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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Quantifizierung
von Cholesterin in Lipoproteinen geringer Dichte (LDL; das Cholesterin
in Lipoproteinen geringer Dichte wird im weiteren Verlauf hierin
auch als "LDL-Cholesterin" bezeichnet, wobei
die Bezeichnung "Cholesterin" in vorliegender
Beschreibung sowohl Cholesterin als Ester als auch freies Cholesterin
umfasst), das für
die Diagnose von Arteriosklerose wichtig ist.
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Stand der
Technik
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LDL
spielt beim Transport von Cholesterin im Blut eine wichtige Rolle,
und der Hauptanteil des an den Blutgefäßwänden abgelagerten Cholesterins
bei der pulpösen
Arteriosklerose rührt
von LDL her. Eine Erhöhung
der LDL-Menge im Plasma ist einer der Hauptrisikofaktoren bei pulpöser Arteriosklerose,
wie z.B. ischämischer
Herzerkrankung, sodass eine getrennte Quantifizierung von LDL-Cholesterin
klinisch wichtig ist.
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Herkömmliche
Verfahren zur Quantifizierung von LDL-Cholesterin umfassen ein Zweistufenverfahren, das
aus einem Fraktionierungsschritt und einem Schritt der Cholesterinquantifizierung
besteht, sowie ein Verfahren, bei dem die Blutspiegel von Gesamtcholesterin,
HDL-Cholesterin und Triglycerid bestimmt werden und die Menge des
LDL-Cholesterins anhand der Friedewald-Gleichung ermittelt wird.
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Der
Fraktionierungsschritt umfasst Ultrazentrifugationsverfahren, Fällungsverfahren,
immunchemische Verfahren und dergleichen. In Ultrazentrifugierungsverfahren
wird LDL abgetrennt, wodurch der Unterschied im spezifischen Gewicht
mit einer Zentrifuge ausgewertet und die darin enthaltene Menge
an Cholesterin gemessen wird. In Fällungsverfahren werden Anti-HDL-Antikörper, Polyanionen
und ein zweiwertiges Kation zugesetzt, um einen unlöslichen
Niederschlag zu bilden und das LDL-Cholesterin im Überstand
nach der Zentrifugation wird quantifiziert (WPI Zugangsnr. 85-116848/20). In immunchemischen
Verfahren werden Anti-HDL-Antikörper,
Anti- VLDL-Antikörper und
Anti-CM-Antikörper
an Latexteilchen gebunden, und die Latexteilchen werden durch Zentrifugation
oder Leiten durch ein Filter nach Agglutination entfernt, gefolgt
von der Quantifizierung des LDL-Cholesterins (WPI Zugangsnr. 84-301275/49). Diese
herkömmlichen
Verfahren sind jedoch hinsichtlich Einfachheit oder Kosten problematisch.
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Anhand
der Friedewald-Gleichung wird die Menge des LDL-Cholesterins durch
Abziehen der Menge des HDL-Cholesterins von der Menge des Gesamtcholesterins
und durch weiteres Abziehen von 1/5 der Triglyceridmenge berechnet.
Da dieses Verfahren jedoch den Einfluss der Ernährung und individuelle Unterschiede
nicht berücksichtigt,
ist dieses Verfahren hinsichtlich der Genauigkeit problematisch.
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Kürzlich wurde über ein
Verfahren zur Quantifizierung von LDL-Cholesterin berichtet, das
keinen Fraktionierungsschritt erfordert (WPI Zugangsnr. 83-766269/38).
In diesem Verfahren ist die Spezifität für LDL jedoch nicht ausreichend.
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Offenbarung
der Erfindung
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahren
zur Quantifizierung von LDL-Cholesterin, durch das LDL-Cholesterin
ohne erforderlichen komplizierten Zentrifugationsschritt auf einfache
Weise getrennt quantifiziert wird.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass die
Menge an LDL-Cholesterin quantifiziert werden kann, indem anderes
Cholesterin im Lipoprotein als Cholesterin geringer Dichte im ersten Schritt
entfernt und das restliche Cholesterin im darauf folgenden zweiten
Schritt gemessen wird, was zur Entwicklung der vorliegenden Erfindung
führte.
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Die
vorliegende Erfindung stellt folglich ein Verfahren zur Quantifizierung
von Cholesterin in Lipoproteinen geringer Dichte in einer Testprobe
bereit, die Lipoproteine geringer Dichte, Lipoproteine hoher Dichte, Lipoproteine
sehr geringer Dichte und/oder Chylomikron enthalten kann, wobei
das Verfahren einen ersten Schritt des Ent fernens von Cholesterin
in Lipoproteinen hoher Dichte, Lipoproteinen sehr geringer Dichte
und Chylomikron in einer Testprobe und einen zweiten Schritt der
Quantifizierung des restlichen Cholesterins in der Testprobe umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Quantifizierung von
LDL-Cholesterin bereit, in dem LDL-Cholesterin ohne erforderlichen
komplizierten Zentrifugationsschritt auf einfache Weise getrennt
quantifiziert wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
die Korrelation zwischen den Ergebnissen der Messung des LDL-Cholesterins
in Beispiel 1 und der anhand der Friedewald-Gleichung berechneten
Menge.
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2 zeigt
die Korrelation zwischen den Ergebnissen der Messung des LDL-Cholesterins
in Beispiel 2 und der anhand der Friedewald-Gleichung berechneten
Menge.
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3 zeigt
die Korrelation zwischen der Konzentration des LDL-Cholesterins
in Abwesenheit oder Gegenwart von HDL, VLDL und CM und der gemäß vorliegender
Erfindung in Beispiel 1 gemessenen Extinktion.
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Beste Art
der Durchführung
der Erfindung
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In
Lipoproteinen enthaltenes Cholesterin umfasst Cholesterin als Ester
(Cholesterinester) und freies Cholesterin. In dieser Beschreibung
umfasst die Bezeichnung "Cholesterin", sofern nicht anders
angegeben, beides.
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Die
Testprobe, die dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unterzogen
wird, kann jede beliebige Probe sein, die Lipoproteine, wie z.B.
HDL, LDL, VLDL und CM, enthalten kann. Beispiele für die Testproben umfassen
Körperflüssigkeiten,
wie z.B. Blut, Serum und Plasma sowie Verdünnungen davon, obwohl die Testproben
nicht darauf beschränkt
sind.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst einen ersten und einen
zweiten Schritt. Im ersten Schritt wird das Cholesterin in HDL,
VLDL und CM in der Testprobe entfernt, und im zweiten Schritt wird
das in der Testprobe verbleibende Cholesterin quantifiziert. Da
das Cholesterin in HDL, VLDL und CM im ersten Schritt entfernt wird,
ist das im zweiten Schritt quantifizierte Cholesterin hauptsächlich das
Cholesterin in LDL in der Testprobe.
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Die
Bezeichnung "entfernen" im ersten Schritt
bedeutet hierin, dass das Cholesterin abgebaut wird und die Abbauprodukte
im darauf folgenden zweiten Schritt nicht mehr nachgewiesen werden
können.
Die Verfahren zum selektiven Entfernen des Cholesterins in anderen
Lipoproteinen als LDL, d.h. HDL, VLDL, CM und dergleichen, umfassen
nachstehend angeführte
Verfahren.
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Cholesterin-Esterase
und Cholesterin-Oxidase werden auf die Testprobe in Gegenwart eines
Tensids, das auf andere Lipoproteine als Lipoproteine geringer Dichte
wirkt, einwirken gelassen, und das gebildete Wasserstoffperoxid
wird entfernt.
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Verfahren
zum Entfernen von Wasserstoffperoxid umfassen ein Verfahren, bei
dem Wasserstoffperoxid mittels Katalase zu Wasser und Sauerstoff
zersetzt wird; sowie ein Verfahren, bei dem ein Wasserstoffdonor
auf Phenolbasis oder Anilinbasis mit Wasserstoffperoxid umgesetzt
wird, um das Wasserstoffperoxid in ein farbloses Chinon überzuführen, obwohl
die Verfahren zur Entfernung von Wasserstoffperoxid nicht auf diese Verfahren
beschränkt
sind.
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Die
Konzentration der Cholesterin-Esterase im Reaktionsgemisch im ersten
Schritt kann vorzugsweise etwa 0,2 bis 1,0 U/ml betragen, und die
Cholesterin-Esterase kann vorzugsweise aus einem Bakterium stammen,
das zur Gattung Pseudomonas gehört.
Die Konzentration der Cholesterin-Oxidase beträgt vorzugsweise etwa 0,1 bis
0,7 U/ml, und die Cholesterin-Oxidase stammt vorzugsweise aus einem
Bakterium oder einem Hefepilz. Die Konzentration der Katalase kann
vorzugsweise etwa 40 bis 100 U/ml und die Konzentration der Peroxidase,
mit der das Wasserstoffperoxid umgesetzt wird, beträgt vorzugsweise
etwa 0,4 bis 1,0 U/ml. Die Konzentration des Wasserstoffperoxiddonors
auf Phenolbasis oder Anilinbasis beträgt vorzugsweise etwa 0,4 bis
0,8 mmol/l.
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Bevorzugte
Tenside, die auf andere Lipoproteine als LDL einwirken können und
im ersten Schritt verwendet werden, umfassen Polyalkylenoxidderivate
mit einem HLB-Wert
von nicht weniger als 13 und nicht mehr als 15, vorzugsweise von
nicht weniger als 13 und nicht mehr als 14. Beispiele für hierin
verwendete Derivate umfassen Kondensationsprodukte mit höheren Alkoholen,
Kondensationsprodukte mit höheren
Fettsäuren,
Kondensationsprodukte mit höheren
Fettsäureamiden,
Kondensationsprodukte mit höheren
Alkylaminen, Kondensationsprodukte mit höheren Alkylmercaptanen und
Kondensationsprodukte mit Alkylphenolen. Das Verfahren zur Ermittlung
des HLB von Tensiden ist allgemein bekannt und wird beispielsweise
von Hiroshi HORIGUCHI in "New
Surfactants", Sankyo
Shuppan (1986), beschrieben.
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Bevorzugte
spezifische Beispiele für
Polyalkylenoxidderivate mit HLB-Werten von nicht weniger als 13 und
nicht mehr als 15 umfassen Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylencetylether,
Polyoxyethylenoleylether, Ether von Polyoxyethylen mit einem höheren Alkohol,
Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylennonylphenylether und
dergleichen, deren HLB-Wert nicht weniger als 13 und nicht mehr
als 15 beträgt,
obwohl das Tensid nicht darauf beschränkt ist.
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Als
im ersten Schritt verwendetes Tensid kann auch ein kationisches
Tensid eingesetzt werden. In diesem Fall werden kationische Tenside
bevorzugt, die ein quaternäres
Ammoniumsalz als hydrophile Gruppe aufweisen und folgender Formel
(I) entsprechen:
worin die R unabhängig voneinander
unverzweigte C
1-C
8-Alkylgruppen
darstellen und R
1 eine C
3-C
20-Alkylgruppe darstellt.
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Die
Konzentration der oben angeführten
im ersten Schritt eingesetzten Tenside beträgt vorzugsweise etwa 0,1 bis
10 g/l, noch bevorzugter etwa 0,5 bis 5,0 g/l.
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Die
Reaktion im ersten Schritt erfolgt vorzugsweise in einem Puffer
mit einem pH von 5 bis 8, und der Puffer kann vorzugsweise ein aminhältiger Puffer
sein, wie z.B. Trispuffer, Triethanolamin oder Good-Puffer. Insbesondere
werden Bis-Tris, PIPES, MOPSO, BES, HEPES und POPSO, die Good-Puffer
sind, bevorzugt. Die Konzentration des Puffers beträgt vorzugsweise
etwa 10 bis 500 mM.
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Um
die Reaktion mit LDL zu hemmen und den Grad der Entfernung anderer
Lipoproteine zu erhöhen, kann
ein zweiwertiges Metallion im Reaktionsgemisch enthalten sein. Bevorzugte
Beispiele für
das zweiwertige Metallion umfassen Kupferionen, Eisenionen und Magnesiumionen.
Davon werden Magnesiumionen besonders bevorzugt. Die Konzentration
der zweiwertigen Metallionen kann vorzugsweise etwa 5 bis 200 mM betragen.
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Im
ersten Schritt kann zum Reaktionsgemisch optional eine Lipoprotein-Hydrolase
zugesetzt werden. Die Zugabe dieses Enzyms wird bevorzugt, da speziell
das Cholesterin in VLDL rasch reagiert. Die Konzentration dieses
Enzyms im Reaktionsgemisch kann vorzugsweise etwa 5,0 bis 10,0 U/ml
betragen.
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Die
Reaktionstemperatur im ersten Schritt kann vorzugsweise etwa 25 °C bis 40 °C betragen,
wobei 37 °C
besonders bevorzugt sind. Die Reaktionszeit kann etwa 2 bis 10 Minuten
betragen.
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Im
folgenden zweiten Schritt wird das im der Testprobe verbleibende
Cholesterin quantifiziert. Dies kann durchgeführt werden, indem beispielsweise
ein Tensid zugesetzt wird, das zumindest auf LDL wirkt, und das
Wasserstoffperoxid durch die Wirkung der im ersten Schritt zugesetzten
Cholesterin-Esterase und Cholesterin-Oxidase quantifiziert wird.
Dabei kann das Tensid, das zumindest auf LDL wirkt, ein Tensid sein,
das selektiv ausschließlich
auf LDL wirkt, oder ein Tensid, das auf sämtliche Lipoproteine wirkt.
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Bevorzugte
Beispiele für
das Tensid, das auf sämtliche
Lipoproteine wirkt, umfassen Polyalkylenoxidderivate mit HLB-Werten
von nicht weniger als 11 und nicht mehr als 13, vorzugsweise nicht
weniger als 12 und nicht mehr als 13. Beispiele für die hierin
verwendeten Derivate umfassen Kondensationsprodukte mit höheren Alkoholen,
Kondensationsprodukte mit höheren
Fettsäuren,
Kondensationsprodukte mit höheren
Fettsäureamiden,
Kondensationsprodukte mit höheren
Alkylaminen, Kondensationsprodukte mit höheren Alkylmercaptanen und
Kondensationsprodukte mit Alkylphenolen.
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Bevorzugte
spezifische Beispiele für
die Polyalkylenoxidderivate mit HLB-Werten von nicht weniger als
11 und nicht mehr als 13 umfassen Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylencetylether,
Polyoxyethylenoleylether, Ether von Polyoxyethylen mit einem höheren Alkohol,
Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylennonylphenylether und
dergleichen, deren HLB-Wert nicht weniger als 11 und nicht mehr
als 13 beträgt,
wobei das Tensid aber nicht darauf beschränkt ist.
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Beispiele
für Tenside,
die selektiv auf LDL allein wirken, umfassen anionische Tenside.
Obwohl die hierin verwendeten anionischen Tenside keinen Einschränkungen
unterliegen, werden solche mit einem oder mehreren aromatischen
Ringen, an die eine oder mehrere unverzweigte oder verzweigte C
4-C
18-Alkylgruppen gebunden
sind, bevorzugt. Dabei kann der aromatische Ring vorzugsweise ein
solcher sein, der aus Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen besteht,
wie z.B. Benzol, Naphthalin und Diphenyl. Noch bevorzugter sind solche,
in denen eine oder mehrere hydrophile Gruppen, wie z.B. Sulfonatgruppen,
an den oben angeführten aromatischen
Ring gebunden sind. Bevorzugte Beispiele für solche anionische Tenside
umfassen solche der nachstehenden Formeln (II) bis (VI):
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In
den Formeln (II) bis (VI) stehen die R unabhängig voneinander für unverzweigte
oder verzweigte C4-C18-Alkylgruppen.
Bevorzugte Beispiele für
die anionischen Tenside, die im zweiten Schritt verwendet werden
können,
umfassen auch Natriumsulfate höherer
Alkohole und dergleichen.
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Die
Konzentration der im zweiten Schritt verwendeten Tenside beträgt vorzugsweise
etwa 0,1 bis 100 g/l, noch bevorzugter etwa 1 bis 50 g/l.
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Andere
bevorzugte Reaktionsbedingungen im zweiten Schritt sind gleich wie
die bevorzugten Reaktionsbedingungen im ersten Schritt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen detaillierter
beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die nachfolgenden Beispiele beschränkt ist. Beispiel
1 Erste
Reagenzien
BES-Puffer,
pH 6,0 | 100
mmol/l |
HDAOS:
N-(2-Hydroxysulfopropyl)-3,5-dimethyoxyanilin | 0,7
mmol/l |
Cholesterin-Esterase
von einem Bakterium der Gattung Pseudomonas (Handelsbezeichnung "CEN", von Asahi Chemical
Industry Co. Ltd. erhältlich) | 0,8
U/ml |
Cholesterin-Oxidase
von einem Bakterium Streptomyces (Handelsbezeichnung "COO", von der Gattung Toyobo
Co. Ltd. erhältlich) | 0,5
U/ml |
Katalase | 80
U/ml |
Magnesiumchlorid | 10
mmol/l |
Emulgen
B66, (Polyoxyethylenderivat (HLB = 13,2)), von der KAO CORPORATION
erhältlich | 0,2
% |
Zweite
Reagenzien
BES-Puffer,
pH 7,0 | 50
mmol/l |
4-Aminoantipyrin | 4,0
mmol/l |
Peroxidase | 2,4
U/ml |
Natriumazid | 0,1
% |
Emulgen
A60 (Polyoxyethylenderivat (HLB = 12,8)), von der KAO CORPORATION
erhältlich | 5,0
% |
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Zu
jeder dieser 4 Proben, die ein Volumen von 4 μl aufwiesen und gereinigtes
HDL, LDL, VLDL und CM jeweils in einer Konzentration von 100 mg/dl
enthielten, wurden 300 μl
der oben beschriebenen ersten Reagenzien, die zuvor auf 37 °C vorerwärmt worden
waren, zugesetzt, und jedes der resultierenden Gemische wurde 5
Minuten lang bei 37 °C
reagieren gelassen. Danach wurden 100 μl der zweiten Reagenzien zu
jedem Gemisch zugesetzt, und jedes der resultierenden Gemische wurde
5 Minu ten lang reagieren gelassen, wonach eine Messung der Extinktion
bei 600 nm folgte. Basierend auf den gemessenen Extinktionen wurden
die Mengen des Cholesterins sowie das Verhältnis zwischen der so ermittelten
Menge und der Menge des Cholesterins in der Probe, das als einfangener
Anteil definiert ist, ermittelt. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle
1 angeführt. Tabelle
1
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Wie
aus Tabelle 2 hervorgeht, wird der Hauptanteil des Cholesterins
in LDL eingefangen, während
das Cholesterin in anderen Lipoproteinen nicht wesentlich eingefangen
wurde, sodass das Cholesterin in LDL selektiv quantifiziert werden
kann. Beispiel
2 Erste
Reagenzien
PIPES-Puffer,
pH 7,0 | 50
mmol/l |
HDAOS: | 0,7
mmol/l |
Cholesterin-Esterase
von einem Bakterium der Gattung | |
Pseudomonas
(Handelsbezeichnung "CEN", von Asahi Chemical
Industry Co. Ltd. erhältlich) | 0,8
U/ml |
Cholesterin-Oxidase
von einem Bakterium der Gattung Streptomyces (Handelsbezeichnung "COO", von Toyobo Co.
Ltd. erhältlich) | 0,5
U/ml |
Katalase | 80
U/ml |
Magnesiumchlorid | 10
mmol/l |
Emulgen
B66, von der KAO CORPORATION erhältlich | 0,2
% |
Zweite
Reagenzien
PIPES-Puffer,
pH 7,0 | 50
mmol/l |
4-Aminoantipyrin | 4,0
mmol/l |
Peroxidase | 2,4
U/ml |
Natriumazid | 0,1 |
Triton
X100 | 3,0
% |
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Es
wurden die gleichen Vorgänge
wie in Beispiel 1 wiederholt und die Reaktivität für jedes Lipoprotein gemessen.
Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 2 angeführt. Tabelle
2
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Beispiel 3
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Unter
Verwendung von Seren normaler Individuen als Testproben wurden die
Vorgänge
in den Beispielen 1 oder 2 wiederholt, um die Konzentrationen von
LDL-Cholesterin zum messen. Als Kontrollen wurden die Konzentrationen
von LDL-Cholesterin in den Seren unter Anwendung der Friedewald-Gleichung
(Clin. Chem. 41, 1414 (1995)) gemessen. Die Ergebnisse werden in
den 1 und 2 gezeigt, welche die Korrelation
zwischen den durch diese Verfahren erzielten Ergebnissen zeigen.
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Wie
aus den
1 und
2 hervorgeht,
stimmten die Messergebnisse beider Verfahren gut überein, wodurch
bewiesen werden konnte, dass Cholesterin in LDL mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
genau quantifiziert werden kann. Beispiel
4 Erste
Reagenzien
Good-Puffer,
pH 7,0 | 50
mmol/l |
HDAOS: | 0,7
mmol/l |
Cholesterin-Esterase | 0,8
U/ml |
Cholesterin-Oxidase | 0,5
U/ml |
Katalase | 80
U/ml |
Magnesiumchlorid | 10
mmol/l |
kationisches
Tensid (Lauryltrimethylammoniumchlorid) | 0,1
% |
Zweite
Reagenzien
4-Aminoantipyrin | 4,0
mmol/l |
Peroxidase | 2,4
U/ml |
Natriumazid | 0,1
% |
nichtionisches
Tensid (Polyoxyethylenlaurylether) | 0,1
% |
- (Das nichtionische Tensid wurde in der
zweiten Reaktion eingesetzt.)
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20 μm einer Probe
wurden mit 180 μl
der ersten Reagenzien, die zuvor auf 37 °C erwärmt worden waren, vermischt,
und das resultierende Gemisch wurde 5 Minuten lang bei 37 °C reagieren
gelassen. Danach wurden 60 μl
der zweiten Reagenzien zugesetzt, und das resultierende Gemisch
wurde 5 Minuten lang reagieren gelassen, wonach eine Messung der
Extinktion bei 600 nm folgte.
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3 zeigt
das Verhältnis
zwischen der Konzentration des LDL-Cholesterins und der Extinktion.
Wie aus 3 hervorgeht, kann das LDL-Cholesterin
spezifisch und konzentrationsabhängig
sogar in Gegenwart von HDL, VLDL und CM gemessen werden.
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Beispiel 5
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Unter
Verwendung von Seren als Testproben wurden die gleichen Vorgänge wie
in Beispiel 4 wiederholt, um die Konzentration des LDL-Cholesterins
zu bestimmen. Als Kontrollen wurden die Konzentrationen von LDL-Cholesterin
in den Seren unter Anwendung der Friedewald-Gleichung (Clin. Chem.
41, 1414 (1995)) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angeführt. Wie
aus Tabelle 3 hervorgeht, stimmten die durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhaltenen Ergebnisse gut mit den gemäß der Friedewald-Gleichung
berechneten Ergebnissen überein. Tabelle
3