DE19739120A1 - Determination of the antioxidant capacity of sample - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Antioxidanzkapazität von Proben und wird insbesondere in der Biochemie, in der Biotechnologie, in der medizinischen und industriellen Forschung sowie in der Lebensmittelchemie eingesetzt.The invention relates to a method for determining the Antioxidant capacity of samples and is used in particular in biochemistry biotechnology, medical and industrial research and used in food chemistry.
Freie Radikale treten in der belebten Natur in einer großen stofflichen Vielfalt mit kurzen, stark verschiedenen Lebenszeiten und unterschiedlicher Bedeutung auf. Einerseits sind sie gefährliche Beiprodukte, die im Prozeß der biologischen Oxidation gebildet werden und in der Lage sind, nahezu alle biologischen Stoffgruppen chemisch zu modifizieren, sowie zu schädigen. Andererseits werden sie wegen ihrer herausragenden Reaktionsfreudigkeit von der Natur als hilfreiche Werkzeuge zur Bekämpfung von in den Organismus eingedrungenen Schädlingen durch spezialisierte Zellen, wie Leukozyten und Makrophagen, im Prozeß der Infektionsbekämpfung gebildet und eingesetzt. Es besteht ein kompliziert ausgewogenes Gleichgewicht von im Organismus gebildeten Oxidantien und der geregelten Bildung von Antioxidantien. Oxidativer Streß wird durch Antioxidantien, welche sich aus niedermolekularen wasser- oder lipidlöslichen Substanzen wie Vitamin C, Glutathion, Harnsäure, Bilirubin, Vitamin E, Vitamin A u. a. rekrutieren kompensiert oder durch enzymatische Prozesse, wie Superoxid-Dismutase, Katalase, Glutathionreduktase und Gluthadionperoxidase, unwirksam gemacht.Free radicals occur in living nature in a large material Diversity with short, very different lifetimes and different Meaning on. On the one hand, they are dangerous by-products that are in the process of biological oxidation are formed and are able to do almost all to chemically modify biological substance groups and to damage them. On the other hand, they are known for their outstanding responsiveness by nature as helpful tools to combat in the Organism invaded pests by specialized cells, such as Leukocytes and macrophages, formed in the infection control process and used. There is a complicated balance of oxidants formed in the organism and the regulated formation of Antioxidants. Oxidative stress is caused by antioxidants, which result from low molecular weight water or lipid soluble substances such as vitamin C, Glutathione, uric acid, bilirubin, vitamin E, vitamin A u. a. recruit compensated or by enzymatic processes such as superoxide dismutase, Catalase, glutathione reductase and gluthadione peroxidase, ineffective made.
Störungen in der Antioxidanzbalance werden für die pathobiochemischen Mechanismen der Entstehung des Diabetes mellitus, und seiner Symptomatik (Ceriello A., Bortolotti N., Falleti E., Taboga C., Tonutti L., Crescentini A., Motz E., Lizzio S., Russo A., Bartoli E. Total radical-trapping antioxidant parameter in NIDMM patients. Diabetes Care 1997; 20: 194-197), für die schwere Symptomatik der Sepsis (Dasgupta A., Malhotra D., Levy H., Marcadis D., Blackwell W., Johnston D., Decreased total antioxidant capacity but normal lipid hydroperoxide concentrations in sera of critically ill patients. Life Sci 1996; 60: 4-5 oder auch Cowley H. C., Bacon P. J., Goode H. F., Webster N. R., Jones J. G., Menon D. K. Plasma antioxidant potential in severe sepsis: a comparison of survivors and nonsurvivors. Crit Care Med 1996; 24: 1179-1183), für Arteriosklerose und Herzinfarkt (Westhuyzen J. The oxidation hypothesis of atherosclerosis: An update. Annals of Clin and Lab Science (1997); 27: 1-10 oder Miller N. J.; Rice-Evans C. A. Antioxidant activity of resveratrol in red wine. Clin-Chem. 1995; 41: 1789 oder auch Mulholland C. W.; Strain J. J. Serum total free radical trapping ability in acute myocardial infarction. Clin-Biochem. 1991; 24: 437-441), für wesentliche Probleme im Prozeß des Alterns (Butterfield D. A., Howard B. J., Yatin S., Allen K. L., Carney J. M. Free radical oxidation of brain proteins in accelerated senescence and ist modulation by N-tert-butyl-alpha-phenylnitrone. Proc Nat Acad Sci USA 1997; 94: 674-678.), für Nierenerkrankungen (Rohrmoser M. M., Mayer G. Reactive oxygen species and glomerular injury. Kidney Blood - Press-Res. 1996; 19: 263-269 oder McGrath L. T.; Douglas A. F.; McClean E.; Brown J. H.; Doherty C. C.; Johnston G. D.; Archbold G. P. Oxidative stress and erythrocyte membrane fluidity in patients undergoing regular dialysis. Clin-Chim-Acta. 1995; 235: 179-188 oder auch Jackson P.; Loughrey C. M.; Lightbody J. H.; McNamee P. T.; Young I. S. Effect of hemodialysis on total antioxidant capacity and serum antioxidants in patients with chronic renal failure. Clin-Chem. 1995; 41: 1135-1138.), für die Entstehung von neurodegenerativen Prozessen (Borlongan C. V.; Kanning K.; Poulos S. G.; Freeman T. B.; Cahill D. W.; Sanberg P. R. Free radical damage and oxidative stress in Huntington's disease. J-Fla-Med-Assoc. 1996; 83: 335-341 oder Gurney M. E.; Cutting F. B.; Zhai P.; Andrus P. K.; Hall E. D. Pathogenic mechanisms in familial amyotrophic lateral sclerosis due to mutation of Cu, Zn superoxide dismutase. Pathol-Biol-Paris. 1996; 44: 51-56), und für die Entstehung einiger Arten von Karzinomen (Dreher D.; Junod A. F. Role of oxygen free radicals in cancer development. Eur-J-Cancer. 1996; 32A: 30-38 oder Pappalardo G.; Guadalaxara A.; Maiani G.; Illomei G.; Trifero M.; Frattaroli F. M.; Mobarhan S. Antioxidant agents and colorectal carcinogenesis: role of beta-carotene, vitamin E and vitamin C. Tumori. 1996; 82: 6-11 oder auch Kumar K.; Thangaraju M.; Sachdanandam P. Changes observed in antioxidant system in the blood of postmenopausal women with breast cancer. Biochem-Int. 1991; 25: 371-380) verantwortlich gemacht.Disorders in the antioxidant balance are considered pathobiochemical Mechanisms of the development of diabetes mellitus and its symptoms (Ceriello A., Bortolotti N., Falleti E., Taboga C., Tonutti L., Crescentini A., Motz E., Lizzio S., Russo A., Bartoli E. Total radical-trapping antioxidant parameters in NIDMM patients. Diabetes Care 1997; 20: 194-197), for the heavy one Symptoms of sepsis (Dasgupta A., Malhotra D., Levy H., Marcadis D., Blackwell W., Johnston D., Decreased total antioxidant capacity but normal lipid hydroperoxide concentrations in sera of critically ill patients. Life Sci 1996; 60: 4-5 or Cowley H.C., Bacon P.J., Goode H.F., Webster N.R., Jones J.G., Menon D.K. Plasma antioxidant potential in severe sepsis: a comparison of survivors and nonsurvivors. Crit Care Med 1996; 24: 1179-1183), for arteriosclerosis and heart attack (Westhuyzen J. The oxidation hypothesis of atherosclerosis: An update. Annals of Clin and Lab Science (1997); 27: 1-10 or Miller N.J .; Rice-Evans C. A. Antioxidant activity of resveratrol in red wine. Clin-Chem. 1995; 41: 1789 or Mulholland C. W .; Strain J. J. Serum total free radical trapping ability in acute myocardial infarction. Clin-Biochem. 1991; 24: 437-441), for essential problems in the Process of Aging (Butterfield D.A., Howard B.J., Yatin S., Allen K.L., Carney J. M. Free radical oxidation of brain proteins in accelerated senescence and ist modulation by N-tert-butyl-alpha-phenylnitrone. Proc Nat Acad Sci USA 1997; 94: 674-678.), For kidney diseases (Rohrmoser M. M., Mayer G. Reactive oxygen species and glomerular injury. Kidney Blood - Press Res. 1996; 19: 263-269 or McGrath L. T .; Douglas A. F .; McClean E .; Brown J. H .; Doherty C. C .; Johnston G. D .; Archbold G. P. Oxidative stress and erythrocyte membrane fluidity in patients undergoing regular dialysis. Clin-Chim-Acta. 1995; 235: 179-188 or Jackson P .; Loughrey C. M .; Lightbody J. H .; McNamee P. T .; Young I. S. Effect of hemodialysis on total antioxidant capacity and serum antioxidants in patients with chronic renal failure. Clin-Chem. 1995; 41: 1135-1138.), For the development of neurodegenerative processes (Borlongan C. V .; Kanning K .; Poulos S. G .; Freeman T. B .; Cahill D. W .; Sanberg P. R. Free radical damage and oxidative stress in Huntington's disease. J-Fla-Med-Assoc. 1996; 83: 335-341 or Gurney M.E .; Cutting F. B .; Zhai P .; Andrus P. K .; Hall E. D. Pathogenic mechanisms in familial amyotrophic lateral sclerosis due to mutation of Cu, Zn superoxide dismutase. Pathol-Biol-Paris. 1996; 44: 51-56), and for the development of some types of carcinoma (Dreher D .; Junod A. F. Role of oxygen free radicals in cancer development. Eur-J Cancer. 1996; 32A: 30-38 or Pappalardo G .; Guadalaxara A .; Maiani G.; Illomei G .; Trifero M .; Frattaroli F. M .; Mobarhan S. Antioxidant agents and colorectal carcinogenesis: role of beta-carotene, vitamin E and vitamin C. Tumori. 1996; 82: 6-11 or Kumar K .; Thangaraju M .; Sachdanandam P. Changes observed in antioxidant system in the blood of postmenopausal women with breast cancer. Biochem Int. 1991; 25: 371-380) made.
Die Bestimmung der Antioxidanzkapazität oder Antioxidanzreaktivität als diagnostisch-analytischer Parameter erhält in der Medizin für die Diagnostik und zur Verlaufskontrolle für eine Vielzahl von Erkrankungen zunehmend größere Bedeutung.The determination of the antioxidant capacity or antioxidant reactivity as receives diagnostic-analytical parameters in medicine for diagnostics and progress control for a variety of diseases increasingly greater importance.
Wayner und Mitarbeiter (Wayner D. D., Burton G. W., Ingold K. U., Barclay L. R., Locke S. J. The relative contributions of vitamin E, urate, ascorbate and proteins to the total peroxyl radical-trapping antioxidant activity of human blood plasma. Biochim Biophys Acta 1987; 924: 408-419) waren die ersten, die 1987 eine Methode zur Bestimmung des Totalen Radical Antioxidanz Potentials (TRAP) eingeführt haben. In einem System, das aus einer Radikalquelle 2,2'-Azo-bis-2-amidinopropan (ABAP) bestand, welche bei gleichbleibender Temperatur über eine konstante Radikalbildungsrate eine Lipidmischung oxidierte, wurde die Sauerstoffkonsumption gemessen. Nach Zusatz von Antioxidantien wurde die Induktionszeit des Systems bis zum erneuten Sauerstoffverbrauch bestimmt, sowie mit einem Referenz antioxidanz bekannter Stöchiometrie und Reaktivität verglichen und kalibriert. In der Folgezeit sind sowohl andere Radikalquellen als auch andere Radikalindikatorsysteme adaptiert und optimiert worden (Lissi E.; Salim-Hanna M.; Pascual C.; del-Castillo M. D. Evaluation of total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity from luminol-enhanced chemiluminescence measurements. Free-Radic-Biol-Med. 1995; 18: 153-158 oder Cao G.; Alessio H. M.; Cutler R. G. Oxygen-radical absorbance capacity assay for antioxidants. Free Radic Biol Med 1994; 16: 135-137 oder auch Candy TEG, M Hodgson, P Jones 1990. Kinetics and mechanisms of a chemiluminescent clock reaction based on the horseradish peroxidase catalysed oxidation of luminol by hydrogen peroxide. J. Chem. Soc Perkin Trans 2: 1385-1388). Weitere Veröffentlichungen hierzu sind beispielsweise Uotila J. T.; Kirkkola A. L.; Rorarius M.; Tuimala R. J.; Metsa-Ketela T. The total peroxyl radical-trapping ability of plasma and cerebrospinal fluid in normal and preeclamptic parturients. Free-Radic-Biol-Med. 1994; 16: 581-590 oder Whitehead T. P., GHG Thorpe, SRJ Maxwell. Enhanced chemiluminescent assay for antioxidant capacity in biological fluids. Analyt. Chimica Acta 1992; 266: 265-277 oder DeLange R. J.; Glazer A. N. Phycoerythrin fluorescence-based assay for peroxy radicals: a screen for biologically relevant protective agents. Anal-Biochem. 1989; 177: 300-306 oder auch Thurnham D. I.; Singkamani R.; Kaewichit R.; Wongworapat K. Influence of malaria infection on peroxyl-radical trapping capacity in plasma from rural and urban Thai adults. Br-J-Nutr. 1990; 64: 257-271.Wayner and co-workers (Wayner D. D., Burton G. W., Ingold K. U., Barclay L. R., Locke S. J. The relative contributions of vitamin E, urate, ascorbate and proteins to the total peroxyl radical-trapping antioxidant activity of human blood plasma. Biochim Biophys Acta 1987; 924: 408-419) were the first the 1987 a method for determining total radical antioxidant Potentials (TRAP). In a system that consists of one Radical source 2,2'-azo-bis-2-amidinopropane (ABAP), which existed at constant temperature over a constant radical formation rate Oxidized lipid mixture, the oxygen consumption was measured. After Addition of antioxidants has been added to the induction time of the system determined again oxygen consumption, as well as with a reference antioxidant known stoichiometry and reactivity compared and calibrated. In the aftermath, both other radical sources as well other radical indicator systems have been adapted and optimized (Lissi E .; Salim-Hanna M .; Pascual C .; del-Castillo M. D. Evaluation of total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity from luminol-enhanced chemiluminescence measurements. Free Radic Biol Med. 1995; 18: 153-158 or Cao G .; Alessio H. M .; Cutler R.G. Oxygen-radical absorbance capacity assay for antioxidants. Free Radic Biol Med 1994; 16: 135-137 or also Candy TEG, M Hodgson, P Jones 1990. Kinetics and mechanisms of a chemiluminescent clock reaction based on the horseradish peroxidase catalysed oxidation of luminol by hydrogen peroxide. J. Chem. Soc Perkin Trans 2: 1385-1388). Other publications on this are for example Uotila J. T .; Kirkkola A. L .; Rorarius M .; Tuimala R. J .; Metsa-Ketela T. The total peroxyl radical-trapping ability of plasma and cerebrospinal fluid in normal and preeclamptic parturients. Free Radic Biol Med. 1994; 16: 581-590 or Whitehead T.P., GHG Thorpe, SRJ Maxwell. Enhanced chemiluminescent assay for antioxidant capacity in biological fluids. Analyte. Chimica Acta 1992; 266: 265-277 or DeLange R. J .; Glazer A.N. Phycoerythrin fluorescence-based assay for peroxy radicals: a screen for biologically relevant protective agents. Anal biochem. 1989; 177: 300-306 or also Thurnham D.I .; Singkamani R .; Kaewichit R .; Wongworapat K. Influence of malaria infection on peroxyl-radical trapping capacity in plasma from rural and urban Thai adults. Br-J-Nutr. 1990; 64: 257-271.
Neben diesen Methoden, die in den zu charakterisierenden Proben nach längerer oder kürzerer Verzögerung die Induktion eines durch die Präsenz einer Radikalquelle ausgelösten Signals messen, sind Verfahren beschrieben worden, die mit Einmalmessungen nach einer bestimmten Zeit auskommen. Der Nachteil der bisher bekannten Methoden besteht darin, daß sie zeitaufwendig und sequentiell durchgeführt werden müssen.In addition to these methods, according to the samples to be characterized longer or shorter delay the induction of one by the presence of a signal triggered by a radical source, methods are described that get by with single measurements after a certain time. The disadvantage of the previously known methods is that they time consuming and sequential.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, die Antioxidanzkapazität von Proben auf möglichst einfache Weise, schnell und insbesondere ohne zeitaufwendige Analysen zu bestimmen. The invention is therefore based on the object Antioxidant capacity of samples in the simplest possible way, quickly and especially without determining time-consuming analyzes.
Die Nachteile der bekannten Lösungen werden erfindungsgemäß dadurch umgangen, daß die Analysen parallel in Sätzen von Pluralitäten von Mischungen durchgeführt werden, wobei jede Einzelmessung im Verbund von sonst gleichen Randbedingungen durchgeführt wird. Die Synchronisation und Dosierung der Radikalbildung erfolgt durch programmierte Temperaturerhöhung mit geeigneten erfindungsgemäßen Mitteln. Die automatisierte Auswertung erfolgt über mitgeführte und ansonsten wie die Probe gleichbehandelte Kalibratoren.The disadvantages of the known solutions according to the invention are thereby circumvented that the analyzes in parallel in sets of pluralities of Mixtures are carried out, each individual measurement in the network of otherwise identical boundary conditions. The Radical formation is synchronized and dosed by programmed temperature increase with suitable inventive Means. The automated evaluation is carried out via carried and otherwise calibrators treated the same as the sample.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be described below with reference to the drawings Embodiments are explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Probenanordnung der auf einem beheizbaren Grundkörper angebrachten Analysengefäße (Wells) in einem 12 × 8-Raster einer Mikrotiterplatte; Fig. 1 sample arrangement of machinery mounted on a heatable body analysis vessels (wells) in a 12 x 8 grid of a microtitre plate;
Fig. 2 zeitlicher Temperaturverlauf zur definierten simultanen Erhöhung der Temperatur in den im 12 × 8-Raster angeordneten Analysengefäßen in einem Zeitraum von 8 Minuten; Fig. 2 is a time temperature profile for a defined simultaneous increase of the temperature in the spaced 12 x 8 grid analysis vessels in a period of 8 minutes;
Fig. 3 Temperaturverlauf der Mischungen in drei ausgewählten Analysengefäßen der Mikrotiterplatte; FIG. 3 shows temperature profile of the mixtures in three selected vessels analysis of the microtiter plate;
Fig. 4 Auswertung der Analysenergebnisse; FIG. 4 shows evaluation results of the analysis;
Fig. 5 zeitlicher Verlauf der Absorption von ABTS bei 620 nm mit der Radikalquelle ABAP in allen 96 Wells einer Mikrotiterplatte mit unterschiedlichen Proben über einen Zeitraum von 43 Minuten; FIG. 5 shows time course of absorption of ABTS at 620 nm with the free radical source ABAP in all 96 wells of a microtiter plate with different samples over a period of 43 minutes;
Fig. 6 zeitlicher Verlauf der Absorption von ABTS bei 620 nm mit Harnsäure und Catechin als zu untersuchende Proben über einen Zeitraum von 43 Minuten; Fig. 6 is a time course of the absorption of ABTS at 620 nm with uric acid and catechin as to be examined samples over a period of 43 minutes;
Fig. 7 Eichkurve von Trolox als Referenzantioxidanz für die colorimetrische Bestimmung der Antioxidanzkapazität mit ABAP/ABTS; Fig. 7 is a calibration curve of Trolox as Referenzantioxidanz for the colorimetric determination of Antioxidanzkapazität with ABAP / ABTS;
Fig. 8 zeitlicher Verlauf der Chemilumineszenz von Luminol mit ABAP als Radikalquelle in einer Matrix von 6X8 Analysengefäßen mit unterschiedlichen Proben in einem Zeitraum von 25 Minuten; Fig. 8 is a time course of chemiluminescence of luminol with the ABAP as a radical source in a matrix of 6X8 analysis vessels with different samples in a period of 25 minutes;
Fig. 9 Einfluß der Zugabe von zusätzlichem Trolox zur Reaktionsmischung auf den Verlauf der Chemilumineszenz von ABAP/Luminol. (H3 ohne Trolox, G4 und H4 mit Trolox in der Reaktionsmischung); Fig. 9 Influence of the addition of additional Trolox to the reaction mixture on the course of the chemiluminescence of ABAP / Luminol. (H3 without Trolox, G4 and H4 with Trolox in the reaction mixture);
Fig. 10 zeitlicher Verlauf der Absorption bei 620 nm eines Zellsystems (Resistenz von Erythrozyten gegenüber ABAP in Gegenwart unterschiedlicher Trolox-Konzentrationen) innerhalb eines Zeitraumes von 4 Stunden; FIG. 10 is a time course of absorbance at 620 nm of a cell system (resistance of erythrocytes to ABAP in the presence of varying concentrations of Trolox) within a period of 4 hours;
Fig. 11 Eichkurve von Trolox als Referenzantioxidanz (Resistenz eines Zellsystems); FIG. 11 is a calibration curve of Trolox as Referenzantioxidanz (resistance of a cell system);
Fig. 12 zeitlicher Verlauf der Chemilumineszenz von Luminol im System Xanthin-Xanthinoxidase; FIG. 12 is a time course of chemiluminescence of luminol in the system xanthine-xanthine oxidase;
Fig. 13 Kalibrierung der Xanthin-Xanthinoxidase-Chemilumineszenz methode mit Superoxid-Dismutase als Referenzantioxidanz; FIG. 13 is the calibration of the xanthine-xanthine oxidase chemiluminescence method with superoxide dismutase as Referenzantioxidanz;
Fig. 14 zeitlicher Verlauf der Chemilumineszenz von Luminol im System H2O2/Myoglobin als Radikalbilder;14 shows time course of chemiluminescence of luminol in the system H 2 O 2 / myoglobin as radical images.
Fig. 15 zeitabhängige Verschiebung der Fluoreszenzwellenlänge von Ruby nach Zugabe von ABAP (Excitationswellenlänge: 550 nm); FIG. 15 is time-dependent shift of the fluorescence wavelength from Ruby to ABAP addition of (excitation wavelength: 550 nm);
Fig. 16 der Einfluß von unterschiedlichen Troloxmengen auf den Beginn der zeitabhängige Änderung der Fluoreszenz von Ruby nach Zugabe von ABAP. Fig. 16, the influence of different Troloxmengen to the beginning of the time-dependent change in the fluorescence from Ruby to ABAP adding.
Zur Bestimmung der Antioxidanzkapazität von zu untersuchenden Proben werden Mischungen hergestellt, die neben den Proben zumindest ein System, welches temperaturabhängig freie Radikale bildet, und einen Indikator, der radikalabhängig seine optischen Eigenschaften ändert, enthalten. Diese Mischungen werden durch Pipettierung in Analysengefäße 1 einer an sich bekannten Mikrotiterplatte 2 hergestellt. Eine beispielhafte Probenanordnung der Analysengefäße 1 in einem an sich bekannten 12 × 8-Raster der Mikrotiterplatte 2 zeigt Fig. 1. Die Mikrotiterplatte 2 mit den Analysengefäßen 1 wird auf einen Grundkörper 3 form- und kraftschlüssig aufgesetzt. Durch das formnachgiebige Material passen sich die Analysengefäße 1 der Mikrotiterplatte 2 in lagekorrespondierende Vertiefungen 4 des metallischen Grundkörpers 3 ein. Fig. 1 zeigt die Mikrotiterplatte 2 und den Grundkörper 3 zur Veranschaulichung sowohl in separater als auch zusammengesetzter Darstellung. Die Analysengefäße 1 mit den Mischungsansätzen befinden sich zunächst im gekühlten Zustand und werden jeweils, um für alle Mischungsansätze annähernd gleiche thermische Analysenbedingungen zu schaffen, auf eine im wesentlichen gleiche Ausgangstemperatur zwischen 0 und ca. 20°C gebracht. Von dieser Ausgangstemperatur aus werden die Mischungen in den Analysengefäßen 1 gemeinsam gleichmäßig erwärmt. Zu diesem Zweck ist der Grundkörper 3 beheizbar. In Fig. 1 sind deshalb Heizspiralen 5 im Grundkörper 3 angedeutet. Auf Grund der metallischen Ausführung des Grundkörpers 3 und der damit verbundenen guten Wärmeleitung wird dieser, einschließlich der in den Vertiefungen 4 mit engem Wärmekontakt aufgenommenen Analysen gefäßen 1, gleichmäßig erwärmt.In order to determine the antioxidant capacity of samples to be examined, mixtures are produced which, in addition to the samples, contain at least one system which forms free radicals as a function of temperature and an indicator which changes its optical properties as a function of radicals. These mixtures are produced by pipetting into analysis vessels 1 of a microtiter plate 2 known per se. An exemplary sample arrangement of the analysis vessels 1 in a known 12 × 8 grid of the microtiter plate 2 is shown in FIG. 1. The microtiter plate 2 with the analysis vessels 1 is placed on a base body 3 in a positive and non-positive manner. Due to the resilient material, the analysis vessels 1 of the microtiter plate 2 fit into position-corresponding depressions 4 of the metallic base body 3 . Fig. 1 shows the microtiter plate 2 and the base 3 by way of illustration, both in separate and composite representation. The analysis vessels 1 with the mixture batches are initially in the cooled state and are each brought to an essentially identical starting temperature between 0 and approximately 20 ° C. in order to create approximately the same thermal analysis conditions for all mixture batches. From this starting temperature, the mixtures in the analysis vessels 1 are heated uniformly together. For this purpose, the base body 3 can be heated. In Fig. 1 heating spirals 5 are therefore indicated in the base body 3 . Due to the metallic design of the base body 3 and the good heat conduction associated therewith, this is evenly heated, including the vessels 1 which are recorded in the recesses 4 with close thermal contact.
Fig. 2 zeigt den Temperaturverlauf der Reaktionsmischung, gemessen mit einem thermochromen Indikatorsystem [Schilling K.; Cumme G. A.; Hoffmann-Blume E.; Hoppe H.; Horn A. Multiwavelength photometry of thermochromic indicator solutions for temperature determination in multicuvettes. Clin-Chem. 39/2, 251-256 (1993)], über einen bestimmten Zeitraum in allen 96 Analysengefäßen 1 (Wells) der Mikrotiterplatte 2. Den zeitlichen Temperaturverlauf von drei ausgewählten Positionen der Mikrotiterplatte (die Positionslagen sind oben rechts in der Abbildung dargestellt) zeigt Fig. 3. Aus der Tabelle in Fig. 3 ist ersichtlich, daß bei einer Ausgangstemperatur von 18°C nach ca. 3 Minuten die Solltemperatur von 42°C erreicht und konstant beibehalten wird. Fig. 2 shows the temperature profile of the reaction mixture, measured with a thermochromic indicator system [ATS K .; Cumme GA; Hoffmann-Blume E .; Hoppe H .; Horn A. Multiwavelength photometry of thermochromic indicator solutions for temperature determination in multicuvettes. Clin-Chem. 39/2, 251-256 (1993)], over a certain period in all 96 analysis vessels 1 (wells) of the microtiter plate 2 . Fig. 3 shows the temperature profile over time of three selected positions of the microtiter plate (the position positions are shown at the top right in the figure) . From the table in Fig. 3 it can be seen that at an initial temperature of 18 ° C the target temperature after approx. 3 minutes of 42 ° C and is maintained constant.
Erfindungsgemäß werden in den Mischungen durch das radikalbildende System temperaturabhängig freie Radikale gebildet. In den Mischungen ist ferner ein Indikator enthalten, durch den sich in Abhängigkeit dieser Radikalbildung die optischen Eigenschaften der Mischungen ändern. Mit einer an sich bekannten Readeranordnung (nicht in der Zeichnung dargestellt) werden in allen Analysengefäßen die zeitlichen Verläufe dieser Änderung der optischen Eigenschaften erfaßt und folgendermaßen ausgewertet:According to the invention, the radical-forming in the mixtures System formed free radicals depending on the temperature. In the blends is also contain an indicator that changes depending on this Radical formation changes the optical properties of the mixtures. With a reader arrangement known per se (not in the drawing ), the temporal courses of these are shown in all analysis vessels Change in optical properties detected and as follows evaluated:
In Fig. 4a ist das Prinzip der Auswertung der Analysenergebnisse durch
Bestimmung der Verzögerungszeit τ dargestellt. Die Antioxidanzkapazität AP
der Probe bewirkt im Vergleich zur Antioxidanzkapazität A0 der
Reaktionsmischung ohne Probe eine zeitliche Verzögerung der Ausbildung
eines optischen Signals des Indikators, welcher radikalabhängig seine
optischen Eigenschaften ändert. Die Antioxidanzkapazität AP der Probe kann
über die vergleichsweise mitgeführte Bestimmung der Antioxidanz
kapazität AS eines Standards normiert werden. Aus dem ansteigenden,
nahezu linearen Teil der Kurve des optischen Signals über der Zeit können
die Verzögerungszeiten der Probe (τP), des Standards (τS) und der
Reaktionsmischung ohne Probe = Blindwert (τ0) bestimmt werden. Aus
praktischen Gründen ist es vorteilhaft, der Reaktionsmischung eine
definierte, kleine Konzentration von Antioxidantien zuzugeben, um
sicherzustellen, daß während des nichtlinearen Teils der Radikalbildung zu
Beginn der Temperaturerhöhung alle Radikale gebunden werden und der
Umschlag des optischen Signals auch im Blindwert im zeitabhängig linearen
Teil der Radikalbildung liegt. Die Antioxidanzkapazität AP der Probe kann
dann aus
In Fig. 4a, the principle of evaluation of the analytical results is presented τ by determining the delay time. The antioxidant capacity A P of the sample causes, compared to the antioxidant capacity A 0 of the reaction mixture without a sample, a time delay in the formation of an optical signal of the indicator which changes its optical properties as a function of the radicals. The antioxidant capacity A P of the sample can be standardized via the comparatively carried determination of the antioxidant capacity A S of a standard. The delay times of the sample (τ P ), the standard (τ S ) and the reaction mixture without sample = blank value (τ 0 ) can be determined from the rising, almost linear part of the curve of the optical signal over time. For practical reasons, it is advantageous to add a defined, small concentration of antioxidants to the reaction mixture in order to ensure that all radicals are bound during the nonlinear part of the radical formation at the beginning of the temperature increase and the change in the optical signal in the blank value in the time-dependent linear part of the Radical formation lies. The antioxidant capacity A P of the sample can then be determined
errechnet werden, wobei sich die Antioxidanzkapazität AS des Standards aus
AS = CS.SF ergibt.
CS = Konzentration des Standards
SF = Stöchiometriefaktor der Radikalbildung.can be calculated, the antioxidant capacity A S of the standard
A S = C S .SF results.
C S = concentration of the standard
SF = stoichiometric factor of radical formation.
In Fig. 4b ist die Auswertung des Analysenergebnisses über die Bestimmung des Integrals des optischen Signals dargestellt. Es wird das Integral des optischen Signals (Extinktion; Fluoreszenz; Lumineszenz) der Signal-Zeit-Kurve für den Blindwert (I0) für die Probe (IP) und für den Standard (IS) bestimmt. Es besteht eine lineare Beziehung zwischen I0/IP und der Antioxidanzkonzentration (Stern Vollmer Gleichung). Durch Mitführung eines Standards kann auf die Antioxidanzkonzentration in der Probe geschlossen werden.In FIG. 4b, the evaluation of the analysis result is shown of the optical signal on the definition of the integral. The integral of the optical signal (extinction; fluorescence; luminescence) of the signal-time curve for the blank value (I 0 ) for the sample (I P ) and for the standard (I S ) is determined. There is a linear relationship between I 0 / I P and the antioxidant concentration (Stern Vollmer equation). The antioxidant concentration in the sample can be determined by carrying a standard.
Die Auswertung der Analysenergebnisse zur Bestimmung der Antioxidanzkapazität, sowohl durch die Bestimmung der Verzögerungszeit (Fig. 4a) als auch über die Bestimmung des Integrals des optischen Signals (Fig. 4b) wird wesentlich durch geeignete Software auf einem Auswerte rechner unterstützt.The evaluation of the analysis results to determine the antioxidant capacity, both by determining the delay time ( FIG. 4a) and by determining the integral of the optical signal ( FIG. 4b) is essentially supported by suitable software on an evaluation computer.
Das radikalbildendes System ist 2,2'-Azo-bis-2-amidinopropan (ABAP). Diese Verbindung produziert schon bei relativ niedrigen Temperaturen eine signifikante Peroxylradikalmenge und reagiert mit allen Substanzen, die als Antioxidantien in biologischen Prozessen eine Bedeutung haben.The radical generating system is 2,2'-azo-bis-2-amidinopropane (ABAP). This compound produces one even at relatively low temperatures significant amount of peroxyl radicals and reacts with all substances as Antioxidants are important in biological processes.
Als Indikator, der in Gegenwart von freien Radikalen seine optischen Eigenschaften ändert, wird 2,2'-Azino-bis(3-ethylbenzthiazolin-6-sul fonsäure) (ABTS) verwendet. Die ursprünglich farblose Lösung erhält bei Anwesenheit von Radikalen eine intensiv blaue Färbung.As an indicator that its optical in the presence of free radicals Changes properties, 2,2'-Azino-bis (3-ethylbenzthiazolin-6-sul fonic acid) (ABTS) is used. The originally colorless solution receives Presence of radicals an intense blue color.
Die zu analysierenden Proben werden in die einzelnen Wells der gekühlten, beheizbaren Mikrotiterplatte pipettiert. Die Belegung der einzelnen Wells der Mikrotiterplatte sind in der Legende von Fig. 5 aufgezeigt. In einigen Wells wird Trolox, ein wasserlösliches Vitamin E-Derivat mit bekannter Konzentration und Antioxidanzkapazität als Standard, bzw. Wasser als Blindwert vorgelegt.The samples to be analyzed are pipetted into the individual wells of the cooled, heatable microtiter plate. The assignment of the individual wells of the microtiter plate are shown in the legend of FIG. 5. In some wells, Trolox, a water-soluble vitamin E derivative with known concentration and antioxidant capacity, is presented as a standard, or water as a blank value.
Anschließend werden mit einer 96-fach Pipette (Igel) je 200 µl gekühltes, frisch zubereitetes Substrat (1,64 mg ABTS, 54 mg ABAP und 128 µl 6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carbonsäure (Trolox (376 µM in Wasser)), gelöst in 20 ml Puffer (2 ml 50 mM Phosphatpuffer pH 7,4 und 18 ml 0,9% NaCl), dazu gegeben, die Mikrotiterplatte geschüttelt, auf 37°C erwärmt und mit einem an sich bekannten Mikrotiterplattenreader bei 620 nm in bestimmten Zeitintervallen und einer Gesamtdauer von im Beispiel angegebenen 43 min vermessen.Then, with a 96-fold pipette (hedgehog), 200 µl of cooled, freshly prepared substrate (1.64 mg ABTS, 54 mg ABAP and 128 µl 6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (Trolox (376 µM in Water)), dissolved in 20 ml buffer (2 ml 50 mM phosphate buffer pH 7.4 and 18 ml 0.9% NaCl), added, the microtiter plate shaken, to 37 ° C heated and with a known microtiter plate reader at 620 nm at certain time intervals and a total duration of in the example measure the specified 43 min.
Der unterschiedliche Verlauf der Absorption in Abhängigkeit von der Zeit in allen 96 Wells der Mikrotiterplatte wird in Fig. 5 dargestellt. Es zeigt sich in den einzelnen Wells eine deutliche Abstufung der Verzögerungszeit, die bis zum Beginn des Anstiegs der Absorption vergeht. In dieser Zeit werden die gebildeten Radikale von den eingesetzten Antioxidantien "weggefangen", und es kommt zu keiner Änderung der optischen Eigenschaften des ABTS. Die Abhängigkeit der Verzögerungszeit von der Menge des als Referenzantioxidanz eingesetzten Trolox ergibt eine lineare Funktion, wie in der Eichkurve in Fig. 7 dargestellt ist. Der genaue Startpunkt der Reaktion läßt sich durch die Zugabe einer definierten Troloxmenge zur Reaktionslösung genau bestimmen, indem der für den Blindwert erhaltene Zeitpunkt, der nur die Troloxmenge der Reaktionslösung enthält, als Startpunkt der Reaktion betrachtet wird (siehe auch Ausführungsbeispiel 2).The different course of the absorption as a function of time in all 96 wells of the microtiter plate is shown in FIG. 5. There is a clear gradation of the delay time in the individual wells, which passes until the start of the increase in absorption. During this time, the radicals formed are "caught" by the antioxidants used, and there is no change in the optical properties of the ABTS. The dependence of the delay time on the amount of Trolox used as the reference antioxidant gives a linear function, as shown in the calibration curve in FIG. 7. The exact starting point of the reaction can be determined precisely by adding a defined amount of Trolox to the reaction solution by considering the time obtained for the blank value, which only contains the amount of Trolox of the reaction solution, as the starting point of the reaction (see also Example 2).
Mit Hilfe der erstellten Eichkurve kann die Antioxidanzkapazität von zu untersuchenden Proben mit der Antioxidanzkapazität von Trolox als Standardwert verglichen werden.With the help of the calibration curve created, the antioxidant capacity of investigating samples with the antioxidant capacity of Trolox as Default value can be compared.
In Fig. 6 wird der Absorptionsverlauf mit der Zeit von unterschiedlichen Mengen am Beispiel von a) Harnsäure und b) Catechin gezeigt. Die Position der einzelnen Wells in der Mikrotiterplatte ist jeweils der Übersichtsdarstellung oben rechts in der Fig. 6 zu entnehmen.In FIG. 6, the absorption curve with time varying amounts of the example of a) urea and b) catechin is shown. The position of the individual wells in the microtiter plate is shown in the overview at the top right in FIG. 6.
Das radikalbildende System ist analog zum ersten Anwendungsbeispiel 2,2'-Azo-bis-2-amidinopropan (ABAP). Als Indikator, der radikalabhängig seine optischen Eigenschaften ändert, wird Luminol eingesetzt.The radical-generating system is analogous to the first application example 2,2'-azo-bis-2-amidinopropane (ABAP). As an indicator that is radical dependent changes optical properties, Luminol is used.
Die zu analysierenden Proben werden in die Wells einer gekühlten Mikrotiterplatte pipettiert. In ein oder mehrere Wells wird Wasser oder Natriumchloridlösung (0,9%) gegeben. Diese Wells, die keine Proben enthalten, dienen zur genauen Bestimmung des Startpunkts der Reaktion (Blindwert). The samples to be analyzed are placed in the wells of a cooled Pipetted microtiter plate. In one or more wells is water or Sodium chloride solution (0.9%). These wells that are not samples contain, serve for the exact determination of the starting point of the reaction (Blank value).
Die Reaktionslösung besteht aus 12,5 ml 0,1 M Glycinpuffer (pH 8,6) mit 15,6 µl 10 mM Luminol und 34 mg ABAP und wird auf eine Temperatur im Bereich von 40 bis 150 C gekühlt.The reaction solution consists of 12.5 ml of 0.1 M glycine buffer (pH 8.6) 15.6 µl 10 mM luminol and 34 mg ABAP and is brought to a temperature in the Chilled range from 40 to 150 C.
Zu dieser Lösung werden zuletzt noch 10 bis 20 µl 300 bis 500 µM 6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carbonsäure (Trolox) gegeben.Finally, 10 to 20 µl of 300 to 500 µM are added to this solution Given 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (Trolox).
100 bis 200 µl obiger Reaktionslösung, welche eine Temperatur zwischen 4°C und 15°C hat, werden zu den Proben in die Wells pipettiert.100 to 200 µl of the above reaction solution, which has a temperature between 4 ° C and 15 ° C are pipetted into the samples in the wells.
Auf Grund der Kühlung von Proben und Reaktionslösung ist kein signifikanter Verbrauch an Antioxidantien zu verzeichnen.Due to the cooling of samples and reaction solution is none significant consumption of antioxidants.
Die Platte wird in einen an sich bekannten Mikrotiterplattenreader gebracht und auf 37°C erhitzt. In einem Zeitraum von 25 Minuten wird in festgelegten Zeitintervallen die Chemilumineszenz des Indikators Luminol gemessen und als willkürliche Lumineszenzeinheiten pro Sekunde (RLU/sec) angegeben. Die Reaktion startet während der Aufheizphase. In dieser Zeit wird das zusätzlich zugegebene Trolox verbraucht. Das erste Signal erscheint in den Wells mit Blindproben.The plate is placed in a microtiter plate reader known per se and heated to 37 ° C. In a period of 25 minutes is set in The chemiluminescence of the indicator luminol is measured and time intervals expressed as arbitrary luminescent units per second (RLU / sec). The reaction starts during the heating phase. In this time it will additionally added Trolox consumed. The first signal appears in the Wells with blank samples.
Fig. 8 zeigt den zeitlich unterschiedlichen Beginn der Chemilumineszenz in der Gesamtheit der Analysengefäße mit unterschiedlichen, in der Legende beschriebenen Proben. In den Wells B1 bis B6 werden unterschiedliche Mengen 376 µM Trolox als Referenzantioxidanz, auf den die anderen Proben in ihrer Antioxidanzkapazität bezogen werden, mitgeführt. Fig. 8 shows the temporally different start of chemiluminescence in the entirety of the analysis vessels with different samples described in the legend. In the wells B1 to B6 different amounts of 376 µM Trolox are carried as reference antioxidant, to which the other samples are related in their antioxidant capacity.
Die Meßergebnisse der unterschiedlichen Proben unterscheiden sich sowohl im Zeitpunkt des Beginns der Chemilumineszenz als auch in der Intensität des aufgezeichneten Signals.The measurement results of the different samples differ both at the start of chemiluminescence as well as in intensity of the recorded signal.
Fig. 9 zeigt den Effekt der Zugabe von zusätzlichem Trolox zur Reaktionsmischung für die Bestimmung des exakten Startpunktes der Reaktion. Die obere Kurve H3 wurde ohne Troloxzusatz zur Reaktionslösung erhalten. Sie ist durch einen vergleichsweise flachen Anstieg der Chemilumineszenz vom Zeitpunkt "0" aus charakterisiert, der durch den Temperaturverlauf in der Aufheizphase bedingt ist. FIG. 9 shows the effect of adding additional Trolox to the reaction mixture for determining the exact starting point of the reaction. The upper curve H3 was obtained without adding Trolox to the reaction solution. It is characterized by a comparatively flat increase in chemiluminescence from time "0", which is caused by the temperature profile in the heating phase.
Im Gegensatz dazu enthielten die Kurven G4 und H4 Trolox in der Reaktionsmischung. Bis dieses zusätzliche Trolox "verbraucht" ist, wird erwartungsgemäß keine Chemilumineszenz beobachtet, und die Kurve bewegt sich auf dem "Nullwert".In contrast, curves G4 and H4 included Trolox in the Reaction mixture. Until this additional Trolox is "used up" As expected, no chemiluminescence was observed, and the curve moves to the "zero value".
Zum Zeitpunkt des kompletten Verbrauchs des zusätzlichen Trolox ist die Reaktionstemperatur erreicht, und somit wird ein steiler Anstieg der Chemilumineszenz ermöglicht.At the time when the additional Trolox is completely used up, the Reaction temperature reached, and thus a steep increase in Chemiluminescence enables.
Das zusätzliche Trolox in der Reaktionsmischung ist von praktischer Bedeutung und erleichtert die Auswertung der Meßergebnisse. Es fängt die Radikale zu Beginn der Reaktion weg, wenn noch keine konstante Radikalbildung, auf Grund des Temperaturverlaufs erfolgt. Wenn das Trolox in der Reaktionsmischung verbraucht ist, ist auch die Reaktionstemperatur erreicht und man erhält einen scharfen und präzise auswertbaren Startpunkt der Reaktion.The additional Trolox in the reaction mixture is more practical Meaning and facilitates the evaluation of the measurement results. It catches them Radicals go away at the start of the reaction, if not a constant one Radical formation, due to the temperature profile. If the Trolox in the reaction mixture is also the reaction temperature reached and you get a sharp and precisely evaluable starting point the reaction.
Die colorimetrische Bestimmung der Antioxidanzkapazität eines Zellsystems erfolgt ebenfalls mit 2,2'-Azo-bis-2-amidinopropan (ABAP) als radikalbildendes System. Die Erythrozytensuspension selbst wird als ein seine optischen Eigenschaften ändernder Indikator genutzt. Die gemessenen Absorptionswellenlängen liegen bei 620 und 550 nm.The colorimetric determination of the antioxidant capacity of a cell system is also carried out with 2,2'-azo-bis-2-amidinopropane (ABAP) as radical-forming system. The erythrocyte suspension itself is called a indicator used to change its optical properties. The measured Absorption wavelengths are 620 and 550 nm.
Einer Versuchsperson wurden 5 ml Blut mit einer Spritze, die Heparin als Antikoagulant enthält, entnommen und 10 Minuten bei 4°C zentrifugiert (2 000 Xg). Danach wird das Plasma vorsichtig mit einer Pipette abgezogen. One subject was given 5 ml of blood with a syringe called heparin Contains anticoagulant, removed and centrifuged at 4 ° C for 10 minutes (2,000 Xg). Then the plasma is carefully drawn off with a pipette.
Nach dem Entfernen der Zwischenschicht aus Leukozyten und anderen Zellen werden die verbliebenen Erythrozyten 3 mal mit 15 ml 0,9% NaCl-Lösung gewaschen und zentrifugiert, um noch vorhandenes Plasma vollständig zu entfernen.After removing the interlayer from leukocytes and others Cells, the remaining erythrocytes are 3 times with 15 ml 0.9% Washed NaCl solution and centrifuged to remove any remaining plasma to remove completely.
40 µl der Erythrozyten werden zu 10 ml einer Lösung bestehend aus 1 ml 0,1 M Kaliumphosphatpuffer (pH 7,4) und 9 ml 0,9% NaCl-Lösung gegeben. Die Temperatur der Lösung liegt im Bereich zwischen 4°C und 10°C. Diese 0,4% Erythrozytenlösung wird im folgenden "Suspension 1" genannt.40 µl of the erythrocytes are made up of 10 ml of a solution 1 ml 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.4) and 9 ml 0.9% NaCl solution given. The temperature of the solution is between 4 ° C and 10 ° C. This 0.4% erythrocyte solution is called "Suspension 1" in the following. called.
Das Hämolysat wird durch Zugabe von 40 µl der gewaschenen Erythrozyten zu 10 ml destilliertem Wasser mit einer Temperatur zwischen 4°C und 10°C erhalten und im folgenden als "Suspension 2" bezeichnet.The hemolysate is washed by adding 40 µl of the erythrocytes to 10 ml of distilled water at a temperature between 4 ° C and 10 ° C obtained and hereinafter referred to as "Suspension 2".
Als Standardantioxidanz wird 6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-car bonsäure (Trolox) in einer Konzentration von 6,4 mg in 25 ml 0,9% NaCl-Lösung verwendet.6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-car is used as the standard antioxidant bonic acid (Trolox) in a concentration of 6.4 mg in 25 ml 0.9% NaCl solution used.
Die zu untersuchenden Proben werden in eine Mikrotiterplatte pipettiert. Die Reaktionslösung ("ABAP"), bestehend aus 136 mg ABAP in 3 ml gekühlter 0,9% NaCl-Lösung, muß unmittelbar vor dem Versuch frisch zubereitet und als letztes in die Wells pipettiert werden.The samples to be examined are pipetted into a microtiter plate. The Reaction solution ("ABAP") consisting of 136 mg ABAP in 3 ml of chilled 0.9% NaCl solution, must be freshly prepared immediately before the experiment and finally pipetted into the wells.
Differenzen der Gesamtvolumina werden durch 0,9% NaCl-Lösung ausgeglichen.Differences in total volumes are due to 0.9% NaCl solution balanced.
Fig. 10a zeigt die Resistenz von Erythrozyten gegenüber ABAP als zeitabhängigen Verlauf der Absorption bei 620 nm. FIG. 10A shows the resistance of erythrocytes to ABAP as a time-dependent course of the absorption at 620 nm.
In den beiden oberen Kurven (A9 und A10) ist der zeitliche Absorptionsverlauf der Erythrozyten-Suspension mit und ohne Zusatz von ABAP dargestellt. Die Kurve A10 verdeutlicht die Stabilität der reinen Erythrozyten-Suspension ohne Zusatz von ABAP über den gesamten Zeitraum der Messung. Die Kurve A9 stellt die Reaktion von ABAP mit der Erythrozyten-Suspension dar. Durch die vom ABAP freigesetzten Radikale wird die Membran zerstört, die Hämolyse setzt ein, und es erfolgt eine Annährung an die Kurve A11, welche die Einwirkung von ABAP auf das Hämolysat (Suspension 2) zeigt. Die gebildeten Radikale verursachen die Bildung von Methämoglobin. Die Kurve A12 veranschaulicht dagegen die Stabilität des Hämolysats über den gesamten Zeitraum der Messung.In the top two curves (A9 and A10) is the time Absorption curve of the erythrocyte suspension with and without the addition of ABAP shown. The curve A10 shows the stability of the pure Erythrocyte suspension without the addition of ABAP over the entire Period of measurement. Curve A9 represents the reaction of ABAP with the Erythrocyte suspension. By the radicals released by ABAP the membrane is destroyed, hemolysis sets in, and there is a Approaching curve A11, which shows the effect of ABAP on the Hemolysate (suspension 2) shows. The radicals formed cause them Formation of methaemoglobin. In contrast, curve A12 illustrates the Stability of the hemolysate over the entire period of the measurement.
Fig. 9b und 9c zeigen die Schutzwirkung von Antioxidantien, am Beispiel von Trolox in Form einer später einsetzenden Hämolyse bzw. Methämoglobinbildung. Fig. 9b and 9c show the protective effect of antioxidants on the example of Trolox in the form of a later onset of hemolysis or methemoglobin formation.
Wie in Fig. 11 dargestellt, ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen der eingesetzten Troloxmenge und der Zeit, die bis zum Einsetzen der Hämolyse vergeht.As shown in Fig. 11, there is a linear relationship between the amount of Trolox used and the time that elapses before the onset of hemolysis.
Hypoxanthin und das Enzym Xanthinoxidase bilden Peroxidradikale. Als Indikator wird ebenfalls Luminol verwendet.Hypoxanthine and the enzyme xanthine oxidase form peroxide radicals. As Luminol is also used as an indicator.
Gibt man das Enzym Superoxid-Dismutase (SOD) in die Reaktionslösung, wird die Radikalbildung in Abhängigkeit von der dazugegebenen Menge reduziert und die Intensität der Chemilumineszenz nimmt ab.If you add the enzyme superoxide dismutase (SOD) to the reaction solution, the radical formation depends on the amount added reduced and the intensity of chemiluminescence decreases.
In die einzelnen Wells einer gekühlten Mikrotiterplatte werden räumlich getrennt voneinander die unterschiedlichen Proben und je 2 µl Xanthinoxidase (20 Units/ml in 20 ml 0,9% NaCl) pipettiert. Darauf werden in jedes Analysengefäß jeweils 100 µl Reaktionslösung, bestehend aus 9 ml 0,1 M Glycinpuffer pH 7,4 mit 1 ml 10 mM Hypoxanthin und 15 µl 10 mM Luminol, gegeben. The individual wells of a cooled microtiter plate are spatially separate the different samples and each Pipette 2 µl xanthine oxidase (20 units / ml in 20 ml 0.9% NaCl). Thereon 100 µl of reaction solution are made up in each analytical vessel from 9 ml 0.1 M glycine buffer pH 7.4 with 1 ml 10 mM hypoxanthine and 15 ul 10 mM luminol, given.
Die Mikrotiterplatte wird in einen an sich bekannten Mikrotiterplattenreader gebracht, geschüttelt sowie auf 37°C erwärmt. In einem Zeitraum von 15 Minuten wird in vorgegebenen Zeitabständen jeweils die Chemilumineszenz gemessen.The microtiter plate is placed in a microtiter plate reader known per se brought, shaken and heated to 37 ° C. In a period of 15 minutes will be given at predetermined intervals Chemiluminescence measured.
In Fig. 12 ist der gemessene Verlauf der Chemilumineszenz in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Wie der Legende zu entnehmen ist, wurden als Standard unterschiedliche Mengen von SOD mit unterschiedlichen Aktivitäten untersucht. Es ist eine deutliche Abnahme der Intensität der Chemilumineszenz bei Proben mit höherer Aktivität gegenüber denen mit niedrigerer Aktivität zu erkennen.The measured course of chemiluminescence as a function of time is plotted in FIG . As can be seen from the legend, different amounts of SOD with different activities were examined as standard. A significant decrease in the intensity of chemiluminescence can be seen in samples with higher activity compared to those with lower activity.
Trägt man in Anlehnung an die Stern-Volmer-Gleichung I0/Ii, wobei I0 das Integral der Chemilumineszenz bei Abwesenheit und Ii das Integral der Chemilumineszenz bei Anwesenheit von SOD sind, gegen die SOD-Aktivität auf, erhält man eine lineare Abhängigkeit. (Fig. 13). Diese kann zur Bestimmung der Antioxidanzkapazität von zu untersuchenden Proben genutzt werden.If one plots against the SOD activity based on the Stern-Volmer equation I 0 / I i , where I 0 is the integral of chemiluminescence in the absence and I i is the integral of chemiluminescence in the presence of SOD, a linear is obtained Dependence. ( Fig. 13). This can be used to determine the antioxidant capacity of samples to be examined.
Als radikalbildendes System wird H2O2/Myoglobin und als Indikator, der radikalabhängig seine optischen Eigenschaften (Chemilumineszenz) ändert, Luminol eingesetzt.H 2 O 2 / myoglobin is used as the radical-forming system and luminol is used as an indicator that changes its optical properties (chemiluminescence) depending on the radical.
Die Reaktionsmischung besteht aus 12,5 ml 0,1 M Glycinpuffer pH 8,6 mit 75 µl H2O2 (6 µl 30% H2O2 auf 10 ml dest. Wasser), 250 µl Myoglobin (1 mg in 1 ml 0,9% NaCl) und 15,6 µl 10 mM Luminol.The reaction mixture consists of 12.5 ml 0.1 M glycine buffer pH 8.6 with 75 µl H 2 O 2 (6 µl 30% H 2 O 2 to 10 ml distilled water), 250 µl myoglobin (1 mg in 1 ml 0.9% NaCl) and 15.6 µl 10 mM luminol.
In die Wells der gekühlten Mikrotiterplatte werden 1 bis 5 µl der zu untersuchenden Proben bzw. des Standards pipettiert. Dazu werden je 200 µl der oben genannten Reaktionslösung gegeben und in einem an sich bekannten Mikrotiterplattenreader bei 37°C die Chemilumineszenz gemessen.1 to 5 µl of the are added to the wells of the cooled microtiter plate examining samples or the standard pipetted. For this, 200 µl given the above reaction solution and in one known microtiter plate readers at 37 ° C chemiluminescence measured.
Fig. 14 zeigt den zeitlichen Verlauf der Chemilumineszenz in den einzelnen Wells der Mikrotiterplatte. In der Legende sind die Proben im einzelnen benannt. Fig. 14 shows the time profile of the chemiluminescence in individual wells of the microtiter plate. The samples are named in detail in the legend.
Die Bestimmung der Antioxidanzkapazität von Proben erfolgt über die gemessene Verzögerungszeit mit einem bekannten Standard, wie z. B. Trolox.The antioxidant capacity of samples is determined using the measured delay time with a known standard, such as. B. Trolox.
Die radikalbildende Substanz ist 2,2'-Azo-bis-2-amidinopropan (ABAP); als Indikator, der radikalabhängig seine optischen Eigenschaften (Fluoreszenz) ändert, wird ein Farbstoff, bestehend aus Poly-(benzyldimethylvinyl-ben zylammoniumchlorid) und Sulforhodamin 101 (Ruby), eingesetzt.The radical-forming substance is 2,2'-azo-bis-2-amidinopropane (ABAP); as Indicator that, depending on the radical, its optical properties (fluorescence) changes, a dye consisting of poly (benzyldimethylvinyl-ben cylammonium chloride) and sulforhodamine 101 (Ruby).
Die Reaktionslösung besteht aus 170 mg ABAP und 100 µl Ruby als Fluoreszenzindikator in 20 ml Pufferlösung (1 Teil 50 mM Phosphatpuffer pH 7,4 und 9 Teile 0,9% NaCl) und muß unmittelbar vor der Verwendung frisch zubereitet werden (Temperatur: 4-15°C).The reaction solution consists of 170 mg ABAP and 100 µl Ruby as Fluorescence indicator in 20 ml buffer solution (1 part 50 mM phosphate buffer pH 7.4 and 9 parts 0.9% NaCl) and must be used immediately before use freshly prepared (temperature: 4-15 ° C).
Die zu analysierenden Proben werden in die Wells einer Mikrotiterplatte pipettiert. Zur Blindwertbestimmung wird Wasser oder eine NaCl-Lösung verwendet.The samples to be analyzed are placed in the wells of a microtiter plate pipetted. Water or a NaCl solution is used to determine the blank value used.
In die einzelnen Wells mit den zu analysierenden Proben werden je 200 µl der Reaktionslösung pipettiert. Die Platte wird dann sofort in einem an sich bekannten Mikrotiterplattenreader auf 37°C erhitzt, und bei 570 nm wird mit einer Excitationswellenlänge von 550 nm in bestimmten Zeitintervallen die Fluoreszenz gemessen. 200 µl each are placed in the individual wells with the samples to be analyzed pipetted the reaction solution. The plate is then immediately in one in itself known microtiter plate reader heated to 37 ° C, and at 570 nm with an excitation wavelength of 550 nm at certain time intervals Fluorescence measured.
Eine Lösung von Ruby in Wasser als Lösungsmittel fluoresziert bei einer Wellenlänge von ca. 604 nm (Excitationswellenlänge: 550 nm). Bei der später betrachteten Wellenlänge von 570 nm ist nur eine geringe Fluoreszenz zu beobachten.A solution of Ruby in water as a solvent fluoresces at one Wavelength of approx. 604 nm (excitation wavelength: 550 nm). In the the wavelength of 570 nm considered later is only a small fluorescence to observe.
Wie Fig. 15 zeigt, verschiebt sich die Fluoreszenzwellenlänge nach Zugabe von ABAP zeitabhängig in Richtung kleinerer Wellenlängen bei gleichzeitiger Zunahme der Intensität, was auf eine Beeinflussung des Indikators durch ABAP schließen läßt.As shown in FIG. 15, after addition of ABAP, the fluorescence wavelength shifts time-dependent in the direction of smaller wavelengths with a simultaneous increase in intensity, which suggests that the indicator is influenced by ABAP.
Der Beginn der zeitabhängigen Verschiebung der Fluoreszenz läßt sich durch Zugabe von Antioxidantien, wie z. B. Trolox (388 µM), beeinflussen. Der Einfluß unterschiedlicher Troloxmengen ist in Fig. 16 dargestellt. Die Fluoreszenz wurde bei 570 nm (Excitationswellenlänge: 550 nm) gemessen. Die Abhängigkeit der Zeitverschiebung von der Troloxmenge ergibt einen linearen Zusammenhang (nicht dargestellt) und ist ebenfalls über die Verzögerungszeit zur Bestimmung der Antioxidanzkapazität von zu untersuchenden Proben geeignet. The start of the time-dependent shift in fluorescence can be achieved by adding antioxidants, such as. B. Trolox (388 µM). The influence of different amounts of Trolox is shown in Fig. 16. The fluorescence was measured at 570 nm (excitation wavelength: 550 nm). The dependence of the time shift on the amount of Trolox results in a linear relationship (not shown) and is also suitable for determining the antioxidant capacity of samples to be examined via the delay time.
11
Analysengefäße (Wells)
Analysis tubes (wells)
22nd
Mikrotiterplatte
Microtiter plate
33rd
Grundkörper
Basic body
44th
Vertiefungen
Indentations
55
Heizspiralen
AP Heating coils
A P
Antioxidanzkapazität der Probe
A0 Antioxidant capacity of the sample
A 0
Antioxidanzkapazität der Reaktionsmischung ohne Probe
AS Antioxidant capacity of the reaction mixture without sample
A S
Antioxidanzkapazität eines Standards
τ Verzögerungszeit
τP Antioxidant capacity of a standard
τ delay time
τ P
Verzögerungszeit der Probe
τS Sample delay time
τ S
Verzögerungszeit des Standards
τ0 Standard delay time
τ 0
Verzögerungszeit der Reaktionsmischung ohne Probe
CS Delay time of the reaction mixture without sample
C S
Konzentration des Standards
SF Stöchiometriefaktor der Radikalbildung
I0 Concentration of the standard
SF stoichiometric factor of radical formation
I 0
Integral des optischen Signals für die Reaktionsmischung
ohne Probezusatz
IP Integral of the optical signal for the reaction mixture without sample addition
I P
Integral des optischen Signals für die Probe
IS Integral of the optical signal for the sample
I S
Integral des optischen Signals für Standard
Integral of the optical signal for standard
Claims (19)
- a) aus zumindest einem System, welches temperaturabhängig freie Radikale bildet, und
- b) aus zumindest einem Indikator, der radikalabhängig seine optischen Eigenschaften ändert,
- a) from at least one system which forms free radicals as a function of temperature, and
- b) at least one indicator which changes its optical properties depending on the radical,
Priority Applications (1)
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1997
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