流式细胞术在临床检验中的应用

付海龙（蚌埠医学院研究生部）赵亚萍（解放军82医院检验科）

流式细胞术（flow cytometry，FCM）是近代细胞生物学、分子生物学、分子免疫学、流体力学、激光技术、电子计算机技术等高度结合和发展的结晶，是一种在功能水平上对单细胞或其他细胞粒子、抗原物质进行快速检测分析和分选的技术〔1〕。FCM能够快速分析单个细胞或粒子的多种特性，既可以定性，也可以定量，尤其适用于大量样品检测，已在临床检验工作中得到广泛应用。流式细胞仪（fluorescenceactivated cell sorter，FACS）的检测分析已涉及到细胞生物学、免疫学、肿瘤学、遗传学、血液学、微生物学等学科〔2〕，此外，五分类血细胞分析仪以及部分尿沉渣分析仪也都采用了FCM原理。笔者对FCM在临床检验工作中的应用作一综述。

1、FCM检测淋巴细胞亚群

    FACS利用各种单克隆抗体与淋巴细胞表面的抗原结合，再配合多色荧光染料，同时检测一种或几种淋巴细胞的表面抗原，从而将不同功能的淋巴细胞区分开来，并且得到各亚群的相对比例。最常检测的淋巴细胞亚群包括CD3^+CD4^+T细胞、CD3^+CD8^+T细胞、B淋巴细胞（CD19^+CD20^+）及NK细胞（CD16^+CD56^+）等。通过对不同亚群淋巴细胞相对计数、绝对计数以及比率的观察，可以监测感染性疾病、免疫性疾病及肿瘤等疾病状态下机体的免疫状况，从而辅助诊断、判断病情变化〔3〕。例如，CD4^+T细胞膜外CD4分子具有人类免疫缺陷病毒（HIV）识别部位，HIV感染人体后，入侵CD4^+T细胞，大量复制，导致CD4^+T细胞破坏，数量剧减，功能受损，机体免疫机能严重缺陷，所以，CD4^+T细胞检测是获得性免疫缺陷综合征（AIDS）诊断及病情观察的重要指标〔4〕。

2、FCM检测HLA-B27抗原

    HLA-B27基因是脊柱关节病的易感基因，强直性脊柱炎、反应性关节炎、炎症性肠病相关关节炎、银屑病关节炎、幼年脊柱关节炎以及未分化关节炎等疾病的发生与HLA-B27均存在不同程度的相关性。研究表明〔5〕，强直性脊柱炎患者中，HLA-B27抗原阳性率高达91.1%。另外，HLA-B27尚与急性前葡萄膜炎的发生密切相关〔6〕。FACS采用CD3/HLA-B27双标记抗体，首先鉴定出T淋巴细胞亚群，再分析其细胞表面是否存在HLA-B27组织抗原。检测HLA-B27可为上述疾病的诊断与鉴别诊断提供重要依据。

3、FCM在肿瘤标志物检测中的应用

    FACS主要是对肿瘤细胞DNA进行分析以及对肿瘤相关标志物的检测。正常体细胞均具有较恒定的DNA二倍体含量，DNA二倍体含量改变以及DNA非整倍体细胞群出现，是细胞发生癌前病变或癌变的重要标志。通过对DNA进行染色标记，采用FACS检测分析，可以精确检测细胞DNA含量的改变，解析细胞周期，了解细胞的增殖能力，预测肿瘤的预后，指导化疗药物的选择，确定放疗强度、时间。通过对细胞DNA异倍体的监测，还可以为肿瘤的早期诊断及鉴别诊断提供参考〔7〕。另外，FACS还可以检测分析肿瘤细胞的增殖活性标志分子、分化标志分子、凋亡标志分子以及免疫学标志物，用于肿瘤发病机制的研究、个性化治疗方案的制定以及预后判断等〔7-8〕。

4、FCM在白血病免疫分型中的应用

    正常白细胞在其分化成熟过程中，细胞膜、细胞浆或胞核抗原的出现、表达增多与减少甚至消失，与其分化发育阶段密切相关，而且表现出与细胞系列及其分化程度相关的特异性，因此，这些抗原的表达与否，可以作为鉴别和分类血细胞的基础。白血病是造血系统的恶性肿瘤，虽然血细胞的形态变化非常显着，但仍能表达正常血细胞所具有的抗原，因而仍可依据其抗原的表达谱对白血病进行免疫分型。FACS利用荧光素标记的单克隆抗体（McAb）作为分子探针，多参数分析白血病细胞的细胞膜、细胞浆或细胞核的免疫表型，由此了解被测白血病细胞所属细胞系列及其分化程度，已成为白血病免疫分型的主要方法之一。常用的白血病系列分化抗原有：CD2、CD3、CD4、CD5、CD7、CD8（T淋巴细胞），CD10、CD19、CD20、CD22（B淋巴细胞），CD13、CD14、CD33、MPO（髓系细胞），CD16、CD56、CD57（NK细胞），CD41、CD42、CD61（巨核细胞）以及CD34、HLA-DR等非特异性抗原〔8〕。

5、FCM在临床微生物检测中的应用

    FACS快速、灵敏以及可以同时进行多参数分析的优点，使其在临床微生物检测中的作用受到越来越多的关注。通过荧光染料标记，不仅可以检测病原菌、毒素和血清抗体，还可用于抗生素敏感性试验，对抗生素后效应、细菌耐药的异质性等进行分析。流式微球分析（CBA）技术是FACS检测细菌病原体的常用方法，微生物抗原与被异性抗体包被的荧光微球结合，由于抗原的遮蔽效应，使荧光微球的发散光减弱，通过检测发散光强度的变化来进行诊断，应用不同大小的荧光微球，可同时检测同一标本的多个病原体，这种方法也可用于真菌、寄生虫、病毒以及这些病原体混合感染的检测〔9-11〕。FACS体外抗生素药敏试验的主要机制是，通过FACS检测染料与病原体结合后发出的不同荧光强度，间接反映病原体的活性和功能状态，进而帮助判断病原体对抗生素的反应性。用于研究抗菌效应的荧光染料主要有两大类：（1）标记DNA和RNA的染料，如碘化丙啶（PI）、溴化乙锭（EB）等；（2）反映代谢活性或结合蛋白的探针，包括膜电位敏感性染料、异硫氰酸荧光素（FITC）等。这些物质的选择与其激发与发射特性有关，也与抗生素的作用机制有关。

6、FCM在外周血细胞分析中的应用

    五分类血细胞分析仪是临床检验应用最为广泛的血细胞分析仪。根据FCM的原理，五分类血细胞分析仪将待测细胞经处理或染色后压入流动室，与此同时，不含细胞的缓冲液在高压下从鞘液管喷出，鞘液管入口方向与待测样品流形成一定角度，这样鞘液就能包绕着样品高速流动，组成一个圆形的流束，待测细胞在包绕下单行排列，依次通过检测区域，在激光束的照射下产生散射光和激发光。这两个光源信号分别反映了细胞体积的大小和内部的信息，经光电倍增管接收后可转换为电信号，再通过模/数转换器将连续的电信号转换为可被计算机识别的数字信号。多数血细胞分析仪将FCM与激光散射技术、多角度偏振光散射技术、荧光技术、电导/射频技术等相结合，共同用于血细胞检测，从而使检测结果更加准确、可靠。如BECKMANCOULTRER全自动五分类血细胞分析仪采用其独特的V（体积法）、C（电导法）、S（散射法）联合检测方法，测试时加入溶血剂使红细胞完全破坏，对流式通道内通过的单列白细胞逐个进行三重检测以及三维分析〔12〕。SYSMEX五分类血细胞分析仪运用激光流式分析系统结合核酸荧光染色技术和电阻抗技术，检测时激光散射产生的前向散射光、侧向散射光用于探测白细胞体积大小、细胞内含物的情况，侧向荧光则反映细胞内DNA和RNA的含量，直流电阻抗法用于测量细胞体积大小，最后综合各个测量结果，得出各类白细胞的图形和数据〔13〕。雅培公司的全自动血细胞分析仪运用FCM与多角度偏振散射分离技术。国产迈瑞公司的血细胞分析仪结合了FCM、激光散射技术和化学染色技术〔14〕。

7、FCM在尿沉渣分析中的应用

    目前，一些全自动尿沉渣分析仪也应用了FCM，例如SYSMEXUF系列尿沉渣分析仪就是采用FCM结合荧光染色和半导体激光技术，将检测通道分为沉渣通道和细菌通道。检测尿液中的细胞成分时，首先对细胞中的特定物质进行荧光染色并调节到悬浮状后，使用鞘液包围此物质，然后通过喷嘴以单柱形式喷出。此时每个尿细胞都将暴露在高度密集的激光束照射之下，单个细胞会按不同角度发出荧光和散射光。荧光反映了细胞表面、细胞质内的性状以及细胞核的性质，从前向散射光的发光度即可获知细胞的大小和表面状态等，系统通过对这些信号进行分析，为尿液中的各种细胞按照荧光强度生成一维直方图，并按照荧光强度和散射光强度生成二维散点图，从而进行识别，并做出定量分析〔15〕。

    全自动尿沉渣分析仪在对尿沉渣进行分析的过程中，由于红细胞在尿液中直径大约是8.0μm，没有细胞核和线粒体，所以荧光强度很弱，如果红细胞在尿液中大小不均一，其前向散射光强度（FSC）差异就会较大，最后分析得出的指标不但提示每微升尿的红细胞数，而且可以体现红细胞的均一性。白细胞比红细胞稍大，前向散射光强度也比红细胞稍大一些，但白细胞含有细胞核，因此它有高强度的前向荧光，能将白细胞与红细胞区别开来，白细胞出现在散射图的正中央。上皮细胞体积大、散射光强，且都含有细胞核、线粒体等，荧光强度也比较强，分析结果可以提示上皮细胞数量以及每微升小圆上皮细胞数。另外，仪器还可以分辨出透明管型，并能提示病理管型的存在〔16〕。

    细菌由于体积小并含有DNA和RNA，所以前向散射光强度要比红、白细胞弱，但荧光强度比红细胞强，又比白细胞弱，因此，细菌分布的散射图出现在红细胞和白细胞之间的下方区域。酵母菌和精子细胞含有RNA和DNA，荧光强度很高，其散射光强度与红、白细胞差不多，所以散射图分布在红、白细胞之间的区域。由于酵母细胞的前向散射光脉冲宽度小于精子细胞的前向散射光脉冲宽度，据此可将酵母细胞和精子细胞区别开来。结晶出现在散射图红细胞区域，但结晶的中心分布不稳定，所以可以与红细胞区分开来。

    随着计算机技术、光源、荧光染料、单克隆抗体、标记技术的不断进步，更高分辨率、更高速度、更多参数FACS的研发，FCM必将进一步推动检验技术和检验水平的提高。