胆碱酯酶测定仪测胆碱酯酶的原理

10月25日，中国分析测试协会发布《乙酰胆碱酯酶 活性检测 分光光度法》CAIA标准，于12月1日实施。据悉，此标准由中国分析测试协会标准化委员会和中国材料与试验团体标准委员会科学试验领域委员会提出；由中国分析测试协会标准化委员会和中国材料与试验团体标准委员会科学试验领委员会科学试验创新方法技术委员会归口；由北京市科学技术研究院分析测试研究所、吉林大学、广东省科学院测试分析研究所、长春吉大小天鹅仪器有限公司、盘锦检验检测中心、广州市食品检验所六家单位为起草单位。文件规定了用分光光度法测定乙酰胆碱酯酶活性的方法，适用于有机磷与氨基甲酸酯类农药残留检测专用试剂中乙酰胆碱酯酶活性的测定。 具体内容详见附件：《乙酰胆碱酯酶 活性检测 分光光度法》.pdf更多内容：《中国分析测试协会标准》团体标准合集

12月20日，受全国食品安全管理技术标准化技术委员会(SAC/TC313)、全国乳制品标准化技术委员会SAC/TC433和全国食品工业标准化技术委员会食品通用检测技术分技术委员会(SAC/TC64/SC8)的委托，吉林省质量技术监督局在长春主持召开了婴幼儿乳粉中胆碱的测定等7项国家标准(送审稿)审查会。　　会上，标准审查委员会听取了标准编制组国家标准送审报告和征求意见稿反馈意见的处理意见汇报，查看了送审资料，并对标准送审稿中重要内容的编制依据和成熟度进行了认真审查，经充分讨论和协商，专家一致认为这7项标准的编制工作符合国家标准编制程序，提供的审查资料齐全、内容翔实，试验验证数据准确，送审稿达到了科学性、先进性、协调性和可操作性的要求，并在诸多方面具有重要创新。　　据专家介绍，这7项标准项目主要涉及婴幼儿乳粉、燕窝等食品主要营养成分测定、植物源性食品农残含量测定、植物毒素含量测定、动物源性食品药残含量测定等食品质量和食品安全检测方法国家标准的研究制定，具有技术含量高、采标率高、覆盖范围广等特点，部分标准技术指标达到甚至超过国际标准，达到了国际先进水平，填补了国内空白。这些标准的发布和实施将为提高我国食品检测效率，及时应对食品安全突发事件，维护广大消费者的利益，保护消费者身体健康，提供科学依据和技术支撑。同时，也将促进食品工业技术进步，为我国农产品、食品生产企业应对国外技术性贸易壁垒，提升出口产品质量，提高产品国内外市场竞争力提供强有力的技术保障。　　同时，这7项国家标准的制定也对完善我国的食品检测标准体系具有积极意义。不仅填补了国内食品质量安全检测方法标准空白，而且部分标准技术指标达到甚至高于国际标准，达到了国际先进水平。　　相关链接　　《婴幼儿乳粉中胆碱的测定-离子色谱法》《食品中胆碱的检测-液相色谱法》《燕窝及其制品中唾液酸含量的测定-液相色谱法》《大豆和花生中稀禾定的测定液相色谱/液相色谱-质谱/质谱法》《粮食、水果中戊唑醇残留量的测定—气相色谱-质谱法》《动物源性食品中庆大霉素、链霉素的测定液相色谱柱后衍生荧光法》《豆类食品中胰蛋白酶抑制剂活性的测定》7项国家标准项目2007年列入了国家标准制修订项目计划。　　根据国家计划，这7项标准的起草制定工作由国家农业深加工产品质量监督检验中心暨吉林省产品质量监督检验院承担。　　项目承担单位经过充分的调研、试验论证等前期工作，起草并形成了国家标准征求意见稿，在相关归口的国家专业标准化技术委员会、分技术委员会的支持下，在全国范围内进行了广泛的征求意见，完成了这7项国家标准送审稿。　　审查会后，编制组将依据审查会专家提出的意见和建议，作进一步修改后形成报批稿。

镜质合璧 还原真实质谱成像应用于酶组织化学分析 摘要检测酶促反应通常通过底物和酶反应后的产物继续反应显色并测量吸光度来实现。现有的酶促反应检测方法既要求底物和酶之间的初级反应，又要求随后产生颜色的二级反应。一种新的酶促反应检测方法利用质谱技术无需进行二级反应即可直接检测初级反应产物。将这种方法用于组织表面分析，还可以对酶活性进行可视化分析。本文描述了使用高空间分辨率质谱成像系统iMScope进行酶组织化学分析的新应用。 引言酶在组织中的分布通常用免疫组织化学（IHC）方法来测定。虽然IHC能够可视化表征酶蛋白的位置，但无法区分活性酶和非活性酶。酶组织化学作为一种成熟的方法，能够可视化分析酶活性，这是无法通过IHC分析实现的1)，2) 。酶组织化学依赖组织切片表面上发生的酶活性化学反应，以此识别酶活性及其强度。可视化分析通常将反应底物涂敷到组织切片，组织切片与内源酶发生反应，产物继续通过另一种反应显色。采用这种方法，每种显色反应对应一种化合物，因此，多化合物可视化分析需要进行多种显色反应。使用这种方法来可视化分析酶活性的分布通常并非是一种简单的将底物添加到组织切片的过程。作为替代常规酶组织化学显色反应步骤的一种方法，本研究考察了利用成像质谱（MSI）直接检测小鼠脑切片和整个果蝇切片中酶促反应产物的方法3) 。 实验本研究试图对野生型小鼠脑切片和整个野生型果蝇切片中乙酰胆碱酯酶（AChE）活性的分布进行可视化分析。AChE能够催化底物乙酰胆碱分解为胆碱和乙酸。因此，本研究将乙酰胆碱涂敷到组织样本的表面，并检测其降解产物胆碱并评价酶活性。为与内源性胆碱进行区分，将氘标记的乙酰胆碱-d9（ACh-d9）作为底物，并检测胆碱-d9（Choline-d9）（图1）。利用喷枪将底物手动涂敷至组织切片表面。图1 MSI法酶组织化学原理将标记后的底物涂敷于样本表面，利用质谱检测酶促反应产物，并进行可视化分析。 本研究同时考察了进行半定量分析的反应时间和方法。 将α-氰基-4-羟基肉桂酸（α-CHCA，Sigma-Aldrich）作为基质，通过两步法4) 进行基质涂敷，该方法结合了基于iMLayer基质升华仪（图2）的升华法和手动涂敷α-CHCA溶液的喷雾法。 使用iMScope成像质谱显微镜（图3）进行MSI检测，并使用IMAGEREVEA MS质谱成像分析软件进行数据分析（图4）。iMScope实验参数如表1所示。 图4 IMAGEREVEA MS质谱成像数据分析软件 表1 MSI分析参数结果与讨论图 5：转化率公式和酶活性公式 图6(A) 样本组织表面底物转化比例与酶反应时间关系以底物涂敷时间为0分钟，结果显示所有乙酰胆碱-d9（底物）在5分钟内转化为胆碱-d9。(B) 乙酰胆碱酯酶活性在小鼠脑组织中比较MSI结合HE染色分析结果显示，酶活性在纹状体（CPu）、海马体（HP）和下丘脑（TH）中较高，而在胼胝体（CC）和小脑皮质（CBX）中较低。(C, D) HE染色和高空间分辨率成像分析小鼠海马体酶活性显示CA3区中酶活性较高。标尺：1mm 根据图5(1)中的公式计算底物转化率并绘制转化率与反应时间的关系图表明，乙酰胆碱-d9在涂敷于样品表面后迅速开始分解为胆碱-d9，并且在5分钟内转化停止并耗尽乙酰胆碱-d9（图6A）。因此，5分钟是用以测量酶活性的足够的反应时间。由于组织定位相关的生物基质效应会给半定量分析带来影响，图5(2)中的公式被认为是一种标准化方法用以校正乙酰胆碱-d9和胆碱-d9的离子化效率。 使用IMAGEREVEAL MS质谱成像数据分析软件提取m/z 155.17乙酰胆碱-d9和m/z 113.16胆碱-d9的质谱图像。利用IMAGEREVEAL MS中提供的四则运算方法，根据公式（2）计算胆碱酯酶活性分布的图像（图6B和图6D）。这些图像显示纹状体（CPu）、海马（HP）和下丘脑（TH）的AChE活性较高，而胼胝体（CC）和小脑皮质（CBX）的AChE活性较低（图6B）。 这些结果与传统酶组织化学方法高度匹配，证明该技术的可靠性。iMScope的高空间分辨率质谱成像还用于可视化分析大脑海马区的酶活性（图6C、6D）。 由于哺乳动物除AChE外还产生丁酰胆碱酯酶（BuChE），因此尝试对不同胆碱酯酶的活性分布进行可视化研究。BuChE将乙酰胆碱和各种其他胆碱酯转化为胆碱。将底物乙酰胆碱与四异丙基焦磷酸酰胺（iso-OMPA，一种BuChE抑制剂）一起涂敷于样品表面，利用MSI观察AChE活性的特异性分布。针对BuChE活性的特异性分布，也通过在一系列组织切片涂敷底物乙酰胆碱和AChE活性抑制剂加兰他敏（galantamine）进行研究。这些实验表明，在不含任何抑制剂样本的胼胝体(CC)中酶活性，在很大程度上被iso-OMPA抑制，这表明胼胝体中的大部分胆碱酯酶活性是由BuChE引起的（图7A）。图7使用抑制剂后在小鼠脑切片中可视化观察酶活性，以及整个果蝇切片中胆碱酯酶活性分布的MSI(A) 使用抑制剂后可视化观察酶活性Iso-OMPA抑制丁酰胆碱酯酶活性实现特异性检测乙酰胆碱酯酶活性加兰他敏抑制乙酰胆碱酯酶活性实现特异性检测丁酰胆碱酯酶活性(B) 果蝇中胆碱酯酶活性的分布尽管果蝇属于不同的门类，但该方法同样适用，并揭示了大脑和胸腹区的酶活性。尤其是在胸腹区，检测到了可溶性酶活性，表明该方法可提供常规酶组织化学难以获得的结果。 因此，将标记稳定同位素的底物与抑制剂一同涂敷于组织样本表面是一种更精确的酶组织化学研究方法。 本方法甚至可以用于果蝇（一种不同门的动物）的研究。如图7B所示，ChE活性在整个果蝇中分布不均匀，在大脑中ChE活性极高，在胸腹区ChE活性也较高。果蝇头部具有极高酶活性的结果与先前报告一致5)，表明活性来自中枢神经系统中头神经节的胆碱能神经中的AChE。相比之下，胸腹区的ChE活性很可能不是由中枢神经系统中的AChE引起的。报告显示除中枢神经系统外，血液淋巴中也存在AChE6)，并且Zador等人观察到可溶性AchE的存在，其结构与神经系统中的膜结合AChE不同7)。胸腹区的AChE活性与以往报告一致，证明本方法可有效进行ChE活性定位的研究。 结论本文描述了一种基于MSI进行酶组织化学的新方法，结果显示MSI无需显色反应即可获得酶活性的半定量分布结果。该方法同时还被用于果蝇切片分析，可有效可视化分析膜结合AChE和可溶性AChE的活性。尤其是可溶性酶活性的分布难以通过传统方法获得，这显示了本方法的优越性。对于其他酶（不仅包括水解酶，还包括转移酶），我们还将开发更多的可视化分析方法。 致谢诚挚感谢京都工业大学应用生物科学系染色体工程实验室的Masamitsu Yamaguchi教授提供果蝇样本。 参考文献1.Takamatsu, H. Histochemische Untersuchungen der Phosphatase und deren Verteilung in verschiedenen Organen und Geweben. Trans. Soc. Path. Japan 29, 429 (1939)2.Gomori, G. Microtechnical demonstration of phosphatase in tissue sections. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine 42, 23 (1939)3.Takeo E, Fukusaki E, Shimma S. A mass spectrometric enzyme histochemistry method developed for visualizing in situ cholinesterase activity in Mus musculus and Drosophila melanogaster. Anal. Chem. 92, 12379 (2020)4.Shimma S, Takashima Y, Hashimoto J, Yonemori K, Tamura K, Hamada A. Alternative two-step matrix application method for imaging mass spectrometry to avoid tissue shrinkage and improve ionization efficiency. J Mass Spectrom. 48, 1285 (2013)5.Toutant, J. P., Insect acetylcholinesterase: catalytic properties, tissue distribution and molecular forms. Prog Neurobiol. 32, 423 (1989)6.Chadwick, L. E., Actions on Insects and Other Invertebrates. In Cholinesterases and Anticholinesterase Agents, Koelle, G. B., Ed. Springer Berlin Heidelberg: Berlin, Heidelberg, 1963 pp 741-798.7.Zador, E., Tissue specific expression of the acetylcholinesterase gene in Drosophila melanogaster. Mol Gen Genet. 218, 487 (1989) 文献题目《质谱成像应用于酶组织化学分析》 使用仪器岛津iMScope TRIO 作者Shuichi Shimma1,2,3；Emi Takeo1；Kaoru Nakagawa；Takushi Yamamoto；Eiichiro Fukusaki1,2,31 大阪大学工学研究生院生物技术系2 大阪大学Shimadzu Omics 创新研究实验室3 大阪大学开放与跨学科研究倡议研究所