酶组织化学是对组织切片中酶活性的研究。与检测酶蛋白(无论活性还是非活性)的存在的免疫组织化学不同,酶组织化学检测功能活性:酶催化其特定反应的能力。这种功能信息通常比简单的蛋白质存在与疾病状态更相关。
原则
酶组织化学依赖于捕获反应,其中酶催化反应的产物在活性位点沉淀。将组织切片在含有酶特异性底物和捕获试剂的底物溶液中孵育。酶转化底物;反应产物被试剂捕获,形成光学显微镜下可见的不溶性有色沉淀。
反应必须是: 特异性(酶必须是在所用条件下唯一可以使用底物的酶);产品必须是不溶的(以保留在活性部位);并且沉淀物必须是可见的(有色、荧光或电子致密的超微结构定位)。
酶活性的固定和保存
固定是酶组织化学中最关键的变量。福尔马林和其他交联固定剂会抑制大多数酶,抑制程度取决于固定时间、温度和特定酶。 短暂固定(在冷福尔马林或福尔马林钙中固定 2-4 小时)可保留一些酶活性,同时保持足够的形态。 未固定的冷冻切片(速冻组织的低温切片)提供最高的酶活性,但形态较差。
冷固定(4°C)可减少酶失活。 丙酮固定(4°C,30-60 分钟)比福尔马林更好地保存许多酶。 无固定: 新鲜冰冻切片可用于任何固定剂完全失活的酶。后固定(首先孵育酶反应切片,然后固定)是另一种方法。
检测方法
同时捕获: 酶反应和捕获沉淀同时发生。底物和捕获试剂在孵育介质中混合。大多数水解酶(酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、酯酶)是通过使用重氮盐作为捕获试剂同时捕获来证明的。
孵育后偶联: 酶反应产生初级反应产物,然后在第二步中与捕获试剂偶联。该方法适用于初级产物不稳定或捕获试剂干扰酶活性的酶。
金属盐方法: 酶反应产物(例如,磷酸酶活性产生的磷酸盐)被金属离子(铅、钴、铜)捕获,形成不溶性电子密集金属盐。这些方法与光学显微镜和电子显微镜兼容。
四唑盐方法: 用于脱氢酶和氧化还原酶。该酶将电子转移到 NAD(P) 或 FAD,然后将四唑盐还原成有色的不溶性甲臜沉淀。不同的四唑盐(NBT、MTT、INT)产生不同颜色的甲臜(蓝色、紫色、红色)。
控制
对照对于验证酶组织化学反应至关重要。 阳性对照: 已知含有该酶的组织(肝脏含有大多数代谢酶,肾脏含有磷酸酶,骨骼肌含有脱氢酶)。 阴性对照: 相同的组织在没有底物的情况下与特定的酶抑制剂或热灭活的酶(煮沸切片)一起孵育。 抑制对照使用特定的酶抑制剂(例如用于酸性磷酸酶的氟化钠)确认反应是由目标酶引起的,而不是交叉反应酶引起的。
应用程序
酶组织化学用于肌肉病理学(通过 ATP 酶和 NADH-TR 反应进行肌纤维分型 , 对于诊断肌病至关重要)、肝脏病理学(代谢性肝病中的酶缺乏)、肾脏病理学(肾小管损伤中的酶模式)和肿瘤病理学(骨肉瘤中的碱性磷酸酶、组织细胞肿瘤中的非特异性酯酶)。虽然 IHC 已经取代了许多酶组织化学应用,但酶组织化学在证明功能性酶活性方面仍然不可替代,特别是在肌肉和代谢疾病诊断中。 质量保证 包括使用阳性和阴性对照定期验证酶活性。