生物素干擾臨床檢測結果的研究進展

宋麗穎 李禹龍 范雪松 袁 慧

生物素即維生素B7，又稱維生素H、輔酶R，是一種水溶性維生素，美國農業部推薦膳食參考攝入量(dietary reference intake, DRI)為每天30μg。正常血漿生物素濃度為0.12～0.36nmol/L，大劑量生物素(>5mg)使用者實際血藥濃度可達DRI的數百至數千倍[1]。生物素-鏈霉親和素反應具有高敏感度、準確性和反應迅速的特點，被廣泛應用于高通量免疫分析平臺，過多的外源性生物素競爭性結合鏈霉親和素干擾反應結果，2017年美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration,FDA)首次對這一現象提出警告[2]。筆者回顧相關文獻，將生物素對臨床檢測的干擾機制，生物素對甲狀腺激素、心肌標志物、腫瘤標志物等檢測結果的影響進行總結，并提出預防和消除干擾的思路。

一、生物素簡介

生物素是5種羧基酶的輔酶，參與糖類、脂肪、蛋白質等的代謝過程。因其安全有效，被廣泛應用在多發性硬化、代謝相關疾病治療和改善頭發、皮膚健康中[3，4]。已有研究表明，生物素對高血糖、高脂血癥及一些罕見代謝障礙性疾病，如生物素酶缺乏癥、丙酸血癥等疾病具有治療效果[3,5]。

二、生物素與臨床檢測

1.生物素-鏈霉親和素系統：鏈霉親和素和生物素結合作用是目前已知非共價結合中強度最高的。近年來研究發現，生物素-鏈霉親和素系統幾乎可以與目前研究成功的各種分子標志物結合。這一系統在生物檢測技術行業中被廣泛應用，許多自動化免疫分析使用生物素化的抗體和鏈霉親和素包被的磁珠作為固定抗原-抗體復合物的手段，其方法主要有“三明治”免疫測定法和“競爭式”免疫測定法[6]。

(1)“三明治”免疫測定法:又稱“夾心”法，可測定大分子物質，如促甲狀腺激素(TSH)、胰島素等。待測物質與兩種不同抗體結合，一個是“捕獲抗體”，將目標分子結合到固相，另一個為帶有可測得信號的標記抗體，待測物質濃度越高，測得信號越強[2]。采取生物素-鏈霉親和素途徑的檢測平臺，用鏈霉親和素包被固相，生物素標記捕獲抗體，外源生物素與捕獲抗體競爭結合鏈霉親和素，干擾抗原-抗體復合物的形成，使檢測結果偏低[7]。

(2)“競爭式”免疫測定法:測量小分子物質如游離三碘甲狀腺原氨酸(FT3)、游離甲狀腺素(FT4)、總甲狀腺素(TT4)、總三碘甲腺原氨酸(TT3)，及部分抗體，如促甲狀腺激素受體抗體(TRAb)、甲狀腺過氧化物酶抗體(TPOAb)、甲狀腺球蛋白抗體(TgAb)等[6]。與“夾心”法不同，待測物質與生物素標志物競爭結合標記抗體，生物素-鏈霉親和素固定標記抗體。待測物濃度越高，標志物與固相連接的信號越弱，樣本中待測物與信號強度呈負相關[2]。當血漿生物素過量時，抑制標記抗體固定，此種檢測方法使得檢測結果偏高[7]。

2.生物素與甲狀腺功能檢測：毒性彌漫性甲狀腺腫(Graves病)是一種自身免疫性疾病，實驗室指標表現為TT4、FT4增高、TSH降低，甲狀腺相關抗體可出現部分陽性[8]。有研究發現，有患者實驗室檢測結果提示為Graves病，但不具有甲狀腺功能亢進的癥狀(如明顯消瘦、心動過速、躁動)及彌漫性腫大的影像學表現，進一步調查提示患者曾服用生物素，停藥后，測試結果開始恢復正常[5]。因此，外源性生物素可能干擾甲狀腺激素的檢測結果，這值得臨床醫生關注。

Kummer等[5]于2016年報道了生物素治療干擾甲狀腺激素檢測的重要臨床發現，他們觀察了6例遺傳性代謝疾病的兒童，接受生物素治療期間，實驗室檢查(化學發光法Roche Diagnostics GmbH,德國)提示存在Graves病[FT3、FT4升高，TSH降低，TRAb(+)]。這6例兒童生物素補充劑量為每天2～14mg/kg，服用生物素后，其TSH檢測結果為0.02～0.08μIU/ml，低于正常值下限0.1μIU/ml，FT4>7.77ng/dl，高于正常值上限1.8ng/dl。該6例患兒中僅有1例有狀腺功能亢進的癥狀，而甲狀腺超聲和甲狀腺血流超聲均未提示甲狀腺功能亢進證據，因此這些兒童的“甲狀腺功能亢進”為生物素治療導致檢測干擾的結果。張國峰等[9]報道了1例因孕前檢查發現甲狀腺功能異常的女性患者，仔細詢問病史，發現患者半年前開始服用生物素10mg/d，在停用生物素3天和1周后實驗室檢測(Roche電化學發光法)結果基本恢復正常。表1總結了近年來國外關于生物素干擾甲狀腺激素檢測結果的文獻。生物素對甲狀腺激素檢測的影響通常表現為FT4、FT3、TT3假性增高，TSH假性降低，TRAb假陽性，完全模擬Graves病的實驗室檢查結果。

表1 生物素干擾甲狀腺激素檢測結果

計量單位已經過換算

3.生物素與心肌標志物檢測:常用的心肌標志物檢測包括肌鈣蛋白T(cTnT)、肌鈣蛋白I(cTnI)、肌紅蛋白(Mb)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)以及腦鈉肽(BNP)等。其中cTnT和cTnI是臨床廣泛應用的心肌損傷的標志物[13]。

Willeman等[14]首次指出生物素影響“夾心”法肌鈣蛋白T(TnT)檢測，Siemens Dimension Vista 1500 analyzers(化學發光法)系統中50～200μg/L生物素對肌鈣蛋白檢測沒有影響，高于300μg/L生物素可以使肌鈣蛋白產生假陰性結果，這將干擾臨床對急性胸痛的鑒別診斷。急性心肌梗死發病后3h是再灌注治療的黃金時間，若發病超過6h，病死率將增加10%～12%。因此，心肌標志物的早期精確檢測十分重要。過量攝入生物素制劑后血漿生物素濃度增高對檢測結果的影響不容忽視。回顧文獻發現，Trambas等[6]使用Roche免疫熒光檢測肌鈣蛋白，發現血漿樣本生物素含量為15.6ng/ml時，肌鈣蛋白濃度較基線值下降10%，當生物素含量為31.3ng/ml時，較基線值降低20%。近年來，高敏肌鈣蛋白(hs-cTn)應用于急性胸痛的病因診斷，與心電圖和臨床表現結合，加快急性心肌梗死的早期診斷和排除，hs-cTn動態改變有助于區分缺血和非缺血性因素，減少急診觀察所需時間，是一種快速、有效的診斷方法[15]。目前基于更高敏感度的肌鈣蛋白檢測是否受生物素干擾尚未報道。

4.生物素對腫瘤標志物檢測的影響：腫瘤標志物檢測對腫瘤的早期發現、診斷與預后判斷起到至關重要的作用。臨床目前常見腫瘤標志物檢測包括癌胚抗原(CEA)、前列腺特異性抗原(PSA)、甲胎蛋白(AFP)、腫瘤特異性抗原CA199、CA125、CA153等。生物素干擾腫瘤標志物的檢測，導致假陰性，影響臨床判斷。已有研究發現，當攝入生物素5～10mg時，PSA、CEA、CA153等采用“夾心”法的腫瘤標志物檢測結果可能出現5%～10%的假性降低。當采用進行100～300mg生物素治療時，超過95%的游離PSA檢測值出現了的假性降低，超過90%的總PSA檢測值出現了假性降低，超過85%的CA125檢測結果出現了假性降低，AFP與CEA的檢測值則有超過50%出現了假性降低。而當在血清樣本中添加1000ng/ml生物素時，則會導致CA153、AFP、CEA、PSA、游離PSA的檢測結果變為假陰性(Roche Cobas 8000 e602，電化學發光免疫分析)[6]。

5.生物素與其他激素的檢測：除了上述生物標志物，生物素可干擾其他激素檢測，如睪酮、雌二醇(E2)、生長激素(GH)、胰島素樣生長因子(IGF-1)、25羥維生素D、甲狀旁腺激素(PTH)、泌乳素(PRL)、胰島素、C肽的檢測等[2,16，17]。Elston等[10]對1例服用生物素制劑的患者的性激素檢測結果進行了跟蹤調查 (Roche Cobas 6000，電化學發光法)，發現在未服用生物素時，促黃體生成素(LH)、卵泡刺激素(FSH)和E2的檢測結果均在正常范圍，服用生物素時則出現FSH、LH的假性偏低而E2假性偏高的現象。Li等[18]對6位健康受試者連續7天服用生物素10mg/d，分別在服用前、服用7天后和停止服用7天后檢測各項激素(OCD Vitros 5600，化學發光法)，結果發現，PTH出現假性降低。除了血液中的激素，尿液中激素檢測也會受到影響，Williams等[19]發現，在使用生物素-鏈霉親和素途徑的人絨毛膜促性腺激素快速尿液檢測試紙上，外源性生物素可導致控制線消失，結果無效。實驗室檢測結果是臨床醫生診斷疾病的重要依據，因此如何避免檢測受到干擾值得深入的研究探索。

6.不同檢測儀器在檢測時受生物素影響的情況:目前，各大檢測試劑廠家生產的利用生物素-鏈霉親和素系統進行檢測的方法，受干擾程度不同，具體報道如下：(1)Beckman Coulter(Access, DXi, DxC)：行FT3、FT4、TgAb、性激素結合球蛋白(SHBG)檢測，發現其檢測結果一般不會受生物素影響[2]。(2)Immuno diagnosticsystem (Isys)：發現當生物素濃度達到300nmol/L時，25羥維生素D、IGF-1、GH檢測產生偏差[2]。(3)Ortho Clinical Diagnostic (Vitros)：出現干擾的生物素濃度低值分別是(括號內為生物素濃度)：TSH(20.5nmol/L)、PTH(20.5nmol/L)、25羥維生素D(6.1nmol/L)、睪酮(4.1nmol/L)、E2(20.5nmol/L)、FSH(4.1nmol/L)、LH(20.5nmol/L)、PRL(4.1nmol/L)[2]。(4)Roche(Cobas,Elecsys,Modular)：出現生物素干擾的濃度低值分別為：FT3(286nmol/L)、FT4(82nmol/L)、TT3(41nmol/L)、TT4(409nmol/L)、TSH(102nmol/L)、TRAb(41nmol/L)、SHBG(246nmol/L)、TgAb(327nmol/L)、PTH(205nmol/L)、25羥維生素D(286nmol/L)、促腎上腺皮質激素(246nmol/L)、睪酮(123nmol/L)、E2(147nmol/L)、FSH(246nmol/L)、LH(105nmol/L)、PRL(164nmol/L)、GH(123nmol/L)、C肽(246nmol/L)、胰島素(246nmol/L)[2]。(5)Siemens(Dimension Vista，Exl)：出現生物素干擾的濃度低值分別為：FT3(205nmol/L)、FT4(205nmol/L)、TSH(2050nmol/L)[2]。Li等[18]對6例健康受試者連續7天服用生物素10mg/d，服用7天后檢測甲狀腺激素指標，最終Roche Cobas的檢測結果發現TSH假性降低，FT3、TT3、FT4假性升高；Siemens Vista的檢測結果出現FT3假性升高；Vitros的檢測結果出現TSH假性降低。Ali等[20]發現，采用 Vitros檢測時，當生物素濃度>6.25ng/ml, TSH檢測結果偏差>20%。Holmes等[21]對8個自動化臨床檢測系統進行免疫測試時受生物素干擾的可能性進行了總結，詳見表2。

表2 8個自動化臨床檢測系統進行免疫測定受生物素干擾的可能性

NR.未報道

三、生物素干擾檢測結果的預防措施

對于生物素干擾檢測結果的情況，采用放射免疫分析或液相色譜-串聯質譜法分析可以免受干擾，但目前激素定量檢測最常用方法是使用生物素-鏈霉親和素的免疫分析。因此，如何最小化生物素干擾是亟待解決的問題。目前采取的方法是停止服用生物素，待體內生物素完全代謝后復測。羅氏公司建議服藥8h內不做臨床激素類檢查，而更多的實驗結果表明8h后仍存在生物素干擾[10]。因此，消除干擾時間不明確，如TSH和甲狀腺激素測量值在生物素解離后24～48h恢復正常，而TRAb的測量值則需要生物素解離后7天才恢復正常[5]。Ross等[22]在2016年美國甲狀腺協會關于甲狀腺功能亢進的診療指南中建議，服用大劑量生物素或含生物素的營養補充劑的患者如有T4升高和TSH偏低，應停用生物素，并在至少2天后復查。根據目前已知生物素治療后停藥的數據，消除干擾時間從數小時到數周不等，有些激素測定即使生物素血漿濃度低至10ng/ml也有干擾[3]。同時，生物素干擾檢測的時間也存在個體差異。這是由于生物素主要由腎臟排出，腎功能不全者排出時間延長。據研究報道，每天接受10mg生物素的終末期腎病患者PTH測量值的影響可達15天[2]。這一結果說明，雖然在測試之前停服幾天生物素是一種可以使用的方法，但卻并不一定能獲得最為準確的結果。

目前提出的消除干擾措施大多是通過消耗樣品中的生物素進行。Marie等[23]設計了一種樣品預處理方法，加入一定劑量的鏈霉親和素中和樣本中的生物素，以減少檢測誤差。結果發現，FT3、FT4、TSH、PTH、25羥維生素D、FSH、 LH等在處理前假性偏高的檢測值處理后恢復正常。并且，Trambas等[24]驗證了該實驗不會影響現有測定方法的檢測精確度，在生物素水平較高的情況下也能有效地去除多余生物素。雖然如此，臨床醫生在進行相關的激素檢測前，仍應仔細詢問患者是否服用生物素。雖然對于可能出現檢測誤差的患者采用生物素中和后再進行檢測是一種可行的方法，但是對于一些急診病例，需要短時間內獲得結果以輔助臨床診斷，仍然需要尋找更快速的排除生物素干擾的方法。

綜上所述，隨著人們健康需求的增加，生物素作為營養補充劑的應用勢必越來越廣泛，生物素-鏈霉親和素平臺也以其優良的性能在臨床檢驗工作中發揮重要作用。高效識別外源性生物素干擾及消除干擾的實用方法需要臨床和實驗室共同努力，相信隨著實驗室方法的進一步優化，生物素對檢測方法的影響會不斷縮小，并將在臨床診斷和醫療保健領域進一步發揮重要作用。