋白變性，由此可見，疏水作用力并不是穩(wěn)定鐵蛋白結構的主要因素[5]。

2 馬脾鐵蛋白的功能與用途

2.1 馬脾鐵蛋白的生理功能

鐵蛋白能夠將大量無毒且能被生物體利用的可溶性鐵轉化為固態(tài)化鐵貯藏于組織內，是生物體主要的鐵貯藏單元。鐵蛋白在調節(jié)機內鐵代謝方面具有重要的作用，可保持機體內鐵的平衡。當機體缺鐵時，鐵蛋白可將體內貯藏的固態(tài)鐵通過還原釋放機制轉化為機體可利用的可溶性鐵，當生物體鐵含量過高時會發(fā)生鐵中毒現(xiàn)象，鐵蛋白可將生物體內過量的可溶性鐵轉化為固態(tài)的鐵儲存到蛋白質空腔內，從而降低機體內可溶性鐵的含量，保持機體內鐵的平衡。鐵蛋白能通過胞飲作用進入到細胞內部，可以最大限度的攝取鐵，所以對鐵缺乏的防治非常重要，鐵蛋白作為補鐵制劑具有良好的應用前景。故而鐵蛋白在生物體內調節(jié)鐵平衡主要從兩方面著手，一方面可作為鐵元素補充劑；另一方面還可以作為鐵元素中毒的解毒劑。

2.2 馬脾鐵蛋白在醫(yī)藥新材料中的應用

鐵蛋白的蛋白殼空腔不僅能夠包裹鐵核，還能夠裝載特定的物質，有人將馬脾鐵蛋白中的鐵核通過特殊的還原釋放機制從蛋白質空腔中釋放到外界環(huán)境中，最后可以得到一個仍具有活性的蛋白殼空腔，然后設法將其他的物質裝載到蛋白質空腔內，可應用于醫(yī)療診斷領域。目前已有人將一些金屬核如FeS核、CdS核、Mn30核、Fe304磁性鐵核及放射性材料的鈾核等，成功地組裝到鐵蛋白蛋白殼的空腔內，這些組裝后的鐵蛋白可應用于臨床診斷。實驗證明鐵蛋白空腔不僅可以儲存鐵和其它重金屬離子，還可以貯存鈣、鋅、維生素等對人體有利的營養(yǎng)物質和一些有機小分子物質。故完全有可能將鐵蛋白進行改造，將它作為合成生物來源的納米新材料。如果在鐵蛋白空腔內裝載藥物，并使其外蛋白殼與生物素或特定的抗體相結合，可以實現(xiàn)藥物的靶向給藥，其應用前景良好，鐵蛋白靶向藥物還可以避免產生免疫反應的問題，這對人類的健康將產生巨大的積極影響。

2.3 馬脾鐵蛋白在免疫電子顯微鏡分析技術中的應用

鐵蛋白免疫電子顯微鏡分析技術在檢測抗原位置中應用廣泛，鐵蛋白的核心是高電子密度氫氧化鐵膠態(tài)分子團，在電子顯微鏡下，鐵很容易和其他粒子區(qū)別，顯像清晰。故可用交聯(lián)劑使鐵蛋白與抗體共價結合，再進行免疫反應，與抗原結合，找出抗原的位置。首先是用鐵蛋白標記抗體，再以鐵蛋白抗體與待測抗原作用，通過電子顯微鏡檢查，觀察到鐵蛋白抗體所在的位置，即抗原。鐵蛋白免疫電子顯微鏡檢測的優(yōu)點是鐵標記物呈顆粒狀，分辨率高，易于觀察；缺點是鐵的分子量太大，難以透過細胞膜和組織，只適用于細胞表面抗原定位。鐵蛋白電鏡檢測操作時先將同鐵蛋白結合的抗體作用于已固定的細胞后，制成超薄切片，再用電子顯微鏡觀察，而且鐵染色標本只適合電子顯微鏡檢測，不能用普通光學顯微鏡觀察，這也限制了鐵蛋白免疫電鏡檢測技術的應用。

2.4 馬脾鐵蛋白在疾病診斷中的應用

鐵蛋白分為血清鐵蛋白和組織鐵蛋白兩大類，人體內長期儲存鐵元素的組織是組織鐵蛋白。組織鐵蛋白廣泛存在于哺乳動物的肝脾和骨髓中，其中脾臟中的組織鐵蛋白可占其干重的20%左右，主要起著保護細胞免受鐵誘導傷害的作用，人體出現(xiàn)疾病時鐵蛋白功能會改變，機體內鐵元素的含量會發(fā)生變化，可以通過檢測機體內鐵蛋白的含量進行疾病診斷。血清鐵蛋是由部分糖基化的L亞基組成，其功能與組織鐵蛋白不同，雖然其生理功能尚未完全清楚，但是它的濃度與組織鐵蛋白濃度相關聯(lián)，故可以通過檢測血清鐵蛋白的含量診斷各種疾病的形成和發(fā)展。

（1）馬脾鐵蛋白在血液檢查中的應用。血液檢查是臨床上疾病診斷的重要手段，血液中的各項指標與疾病有一定的相關性，隨著對鐵蛋白研究的深入，血液中的鐵蛋白檢測作為一些疾病診斷的指標越來越受到重視。過多輸血、營養(yǎng)不良、炎癥、肝臟病變等均會造成血液中鐵蛋白升高，這可能是由于鐵蛋白來源增加或清除障礙造成的。惡性腫瘤如肝癌、肺癌、胰癌、白血病等由于癌細胞合成的鐵蛋白增加，也會使血清鐵蛋白含量升高，故血清中鐵蛋白的檢測可作為惡性腫瘤的早期檢測方法，對于惡性腫瘤的早期診斷具有重要的意義。缺鐵性貧血、營養(yǎng)性貧血、失血、長期腹瀉等會造成鐵蛋白降低，常見于鐵吸收障礙、感染、肝硬化等疾病，血液中鐵蛋白的含量降低預示著可能有此類疾病。血液中鐵蛋白的檢測作為臨床診斷的常規(guī)方法將在疾病早期診斷方面具有廣闊的發(fā)展前景。

（2）馬脾鐵蛋白在核磁共振檢查中的應用。磁共振成像技術是目前臨床診斷中首選的、無創(chuàng)傷性的檢測手段，在惡性腫瘤、腦神經退化性疾病檢測中應用廣泛。近年研究發(fā)現(xiàn)鐵蛋白與多種神經退化性疾病和癌癥相關，阿爾茨海默癥、帕金森癥、亨廷頓癥等病人的腦組織中都曾發(fā)現(xiàn)有固態(tài)化鐵異常沉淀，這些異常的鐵主要是亞鐵磁性礦物沉淀，而這些異常的鐵沉淀有可能主要是來自功能異常的鐵蛋白。研究發(fā)現(xiàn)多種腫瘤細胞中的鐵蛋白表達也出現(xiàn)異常，故可以將鐵蛋白作為神經母細胞瘤和其他癌癥的標志物和免疫治療的目標，用核磁共振定量地檢測組織內鐵的含量以及病變組織損傷程度該方法在腦神經退化性疾病和腫瘤的檢測中應用前景良好。

3 結語

隨著鐵蛋白與疾病相互關系的不斷研究， 越來越多的研究顯示鐵蛋白水平異常與許多疾病相關， 說明鐵蛋白將可以作為這些疾病診斷和治療的輔助手段。由鐵蛋白構建納米材料， 在生物醫(yī)藥方面也將有著廣泛的應用價值。馬脾中鐵蛋白的含量最高，故其在疾病診斷等方面的應用更為廣泛。

參考文獻

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[3] 王群力， 孔波， 黃河清.鐵蛋白納米蛋白殼結構與功能研究新進展[J].化學進展，2004，16（4）：516-519.