DE2506712B2 - Verfahren zur Bestimmung von Cholesterin - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung von CholesterinInfo
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Description
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung von Gesamtcholesterin oder
von gebundenem Cholesterin gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Cholesterin liegt in biologischem Material, wie z. B,
Serum u. dgl., teils in freier Form, teils in gebundener Form als Ester vor. Zur Bestimmung von gebundenem
Cholesterin oder des gesamten Cholesterins ist es erforderlich, das in gebundener Form vorliegende Cholesterin
zuerst freizusetzen. Dies erfolgte bisher durch Verseifung entweder unter alkalischen Bedingungen,
beispielsweise mit alkoholischer Kalilauge oder mit Cholesterinesterase. Nach der Verseifung kann das
freigesetzte Cholesterin dann nach einer der bekannten Methoden, entweder chemisch oder enzymatisch,
bestimmt werden. Die chemische Bestimmung kann beispielsweise nach dem Verfahren von Liebermann-Burchard
erfolgen, die enzymatische Bestimmung kann mittels Cholesterinoxydase, Cholesterindehydrogenase
oder Cholesterindehydrase erfolgen. Da bekannterweise die einzelnen Cholesterinester
als auch das freie Cholesterin bei den chemischen Bestimmungsmethoden unterschiedliche Extinktionskoeffizienten
haben, ist es erforderlich, die Cholesterinester durch Verseifung in freies Cholesterin
überzuführen.
Bei dem aus der DE-AS 2 224132 bekannten Verfahren
erfolgt die Verseifung der Cholesterinester mit Cholsterincsterase aus Pankreas oder Leber. Dieses
Verfahren beseitigt die Nachteile der alkalischen Freisetzung und gestattet eine vollenzymatische Cho-Iesterinbestimmung.
Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, daß die erwähnte bekannte Cholesterinesterase
das im biologischen Material in Form von Estern sehr unterschiedlicher Säuren vorliegende
gebundene Cholesterin mit erheblich unterschiedlicher Geschwindigkeit spaltet und außerdem die Spaltraten
nicht quantitativ sind, sondern nur maximal 80% erreichen (J. of Biol. Chem. 244, 1937 bis 1945
[1969]). Daher kann dieses Enzym nur in Kombination mit einer Reaktion zufriedenstellend im Rahmen
der Cholesterinbestimmung eingesetzt werden, welche freigesetztes Cholesterin gleich aus dem Gleichgewicht
abzieht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Bestimmung von Gesamtcholesterin oder gebundenem
Cholesterin zu schaffen, welches die obenerwähnten Nachteile beseitigt.
Erfindungsgemäß gelingt dies durch ein Verfahren zur Bestimmung von Gesamtcholesterin oder gebundenem
Cholesterin durch Freisetzung des gebundenen Cholesterins mit Cholesterinesterase und anschließende
Bestimmung des freigesetzten Cholesterins nach bekannten Methoden, welches dadurch gekennzeichnet
ist, daß gebundenes Cholesterin mit Cholesterinesterase aus Mikroorganismen, ausgenommen
Candida rugosa, freigesetzt wird.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung der Tatsache, daß in Mikroorganismen nicht
nur Cholesterinesterase vorhanden ist, was nicht vorhersehbar war, sondern daß die Cholesterinesterase
aus Mikroorganismen den bekannten Cholesterin*
esterasen anderen Ursprungs überlegen ist, eine quantitative Spaltung der verschiedenen vorkommenden
Cholesterinester mit etwa gleicher Geschwindigkeit durchfuhrt und außerdem auch insgesamt wesentlich
rascher spaltet als das bisher bekannte Enzym. Aufgrund dieser Eigenschaften kann das erfindungsgemäße
Verfahren auch in Kombination mit nichtenzymatischen Cholesterinbestimmungsmethoden vorteilhaft
angewendet werden und die vollenzymatische Cholesterinbestimmung wird erheblich verbessert,
was insbesondere eine wesentlich leichtere Adaption des Verfahrens auf die Durchführung in Analysenautomaten
ermöglicht.
Aus Nocardia restrictus war zwar bereits eine Steroidesterase bekannt, hierbei handelt es sich jedoch
um ein anderes Enzym, welches die 3/3-Stellung nicht
angreift. Da alle Cholesterinester eine 3/3-Estergruppe
enthalten, stellen sie kein Substrat dieses bekannten Enzyms dar.
Die Verwendung einer Cholesterinesterase aus dem Mikroorganismus Candida rugosa bzw. cynlindracea
zur Freisetzung von gebundenem Cholesterin bei einem Verfahren zur Bestimmung von Gesamtcholesterin
ist bereits in der älteren Anmeldung DE-OS 2315501 vorgeschlagen.
Es wurde gefunden, daß verschiedene Mikroorganismen besonders aktive Cholesterinesterasen enthalten
und daher im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Abtrennung und Reinigung der
Cholesterinesterasen direkt eingesetzt werden können. Dies hat neben der besonders einfachen Zugänglichkeit
auch den Vorteil, daß bei Unterlassung jeder Trennung und Anreicherung der Cholesterinesterase
die Gefahr vermieden wird, daß aus.v.er in der Praxis
meist vorliegenden Mischung mehrerer, für verschiedene Cholesterinester spezifischer Cholesterinesterasen
eine Trennung derselben, die eine quantitative Erfassung alles gebundenen Cholesterins sehr erschweren
würde, vermieden wird.
Hinzu kommt noch, daß die Reinigung der meist in Lipoidmembranen gebundenen Cholesterinesterasen
umständlich ist und daher zu einem Präparat führt, das aufgrund seines Preises für eine Routinediagnostik
weniger gut geeignet ist als ein ohne jegliche Enzymreinigung brauchbares Mikroorganismenpräparat.
Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden beim erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung einer
Cholesterinesterase aus Aspergilius spec. WS 90030 erhalten. Dieser Mikroorganismus kann direkt als soleher
oder in aufgeschlossener Form, beispielsweise als Acetontrockenpulver im Rahmen der Erfindung eingesetzt
werden. Ebenso ist aber natürlich auch die Verwendung eines angereicherten Cholesterinesterasepräparates
aus diesem Mikroorganismus möglich, wobei sin besonderer Vorteil darin besteht, daß eine
gewisse Anreicherung hier sehr einfach erzielt werden kann. Ähnlich günstige Eigenschaften wurden gefunden
bei
Actinomyces aureoverticillium WS 90002 Aetinomyees cyaneofuscatus WS 90003
Wie bereits erwähnt, besteht ein besonders wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin,
daß mit den Cholesterinesterasepräparaten aus Mikroorganismen
eine raschere und quantitative Freisetzung des Cholesterins aus seinen Estern möglich
ist. Insbesondere mit dem obenerwähnten bevorzugten Mikroorganismus ist es möglich, durch direkten
Zusatz desselben in einer sehr geringen Menge und unter Beibehaltung der pH-Wert- und Temperaturbedingungen,
wie sie bei der nachfolgenden enzymatischen Cholesterinbestimmung erwünscht sind, innerhalb
weniger Minuten eine quantitative Freisetzung des Cholesterins zu erzielen. Dabei wurde gefunden,
daß die üblichen Stabilisierungsmittel auf Kohlehydratbasis, welche für solche Mikroorganismen verwendet
werden, im Rahmen des vollenzymatischen Verfahrens der Cholesterinbestimmung nicht stören.
Wie erwähnt, kann für das erfindungsgemäße Verfahren auch eine abgetrennte und angereicherte Cholesterinesterase
aus Mikroorganismen verwendet werden. Eine geeignete Anreicherung läßt sich erzielen,
indem von einem Acetontrockenpulver des Mikroorganismus ausgegangen wird und dieses einer
Dialyse, einer Behandlung mit schwach-basischem Anionenaustauscher und einer Ammonsulfatfraktionierung
unterzogen wird. Auf diese Weise gelingt leicht eine 20- bis 30fache Anreicherung der Cholesterinesterase.
Als schwach-basischer Anionenaustauscher erwies sich ein mit Diäthylaminoäthanolgruppen
modifiziertes Präparat auf Kohlehydratbasis als besonders geeignet. Bei der Ammonsulfatfraktionierung
wird vorzugsweise die Fraktion zwischen 1,8 und 2,4 Mol Ammonsulfat gewonnen. Die so erhaltene
Enzymfraktion wird anschließend vorzugsweise auf dem genannten Austauschermaterial chromatographiert.
Besonders günstige Ergebnisse wurden im Rahmen der Erfindung mit Mikroorganismen erhalten, welche
auf einem Cholesterinesterhaltigen Nährmedium gezüchtet wurden. Hierbei kann der Cholesterinester
oder eine Cholesterinestermischung als einzige Konlenstöffquelle
während der Züchtung zugesetzt werden oder zusammen mit einer anderen Kohlenstoffquelle
verwendet werden. Besonders bevorzugt wird die Verwendung von Mikroorganismen, die in einem
mehrstufigen Züchtungsverfahren erhalten wurden, wobei sie in der ersten Stufe auf einem geeigneten
Kohlenstofflieferanten, wie Glycerin, und in der zweiten Stufe auf einem Cholesterinester gezüchtet wer-
den. Ein geeignetes Zuchtungsverfahren ist beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften
2224133 und 2307518 beschrieben.
Die Wirksamkeit der Cholesterinesterase wird vorzugsweise
durch Zusatz oberflächenaktiver Substanzen gesteigert. Besonders bevorzugt wird ein Zusatz
von Hydroxypoiyäthoxydodecan,
Wie bereits erwähnt, wird besonders bevorzugt das Verfahren der Erfindung vollenzymatisch durchgeführt,
d. h. die anschließende Cholesterinbestimmung erfolgt ebenfalls enzymatisch, z. B. unter Verwendung
von Cholesterinoxydase, Cholesterindehydrase oder
Cholesterindehydrogenase.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Reagens
zur Bestimmung von Cholesterin, bestehend aus Cholesterinesterase aus Mikroorganismen, ausgenommen
Candida rugosa, und einem Reagens zur Bestimmung von freiem Cholesterin.
Das Reagens kann zusätzlich übliche Lösungsmittel, Stabilisatoren oder/und oberflächenaktive Substanzen
enthalten.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahre-! und Reagens läßt sich eine außerordentlich rasche und vollständige
Verseifung von gebundenem Cholesterin durchführen. Beispielsweise wird unter den Bedingungen
der Cholesterinbestimmung mit Cholesterinoxydase erfindungsgemäß eine quantitative Spaltung
von gebundenem Cholesterin innerhalb von 1 bis 3 Minuten bei einem Zusatz von Aspergillus sp. WS
90030 Acetontrockenpulver in einer Menge zwischen 0,1 und 0,3 mg erzielt.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung weiter.
10 g Diammoniumhydrogenphosphat werden in
100 ml Wasser gelöst und mit 85%iger Phosphorsäure auf pH 7,0 eingestellt. Dann werden 105 U Katalase
zugesetzt. Mit der so erhaltenen Lösung wird eine Mischung von 0,2 ml Acetylaceton, 10 ml Methanol
und 0,1 g Hydroxypoiyäthoxydodecan auf 100 ml aufgefüllt. Zu dieser Lösung werden 2,5 U
Cholesterinesterase aus Rhizopus spec. (WS 90027) gegeben.
5,0 ml der so erhaltenen Lösung werden mit
0,02 ml Serum bzw. 0,02 ml einer Cholesterin-Standard-Lösung mit einem Gehalt von 200 mg% Cholesterin
gemischt. Aliquotes der serumhaltigen sowie der cholesterinstandardhaltigen Probe werden mit je
0,1 U Cholesterinoxydase versetzt und 60 Minuten
bei 37° C inkubierL Dann wird dsr gebildete Farbstoff
bei 405 nm photometrisch gemessen unter Berücksichtigung des Proben-Leerwertes.
Der Cholesteringehalt der serumhaltigen Probe betrug
- unter Benutzung eines Standards als Bezugsgrößc - 154 mg% Gesamtcholesterin. Die Kontrollbestimmung
mit Cholesterinesterase aus Candida rugosa ATCC14830 anstelle von Cholesterinesterase
aus Rhizopus spec. (WS 90027) ergab den gleichen Wert.
Claims (8)
1. Verfahren zur Bestimmung von Gesamtcholesterin oder gebundenem Cholesterin durch Freisetzung
des gebundenen Cholesterins mit Cholesterinesterase und anschließende Bestimmung des
freigesetzten Cholesterins nach bekannten Methoden, dadurch gekennzeichnet, daß gebundenes
Cholesterin mit Cholesterinesterase aus Mikroorganismen, ausgenommen Candida rugosa,
freigesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß eine Cholesterinesterase aus Rhizopus spec. WS 90027 oder Aspergillus spec.
WS 90030 verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch
gekennzeichnet, daß eine Cholesterinesterase aus
Actinomyces aureoverticillium WS 90002 Actinomyces cyaneofuscatus WS 90003
Actinomyces griseomycini WS 90004
Actinomyces longisporus-fl. WS 90005 Actinomyces malachiticus WS 90006
Actinomyces roseolus WS 90007
Actinomyces toxytricini WS 90008
Actinomyces variabilis WS 90009
Streptomyces spec. WS 90010
Streptomyces autotrophicus WS 90011 Streptomyces canescens WS 90012
Streptomyces chartreusis WS 90013
Streptomycs michiganensis WS 90014
Streptomyces murinus WS 90015
Streptomyces hachijoensis WS 90016
Streptomyces caelestes WS 90017
Streptomyces tendae WS 90018
Nocardia rubra WS 90019
Candida mycoderma WS 90020
Candida albicans WS 90021
Cancida albicans WS 90022
Candida albicans WS 90023
Candida spec. WS 90024
Cunninghamella elegans WS 90025
Mucor mucedo WS 90026
Penicillium spec. WS 90028
Aspergillusspec. WS 90029
verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung
votlenzymatisch durch Kombination mit einer enzymatischen
Bestimmung für freies Cholesterin durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Cholesterinesterase und ein
Enzym zur Bestimmung von freiem Cholesterin gleichzeitig zugesetzt werden.
6. Verfahen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Cholesterin*
esterase aus einem Mikroorganismus verwendet wird, der auf einem Cholesterinesterhaltigen
Nährmedium gezüchtet wurde.
7. Reagens zur Bestimmung von Cholesterin, bestehend aus Cholesterinesterase aus Mikroorganismen,
ausgenommen Candida rugosa, und einem System zur Bestimmung von freiem Cholesterin.
8. Reagens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Cholesterinesterase aus einem
Mikroorganismus gemäß Anspruch 2 oder 3 enthält.
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