DE2724758B2 - - Google Patents
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Description
Die quantitative Bestimmung von Mono-, Di- und insbesondere von Triglyceriden in Körperflüssigkeiten
von Tieren und Menschen wird bei der klinischen Diagnose vieler Krankheiten oder Störungen, wie
Artherosklerose, Diabetes mellitus, Nephrose, Gallenundurchgängigkeit bzw. Gallenverschlüsse, oder verschiedener
metabolischer Schädigungen bzw. Störungen, die auf endokrine Störungen zurückzuführen sind,
verwendet. Bei der klinischen Analyse ist es im allgemeinen erforderlich, daß der Glycerinester zuerst
unter Freisetzung von Glycerin und Fettsäuren hydrolysiert wird. Verschiedene Verfahren, wie die
Spektrophotometrie, werden dann zur Bestimmung der Menge an Glycerin oder Fettsäuren, die bei der
Hydrolyse freigesetzt werden, verwendet.
Bis vor kurzem wurden bei den Verfahren, die zur Hydrolyse von Triglyceriden in einer Körperflüssigkeit
verwendet werden, entweder die Glycerinester mit starker alkalischer Lösung, wie Natrium- oder Kaliumhydroxid,
gespalten, oder es wurde ein Umesterungsmittel verwendet. Bei diesen Verfahren ist eine mühevolle
und zeitraubende Abtrennung der Lipide aus anderen Serumbestandteilen vor der Hydrolyse erforderlich, und
sie sind für eine schnelle, routinemäßige, klinische Analyse ungeeignet. Vor kurzem wurden enzymatische
Verfahren für die Hydrolyse von Serum-Triglyceriden entwickelt. Trotz der Eignung der enzymatischen
Verfahren, verglichen mit älteren Verfahren, ist eine Reihe von Schwierigkeiten verblieben.
Die erste Lipase, die bei der Hydrolyse von Serum-Triglyceriden versucht wurde, war Pankreas-Lipase,
die aus Säugetierpankreas isoliert wurde. Es wurde gefunden, daß dieses Enzym nicht zufriedenstellend ist,
da es die Serum-Triglyceride in einer vernünftigen Zeitdauer nicht vollständig hydrolysieren kann. In der
US-PS 37 59 793 wird die Verwendung einer Lipase, die
aus dem Schimmelpilz Rhizopu? arrhizus (R. arrhizus)
isoliert wird, für die Hydrolyse von Serum-Triglyceriden beschrieben. Das freie Glycerin wird dann nach einer
Reihe enzymatischer Reaktionen bestimmt Dieses . Verfahren besitzt eine Reihe von Nachteilen. Eine große
Menge an hochgereinigter R. arrhizus-Lipase (280 Einheiten Lipase für die Hydrolyse der Triglyceride in
einer 10 μΐ Serumprobe) ist zur vollständgen Hydrolyse
der Serum-Triglyceride erforderlich. Die Mengen, die an gereinigter R. arrhizus-Lipase erforderlich sind,
bewirken, daß dieses Verfahren so teuer wird, daß es für
routinemäßige klinische Analysen ungeeignet ist Weiterhin ist das System für ein einstufiges Analysenverfahren
nicht geeignet
In der US-PS 37 03 591 wird die Verwendung eines Gemisches aus einer Lipase, bevorzugt einer mikrobiellen
Lipase, mit einer Protease für die Hydrolyse von Serum-Triglyceriden beschrieben. Die Reinheit der
Lipase hat auch weiterhin einen wesentlichen Einfluß auf die Wirksamkeit der Hydrolyse. In der US-PS
38 62 009 wird angegeben, daß die hydrolytische Wirksamkeit von R. arrhizus-Lipase verbessert werden
kann, wenn man die Verseifung in Anwesenheit einer Carboxyl-Esterase und eines Alkalimetall- oder Erdalkalimetall-alkylsulfats
durchführt In der US-PS 38 98 130 wird ein Verfahren zur schnellen Hydrolyse von Triglyceriden unter Verwendung eines Gemisches
aus Pankreas-Lipase, einer mikrowellen Lipase und einem Gallensalz beschrieben. Damit das Verfahren
wirksam arbeitet, sind alle drei Komponenten wesentlich.
Aus der Veröffentlichung von G. Bucolo und H. David in Clinical Chemistry 19/5, 476-482 (1973) ist ein
!■> Verfahren zur Bestimmung von Serumtriglycrideii
bekannt bei dem eine enzymatische Hydrolyse der Triglyceride unter Verwendung einer Mischung einer
mikrowellen Lipase (R. delemar Lipase) und einer Protease (ct-Chymotripsin) durchgeführt wird.
■to Gegenstand der Erfindung ist ein Reagenz für die
Hydrolyse eines Glycerinesters in wäßrigem Medium enthaltend Rhizopus arrhizus-Lipase, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß es ein Gemisch aus 15 bis 95 Einheiten Rhizopus arrhizus-Lipase und 5 bis 85
■f) Einheiten Candida cylindracea-Lipase pro 100 Einheiten
an gesamter, vorhandener Lipase enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Reagenz nach der Erfindung ein Gemisch aus 35 bis 80
Einheiten R. arrhizus-Lipase und 20 bis 65 Einheiten C.
w cylindracea-Lipase. Solche Gemische ermöglichen die
schnellste Hydrolyse.
Überraschenderweise hat die Kombination der Lipasen aus R-arrhizus und C. cylindracea eine
synergistische Wirkung, mit der viele der Nachteile, die
« den bekannten Verfahren anhaften, beseitigt werden
können. Bei der Verwendung des Gemisches aus den genannten Lipasen kann man die Glycerinester, die in
wäßrigem Medium vorhanden sind, unter Verwendung relativ geringer Mengen von leicht verfügbaren Lipasen
fco mit technischer Qualität vollständig hydrolysieren. Die
Erfindung ermöglicht weiterhin zum ersten Mal, daß ein einziges Reagenz für die colorimetrische Bestimmung
von Serum-Triglyceriden verwendet werden kann und daß Serum-Triglyceride in klinischen Laboratorien in
b5 einfacher, zweckdienlicher, billiger und schneller Weise
bestimmt werden können.
Die Erfindung umfaßt deshab auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Reagenzes zur Hydrolyse eines
Glycerinesters in einem wäßrigen Medium bei einem pH-Wert von 5,5 bis 9,0.
Das Reagenz nach der Erfindung dient zur Untersuchung
von wäßrigen Körperflüssigkeiten, die Mono-, Di- oder Triglyceride enthalten. Die Körperflüssigkeit
kann ein Extrakt, wie aus Gewebehomogenat, sein oder
sie kann eine Körperflüssigkeit, wie Blut, Serum, Plasma, lymphatische Flüssigkeit oder cerebrospinale Flüssigkeit,
sein.
Die Erfindung kann zusammen mit irgendeinem der bekannten Verfahren für die quantitative Bestimmung
der vorhandenen Menge an Glycerin oder Fettsäuren verwendet werden, oder sie kann als Teil eines
einzigartigen colorimetrischen Systems verwendet werden, das hier beschrieben wird. Die Erfindung ist
besonders nützlich, wenn sie als einstufige colorimetrische Analyse für Serum-Triglyceride verwendet wird.
In den beigefügten Zeichnungen ist die synergistische Wirkung eines Gemisches aus R-arrtüzus- und C.
cylindracea-Lipasen mit unterschiedlichen Anteilen an
Lipasen in dem Gemisch in F i g. 1 dargestellt.
In F i g. 2 ist die Wirkung verschiedener Konzentrationen der individuellen Lipasen dargestellt, verglichen
mit der Hydrolyse, die man mit einer synergistischen Zusammensetzung aus beiden Lipasen erhält.
Die optimale Hydrolyse der in einem wäßrigen Medium vorhandenen Triglyceride tritt auf, ■ enn das
Verhältnis von Candida cylindracea zu Khizopus arrhizus 0,8 bis 1,0 beträgt.
Bei der Hydrolyse von Triglyceriden, die in einer 25 μΙ
Probe von Menschenserum vorhanden sind, wurde gefunden, daß ein Gemisch aus 70 Einheiten R.
arrhizus-Lipase zu 64 Einheiten C. cylindracea-Lipase optimale Ergebnisse bei 37°C und einem pH-Wert von
7,6 ergibt
Der genaue Anteil der einzelnen Lipasen in dem erfindungsgemäßen Reagenz wird etwas variieren,
abhängig von der besonderen, gewünschten Anwendung. Wenn z. B. der pH-Wert der Reaktion geändert
wird, werden sich die optimale Menge der Lipasen wie auch ihr Verhältnis in der Zusammensetzung ändern.
Wenn eine schnellere Reaktion ablaufen soll, kann die Menge an vorhandener Lipase einfach erhöht werden.
Ähnlich kann, wenn eine längere Inkubationszeit gewünscht wird, die Menge an Lipasen, die zur
Hydrolyse der Triglyceride erforderlich ist, vermindert werden. Eine Einheit der Lipaseaktivität ist die Menge
an Fettsäure, die durch 1 μΜοΙ Natrium- oder Kaliumhydroxid in 1 min bei 25°C und einem pH-Wert
von 8,1 für C. cylindracea-Lipase und bei einem pH-Wert von 8,9 für R. arrizus-Lipase neutralisiert wird.
Als zusätzliche Bestandteile kann das Reagenz nach der Erfindung in einer bevorzugten Ausfüh-ungsform
Adenosin-5'-triphosphat, Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid, ein Tetrazoliumsalz, Glycerokinase, «-Glycerinphosphat-dehydrogenase
und Diaphoi ase enthalten.
Die enzymatische Hydrolyse wird unter Verwendung des erfindungsgemäßen Lipasereagenzes innerhalb
eines pH-Bereiches von 5,5 bis 9,O durchgeführt Das zu
untersuchende wäßrige Medium ist bevorzugt Serum. Der optimale pH-Wert für die Bestimmung der
vorhandenen Triglyceride wird von dem besonderen Schema abhängen, das zur Durchführung der Analyse
von Glycerin oder den Fettsäuren, die während der Hydrolyse freigegeben werden, verwendet wird. Die
erfindungsgemäße Verwendung kann leicht an eine
ίο Reihe analytischer Verfahren angepaßt werden. Die
Inkubation kann bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 45° C durchgeführt werden. Bevorzugt wird eine
Temperatur von 35 bis 37° C verwendet Bei Temperaturen über 45° C wird das Enzym zerstört
Die erforderliche Inkubationszeit wird von dem pH-Wert der Medien, der Probengröße, der Inkubationstemperatur
und dem Verhältnis und der Menge an verwendeter Lipase abhängen. Im allgemeinen wurde
gefunden, daß eine Inkubationszeit von 7 bis 10 min eine
vollständige Hydrolyse bei einem pH-Wert von 7,6 und
einer Temperatur von 37° C ergibt, wenn 70 Einheiten R.
arrhizus-Lipase und 64 Einheiten C. cylindracea-Lipase mit 20 bis 40 μΐ Menschenserum vermischt werden.
Für die Bestimmung des während der Hydrolyse der Glyceride freigesetzten Glycerins sind verschiedene
Verfahren verfügbar. Bei einem Verfahren wird das Glycerin zur Umwandlung von Adenosin-triphosphat in
Adenosin-diphosphat in Anwesenheit von Glycerokinase verwendet. Das Adenosindiphosphat wird dann zur
M) Umwandlung von Phosphoenolpyruvat zu Pyruvat
verwendet. Verfolgt man die Abnahme in der Absorption, die sich ergibt, wenn Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid
zu der oxydierten Form in Anwesenheit von Pyruvat überführt wird, so kann das Glycerin, das in dem
r> Medium vorhanden ist, bestimmt werden. Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der Menge an Glycerin, die
in dem Medium vorhanden ist, das zusammen mit der oben beschriebenen Lipasezusammensetzung verwendet
wird unter Bildung eines einstufigen, colorimetrisehen Verfahrens, verwendet die Umwandlung von
Glycerin in Glycerin-1-phosphat durch Adenosin-5'-triphosphat, das im folgenden als ATP bezeichnet wird, zur
Erzeugung von reduziertem Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid, das im folgenden als NADH bezeichnet wird.
4> aus der oxydierten Form, die im folgenden als NAD
bezeichnet wird. Das NADH wird dann zur Reduktion des Tetrazoliumsalzes zu dem reduzierten Chromophoren
verwendet. Normalerweise ist das verwendete Tetrazoliumsalz 2-p-]odphenyl-3-nitrophenyl-5-phenyltetrazoliumchlorid
(JNT). Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da die Bildung des Chromogens mit einem an sich
bekannten, klinischen Colorimeter verfolgt werden kann. Bestimmt man die Menge an gebildeter Farbe, so
kann die Menge an vorhandenem Glycerin bestimmt
■>5 werden. Die allgemeine Reaktionssequenz wird durch die folgenden Gleichungen zusammengefaßt.
Glycerokinase
(I) Glycerin + ATP Glycerin-1-phosphat + ADP
(I) Glycerin + ATP Glycerin-1-phosphat + ADP
(II) Glycerin-l-phosphat + NAD;
i-Cilycerinphüsphatdehydrogenasc
=± Dihydroxyacctonphospnat + NADII
Dhphorase
(111) NADII + JNT NAD + reduziertes JNT (Chiomophor)
(111) NADII + JNT NAD + reduziertes JNT (Chiomophor)
Die Menge an Farbe, die sich bei der obigen Reaktionssequenz bildet, ist direkt proportional zu der
Glyceridkonzentration, wenn die Hydrolyse mit dem erfindungsgemäßen Reagenz durchgeführt wurde.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Eine für die colorimetrische Bestimmung von Triglyceriden in menschlichem Serum geeignete Reagenzzusammensetzung
enthält die folgenden Bestandteile in 1 ml Pufferlösung mit einem auf 7,6 eingestellten
pH-Wert und enthält 1 mMol Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan
(TRIS).
Magnesiumchlorid 0,6 mg
Adenosin-5'-triphosphat 1,8 mg
Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid
(NAD) 2-(p-Indophenyl)-3-p-nitrophenyl-
Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid
(NAD) 2-(p-Indophenyl)-3-p-nitrophenyl-
5-phenyltetrazoliumchlorid 0,25 mg
Diaphorase 5,52 Einheiten
Glycerin-Kinase 0,92 Einheiten
Λ-Glycerinphosphat-dehydrogenase 13,8 Einheiten
Lipase von Rhizopus arrhizus 70 Einheiten
Lipase von Candida cylindracea 64 Einheiten
Natriumchlorid 0,1 mMol
Calciumchlorid 0,005 mMol
Äthylendiamin-tetraessigsäure
Äthylendiamin-tetraessigsäure
(EDTA) 0,0005 mMol
15
20
25
Serumprobe Triglyceridkonzentrationen (mg/dl)
Chemische Enzymatische
Hydrolyse Hydrolyse
Menschenserum mit einer Triglyceridkonzentration von etwa 560 mg/dl wird nach zur Zeit verwendeten
chemischen Verseifungsverfahren bestimmt, wobei man das Reagens von Beispiel 1 für die Analyse verwendet,
ausgenommen, daß die Lipase von R. arrhizus von 0 bis 140 Einheiten/Versuch variiert wurde. Die Probengröße
beträgt bei jedem Test 25 μΐ. Das allgemeine Analysenverfahren
ist in Beispiel 1 beschrieben. Die Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt Bei den Bedingungen
dieses Versuchs zeigen die Ergebnisse an, daß mit 64 Einheiten C. cyündracea-Lipase/Test eine vollständige
Hydrolyse in 10 min erreicht werden, wenn 70 Einheiten
R. arrhizus-Lipase vorhanden sind.
313 | 313 |
305 | 305 |
691 | 681 |
23 | 23 |
151 | 161 |
347 | 343 |
404 | 418 |
Beispiel 2 |
Die ersten neun der obigen Bestandteile werden in einem lyophilisierten Gemisch zur Erhöhung der
Stabilität vereinigt Die restlichen drei Bestandteile werden in dem TRIS-Puffer gelöst
Das allgemeine Verfahren zur Durchführung der Triglyceridbestimmung in Menschenserum in den
folgenden Beispielen ist wie folgt
Das vorstehend beschriebene Reagenz wird etwa 5 min bei 37° C erhitzt und 25 μΐ Serum werden
zugegeben. Das Serumgemisch wird etwa 10 min inkubiert und dann aus der Wärmequelle entfernt Das
Endvolumen der Probe wird mit 0,05 η Chlorwasserstoffsäure auf 3 ml eingestellt Ablesungen erfolgen an
einem Spektrophotometer oder einem Colorimeter, das auf eine Wellenlänge von 500 nm eingestellt wurde. Die
sich bildende Farbe ist direkt proportional zu der Triglyceridkonzentration.
Die Proben von menschensera mit einem weiten Bereich an Triglyceridkonzentrationen werden unter
Verwendung an sich bekannter chemischer Hydrolysen mit Natriumhydroxid in Methanol analysiert Die
gleichen Proben werden unter Verwendung der enzymatischen Zusammensetzung und des Verfahren,
die oben beschrieben wurden, analysiert Ein Vergleich der Ergebnisse, die man nach den beiden Verfahren
erhält, ist in Tabelle I aufgeführt- Die Ergebnisse zeigen,
daß die Hydrolyse von Triglyceriden in den Seraproben mit der Lipasezusammensetzung vergleichbar mit der
Hydrolyse ist, die durch Verseifung erhalten wurde.
Tabelle II | % Hydrolyse |
Rhizopus arrhizus- | |
Lipasekonzentration | |
Einheiten/Test | 14,8 |
0 | 22,8 |
3,5 | 30,8 |
7,0 | 85,9 |
17,5 | 97,0 |
35,0 | 100,0 |
70,0 | 100,0 |
140,0 | |
In diesem Beispiel wird das gleiche Verfahren wie ir
Beispiel 2 verwendet, ausgenommen, daß die Konzentration an C. cylindracea-Lipase von 0 bis 64
Einheiten/Test variiert wird, während die R. arrhizus-Lipasenkonzentration
konstant bei 70 Einheiten/Tesi gehalten wird. Aus den Ergebnissen der Tabelle HI is)
erkennbar, daß eine vollständige Hydrolyse vor Triglyceriden erreicht wird, wenn 64 Einheiten C
cylindraeca-Lipase in der Reagenzzusammensetzung vorhanden sind.
Tabelle ΠΙ
60
65
Candida cylindracea-Lipasekonzentration,
% Hydrolyse
1 | 134 | 128 |
2 | 63 | 62 |
3 | 215 | 234 |
0 | 33,7 |
2,1 | 65,8 |
6,4 | 83,3 |
10,7 | 92,8 |
21,4 | 95,4 |
42,8 | 97,9 |
64,0 | 100,0 |
Die Werte der Tabellen I und II sind graphisch in Fig. 1 zusammengefaßt. Die verschiedenen Lipasekonzentrationen
sind als Einheiten von R. arrhizus- und C. cylindracea-Lipase/lOO Einheiten Gesamtlipasegemisch
ausgedrückt. Die theoretische Aktivtät der verschiedenen Lipasegemische, wenn kein Synergismus beobachtet
wurde, ist als gestrichelte Linie auf der Zeichnung dargestellt.
Vergleichsversuch A
Unter Verwendung des oben allgemein beschriebenen Verfahrens wird eine Reagenzzusammensetzung,
die ähnlich wie die von Beispiel 1 ist, ausgenommen, daß keine C. cylindracea-Lipase vorhanden ist und daß
verschiedene Konzentrationen an R. arrhizus-Lipase verwendet werden, werden die Trigiyceride, die in einer
Serumprobe vorhanden sind, die etwa 530 mg/dl Trigiyceride enthält, hydrolysiert. Die Ergebnisse sind
graphisch in Fig. 2 dargestellt. Die Werte zeigen an,
daß ohne vorhandene C. cylindracea-Lipase die R. arrhizus-Lipase auf das lOfache, d h. bis zu 700
Einheiten, erhöht werden kann, ohne daß eine vollständige Hydrolyse der Trigiyceride erhalten wird.
Vergleichsversuch B
Das Verfahren von Vergleichsversuch A oben wird mit verschiedenen Konzentrationen an C. cylindracea-Lipase,
das in dem Reagens vorhanden ist, wiederholt. Es ist keine R. arrhizus-Lipase vorhanden. Die
Ergebnisse dieser Untersuchung, die ebenfalls graphisch in F i g. 2 dargestellt sind, zeigen, daß ohne in dem
Gemisch vorhandene R. arrhizus-Lipase eine 5fache Erhöhung in der C. cylindracea-Lipasekonzentration,
d. h. bis zu 320 Einheiten, weniger als 20% der vorhandenen Trigiyceride hydrolysiert.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Reagenz für die Hydrolyse eines Glycerinesters in wäßrigem Medium enthaltend Rhizopus arrhizus-Lipase,
dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gemisch aus 15 bis 95 Einheiten Rhizopus arrhizus-Lipase und 5 bis 85 Einheiten Candida
cylindracea-lipase pro 100 Einheiten an gesamter, vorhandener Lipase enthält
2. Reagenz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gemisch aus 35 bis 80 Einheiten
Rhizopus arrhizus-Lipase und 20 bis 65 Einheiten Candida cylindracea- Lipase pro 100 Einheiten an
gesamter, vorhandener Lipase enthält
3. Reagenz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Candida cylindracea-Lipase
zu Rhizopus arrhizus-Lipase 0,8 bis 1,0 beträgt.
4. Reagenz nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß es zusätzlich Adenosin-5'-triphosphat,
Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid, ein Tetrazoliumsalz,
Glycerokinase, oc-Glycerinphosphatdehydrogenase
und Diaphorase enthält
5. Verwendung des Reagens nach Anspruch 1 zur Hydrolyse eines Glycerinesters in wäßrigem Medium
bei einem pH-Wert von 5,5 bis 9,0.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige Medium Serum ist.
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