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1、稳定同位素标记技术稳定同位素标记技术稳定性同位素稳定性同位素n不能自发衰变的核素称为稳定核素。不能自发衰变的核素称为稳定核素。n “稳定稳定”一词是相对的，一般指原子核寿一词是相对的，一般指原子核寿命极长的核素，现在通常以半衰期命极长的核素，现在通常以半衰期1015年年为界限，半衰期大于此数值的核素，均认为界限，半衰期大于此数值的核素，均认为是稳定核素为是稳定核素 。 生物医学中常用的稳定核素生物医学中常用的稳定核素原子原子序数序数元素元素名称名称主要核主要核( (天然丰度天然丰度%)%)生物医学中常用的稳定核素生物医学中常用的稳定核素( (天然丰度天然丰度%)%)1 16 67 78 816
2、1617171919202024242626292930303838氢氢碳碳氮氮氧氧硫硫氯氯钾钾钙钙铬铬铁铁铜铜锌锌锶锶1 1H (99.985)H (99.985)1212C (98.89)C (98.89)1414N (99.635)N (99.635)1616O O (99.758) (99.758)3232S S (95.02) (95.02)3535Cl (75.77)Cl (75.77)3939K (93.22)K (93.22)4040Ca (96.94)Ca (96.94)5252Cr (83.79)Cr (83.79)5656Fe (91.8)Fe (91.8)6363Cu
3、(69.2)Cu (69.2)6464Zn (48.9)Zn (48.9)8888Sr (82.6)Sr (82.6)2 2H H (0.0148) (0.0148)1313C (1.11)C (1.11)1515N (0.365)N (0.365)1717O O (0.038), (0.038), 18 18O O(0.204(0.204) )3333S S (0.75),(0.75), 34 34S S(4.21),(4.21), 3636S S (0.017)(0.017)3737Cl (24.23)Cl (24.23)4141K (6.7)K (6.7)4646CaCa (0.0035
4、),(0.0035), 4848CaCa (0.19)(0.19)5050Cr (4.35)Cr (4.35)5858Fe (0.29)Fe (0.29)6565Cu (30.8)Cu (30.8)7070Zn (0.60)Zn (0.60)8484Sr (0.56)Sr (0.56)原子丰度原子丰度(Atomic Abundance)n原子丰度是指某一特定元素的一定量原子总数原子丰度是指某一特定元素的一定量原子总数中，中， 某种核素的原子所占的百分比，以某种核素的原子所占的百分比，以atom（%）表示。在自然条件下，物质受到多）表示。在自然条件下，物质受到多种物理、化学和生物等作用，使元素的
5、同位素种物理、化学和生物等作用，使元素的同位素组成在某一范围内涨落。组成在某一范围内涨落。n原子丰度是指分子中某一特定部位的特定原子原子丰度是指分子中某一特定部位的特定原子中标记核素所占的百分比。中标记核素所占的百分比。 13C的原子丰度计算公式如下：的原子丰度计算公式如下： 原子百分超原子百分超n原子丰度中有一部分是由天然存在的重原子丰度中有一部分是由天然存在的重同位素形成的，必需扣除这一部分才能同位素形成的，必需扣除这一部分才能得到示踪剂引起的后果。得到示踪剂引起的后果。n原子百分超就是指原子丰度减去该核素原子百分超就是指原子丰度减去该核素天然丰度所得的差值。天然丰度所得的差值。 原子百分
6、超原子百分超 = 原子丰度原子丰度 天然丰度天然丰度 分子丰度和分子百分超分子丰度和分子百分超n分子丰度分子丰度 (Molecular Abundance)是指每是指每100个个分子中带标记核素的分子有多少分子中带标记核素的分子有多少 (%)。 由于全部分子中包括一部分天然重核素形成的分子，表由于全部分子中包括一部分天然重核素形成的分子，表观上看与标记分子无差异，需减去天然重核素形成的观上看与标记分子无差异，需减去天然重核素形成的分子，得到分子百分超，分子，得到分子百分超， 才能反映示踪剂引起的后果。才能反映示踪剂引起的后果。 如以如以13C标记的标记的CO2为例为例, 若若13C的原子丰度为
7、的原子丰度为11.11%， 13C天然丰度为天然丰度为1.11%，则，则 13C的原子百分超的原子百分超11.11%-1.11%10% 稳定核素标记物的制备稳定核素标记物的制备与放射性标记物相似与放射性标记物相似, 主要分为主要分为n化学合成、化学合成、n生物合成生物合成n及同位素交换法及同位素交换法 稳定核素及其标记物的测量稳定核素及其标记物的测量 测定稳定核素或其标记物的丰度、标记化合物的结测定稳定核素或其标记物的丰度、标记化合物的结构及示踪原子在标记分子中的位置等。构及示踪原子在标记分子中的位置等。n主要探测技术有主要探测技术有质谱法质谱法、核磁共振波谱法、红外光、核磁共振波谱法、红外光
8、谱法、发射光谱法、激光光谱法和活化分析法谱法、发射光谱法、激光光谱法和活化分析法n质谱法是目前生物医学上应用最广泛的分析手段，质谱法是目前生物医学上应用最广泛的分析手段，不论应用范围，灵敏度及特异性都较满意，但是红不论应用范围，灵敏度及特异性都较满意，但是红外光谱法比较简单。外光谱法比较简单。 13CO2呼气试验呼气试验n基本原理：将经稳定核素基本原理：将经稳定核素13C标记的底物引入机标记的底物引入机体（主要方式为口服），利用同位素比值质谱仪体（主要方式为口服），利用同位素比值质谱仪或红外线能谱仪检测底物的最终代谢产物或红外线能谱仪检测底物的最终代谢产物13CO2的变化，研究机体内代谢反应和
9、生理过程。的变化，研究机体内代谢反应和生理过程。n具有安全性和非侵害性等特点，广泛应用于消化具有安全性和非侵害性等特点，广泛应用于消化道疾病、营养学、药物代谢等方面。道疾病、营养学、药物代谢等方面。 13C尿素呼气试验已经广泛应用于临床尿素呼气试验已经广泛应用于临床 。13C-尿素呼气试验尿素呼气试验n1982年澳大利亚科学家Warren和Marshall在胃炎患者的胃黏膜中发现幽门螺旋杆菌（Helicobacter Pylori.H.pylori,Hp）。 nHp感染已被公认为胃炎、胃溃疡、胃黏膜相关组织淋巴瘤和胃癌的重要病原体 n幽门螺旋杆菌感染的检查方法：包括细菌的直接检查、免疫学检测、
10、聚合酶链反应和13C标记尿素呼气试验等方法 尿素呼气试验原理尿素呼气试验原理nHp细菌的尿素酶在胃内与口细菌的尿素酶在胃内与口服的服的13C-尿素作用，将其分解尿素作用，将其分解成成13CO2， 13CO2经胃肠道吸经胃肠道吸收，经血液循环到达肺后随收，经血液循环到达肺后随呼气排出。收集呼出的气体，呼气排出。收集呼出的气体，测定其中的测定其中的13C标记的标记的13CO2 ，可准确地证明有无，可准确地证明有无Hp感染。感染。 正常人没有正常人没有Hp，13C-尿素不分尿素不分解，解， 13C-尿素经泌尿系统排尿素经泌尿系统排出，呼出的气体中就没有出，呼出的气体中就没有13CO2 ，而，而Hp感
11、染者呼出的感染者呼出的气体中就有气体中就有13CO2 。 化学反应方程式如下化学反应方程式如下 ：NH2-13CO-NH2 + H2O NH3 + NH2-13CO-OH 尿素尿素 氨氨 氨基甲酸酯氨基甲酸酯NH2-13CO-OH + H2O NH3 + H213CO3氨基甲酸酯氨基甲酸酯 氨氨 碳酸碳酸 H213CO3 13CO2+ +H2O碳酸碳酸 （气体）（气体）NH3 + H2O OH- + NH4+ 氨氨 氢氧化铵氢氧化铵 13C标记尿素呼气试验标记尿素呼气试验优点：优点：n无需胃镜，无需抽血，无交叉感染、无无需胃镜，无需抽血，无交叉感染、无痛苦、无损伤和操作方便。痛苦、无损伤和操作方便。n无放射性，对环境无影响。无放射性，对环境无影响。n尿素是人体内正常的代谢产物，此项试尿素是人体内正常的代谢产物，此项试验对人体无任何副作用。不仅适用于成验对人体无任何副作用。不仅适用于成人，也适用于孕妇、乳母和婴幼儿，并人，也适用于孕妇、乳母和婴幼儿，并可在短期内多次重复检查。可在短期内多次重复检查。
