DE2518862B2 - Enzymatisches analyseverfahren und reagens zur durchfuehrung desselben - Google Patents
Enzymatisches analyseverfahren und reagens zur durchfuehrung desselbenInfo
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Description
G-6-P -t NAD'
G-6-PD11 6-Phosphoglueonat I- NADIl I H
Die Reduktion von NAD zu NADH (reduzierte Form
von NAD) bei 340 nm erlaubt eine quantitative Messung der vorhandenen Glucosemenge.
Bei der Kreatinphosphokinase (CPK)-Analysemethode
von S.B. Rosalki (Journal of Laboratory and
ADP + Kreatin-phosphat Clinical Medicine, 69 [1967], S. 69b) katalysiert CPK die
reversible Bildung von Adenosintriphosphat (ATP) und Kreatin aus Adenosindiphosphat (ADP) und Kreatinphosphat
(CPO4) gemäß der folgenden Gleichung:
CPK
ATP + Kreatin
Das bei der von CPK katalysierten Reaktion gebildete ATP wird zur Phosphorylierung von Glucose
in Gegenwart von Hexokinase (HK) verwendet. Dabei
Glucose + ATP
Her.okinase ίο entsteht Glucose-6-phosphat. In dem Maße, wie
Glucose-6-phosphat gebildet wird, entsteht ADP, dessen Konzentration konstant gehalten wird.
Glucose-6-phosphat + ADP
Das durch die Hexokinasereaktion gebildete Glucose-6-phosphat wird dann in Gegenwart von Glucose-6-phosphat-dehydrogenase
(G-6-PDH) unter gleichzeitiger Reduktion von NAD oxidiert.
G-6-P +
G-6-PDH 6-Phosphogluconat + NADH + H +
Die Reduktion von NAD zu NADH läßt sich spektrophotometrisch verfolgen, indem man die sich
ergebende Erhöhung der Absorption bei 340 nrn beobachtet. Pro 1 Mol Phosphat, das durch die CPK
übertragen wird, bildet sich 1 Mol NADH. Somit ist die Geschwindigkeit der Absorptionsänderung direkt proportional
der in der Probe vorhandenen CPK-Aktivität. Müchsäuredehydrogenase (LDH) (L-Lactat: NAD-Oxidoreduktase)
katalysiert die folgende Reaktion:
L-(+)-Lactat + NAD + «==» Pyruvat + NADH + H +
Bei der Analyse von anderen Serumbestandteilen als LDH kann jede vorhandene LDH infolge der
Anwesenheit von entweder Lactat oder Pyruvat in der Probe Störungen hervorrufen und infolgedessen Fehler
bei der Analyse von Glucose oder CPK oder in irgendeinem Analysensystem, in dem NAD zu NADH
reduziert wird, verursachen. Gebildetes NADH unterliegt der Reaktion mit Pyruvat in Gegenwart von LDH,
wodurch beispielsweise Fehler bei der Analyse von Glucose oder CPK verursacht werden.
H+ + NADH + Pyruvat LDH
> Lactat + NAD +
Diese Störung kann mittels NADP wie folgt überwunden oder vermieden werden:
1. Kreatinphosphat (CPO4) + ADP
CPK Kreatin + ATP
2. ATP + Glucose — Qiucose.6.phosphat (G-6-P) + ADP
3. G-6-P + NAD-Phosphat (NADP)+
6-Phosphogluconat + NADPH + H +
NADP und NADPH reagieren nicht mit in gewöhnlichen biologischen Proben vorliegender LDH. Die
Verwendung von NADP bei der enzymatischen Bestimmung von entweder CPK oder Glucose erhöht
jedoch die Kosten des Reagens und setzt den dynamischen Bereich der Methode herab. Bei Verwendung
von NAD anstelle von NADP ergeben sich geringere Reagenskosten und eine Erhöhung des
dynamischen Bereichs. Die genannten unerwünschten Nebenreaktionen können jedoch zu Analysenfehlern
führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei den enzymatischen Analyseverfahren unter Verwendung von NAD der
eingangs genannten Art, die durch LDH hervorgerufenen Störungen zu vermeiden.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert.
Unter Oxaminsäure ist das Monoamid der Oxalsäure
zu verstehen. Im allgemeinen ist eine Konzentration von
Oxalsäure, Oxaminsäure oder deren Salzen von 2 bis 9 Mikromol je Liter ausreichend. Bis zu 50 Mikromol
können für hohe Niveaus an Pyruvat oder Lactat in Gegenwart von LDH verwendet werden. Die Methode
ist zusammen mit jeden beliebigen Analysesystem anwendbar, bei dem NAD zu NADH reduziert wird und
die Anwesenheit von Pyruvat und/oder LDH unerwünscht wäre.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in solchen Analysesystemen Verwendung finden, in denen
NADH zu NAD oxidiert wird, um eine Störung durch Pynjvat oder Lactat in einer LDH enthaltenden Probe
zu verhüten. Bei solchen Reaktionen ist das Verschwinden von NADH ein quantitatives Maß für den
Bestandteil, der gemessen wird. Ein Beispiel ist die Messung von Plasmaammoniak unter Verwendung von
Glutaminsäuredehydrogenase.
In einer Veröffentlichung von F. Da Fonseca — W ο! I h e i m, die unter dem TiUl »Direkte Plasmaammoniakbestimmung
ohne Enteiweißung« erschien (Z. Klin. Chem. Klin. Biochem., 11 [1973], S.426-431), ist
ein Analysensystem für Plasmaammoniak bi schrieben. Dabei wird darauf hingewiesen, daß unspezifische
Änderungen der Extinktion bei Einleitung der Reaktion durch Verwendung von reduziertem NAD-Phosphat
(NADPH) anstelle von NADH als Coenzym vermieden werden können. Bei dieser Arbeitsweise werden 0,5 ml
Plasma zusammen mit 1,5 ml Reagens verwendet. Da die Probe nicht deproteinisiert wird, können Pyruvat
und LDH in der Probe mit NADH reagieren und daher als scheinbares Ammoniak gemessen werden. Da
normale Ammoniakkonzentrationen sehr niedrig liegen (weniger als 60 Mikromol je Liter, was 0,1 mg%
äquivalent ist), würde sogar eine geringe Störung durch Pyruvat oder andere iCetosäuren der Analysegenauigkeit
sehr abträglich sein. Durch das hier beschrieber e Verfahren werden also, wie auf der Hand liegt,
Störungen, die bei Analysen, die von NADH verbrauchenden Reaktionen Gebrauch machen, auftreten
können, ausgeschaltet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird freie Oxalsäure oder deren Kaliumsalz sowohl bei der
CPK- als auch der Glucoseanalyse, wie zuvor beschrieben wurde, verwendet. Oxalat ist wirksam bei
der Verhütung der Störung durch hohe Konzentrationen von Pyruvat oder Lactat in Gegenwart von LDH
und macht es somit möglich, NAD anstelle von NADP zu verwenden. Das verwendete Oxalat kann Teil des
Puffersystems sein oder als besonderer Bestandteil zugesetzt werden. Die Vorteile der Verwendung von
NAD anstelle von NADP sind die geringeren Kosten und der erhöhte dynamische Bereich.
Die Wirkung von Pyruvat bei einer Konzentration von 100 mg% in der untersuchten Probe wird in der
Tabelle 1 gezeigt. Bei Verwendung von NADP tritt keine Wirkung auf, weil LDH kein NADP verbraucht.
Zusammen mit NAD bewirkt die Anwesenheit von Pyruvat eine Abnahme der scheinbaren CPK-Aktivität
infolge der Umwandlung von Pyruvat in Lactat und der nachfolgenden Oxidation des NADH. Wenn die
Reaktion von Proben, die 100 mg% Pyruvat enthalten, in Gegenwart von 2,63 mMol je Liter an Oxalat
ausgeführt wird (vgl. Tabelle H), wird die Störung durch LDH umgangen.
CPK (Internationale Einneiten/Liter)-Wirkung von Pyruvat auf CPK-Aktivität
3d
40
45
NADP | 100 mg"/,. Pyruvat |
NAD | 100 mg"/,, Pyruvat (kein Oxalat) |
Kontrolle (kein Pyruvat |
10 | Kontrolle (kein Pyruvat, kein Oxalat) |
14 |
9 | 80 | 11 | 80 |
78 | 9 | 83 | 9 |
9 | 461 | 13 | 469 |
455 | 65 | 490 | 64 |
65 | 104 | 70 | 99 |
102 | 726 | 106 | 833 |
717 | 31 | 845 | 28 |
31 | 20 | 32 | 22 |
19 | 17 | 25 | 17 |
16 | 20 | ||
CPK (Internationale Einheiten/Liter)-Wirkung von Oxalat auf CPK-Aktivität von Proben, die 100 mg"/,
Pyruvat enthalten
Kontrolle (kein Pyruvat)
Prüfung
(100 mg% Pyruvat
in 2,63 mMol/Liter Oxalat)
10 74 11
422 57 92
726 29 22 18
10 73 11
428 58 93
740 27 21 18
Nachfolgend wird ein Beispiel für ein Reagens gegeben, wobei NAD in Gegenwart von Magnesium
und eines Aktivators verwendet wird. Das Reagens eignet sich für die enzymatische Bestimmung von
Kreatinphosphokinase.
Bestandteil
Menge je 3 ml der
zu analysierenden Mischung
Menge je ml Reagens
Adenosindiphosphat (ADP)
Kreatinphosphat (CPO4)
Glucose
Kreatinphosphat (CPO4)
Glucose
Nicotinamidadenindinucleotid (NAD)
Hexokinase (HK)
Hexokinase (HK)
Glucose-o-phosphatdehydrogenase (G-6-PDH)
Magnesiumaspartat
Magnesiumaspartat
0,5 bis 5 mg bis 30 mg bis 20 mg bis 6 mg bis 10 internationale Einheiten
5,0 bis 15,0 internationale Einheiten bis 20 mg
0,16 bis 1,6 mg 3 bis 10 mg 1,6 bis 6,6 mg 0,6 bis 2 mg
0,6 bis 3,3 internationale Einheiten
1,6 bis 5,1 internationale Einheiten
0,6 bis 6,6 mg
S-
2 bis 9 inMol Oxalat je Liter Reagens werden in der
Form von Kaliumoxalat zur Verhütung der beobachteten Nebenreaktion zusammen mit einem geeigneten
Puffer zur Aufrechterhaltung des pH-Wertes in dem Bereich von 6,1 bis 7,0 zugegeben. Dithioerythrit ist in
einer Menge von 2 bis 25 mMol je Liter Lösung als Aktivator zufriedenstellend.
Die Wirkung von Pyruvat auf Glucosebcstimmungcn wird in der Tabelle 111 gezeigt. Es ergeben sich
niedrigere Werte infolge der Anwesenheit von Pyruvat und von LDH, die eine Oxidation des gebildeten NADH
bewirkt. Wenn dem Ansatz Oxalat zugesetzt wird, zeigt Pyruvat keine störende Wirkung in Gegenwart von
LDH (Tabellen IV und V).
Tabelle Hl
Glucose (mg%)
Glucose (mg%)
Wirkung von Pyruvut auf Glucosebestimmungcn (native Sera)
Kontrolle (kein l'yruvat)
Prüfung (100 mg% l'yruvat)
64
86
95
78
96
75
80
93
152
76
86
95
78
96
75
80
93
152
76
57
77
83
62
80
61
67
81
139
65
77
83
62
80
61
67
81
139
65
Glucose (mg%)
Wirkung von Oxalat auf Proben, die Pyruvat enthalten
(200 mg%)
Kontrolle
(kein l'yruvat)
(3l),d mMol/Litcr Oxalat)
Prüfung
(200 mg% l'yruval in
3').6 mMol/Litcr Oxalal)
105
Kontrolle (kein l'yruvat) (3l).(i mMol/Litcr Oxalal) |
Prüfung (200 nig7;. l'yruvat in 39.(i mMol/Litcr Oxalat) |
24 | 24 |
227 | 228 |
81 | 80 |
80 | 81 |
286 | 283 |
76 | 76 |
73 | 74 |
86 | 86 |
Tabelle V
Glucose (mg%)
Glucose (mg%)
Auswirkung von Oxalat auf die Bestimmung von Glucose in Gegenwart und Abwesenheit von Pyruvat
Kontrolle (kein Oxalal. kein Pyruvat) |
100 mg'/» Pyruvat, kein Oxalal |
100 mg% Pyruvat, 9 mMol/Litcr Oxalal |
123 | 71 | 124 |
67 | 24 | 67 |
52 | 12 | 52 |
81 | 34 | 82 |
50 | 9 | 49 |
26 | 0 | 27 |
76 | 30 | 75 |
68 | 23 | 69 |
82 | 31 | 82 |
65 | 22 | 66 |
Nachfolgend wird ein Beispiel für ein Reagens gebracht, bei dem NAD in Anwesenheit von Magnesium
verwendet wird und das sich für die enzymatisch^: Bestimmung von Glucose eignet.
Bestandteil
Ailcnosintriphosphat (ATP)
Nieotinamidadenindinuclcotid (NAD) llcxokinase (HK)
Nieotinamidadenindinuclcotid (NAD) llcxokinase (HK)
CJlucosc-6-phosphatdehydrogcnase (G-6-PDI1)
Magncsiumasparlat
Menge je 3 ml der
/u analysierenden Mischung
0,5 bis 5,0 mg
0.5 bis 5,0 mg
0.5 bis 5,0 mg
0,5 bis 5,0
internationale Uinheitm
internationale Uinheitm
0.5 bis 5,0
internationale Einheiten
internationale Einheiten
bis 10 mg
Menge je ml Reagens
0,16 bis 1,6 mg 0,16 bis 1,6 mg
0.16 bis 1,6
internationale Einheiten 0,16 bis 1,6
internationale Hinhcilcn
0.6 his 3.3 mg
2 bis 9 mMol Oxalal je Liter Reagens in Form von Kaliumoxalat werden hinzugegeben, um die beobachtete
Nebenreaktion zu verhindern. Ein geeigneter Puffer wird zugesetzt, um den pl I-Wert auf etwa 7,5 zu haltei
Die Bestandteile der Rcagenticn von Beispiel I um
können zu einem Produkt vermischt werden. Demi
709
maß wird ein trockenes, stabiles Einzelreagens für die enzymatische Analyse von Glucose oder Kreatinphosphokinase
bereitgestellt.
Die in den Tabellen 1 bis V wiedergegebenen Untersuchungen wurden bei einer Temperatur von
37° C unter Verwendung eines Gesamtvolumens von Reagens und Probe von 3,02 ml, das 0,02 ml Probe
einschließt, durchgeführt. Für die Durchführung der Bestimmung kann ein handelsübliches Spektrophotometer
mit Schreiber verwendet werden.
Die Reagentien der Beispiele 1 und 2 können durch Zugabe von destilliertem Wasser und vorsichtiges
Mischen zur Auflösung der Bestandteile angesetzt werden. Die Reagentien sind bei Raumtemperatur 6
Monate lang und in Lösung mindestens 8 Stunden lang
bei Raumremperatur oder 24 Stunden bei4°C stabil.
Im Gebrauch wird das angesetzte Reagens beispielsweise in Aliquotmengen von je 3,0 ml aufgeteilt, die mit
jeweils 0,02 ml Probe versetzt werden. Das Gemisch ι wird bei 37°C mindestens 10 Minuten lang inkubiert.
Die Absorption wird gegen eine Reagensblindprobe aufgezeichnet, um die Konzentration des gemessenen
Bestandteils zu bestimmen.
Die in den Beispielen 1 und 2 angegebenen ίο Konzentrationen beziehen sich auf das Reagens in Form
einer Lösung oder auf eine trockene Pulvermischung, die beim Ansetzen in der gewünschten Menge Wasser
oder eines anderen Lösungsmittels die angegebenen Konzentrationen ergeben.
Claims (9)
1. Erizymatisches Analyseverfahren, bei dem Nicotinamidadeninciinucleotid reduziert oder die
reduzierte Form des Nicotinamidadenindinucleotids zu Nicotinamidadeninnucleotid oxidiert und bei dem
die reduzierte Form oder das Verschwinden der genannten reduzierten Form des Nicotinamidadenindinucleotids
ein quantitatives Maß des Bestandteils in der Probe darstellt, welche gemessen und der
Umsetzung mit Pyruvat in Gegenwart von Milchsäuredehydrogenase unterzogen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Ausschalter, von
durch Milchsäuredehydrogenase hervorgerufenen Störungen ein Zusatz von Oxalsäure, Oxaminsäure
und/oder Salzen davon verwendet wird, und zwar in solcher Konzentration, daß der zu messende
Bestandteil nicht beeinflußt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz in einer Konzentration von
2 bis 50 Mikromol je Liter Reagenslösung vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz in einer Konzentration von
2 bis 9 Mikromol je Liter Reagenslösung vorliegt.
4. Verwendung des enzymatischen Analyseverfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Bestimmung
von Glucose in einer Probe, bei der die Glucose in der genannten Probe durch Adenosintriphosphat in
Gegenwart von Hexokinase unter Bildung von Glucose-6-phosphat phosphoryliert, das Glucose-6-phosphat
in Gegenwart von Nicotinamidadenindinucleotid durch Glucose-6-phospat-dehydrogenase
unter Bildung der reduzierten Form des Nicotinamidadenindinucleotids oxidiert, und die. Menge der
reduzierten Form des Nicotinamidadenindinucleotids zur Bestimmung der in der Probe vorhandenen
Glucose gemessen wird.
5. Verwendung des enzymatischen Analyseverfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Bestimmung
von Kreatinphosphokinase in einer Probe, bei der Adenosindiphosphat und Kreatinphosphat in Gegenwart
von Kreatinphosphokinase unter Bildung von Adenosintriphosphat und Kreatin umgesetzt,
Glucose mit dem in Gegenwart von Hexokinase gebildeten Adenosintriphosphat unter Bildung von
Glucose-6-phosphat phosphoryliert, das G!ucose-6-phos;phat mit Glucose-6-phosphat-dehydrogenase in
Gegenwart von Nicotinamidadenindinucleotid unter Bildung der reduzierten Form des Nicotinamidadenindinucleotids
oxidiert und die Menge an reduziertem Nicotinamidadenindinucleotid gemessen wird
als Maß für die in der Probe vorhandene Kreatinphosphokinaseaktivität.
6. Einzelreagens zur Durchführung des enzymatischen Analyseverfahrens gemäß Anspruch 1 zur
ίο Bestimmung des Glucosegehaltes einer Probe,
enthaltend eine wasserlösliche, feste, praktisch wasserfreie, lagerungsstabile Mischung bestehend
aus Adenosintriphosphat in einer Konzentration von 0,16 bis !,6 mg je ml Reagens, Nicotinamidadenindi-
1-5 nucleotid in einer Konzentration von 0,16 bis 1,6 mg
je ml Reagens, Hexokinase in einer Konzentration von 0,16 bis 1,6 internationalen Einheiten je ml
Reagens, Glucose-ö-phosphat-dehydrogenase in einer Konzentration von 0,16 bis 1,6 internationalen
Einheiten je ml Reagens und ein Magnesiumsah in einer Konzentration von 0,6 bis 3,3 mg je ml
Reagens, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 2 bis 50 Mikromol je Liter Reagenslösung an
Oxalsäure, Oxaminsäure und/oder deren Salzen.
i-,
7. Reagens nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Konzentration des Zusatzes 2 bis 9 Mikromol je Liter Reagenslösung beträgt.
8. Einzelreagenslösung zur Durchführung des Analyseverfahrens gemäß Anspruch 1 zur Bestim-
n) mung der Kreatinphosphokinaseaktivität einer Probe,
die eine wasserlösliche, feste, praktisch wasserfreie, lagerungsstabile Mischung enthält, bestehend
aus Adenosintriphosphat in einer Konzentration von 0,16 bis 1,6 mg je ml Reagens, Kreatinphosphat in
5 einer Konzentration von 3 bis 10 mg je ml Reagens, Glucose in einer Konzentration von 1,6 bis 6,6 mg je
ml Reagens, Nicotinamidadenindinucleotid in einer Konzentration von 0,6 bis 2 mg je ml Reagens,
Hexokinase in einer Konzentration von 0,6 bis 3,3 internationalen Einheiten je ml Reagens, Glucose-6-phosphat-dehydrogenase
in einer Konzentration von 1,6 bis 5,0 internationalen Einheiten je ml Reagens und ein Magnesiumsalz in einer Konzentration
von 0,6 bis 6,6 mg je ml Reagens, gekennzeich·
.)■-, net durch einen Zusatz von 2 bis 50 Mikromol je
Liter Reagenslösung an Oxalsäure, Oxaminsäure und/oder deren Salzen.
9. Reagens nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Konzentration des Zusatzes 2 bis ?
•-,ο Mikromol je Liter Reagenslösung beträgt.
Bei der optischen Methode zur Bestimmung von Glucose katalysiert Hexokinasc (HK) die Phosphorylierung
von Glucose durch Adenosintriphosphat (ATP) wie folgt:
Glucose + ATP -> Glucose-6-phosphat + Adenosindiphosphat (ADP)
Glucose-6-phosphat (G-6-P) wird durch Nicotinamidadenin-dinucleotid (NAD) in Gegenwart von Glucose
6-phosphat-dehydrogenase (G-6-PDH) oxidiert:
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US05/465,039 US3956069A (en) | 1974-04-29 | 1974-04-29 | Enzymatic assays for glucose, creatine phosphokinase or plasma ammonia |
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DE2518862A1 DE2518862A1 (de) | 1975-11-13 |
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