動物的心髒是個特殊的器官,它從胚胎細胞分化出的一刻起,便時刻和能量的代謝、肌細胞的收縮聯係在一起。和其他組織器官相比,它有更強的氧化呼吸供能酶係統。因此,在生物分子的種類、數量分布上,心髒的生物氧化酶類占據十分重要的地位。
一、心髒細胞色素C的提取製備
細胞色素C(Cytochrome C)也稱細胞色素丙或細丙,是一種以鐵卟啉為輔基的呼吸酶。在生物氧化過程中,它是一個非常重要的電子傳遞體。可由動物心髒製備提取。(一)結構與性質
細丙結構中的蛋白質部分是由104個氨基酸殘基組成的單一肽鏈。細丙的輔基通過卟啉環上乙烯基的α-碳和酶蛋白的-SH基按1∶1連接成硫醚鍵。
豬、牛、羊細丙分子的氨基酸種類和順序都相同,含有19個賴氨酸殘基,所以是一種較強堿性的高分子電解質。細丙等電點在pH 10.2~10.8,豬心或羊心提取的細丙分子質量為12200u,含鐵量為0.456%,酵母細丙分子質量為13000u,含鐵量為0.43%。細丙在pH 2.0~7.8範圍內其標準氧化-還原電勢(30℃)為+0.26V,其輔基中的鐵能夠進行可逆的氧化-還原反應。氧化型細丙可被亞硫酸鹽、連二亞硫酸鹽及抗壞血酸等還原,還原型細丙則可被鐵氰化物所氧化。氧化型細丙呈深紅色,還原型細丙為桃紅色。還原型細丙最大吸收在520、550nm,最小吸收在535nm。此特征吸收即與血紅蛋白、肌紅蛋白不同,也與其他細胞色素類相異。
細丙易溶於水、酸和飽和硫酸銨溶液,對熱、幹燥、酸比較穩定,其氧化型在pH 2.5~9.35時可認為不發生變性反應。細丙與線粒體內膜結合較鬆,較易提取,每公斤豬心可提取出的細丙在200mg以上。
(二)生產工藝
1.工藝流程
(1)粗製工藝
(2)精製工藝
2.工藝要點
(1)粗製工藝要點
①提取:將新鮮或冷凍豬心洗去心血,絞碎。加入1.5倍量水,攪拌均勻,用2mol/L H2SO4調整pH至4.0左右,於常溫攪拌提取1.5h,壓榨,濾液用2mol/L氨水調pH至6.0充分靜置沉澱。虹吸上清液,下層心渣離心甩幹。合並清液,以2mol/L氨水調pH至7.5。
②吸附:提取液用離心或過濾後,清液緩緩通過人造沸石吸附柱(每升提取液約需80目沸石10g)。
③洗滌:將吸附細丙的人造沸石傾出,用水攪拌洗滌三次,每次20min,繼續用2g/L NaCl溶液洗滌四次,再用水洗滌三次後,將沸石裝柱(按200kg豬心投料,每次用水和氯化鈉溶液量為20kg)。
④洗脫:將濃度為0.25g/mL硫酸銨溶液(相對密度1.15)緩緩加入吸附柱,控製流速使洗脫液體積盡量少些。流出液變紅時開始收集,至紅色液流盡即洗滌完畢。
⑤鹽析:洗脫液補加固體硫酸銨,攪拌溶解,使相對密度達1.24,10℃以下靜置1h,過濾,濾液應澄明。
⑥三氯醋酸沉澱:在攪拌下,每升濾液緩緩加入濃度為0.2g/mL的三氯醋酸溶液25mL,3000r/min離心10min,分離出細丙沉澱。
⑦透析:細丙沉澱用少量蒸餾水溶解,裝入透析袋,對水透析至無硫酸根。
透析液過濾,得粗品溶液,加適量氯仿作防腐劑,置冰箱保存,或者凍幹保存。
(2)精製工藝要點
①吸附:將預處理好的AmberliteIRC-50銨型樹脂按需量裝入吸附柱(吸附1g細丙約需幹樹脂7g),將粗品去氯仿,緩緩恒速流入吸附柱,樹脂呈醬紅色,吸附完畢後再用少量蒸餾水洗。
②洗滌:吸附完畢將樹脂上部含較多的雜蛋白部的淺色層取出單獨處理。其餘樹脂傾出,用水洗滌三次,將水傾出,手戴乳膠手套反複搓樹脂,以除去吸附雜質,搓後用蒸餾水洗滌,幹搓、水洗樹脂3~4次,直至水透明。以後再用蒸餾水攪拌洗滌15~20次(每次15min)。
③洗脫:洗好的樹脂裝柱,用無熱原蒸餾水衝洗15min,除去可能汙染的熱原。用新鮮配製的0.4mol/L NaCl-60mmol/L Na2HPO4混合液進行洗脫,流出液變紅時開始分段收集,顏色較淺的為前段;深紅色的為中段;快結束時顏色變淺的為後段。
前段和後段含雜蛋白較多,透析後重新吸附精製,淺色層樹脂經洗滌後也作為回收處理。
④透析:中段洗脫液裝袋對蒸餾水透析,每1h換水一次。經常輕輕搖動透析袋,透析至無氯離子。透析液濾清,加適量氯仿,置2~5℃處保存。
精製過程應使用無熱原蒸餾水,所用氯仿要用蒸餾水洗去其中的醇類。
(3)製劑
①細胞色素C注射液。
處方:
細胞色素C15mg
雙甘氨肽15mg
亞硫酸鈉2.5mg
亞硫酸氫鈉2.5mg
注射用水加至2mL
將精品溶液用適量蒸餾水稀釋,使細胞色素C含量為標示量的110%左右,依次加入亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉和雙甘氨肽,並用氫氧化鈉溶液調整pH為7.0~7.45,通入氮氣,用76~78℃水浴攪拌加熱至藥液溫度為75℃保溫0.5h,充氮氣密閉,迅速冷卻後置1~4℃處24h。用紙漿過濾,濾液複測含量,稀釋至標示量,先用3號砂芯漏鬥過濾,再除菌過濾,充氮氣無菌灌封。
②注射用細胞色素C。
處方:
細胞色素C15 mg
葡萄糖15 mg
亞硫酸鈉1.25 mg
亞硫酸氫鈉1.25 mg
注射用水加至0.6 mL
配製方法與水針劑略同,調pH 7.3,熱處理溫度時間保持70℃ 30min。每支裝量0.6mL,冷凍幹燥,熔封。
(4)人造沸石和離子交換樹脂的處理
①人造沸石的處理:取60~80目的新沸石,經水篩選除去過細粉末及雜質,即可使用。已用過的沸石用水洗去硫酸銨,加0.5mol/L NaOH多次攪拌洗滌,至潔白後,在用去離子水至pH 7.5~8.0備用,或於105℃幹燥後保存。
②離子交換樹脂的處理:新樹脂處理:將AmberliteIRC-50弱酸性陽離子交換樹脂300g,用水浸泡除去異物,加900mL 2mol/L HCl於50~60℃攪拌加熱30min,傾去酸液,用蒸餾水洗至中性,瀝幹。加900mL 2mol/L氨水於50~60℃加熱攪拌1h,傾去氨液,如此重複三次,水洗至中性,再重複酸處理三次,水洗後重複氨處理三次。在2mol/L氨水中,分批在組織搗碎機中搗碎,每次45s,12000r/min。傾出15s不沉澱的顆粒,收集5s至15s沉澱的粒子,反複水洗至上層液全部澄清。
樹脂的再生:用2mol/L氨水反複洗至無色透明,水洗,再用2mol/L HCl處理、水洗,再用2mol/L氨水攪拌處理成銨型,水洗至pH 9.5~10.0備用。
(三)影響產品質量的因素
①一般粗品含鐵量約為0.34%,經樹脂精製一次可提高至0.40%以上。樹脂吸附時最上層為淺色層,另行洗滌後,含鐵量僅0.30%左右。解吸時的淺色段洗脫液中細丙含鐵量僅0.17%~0.35%,這與樹脂淺色層含鐵量頗為接近,說明樹脂對此雜質吸附力強。因此,洗脫細丙時需分段收集處理。
②樹脂反複多次幹搓水洗有利於提高含鐵量和消除熱原。
③影響酶活力的主要原因可能是細丙的自身聚合和脫酰胺作用。這可能發生在三氯醋酸沉澱工序,故三氯醋酸與細丙溶液都應冷卻至5℃左右,加入時要防止局部過濃,並立即離心,迅速加水稀釋,透析。
④光和熱也可使細丙活力下降。糖類如葡萄糖、半乳糖、果糖、甘露醇等;堿性氨基酸如組氨酸、賴氨酸及雙甘氨肽等可作為保存細丙的穩定劑,用量為細丙的50%~100%。精品純度較高,穩定性較差,一般以粗品保存為宜。
(四)細胞色素C的質量標準與檢驗方法
細胞色素C的質量標準為:活力不得低於90.0%,其檢測方法參考《中國藥典》2005年版第二部第371頁。
1.含鐵量檢測
含鐵量是指在細丙與雜蛋白的幹重(m)中鐵的質量分數(%)。它在某種程度上反映了細丙的純度。測定時,先將樣品在105℃幹燥至恒重,精密稱定質量m1,再灼燒至恒重,稱其質量m2(鹽分+氧化鐵),因有機物灼燒後殘留的氧化鐵質量與樣品質量比較可忽略不計,則所取樣品中的m(細丙+雜蛋白)=m1-m2。