临床生物化学

临床生物化学是在人体正常的生物化学代谢基础上，研究疾病状态下，生物化学病理性变化的基础理论和相关代谢物的质与量的改变，从而为疾病的临床实验诊断、治疗监测、药物疗效和预后判断、疾病预防等方面提供信息和决策依据的一门学科。它是一门发展迅速的独立学科。其主要任务是利用物理学、化学、生物学、遗传学、病理学、免疫学、生物化学和分子生物学的理论与技术，探讨疾病的发病机制，研究其病理过程中的特异性化学标志物或体内特定成分的改变。

• 中文名

• 临床生物化学

• 主要任务

• 利用物理学等探讨疾病的发病机制

• 学科类型

• 一门理论和实践性的应用学科

• 主要基础

• 化学和医学知识

• 主要作用

• 阐述有关疾病生物化学变化等

• 广义上讲

• 各个方面提供信息和理论依据

1. 1定义

2. 2主要作用

3. 3发展过程

1. ▪名词由来

2. ▪应用

3. 4研究作用

4. ▪作用与地位

1. ▪面临的任务

2. 5研究方法

临床生物化学是化学、生物化学与临床医学的结合，已经发展成为一门成熟的独立学科。临床生物化学有其独特的研究领域、性质和作用，是一门理论和实践性较强的、边缘性的应用学科，以化学和医学知识为主要基础。广义上讲，临床生物化学是研究器官、组织人体体液的化学组成和进行着的生物化学过程，以及疾病、药物对这些过程的影响，为疾病诊断、病情监测、药物疗效、预后判断和疾病预防等各个方面提供信息和理论依据。临床生物化学除了要求应用化学与医学方面的理论知识和技术外，还应与生物学、物理学、教学、电子学等各方面的知识密切联系，广泛地应用这些学科领域的新成就。

第一

阐述有关疾病的生物化学基础和疾病发生发展过程中的生物化学变化。这些生物化学改变可以是原发性的，也可能是某种原因引起器官病损或并发症导致体液生化组成发生的一系列继发性的改变。这部分内容又称之为化学病理学(chemical pathology)。

第二

开发应用临床生物化学检验方法和技术，对检验结果的数据及其临床意义作出评价，用以帮助临床诊断以及采取适宜的治疗。这部分内容有两方面的侧重点：在阐明疾病生化诊断的原理方面，侧重于论述疾病的生化机制，比较接近化学病理学的范畴；而在技术方法的开发应用方面，偏重于临床生物化学实验室的应用，有人称之为临床化学(clinical chemistry)，其中一部分内容又称之为诊断生物化学(diagnostic clinical chemistry)。

由于社会和经济的发展，其它相应学科的进展以及新技术的应用，临床生物化学这门学科及其实验室技术获得迅速发展和完善。它在临床医学中所起的作用和地位已日益受到重视，并已成为任何医院及有关研究部门建设中不可缺少的重要组成部分。它是检验医学中的主干学科之一，它的服务质量直接关系到整个医疗水平的提高和疾病防治的效果。

临床生物化学追溯其发展过程，它是与许多相关学科（包括化学、生理学、药物学、病理学、临床医学等等）相互联系、相互渗透的结果。

在临床生物化学学科发展史上，有几次技术上和概念方面的重大突破，促使了本学科的进步和发展。

“临床化学”一词是在第二次世界大战后、本世纪50年代开始较广泛地使用的。19世纪以前只是有一些化学家、生理学家和临床医生研究人体在健康与疾病时的化学组分的变化，包括血液及尿中蛋白质、糖及无机物等物质。1918年，Lichtwitz首先采用“临床化学”作为教科书名公开出版。1931年，Peter及Van Slyke又出版了两卷以《临床化学》为名的专著，第一次概括了这一领域的主要内容，它标志着这一学科的初步形成。

体液生物化学组分的分析应用

及“细胞内环境相对稳定”概念

19世纪以来就有一系列关于健康与疾病时体液生物化学组成的研究。它包括Berzelius、Liebig、Simon、Bence Jones、Folin以及中国早期生物化学家吴宪等人的杰出工作。1926年，Waiter Gannon 使用了“homeostasis”（内环境相对稳定）一词，取代和发展了Claude Bernard的细胞内环境恒定的概念，这对推动临床生物化学的发展起着深远的影响，在过去50年中成为实验性研究的指导思想。至今临床生物化学中相当部分的工作就是细胞外液（即Bernard提出的内环境）的临床生化。由Van Slyke等人开创的体液水、电解质与酸碱平衡这一领域中的理论与实践在临床诊断和治疗中所起作用就是一个具有代表性范例。

在临床生物化学实验室中的应用

比色法和光度法对促进这一领域中工作的质和量方面的变化起了根本性推动作用。19世纪和20世纪初，血液及尿中成分多采用传统的重量分析和容量分析法（滴定法），其灵敏度不高，标本用量多，耗费时间长，方法繁琐，限制了它在临床上的广泛应用。20世纪初，特别是从1904年 Folin用比色法测定肌酐开始，建立了一系列血液生物化学成分测定的比色分析法。Duboseq第一个设计了目测比色法。值得提到的是，1924年中国北京协和医学院建立了由吴宪教授主持的生物化学系，成为当时中国医学生物化学教学与研究的中心。该系除了讲授基础生物化学外，还开设了血尿分析法、酶学、血液分析等进修课程，培养了中国第一批生物化学家和临床生物化学工作者；在血液分析、血滤液制备以及改建和发展新的比色分析法等方面作了一系列工作，并报告了中国正常成人血液化学成分的正常参考值。本世纪30年代后，由于光电比色计的应用，临床生物化学实验室的分析才发生了根本性的改观。光度计和分光光度法在现代临床生物化学分析中仍占有突出的地位。

测定作为细胞与组织损伤的重要指标

本世纪50年代后，应用血清酶活力测定作为监测细胞、器官损害及肿瘤生长的指标，使临床生物化学的工作又增加了新的内容。它已发展成诊断酶学这一分支。1908年Wohlgemuth首先提出，以检测尿中淀粉活力作为急性胰腺炎的诊断指标。以后又有血清碱性磷酸酶和脂酶的测定，但由于当时方法学存在的困难，应用进展缓慢。1954年Ladue、Worblewski、Karmen等人先后发现血清乳酸脱氢酶及转氨酶在不少疾病时增高，此后血清酶在诊断上的应用和研究非常活跃。方法学上又有了很大发展，同工酶的概念和检测以及酶谱分析，都大大地增加了诊断的特异性和灵敏度。

治疗性药物监测

由于病人对治疗药物的反应和代谢存在着个体差异，随着新的、有效的微量检测药物血浓度技术的发展，以及药代动力学知识的进展，治疗性药物监测工作在现代化医院中占有的比重日益增加。在有些大医院中，它的工作量已达整个临床生物化学工作的1/3左右。在中国，治疗性药物监测的工作也正在开展，并已受到重视。这对促使临床医生更有效、合理地使用药物，提高疗效，减少药物的副作用，了解药物在体内的转化与代谢规律等方面都具有重要意义。

（六）超微量的仪器分析、免疫学、分子生物学、放射性同位素等技术在生物化学实验室中的

这些新技术的应用使临床生物化学工作内容有可能日益扩大深入。对于体内一些微量蛋白质、多肽等生物活性物质的测定，基因（核酸片段）的分析，微量元素的分析，以及它们在多种疾病中的变化，为临床医学提供了极有价值的数据。

数据处理系统

由于临床生物化学工作内容迅速扩大，促进了分析仪器的机械化和自动化，1957年Skeggs等首先在临床生物化学实验室中引用了连续流动式分析装置(continuous flow analysis)，1964年后使用多通道分析仪(multichannel analyzer)和离心式分析仪(centrifugal analyzer, 1969)，加上微处理机的使用，使临床化学工作大大改进了分析的质和量，提供了检测大批标本的工作程序，改进了对结果的处理和作用，设计出各种组合报告(profile reporting)。例如将蛋白质、血清酶、电解质和血气等多种项目配套分析结果，经过处理（分析、结合），使数据转化为更高层次的报告。为了解某一器官的功能概貌，可组合一系列相关试验，经综合、分析作出评价。在肝功能、肾功能、心肌损害、肿瘤标志、血脂分析以及内分泌功能检测方面的成套试验(profile tests)已被广泛地使用。

学会和出版刊物

由于临床生物化学已发展为一个得到确认的学科和专业，在不少国家都已成立了专门的全国性学会，并有它自己的十分活跃的、有成果的国际性学会。国际纯化学与应用化学协会(IUPAC)设有临床化学专业委员会(Commission of Clinical Chemistry,Division of Biological Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry),成立于1952年。此外，国际性的临床化学协会(International Federation of Clinical Chemistry, IFCC)亦组织大量学术活动，并设有教育委员会，制定一系列有关培训人才和政策性的文件。在某些国家由于历史的和现实的条件，学会的活动可能与其它临床实验室学科和生物化学学会合并进行。中国临床生物化学的学术活动有两个主要方面，一是属于中华医学会下设的临床检验学会的临床生物化学专业委员会，一是属于中国生物化学学会下属的医学的生物化学专业委员会。国际性的专业出版刊物和杂志有：《临床化学杂志》(Clinical Chemistry,美国)、《临床化学学报》(Clinical Chemistry Acta,荷兰)、《临床生物化学年鉴》(Annuals of Clinical Biochemistry,英国)以及《临床生物化学评论》(Clinical Biochemistry Reviews,加拿大)等有较大的影响。中国出版的《国外医学-临床生物化学与检验学分册》（始于1980年）是全国性的情报刊物。其它有关临床生物化学为主要内容的国内外文献杂志刊物种类日益增多，可供参考。

由于临床生物化学在医学理论与实践方面的重要性，医学生在学习基础课和临床课中都应充分结合有关的临床生物化学知识。多数院校是从讲授基础生化开始的。一般说，基础生物化学大部分是取材于动物和正常人的，在深度上也可以包括病理的材料。临床生物化学的教学计划在各个国家则有很大的不同，就是在一个国家内，由于本课程的组织者的认识深浅不同，也存在着较大的差异。但是，从各国的医学教育改革及内容来看，在所有国家，在整个医学教育过程中，接触临床生物化学知识的比重正在不断增长。不少大学在后期教育中开设了有关临床实验室科学的课程或相应的讲座，或开展床边专题讨论，有不少课程是为研究生开设的。应当积极地为医学生、医学研究及临床医生提供能有效地利用实验室来进行日常医疗活动的条件。对于非实验室临床专家来说，要求他们通晓详尽的方法学是不现实的，但他们对于检测方法的原理及所得分析结果的限度和评价有所理解是十分必要的。现在，不少教学医院在为医学生和研究生开设临床生化课程的同时，亦为临床医生们提供相应的实验室活动中心，提供一定的经费、投资设备，以促进临床与实验室的合作，这对于现代医学的进步起着十分有益的作用。

临床生物化学室工作内容的不断增长，急需培养专门人才和建立工作质量控制程序、中国有关调查资料表明，如何切实加强和提高实验室的分析质量是刻不容缓的。因此制定提高各级检验人员素质的相应的教育培训计划和考核法规，实行质量控制等制度都是很关键的措施。具体内容应包括培养具有领导和监管临床生物化学实验室工作能力的各级领导人才和熟练的技术干部；及时引进和开发可靠性更高的新方法；协助对分析数据的处理，积极参与临床有关咨询；与临床医生密切合作，对临床生物化学的理论原理和技术应用不断进行总结和研讨。

分析手段的现代化、自动化以及微处理机的使用，是现代生化实验室的重要组成。能否合理地选用仪器，取决于日常工作量、使用人员素质以及对使用效益和经济水平等有关因素的充分了解。制定各项测定项目最适用的分析方法，是一个实验室工作的极其重要的环节，它要求充分考虑到方法的精密度、准确性以及实用性。为保证这一目的，在较大医院的临床生物化学检验部门，有必要组织一定力量进行有关方法学的开发工作，经常研讨新的方法学及自动化设置，经过试用，逐步推广于常规工作。

人们越来越意识到，对疾病本质和过程的透彻理解，在很大程度上需要有关生物化学分析的确切信息。临床医生正面临着应付实验室带来大量分析数据的新课题。因此临床生物化学工作者有必要在这方面和医生合作，进行更多的“翻译”、“加工”，将生物化学分析结果的信息转化为更高层次的医学语言，从而为医学科学和临床诊疗的提高服务。

临床生物化学在方法建立的原理确定后，尚需根据其原理来选择合适的条件，以保证所建的方法可靠。下面以光度法为例介绍其条件选择的主要环节。颜色反应是光度分析的基础，因此，用作光度测定的颜色反应至少要具备以下几条：反应有较高的特异性，从而干扰小；反应产生的有色物质吸光系数要大，大者灵敏度高；有色产物的离解度要小，小则稳定；此外，还要求有色产物有恒定的组成成分，使产生的颜色稳定。由于影响颜色反应的因素很多，如温度、pH、试剂浓度、反应的时间等等。这些因素在建立新方法时都要逐项试验，确定最佳实验条件。

选择合适的吸收光谱

实际上就是测定颜色反应产生的光吸收曲线。方法是在整个可见光区（400-700nm）以10nm（在接近最大吸收波长范围还应再细分）间隔。分为十几个点测定其在不同波长时的吸光度，然后以吸光度为纵坐标，波长为横坐标绘成光吸收曲线。在条件许可的情况下，应采用双光束分光光度计在可见光区进行波长扫描，结果较为可靠。同时，还应以同法分别测定其空白液和标准物颜色产物的吸收曲线。测定光吸收曲线的目的是找出最大吸收波长，作为光度法波长选择的依据。因为在最大吸收波长测定，可获得最大灵敏度，且能更符合比耳定律。然而在实际使用中，不能单纯考虑灵敏度高，还要考虑在测定浓度范围能否符合比耳定律，并能在光度计准确区域内（吸光度0.2-0.85之间）读出读数。有时由于测定的最大吸收波长并不是所要测定物质的特性吸收波长，即同时存在具有相似最大吸收的干扰物质，为了保证实验的特异性，常改用特有而非最大吸收波长进行测定。例如用磷钼酸测定血糖，选用波长420nm，溶液对此波长的吸收比其它波长光线的吸收都低，其目的是使参考值有一个较低的吸收，这样可允许在相同情况下对高出参考值的血糖也能得到准确的读数。因为在这项测定中，高血糖是常见的变化方向。

测定方法适用的浓度范围

根据光吸收定律，溶液的吸光度应与溶液的浓度成正比。但由于有色物质的电离、水解、缔合等原因当溶液稀释或增浓时，有色物质颜色的深浅并不按比例降低或增高，因而也就不符合光吸收定律。测定方法适用的浓度范围是指分析的浓度范围在直线线性段，浓度与吸光度之比为一常数，此时直线上任何一点的斜率tanθ相等，即：

tanθ=A1/C1=A2/C2=A3/C3=……=An/Cn=K

此处K即为校正常数，可用于结果计算。

通常稀溶液都是符合比耳定律的，但在浓度过高和过低时往往都不呈直线，说明低浓度部分亦有仪器的灵敏度和方法的检测能力限制，所以，具体的测定就宜选择在直线段浓度范围内进行。以此还可用于确定标本的用量，使具有临床意义的标本测定结果都落在直线范围内。

观察影响颜色反应的因素

影响颜色反应的主要因素有：溶液pH的影响、杂质的影响、反应的温度和时间、以及颜色的稳定性等。这些都是光度法测定误差的主要来源。都需要通过实验来观察并控制在一个适宜的范围内。从而保证方法的准确性和精密性。

溶液pH的影响有些溶液的颜色对pH值的改变非常灵敏。例如白蛋白在pH4左右可与溴甲酚绿结合后由黄色变成绿色，绿色的深浅与白蛋白浓度成正比，但是溴甲酚绿本身是一种pH指示剂，当pH5.4时即由黄色转变成绿色，在pH3.8时又由绿色变为黄色。在白蛋白与溴甲酚绿结合颜色反应中，如pH控制不好就很容易出现误差，又如每种酶都有各自的最适pH，酶促反应中，只有在其最适pH时才能发挥充分的催化活性。因此，在建立方法时可在不同pH值条件下（其它条件不变）令其反应，以观察颜色反应的吸光度变化，从而选择合适的pH值范围来保证颜色反应，以求较高的灵敏度和较好的线性。有时还需用相应的pH缓冲液来维持反应的pH，以利颜色反应的正常进行。

杂质的影响由于临床生化标本中除含待测物质外，还含有许多非测定物质，成分十分复杂，它们有的可与有色产物作用，使产生的颜色逐渐退去，有的与待测物质相类似，也能缓慢地与显色试剂生成有色化合物或沉淀，有的本身是有色的等，都会影响被测物溶液的颜色。试验方法是将各种可疑物质的纯溶液作标本单独进行测定，如产生颜色反应，这说明该方法的特异性不高。如果将待测物质混入可疑物质作标本测定，改变了被测物质与试剂间的反应，这是干扰。为此就需要进一步改进方法，或设立标本空白，或将标本作适当处理，除去干扰物，或加入合适的干扰物掩蔽剂等，以提高方法的特异性。

反应的温度和时间有些有色物质能迅速反应生成，另一些有色物质须经过相当长时间后反应才能完全。提高反应的温度可以加速化学反应，缩短反应的时间。因此，如果在不恰当的温度和时间内进行比色，将会造成相当大的误差。这可以在不同的温度下（如设定25℃，30℃，37℃）令其反应，通过检测吸光度来观察各自反应终点时间（一般达到反应终点，随后测定的吸光度不再变化），以选定适宜临床应用的反应最佳温度和时间。

稳定性试验待测物质经显色反应产生的有色物稳定与否，关系到测定结果的可靠性。某些有色物质虽然生成很快，但却不太稳定，放置后色泽会逐步消退或起变化，有些干扰物虽不能与被测物质同时发生颜色反应，但当放置一段时间后也能缓慢地与试剂显色，使溶液颜色加深。因此，在方法建立的同时作稳定性试验很有必要。试验的方法是用被测标本、标准溶液、空白溶液按方法要求进行显色反应后，即刻及室温放置不同时间，分别测定其吸光度，根据其吸光度的变化确定方法稳定的时间范围。一般要求有色溶液能稳定二小时以上就能满足临床应用的需要。必要时还要加以注明。

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