在营养代谢研究中,稳定同位素常被用作示踪剂来描述营养物质被摄入体内以后所经历的代谢动力学过程,最常用的稳定同位素包括15N、 13C、 2H、18O、 42Ca、 44Ca等等 ,其中双标记水 (2H218O)常用来作为能量代谢的示踪剂。
双标记水中的稳定性同位素2H和18O丰度远高于自然界中水的丰度 (水中天然丰度:2H 0 . 015%,18O 0 . 204% ) ,当受试者摄入一定量的双标记水(2H218O)后 ,机体即被这两种同位素所标记。 2H参加水的代谢,其速率常数 KD 反映水的代谢率rH2O;18O既参加水的代谢 ,又参加 CO2 的代谢 ,由于碳酸酐酶的催化作用使得18O在 H2O和CO2之间处于反应平衡 ,其速率常数 KO 反映水的代谢率rH2O和 CO2 的代谢率或生成率 rCO2 ,当 H2O和CO2 反应平衡时 , KO - KD 可得到 CO2 的生成率rCO2。通过呼吸商 (Res p irat ory Quotient, RQ)和得到的 CO2生成率可算出 O2 消耗量 ,最后利用经典的 Weir公式[ 6 ]就能计算出单位时间内平均能量的消耗量。
双标水来源
国际上主要重氧水 (H218O)的生产厂家有:美国 Cambridge Is ot ope Laborat ories, Inc (简称: C I L) ;Sigma2 Aldrich Corporati on等。其中 ,美国剑桥同位素实验室公司是全球最大的医用18O同位素分离单位 ,年生产能力为 250 kg,并通过 G MP和美国 FDA认证 ,重氧水的规格分别有: 10 . 0 at om%、 9510 at2om%和 97 . 0 at om%。国内仅有极少生产厂家报道生产重氧水 (H218O)产品:上海化工研究院采用“ 水精馏路线 ” ,生产 3种规格的重氧水 (H218O)产品:10 . 0 at om%、 95 . 0 at om%和 97 . 0 at om%;江苏华益埃索托普公司采用高效的精馏分离技术 ,可根据不同用户的要求提供 2%～97%各种规格的重氧水以及双标水 ,年生产能力达 100 kg。
给药途径及剂量
双标水一般采用口服的方式给药 ,事先按照一定的比例配制 ,消毒灭菌后用于人体。目前双标水的应用剂量为:
2H (0 . 05 ～0 . 70) g/ kg T BW (TotalBodyWater) ,18O ( 0 . 12～0 . 40) g/ kg T BW,未成年人剂量要稍微高于成人。二者的浓度没有严格的比例限制 ,以同位素测试仪器的精确度为准。同位素的剂量与同位素丰度测试的误差有关 ,剂量大 ,费用增加 ,剂量小 ,精度低于 5%。根据以往的研究经验 ,2H和18O的最适同位素剂量见表 1。