JP2000189196A - 尿素窒素測定方法および尿素窒素測定用試薬 - Google Patents

尿素窒素測定方法および尿素窒素測定用試薬

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 尿素窒素の測定系において、より定量範囲の
広い測定方法及びより安価な試薬を提供する。 【解決手段】 測定方法は、少なくとも2種類の緩衝液
が含まれている液相中で、pH指示薬の存在下で尿素と
ウレアーゼを反応させて、生成するアンモニアによる液
相のpH変化を光学的に検出する。試薬は、少なくとも
pH指示薬を含有する少なくとも2種類の緩衝液からな
る第一試薬、及び少なくともウレアーゼを含有する溶液
からなる第二試薬、とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、尿素窒素(以下、UN
ともいう)測定方法および尿素窒素測定用試薬に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、病院の検査室や検査センターで使
用されている臨床検査薬は、作業効率向上の為、安定な
酵素の開発や、不安定な試薬組成物を安定化するための
各種添加剤、pH条件が検討され、溶液状態で長期間安
定な測定試薬が開発されている。さらに、定量範囲の拡
大、共存物質による影響の回避、再現性を向上させるこ
とにより再検率を低下させる事は作業効率の向上に欠か
せない。また、低コスト化を目指し、より安価な試薬の
開発が望まれている。
【0003】現在、UN測定試薬は試料をα−ケトグル
タル酸またはその塩、及び還元型ニコチンアミドアデニ
ンジヌクレオチド(以下NADHともいう)あるいは還
元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(以
下NADPHともいう)の存在下に、グルタミン酸脱水
素酵素を作用させ、微量の(内因性)アンモニアを予め
除去する工程と、ウレア−ゼを加え試料中の尿素をアン
モニアに分解し、このアンモニアの生成量に対応するN
ADHまたはNADPH[以下、両者を総じてNAD
(P)Hともいう]の減少速度を測定する工程(手順)
を順次経て測定されるNAD(P)Hの減少速度から尿
素窒素を求める方法が良く用いられている。この方法は
共存物質の影響が少なく、定量範囲が広く(以下、直線
性ともいう)、同時再現性にも優れている。さらに近
年、長期間安定な試薬や検体由来アンモニアの影響を受
けない試薬が開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、長期
間安定化させるために各種添加剤や精製度の高い原料が
必要になり、製造コストが大きくなる。また、検体由来
アンモニアの影響を受けなくするためには、アンモニア
を消去する反応系が必要となり、これもまた製造コスト
が大きくなる。他の反応系、例えば、ウレアーゼの作用
で生じたアンモニアをベルテロー(Berthelo
t)反応で発色させ測定するウレアーゼ−インドフェノ
ール法は、安価ではあるが直線性が悪く、共存物質によ
る影響がある。ウレアーゼの作用で生じたアンモニアに
よるpH上昇をpH指示薬により比色定量するウレアー
ゼ−pH指示薬法も安価ではあるが直線性が悪い。先行
技術としてウレアーゼ、緩衝剤及び変色域の異なる2種
以上のpH指示薬を含む、尿素濃度の変動の幅の大きい
検体にも有効に使用できる方法があるが(特開平05−
161500号公報)、pH指示薬は種類によってpH
による変色域、吸収特性、塩や蛋白による影響が一様で
はなく、検体種、検体中夾雑物により測定値への影響が
みられる。また、直線性を向上させるために脱カルボン
酸反応に於いて、pH指示薬と緩衝液が同じpKaであ
れば定量性よく測定可能であると紹介されている(An
alytical Biochemistry 18
1,59−65(1989))。確かに使用する緩衝液
の緩衝能のあるpH域では同じpKaのpH指示薬との
組み合わせにより定量性は向上するが、同じpKaのp
H指示薬と緩衝液であっても滴定曲線の形状は異なるた
め緩衝能からはずれたpH域では定量性は得られない。
よって、従来からある測定方法では長期間安定で、定量
範囲が広い、より安価な試薬の開発は困難だと思われ
た。従って、本願の目的は、長期間安定で、定量範囲が
広い、より安価なUN測定試薬を供することにある。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明は、少なくとも
2種類の緩衝液が含まれている液相中で、pH指示薬の
存在下で尿素とウレアーゼを反応させて、生成するアン
モニアによる液相のpH変化を光学的に検出することを
特徴とする尿素窒素の測定方法、に関する。また本発明
は、少なくともpH指示薬を含有する少なくとも2種類
の緩衝液からなる第一試薬、及び少なくともウレアーゼ
を含有する溶液からなる第二試薬とからなる尿素窒素測
定用試薬、にも関する。
【0006】以下、本発明を詳述する。長期間安定で、
定量範囲が広い、より安価なUN測定用試薬を供するた
め鋭意検討した結果、尿素がウレアーゼにより加水分解
されて生じるアンモニア量に依存して変化するpHをp
H指示薬由来のシグナルを検出することでUNを定量す
るために、尿素とウレアーゼとの反応を2種類以上の緩
衝液中で行い、そこに1種類のpH指示薬を存在させる
ことで、定量的にUNを測定することができる方法を確
立した。pH指示薬と緩衝液の選択はpH指示薬の滴定
曲線(X軸:アンモニア量、Y軸:吸光度)がアンモニ
ア量に依存して吸光度も定量的に変化するような2種類
以上の緩衝液と1種類のpH指示薬を選択、使用するこ
とにより目的は達成される。
【0007】本発明のUN測定方法の基本は、使用する
pH指示薬のpKa付近のpH域で使用する緩衝液の緩
衝能を高く、pKaから離れたpH域で緩衝能を低くす
るような2種類以上の緩衝液を組み合わせることにあ
る。しかし、試薬を構成する成分は、共存物質による影
響を回避するためや、再現性を向上するため、保存安定
性を向上するために各種添加剤を添加するのが一般的で
あり、添加剤の中にはpH指示薬の滴定曲線を変化させ
ることがあるため、これらの添加物が添加された条件で
のpH指示薬の滴定曲線(X軸:アンモニア量、Y軸:
吸光度)がアンモニア量に依存して吸光度も定量的に変
化するように2種類以上の緩衝液を選択する。一般に緩
衝液はpHを変動させないように用いるものであって、
緩衝能のないpH域での使用はされない。しかしなが
ら、本願は緩衝能のある領域から、緩衝能の弱い領域ま
での広範囲のpH域も使用することによりpH指示薬の
広範囲な変色域を利用できる。緩衝能の弱いpH域での
呈色測定はpHが安定しないため正確な測定ができない
と予想されたが、意外にも緩衝能の弱いpH域も含む広
範囲な測定域で再現性良く測定できることが確認され、
本願を完成するに至った。
【0008】本発明に用いることができるpH指示薬と
しては、ウレアーゼ活性の発現できるpH域で変色する
pH指示薬であれば良い。例えば、テトラ・ブロム・フ
ェノールブルー、ブロム・フェノールブルー、メチルオ
レンジ、ブロム・クレゾールグリーン、メチルレッド、
クロルフェノールレッド、P−ニトロフェノール、ブロ
ム・クレゾールパープル、ブロム・チモールブルー、フ
ェノールレッド、クレゾールレッド、クレゾールベンゼ
イン、メタ・クレゾールパープル、プロピル−α−ナフ
トールオレンジ、O−クレゾールフタレインコンプレク
ソンが好適に使用でき、これらの水溶性を高めるために
塩(塩とはナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、塩
酸塩等をいう)や水和物を用いることができるが、これ
らのpH指示薬に限定されるものではない。使用できる
濃度は、反応時や保存中に塩析しない濃度であれば良
く、10μMから10mMが好ましい。
【0009】本発明における緩衝液は、UN測定用試薬
を完成させるために必要な各種添加剤を添加した条件に
おいて、使用するpH指示薬の滴定曲線(X軸:吸光
度、Y軸:pH)と同じ形状の滴定曲線(X軸:酸また
はアルカリ添加量、Y軸:pH)となるように、2種類
以上の緩衝液を適宜組み合わせて使用すればよい。グッ
ド緩衝液(例えば、MES、Bis−Tris、AD
A、PIPES、ACES、MOPSO、BES、MO
PS、TES、HEPES、DIPSO、TAPSO、
POPSO、HEPPSO、EPPS、Tricin
e、Bicine、TAPS、CHES)、トリエタノ
ールアミンあるいはその塩酸塩、トリスヒドロキシメチ
ルアミノメタン、グリシルグリシン、リン酸緩衝液、酢
酸緩衝液等、緩衝液の種類は限定されない。使用できる
濃度は、ウレアーゼの作用で生じたアンモニアによりp
Hが上昇できる緩衝能を持つ濃度でpH指示薬の滴定曲
線(X軸:吸光度、Y軸:pH)と同じ形状の滴定曲線
(X軸:酸またはアルカリ添加量、Y軸:pH)となる
ように緩衝液を組み合わせることが必要である。使用で
きる濃度は、反応時や保存中に塩析しない濃度であれば
良く、0.1mMから100mMが好ましい。
【0010】ウレアーゼは、検体中の尿素を所望の反応
時間内にアンモニアに加水分解できる活性が必要であ
る。使用できる活性濃度は0.01U/ml以上であれ
ば良く、0.1U/mlから10U/mlが好ましい。
ウレアーゼの由来は特に限定されないが、ナタマメやバ
クテリア由来が好適に使用できる。
【0011】pH指示薬を含有する2種類以上の緩衝液
である第一試薬のpHは、中性付近が好ましく、特にp
H6.0から8.0が好ましい。また、検体中の共存物
質による影響を回避する為や、再現性を向上させる為に
各種添加剤を使用することができる。乳び検体による影
響の回避や同時再現性の向上には、非イオン性界面活性
剤が好適に使用できる。使用できる濃度は、0.1%か
ら3.0%が好ましい。ビリルビン検体による影響の回
避にはアルブミンが好適に使用できる。使用できる濃度
は、0.02%から1.0%が好ましい。溶血検体によ
る影響の回避には、還元剤(例えば、アスコルビン酸、
塩酸ヒドロキシルアミン、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸
カリウム)が好適に使用できる。トリンダー試薬を使用
した測定試薬は、還元剤の添加により測定値への影響が
見られるが、本発明においては還元剤による測定値への
影響を受けないという点で優れている。使用できる濃度
は、0.01mM以上で使用でき、0.02mMから
1.0mMが好ましい。検体中の蛋白による影響は、塩
類(例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリ
ウム、硫酸カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウ
ム)により回避される。使用できる濃度は0.01M以
上で使用でき、0.05Mから0.5Mが好ましい。
【0012】ウレアーゼを含有する溶液からなる第二試
薬のpHは中性付近が好ましく、特にpH6.0から
8.0が好ましい。ウレア−ゼを安定化するためにN−
アセチルシステイン、アルブミン、キレート剤(例え
ば、EDTA、NTA、CyDTA、DTPA、EDT
A−OH、GEDTA、TTHA、DHEG、IDA、
EDDA、DPTA−OH、NTP、Methyl−E
DTA、HIDA、EDDP、EDTPO、NTPO、
BAPTA、CN)、アセトヒドロキサム酸と共存させ
ても良い。
【0013】上記試薬を尿素を含む試料と混合、反応さ
せると、ウレアーゼの作用によってアンモニアが生成さ
れる。このアンモニア量依存的に反応の液相のpHが高
くなり、ここにある種のpH指示薬を存在させておけ
ば、このpH指示薬による液相の変色は尿素窒素の量を
反映させるものとなる。従って、この変化を光学的(例
えば、比色法)に検出することで、尿素窒素の含有量を
定量することができる。
【0014】
【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 (1)試薬1は以下に示す6種類を作製した。 (試薬1−A) 0.04% フェノールレッド 2.0 % ポリオキシエチレンオレイルエーテル(花
王株式会社製、商品名エマルゲン420)(以下同様) 0.05M 塩化ナトリウム を含む10mM HEPES(pH6.7) (試薬1−B) 0.04% フェノールレッド 2.0 % ポリオキシエチレンオレイルエーテル 0.05M 塩化ナトリウム を含む10mM Tricine(pH6.7) (試薬1−C:本発明) 0.04% フェノールレッド 2.0 % ポリオキシエチレンオレイルエーテル 0.05M 塩化ナトリウム を含む1mM HEPES、10mM Tricine
(pH6.7) (試薬1−D) 0.1 mM O−クレゾールフタレインコンプレクソン 1.0 % ポリオキシエチレンオレイルエーテル 5.0 mM 塩化カルシウム2水和物 0.05M 塩化ナトリウム を含む20mM EPPS(pH7.6) (試薬1−E) 0.1 mM O−クレゾールフタレインコンプレクソン 1.0 % ポリオキシエチレンオレイルエーテル 5.0 mM 塩化カルシウム2水和物 0.05M 塩化ナトリウム を含む20mM TAPSO(pH7.6) (試薬1−F:本発明) 0.1 mM O−クレゾールフタレインコンプレクソン 1.0 % ポリオキシエチレンオレイルエーテル 5.0 mM 塩化カルシウム2水和物 0.05M 塩化ナトリウム を含む10mM TAPSO、10mM EPPS(pH7.6) (2)試薬2 0.4mg/ml ウレアーゼ(ナタマメ由来、東洋紡
績株式会社)水溶液 (3)検体 尿素を用いて、尿素窒素量が0,50,100,20
0,300,400,500mg/dlとなるように調
製した各希釈列水溶液。 (4)測定方法 各希釈列水溶液12μlに各試薬1を240μl加え攪
拌し、37℃、5分間加温した後、それぞれに試薬2を
60μl加え攪拌し、37℃、5分間加温し、波長57
0nmにおける吸光度を測定した。結果を図1及び図2
に示す。図1〜図2において、◇は試薬1−A、□は試
薬1−B、○は試薬1−C(本発明)、◆は試薬1−
D、■は試薬1−E、そして●は試薬1−F(本発明)
を用いた場合を示す。
【0015】図1及び図2によれば1種類の緩衝液から
なる試薬1−A(図1内の◇)、試薬1−B(図1内の
□)、試薬1−D(図2内の◆)及び試薬1−E(図2
内の■)を用いた場合では、その検量線は直線性が得ら
れていない。これに対し、本発明の試薬1−C(図1内
の○)及び試薬1−F(図2内の●)によれば、少なく
とも尿素窒素濃度が0〜500mg/dlまでの間にお
いて、その検量線は原点を通る直線性を示し、尿素窒素
の定量法として用いることができる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、尿素窒素の濃度が低値
から高値に渡り広い範囲で尿素窒素を定量することがで
きる。また、従来法と比較して高価な酵素を用いず、安
価な試薬を提供することができる。更に、これらの試薬
は液状試薬として長期間安定的に使用できる。本発明は
かかる格段の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来法と本発明方法による検量線を示すグラフ
である。
【図2】従来法と本発明方法による検量線を示すグラフ
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2種類の緩衝液が含まれてい
    る液相中で、pH指示薬の存在下で尿素とウレアーゼを
    反応させて、生成するアンモニアによる液相のpH変化
    を光学的に検出することを特徴とする尿素窒素の測定方
    法。
  2. 【請求項2】 少なくともpH指示薬を含有する少なく
    とも2種類の緩衝液からなる第一試薬、及び少なくとも
    ウレアーゼを含有する溶液からなる第二試薬、とからな
    る尿素窒素測定用試薬。
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