生物素干扰临床检测结果的研究进展

宋丽颖 李禹龙 范雪松 袁 慧

生物素即维生素B7，又称维生素H、辅酶R，是一种水溶性维生素，美国农业部推荐膳食参考摄入量(dietary reference intake, DRI)为每天30μg。正常血浆生物素浓度为0.12～0.36nmol/L，大剂量生物素(>5mg)使用者实际血药浓度可达DRI的数百至数千倍[1]。生物素-链霉亲和素反应具有高敏感度、准确性和反应迅速的特点，被广泛应用于高通量免疫分析平台，过多的外源性生物素竞争性结合链霉亲和素干扰反应结果，2017年美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)首次对这一现象提出警告[2]。笔者回顾相关文献，将生物素对临床检测的干扰机制，生物素对甲状腺激素、心肌标志物、肿瘤标志物等检测结果的影响进行总结，并提出预防和消除干扰的思路。

一、生物素简介

生物素是5种羧基酶的辅酶，参与糖类、脂肪、蛋白质等的代谢过程。因其安全有效，被广泛应用在多发性硬化、代谢相关疾病治疗和改善头发、皮肤健康中[3，4]。已有研究表明，生物素对高血糖、高脂血症及一些罕见代谢障碍性疾病，如生物素酶缺乏症、丙酸血症等疾病具有治疗效果[3,5]。

二、生物素与临床检测

1.生物素-链霉亲和素系统：链霉亲和素和生物素结合作用是目前已知非共价结合中强度最高的。近年来研究发现，生物素-链霉亲和素系统几乎可以与目前研究成功的各种分子标志物结合。这一系统在生物检测技术行业中被广泛应用，许多自动化免疫分析使用生物素化的抗体和链霉亲和素包被的磁珠作为固定抗原-抗体复合物的手段，其方法主要有“三明治”免疫测定法和“竞争式”免疫测定法[6]。

(1)“三明治”免疫测定法:又称“夹心”法，可测定大分子物质，如促甲状腺激素(TSH)、胰岛素等。待测物质与两种不同抗体结合，一个是“捕获抗体”，将目标分子结合到固相，另一个为带有可测得信号的标记抗体，待测物质浓度越高，测得信号越强[2]。采取生物素-链霉亲和素途径的检测平台，用链霉亲和素包被固相，生物素标记捕获抗体，外源生物素与捕获抗体竞争结合链霉亲和素，干扰抗原-抗体复合物的形成，使检测结果偏低[7]。

(2)“竞争式”免疫测定法:测量小分子物质如游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)、游离甲状腺素(FT4)、总甲状腺素(TT4)、总三碘甲腺原氨酸(TT3)，及部分抗体，如促甲状腺激素受体抗体(TRAb)、甲状腺过氧化物酶抗体(TPOAb)、甲状腺球蛋白抗体(TgAb)等[6]。与“夹心”法不同，待测物质与生物素标志物竞争结合标记抗体，生物素-链霉亲和素固定标记抗体。待测物浓度越高，标志物与固相连接的信号越弱，样本中待测物与信号强度呈负相关[2]。当血浆生物素过量时，抑制标记抗体固定，此种检测方法使得检测结果偏高[7]。

2.生物素与甲状腺功能检测：毒性弥漫性甲状腺肿(Graves病)是一种自身免疫性疾病，实验室指标表现为TT4、FT4增高、TSH降低，甲状腺相关抗体可出现部分阳性[8]。有研究发现，有患者实验室检测结果提示为Graves病，但不具有甲状腺功能亢进的症状(如明显消瘦、心动过速、躁动)及弥漫性肿大的影像学表现，进一步调查提示患者曾服用生物素，停药后，测试结果开始恢复正常[5]。因此，外源性生物素可能干扰甲状腺激素的检测结果，这值得临床医生关注。

Kummer等[5]于2016年报道了生物素治疗干扰甲状腺激素检测的重要临床发现，他们观察了6例遗传性代谢疾病的儿童，接受生物素治疗期间，实验室检查(化学发光法Roche Diagnostics GmbH,德国)提示存在Graves病[FT3、FT4升高，TSH降低，TRAb(+)]。这6例儿童生物素补充剂量为每天2～14mg/kg，服用生物素后，其TSH检测结果为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。该6例患儿中仅有1例有状腺功能亢进的症状，而甲状腺超声和甲状腺血流超声均未提示甲状腺功能亢进证据，因此这些儿童的“甲状腺功能亢进”为生物素治疗导致检测干扰的结果。张国峰等[9]报道了1例因孕前检查发现甲状腺功能异常的女性患者，仔细询问病史，发现患者半年前开始服用生物素10mg/d，在停用生物素3天和1周后实验室检测(Roche电化学发光法)结果基本恢复正常。表1总结了近年来国外关于生物素干扰甲状腺激素检测结果的文献。生物素对甲状腺激素检测的影响通常表现为FT4、FT3、TT3假性增高，TSH假性降低，TRAb假阳性，完全模拟Graves病的实验室检查结果。

表1 生物素干扰甲状腺激素检测结果

计量单位已经过换算

3.生物素与心肌标志物检测:常用的心肌标志物检测包括肌钙蛋白T(cTnT)、肌钙蛋白I(cTnI)、肌红蛋白(Mb)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)以及脑钠肽(BNP)等。其中cTnT和cTnI是临床广泛应用的心肌损伤的标志物[13]。

Willeman等[14]首次指出生物素影响“夹心”法肌钙蛋白T(TnT)检测，Siemens Dimension Vista 1500 analyzers(化学发光法)系统中50～200μg/L生物素对肌钙蛋白检测没有影响，高于300μg/L生物素可以使肌钙蛋白产生假阴性结果，这将干扰临床对急性胸痛的鉴别诊断。急性心肌梗死发病后3h是再灌注治疗的黄金时间，若发病超过6h，病死率将增加10%～12%。因此，心肌标志物的早期精确检测十分重要。过量摄入生物素制剂后血浆生物素浓度增高对检测结果的影响不容忽视。回顾文献发现，Trambas等[6]使用Roche免疫荧光检测肌钙蛋白，发现血浆样本生物素含量为15.6ng/ml时，肌钙蛋白浓度较基线值下降10%，当生物素含量为31.3ng/ml时，较基线值降低20%。近年来，高敏肌钙蛋白(hs-cTn)应用于急性胸痛的病因诊断，与心电图和临床表现结合，加快急性心肌梗死的早期诊断和排除，hs-cTn动态改变有助于区分缺血和非缺血性因素，减少急诊观察所需时间，是一种快速、有效的诊断方法[15]。目前基于更高敏感度的肌钙蛋白检测是否受生物素干扰尚未报道。

4.生物素对肿瘤标志物检测的影响：肿瘤标志物检测对肿瘤的早期发现、诊断与预后判断起到至关重要的作用。临床目前常见肿瘤标志物检测包括癌胚抗原(CEA)、前列腺特异性抗原(PSA)、甲胎蛋白(AFP)、肿瘤特异性抗原CA199、CA125、CA153等。生物素干扰肿瘤标志物的检测，导致假阴性，影响临床判断。已有研究发现，当摄入生物素5～10mg时，PSA、CEA、CA153等采用“夹心”法的肿瘤标志物检测结果可能出现5%～10%的假性降低。当采用进行100～300mg生物素治疗时，超过95%的游离PSA检测值出现了的假性降低，超过90%的总PSA检测值出现了假性降低，超过85%的CA125检测结果出现了假性降低，AFP与CEA的检测值则有超过50%出现了假性降低。而当在血清样本中添加1000ng/ml生物素时，则会导致CA153、AFP、CEA、PSA、游离PSA的检测结果变为假阴性(Roche Cobas 8000 e602，电化学发光免疫分析)[6]。

5.生物素与其他激素的检测：除了上述生物标志物，生物素可干扰其他激素检测，如睾酮、雌二醇(E2)、生长激素(GH)、胰岛素样生长因子(IGF-1)、25羟维生素D、甲状旁腺激素(PTH)、泌乳素(PRL)、胰岛素、C肽的检测等[2,16，17]。Elston等[10]对1例服用生物素制剂的患者的性激素检测结果进行了跟踪调查 (Roche Cobas 6000，电化学发光法)，发现在未服用生物素时，促黄体生成素(LH)、卵泡刺激素(FSH)和E2的检测结果均在正常范围，服用生物素时则出现FSH、LH的假性偏低而E2假性偏高的现象。Li等[18]对6位健康受试者连续7天服用生物素10mg/d，分别在服用前、服用7天后和停止服用7天后检测各项激素(OCD Vitros 5600，化学发光法)，结果发现，PTH出现假性降低。除了血液中的激素，尿液中激素检测也会受到影响，Williams等[19]发现，在使用生物素-链霉亲和素途径的人绒毛膜促性腺激素快速尿液检测试纸上，外源性生物素可导致控制线消失，结果无效。实验室检测结果是临床医生诊断疾病的重要依据，因此如何避免检测受到干扰值得深入的研究探索。

6.不同检测仪器在检测时受生物素影响的情况:目前，各大检测试剂厂家生产的利用生物素-链霉亲和素系统进行检测的方法，受干扰程度不同，具体报道如下：(1)Beckman Coulter(Access, DXi, DxC)：行FT3、FT4、TgAb、性激素结合球蛋白(SHBG)检测，发现其检测结果一般不会受生物素影响[2]。(2)Immuno diagnosticsystem (Isys)：发现当生物素浓度达到300nmol/L时，25羟维生素D、IGF-1、GH检测产生偏差[2]。(3)Ortho Clinical Diagnostic (Vitros)：出现干扰的生物素浓度低值分别是(括号内为生物素浓度)：TSH(20.5nmol/L)、PTH(20.5nmol/L)、25羟维生素D(6.1nmol/L)、睾酮(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)：出现生物素干扰的浓度低值分别为：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羟维生素D(286nmol/L)、促肾上腺皮质激素(246nmol/L)、睾酮(123nmol/L)、E2(147nmol/L)、FSH(246nmol/L)、LH(105nmol/L)、PRL(164nmol/L)、GH(123nmol/L)、C肽(246nmol/L)、胰岛素(246nmol/L)[2]。(5)Siemens(Dimension Vista，Exl)：出现生物素干扰的浓度低值分别为：FT3(205nmol/L)、FT4(205nmol/L)、TSH(2050nmol/L)[2]。Li等[18]对6例健康受试者连续7天服用生物素10mg/d，服用7天后检测甲状腺激素指标，最终Roche Cobas的检测结果发现TSH假性降低，FT3、TT3、FT4假性升高；Siemens Vista的检测结果出现FT3假性升高；Vitros的检测结果出现TSH假性降低。Ali等[20]发现，采用 Vitros检测时，当生物素浓度>6.25ng/ml, TSH检测结果偏差>20%。Holmes等[21]对8个自动化临床检测系统进行免疫测试时受生物素干扰的可能性进行了总结，详见表2。

表2 8个自动化临床检测系统进行免疫测定受生物素干扰的可能性

NR.未报道

三、生物素干扰检测结果的预防措施

对于生物素干扰检测结果的情况，采用放射免疫分析或液相色谱-串联质谱法分析可以免受干扰，但目前激素定量检测最常用方法是使用生物素-链霉亲和素的免疫分析。因此，如何最小化生物素干扰是亟待解决的问题。目前采取的方法是停止服用生物素，待体内生物素完全代谢后复测。罗氏公司建议服药8h内不做临床激素类检查，而更多的实验结果表明8h后仍存在生物素干扰[10]。因此，消除干扰时间不明确，如TSH和甲状腺激素测量值在生物素解离后24～48h恢复正常，而TRAb的测量值则需要生物素解离后7天才恢复正常[5]。Ross等[22]在2016年美国甲状腺协会关于甲状腺功能亢进的诊疗指南中建议，服用大剂量生物素或含生物素的营养补充剂的患者如有T4升高和TSH偏低，应停用生物素，并在至少2天后复查。根据目前已知生物素治疗后停药的数据，消除干扰时间从数小时到数周不等，有些激素测定即使生物素血浆浓度低至10ng/ml也有干扰[3]。同时，生物素干扰检测的时间也存在个体差异。这是由于生物素主要由肾脏排出，肾功能不全者排出时间延长。据研究报道，每天接受10mg生物素的终末期肾病患者PTH测量值的影响可达15天[2]。这一结果说明，虽然在测试之前停服几天生物素是一种可以使用的方法，但却并不一定能获得最为准确的结果。

目前提出的消除干扰措施大多是通过消耗样品中的生物素进行。Marie等[23]设计了一种样品预处理方法，加入一定剂量的链霉亲和素中和样本中的生物素，以减少检测误差。结果发现，FT3、FT4、TSH、PTH、25羟维生素D、FSH、 LH等在处理前假性偏高的检测值处理后恢复正常。并且，Trambas等[24]验证了该实验不会影响现有测定方法的检测精确度，在生物素水平较高的情况下也能有效地去除多余生物素。虽然如此，临床医生在进行相关的激素检测前，仍应仔细询问患者是否服用生物素。虽然对于可能出现检测误差的患者采用生物素中和后再进行检测是一种可行的方法，但是对于一些急诊病例，需要短时间内获得结果以辅助临床诊断，仍然需要寻找更快速的排除生物素干扰的方法。

综上所述，随着人们健康需求的增加，生物素作为营养补充剂的应用势必越来越广泛，生物素-链霉亲和素平台也以其优良的性能在临床检验工作中发挥重要作用。高效识别外源性生物素干扰及消除干扰的实用方法需要临床和实验室共同努力，相信随着实验室方法的进一步优化，生物素对检测方法的影响会不断缩小，并将在临床诊断和医疗保健领域进一步发挥重要作用。