JP2008180588A - Reagent and method for detecting acrolein and/or acrolein adduct - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクロレイン及び/又はアクロレイン付加物を検出するための試薬及び方法に関する。 The present invention relates to reagents and methods for detecting acrolein and / or acrolein adducts.
現在、癌や高血圧、動脈硬化、糖尿病など生活習慣病のほとんどにおいて、活性酸素や過酸化脂質などの酸化ストレスが大きな原因の一つとなっている。酸化ストレスは、生体を構成している重要なタンパク質や脂質などを酸化させ、DNAを損傷させるため、生体の正常な機能を阻害し老化を早め、前述のような生活習慣病を引き起こすことになる。このため、疾患を予防するためには酸化ストレスを最小限に食い止めることが必要となってくる。 Currently, in most lifestyle-related diseases such as cancer, hypertension, arteriosclerosis, and diabetes, oxidative stress such as active oxygen and lipid peroxide is one of the major causes. Oxidative stress oxidizes important proteins and lipids that make up living organisms and damages DNA, thus inhibiting normal functions of the organism and accelerating aging, leading to lifestyle-related diseases such as those mentioned above . For this reason, in order to prevent diseases, it is necessary to stop oxidative stress to a minimum.
酸化ストレスの大きさを調べるマーカーとして、8−ヒドロキシデオキシグアノシン(8−OHdG)やアクロレイン、及びその不可物などがある。中でもアクロレインは、石油、石炭などの燃焼、タバコの煙や排気ガス、油脂の加熱で生成するα,β−不飽和アルデヒドであり、細胞の毒性が強い物質である。最近では、酸化ストレスに伴う化学反応として最も代表的な脂質過酸化反応によって、アクロレインが生成することが明らかにされたため、生体に対するアクロレインの影響について注目が集まっている。例えば、アクロレインの含有量を指標として脳卒中・無症候性脳梗塞を診断する方法が報告されている(特許文献1)。このため、今後、その成果を医療や健康管理の現場で役立てるためには、アクロレイン又はその付加物を、簡便かつ迅速に分析する技術を確立しておくことが重要である。 As a marker for examining the magnitude of oxidative stress, there are 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG), acrolein, and improper substances thereof. Among them, acrolein is an α, β-unsaturated aldehyde generated by burning petroleum, coal, etc., tobacco smoke and exhaust gas, and heating of oils and fats, and is a substance having strong cell toxicity. Recently, it has been clarified that acrolein is produced by a lipid peroxidation reaction that is the most typical chemical reaction associated with oxidative stress. For example, a method of diagnosing stroke / asymptomatic cerebral infarction using the content of acrolein as an index has been reported (Patent Document 1). For this reason, it is important to establish a technique for analyzing acrolein or its adducts simply and quickly in order to make use of the results in the field of medical treatment and health care.
試料中のアクロレイン又はアクロレイン付加物を定量する方法として、モノクローナル抗体を用いた免疫学的手法が利用され、その測定のために、例えば抗アクロレイン抗体及びアクロレイン(ACR)測定用ELISAキット(日本油脂)が市販されている。この方法の利点は、酵素抗体方法のような簡便なイムノアッセイをはじめ、イムノスロットブロット法により、多検体を同時にかつ半定量的に測定できることである。また、免疫組織、細胞染色などにより酸化ストレス発生部位の局在などを調べることができる。一方、抗原調製や得られた抗体のエピトープの同定に際して十分な考察が必要なこと、操作が煩雑であり結果が得られるまでに時間がかかる(通常約2時間)という問題点もある。 As a method for quantifying acrolein or an acrolein adduct in a sample, an immunological technique using a monoclonal antibody is used. For the measurement, for example, an anti-acrolein antibody and an ELISA kit for measuring acrolein (ACR) (Nippon Yushi) Is commercially available. The advantage of this method is that multiple samples can be measured simultaneously and semi-quantitatively by immunoslot blotting, including simple immunoassays such as the enzyme antibody method. In addition, the localization of the oxidative stress occurrence site can be examined by immune tissue, cell staining and the like. On the other hand, there are problems that sufficient consideration is required for antigen preparation and epitope identification of the obtained antibody, and that the operation is complicated and it takes time to obtain the result (usually about 2 hours).
一方、種々の化学物質を分析する慣習的な方法として吸光光度法(比色分析法)が利用されている。特に比色分析法は目視定量を基本とし、大掛かりな装置、熟練した技術を必要としないため、誰でも手軽に扱うことが出来る簡易分析法へと結びつけることができる。さらに溶液中での分析(ウェットケミストリー)だけでなく、リトマス紙のような試験紙をはじめとした固相媒体中での分析(ドライケミストリー)へと展開することができるため、装置の小型化、分析手順の大幅な縮小、分析時間の短縮、簡単な分析操作へと発展することができる。 On the other hand, an absorptiometric method (colorimetric analysis) is used as a conventional method for analyzing various chemical substances. In particular, the colorimetric analysis method is based on visual quantification, and does not require a large-scale apparatus or skilled technique, so that it can be linked to a simple analysis method that anyone can easily handle. Furthermore, not only analysis in solution (wet chemistry) but also analysis in solid phase media (dry chemistry) including test papers such as litmus paper, miniaturization of equipment, The analysis procedure can be greatly reduced, the analysis time can be shortened, and the analysis operation can be simplified.
従って、比色分析法などの簡便な方法を用いてアクロレイン又はアクロレイン付加物を検出及び定量することができる方法及び手段が望まれている。 Therefore, a method and a means capable of detecting and quantifying acrolein or an acrolein adduct using a simple method such as a colorimetric analysis method are desired.
本発明は、アクロレイン又はアクロレイン付加物を高感度で分析することができる試薬を開発し、容易かつ迅速にアクロレイン又はアクロレイン付加物を検出する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to develop a reagent capable of analyzing acrolein or an acrolein adduct with high sensitivity and to provide a method for easily and rapidly detecting acrolein or an acrolein adduct.
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、アクロレイン又はアクロレイン付加物との反応によって色変化を示す色素化合物を合成することに成功し、この色素化合物を用いて高感度かつ簡便にアクロレイン又はアクロレイン付加物を検出することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor succeeded in synthesizing a dye compound showing a color change by reaction with acrolein or an acrolein adduct, and using this dye compound, high sensitivity and The inventors have found that acrolein or an acrolein adduct can be easily detected, and have completed the present invention.
すなわち本発明は、下記式(I)で表される構造:
Aは、炭素原子1及び炭素原子2と共に環状構造を形成する基であり、
Xは、置換若しくは非置換の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは非置換の複素環基から選択される基であり、ここでXはAを含む環と縮合環を形成していてもよく、
R1及びR2は、それぞれ独立して、酸素原子、硫黄原子、二級アミン又は三級アミンであり、ここで、R1及び/又はR2が三級アミンである場合には、炭素数1〜10のアルキル鎖を有するアミノ基である。〕
を有する化合物を含むことを特徴とするアクロレイン又はアクロレイン付加物検出用試薬である。
That is, the present invention provides a structure represented by the following formula (I):
A is a group that forms a cyclic structure with
X is a group selected from a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group and a substituted or unsubstituted heterocyclic group, wherein X may form a condensed ring with the ring containing A;
R 1 and R 2 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a secondary amine, or a tertiary amine. Here, when R 1 and / or R 2 is a tertiary amine, the number of carbon atoms An amino group having 1 to 10 alkyl chains. ]
A reagent for detecting acrolein or an acrolein adduct, comprising a compound having
上記検出用試薬において、式(I)におけるAは、例えば置換若しくは非置換の芳香族炭化水素基若しくは複素環基である。 In the detection reagent, A in the formula (I) is, for example, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group.
また式(I)におけるXとしては、置換若しくは非置換の、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレン、ビフェニル、クマリン、ベンゾチアゾール、フルオレセイン、ローダミン、アゾベンゼン、ピリジン、ビピリジン、キノリン及びフェナントロリンからなる群より選択される化合物の基が挙げられる。 X in formula (I) is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted benzene, naphthalene, anthracene, pyrene, biphenyl, coumarin, benzothiazole, fluorescein, rhodamine, azobenzene, pyridine, bipyridine, quinoline and phenanthroline. And a group of the compound.
上記検出用試薬において、式(I)におけるA及びXが一緒にナフチル基を形成することが好ましい。 In the detection reagent, it is preferable that A and X in the formula (I) together form a naphthyl group.
また上記検出用試薬において、式(I)におけるR1及びR2は、例えば一方が硫黄原子であり、他方が三級アミンである。 In the detection reagent, one of R 1 and R 2 in formula (I) is, for example, a sulfur atom and the other is a tertiary amine.
上記検出用試薬において、式(I)は、例えば下記式(II):
であることが好ましい。また式(I)は、下記式(III):
In the detection reagent, the formula (I) is, for example, the following formula (II):
It is preferable that Formula (I) is represented by the following formula (III):
本発明はまた、被検サンプルと上記検出用試薬とを接触させ、該検出用試薬の色の変化を検出することを特徴とする被検サンプル中のアクロレイン又はアクロレイン付加物の検出方法である。 The present invention is also a method for detecting acrolein or an acrolein adduct in a test sample, wherein the test sample is brought into contact with the detection reagent to detect a change in the color of the detection reagent.
上記方法において、色の変化の検出は、例えば目視観察、吸光光度法、反射スペクトル分析法などの方法によって行うことができる。 In the above method, the color change can be detected by methods such as visual observation, absorptiometry, reflection spectrum analysis, and the like.
本発明により、アクロレイン又はアクロレイン付加物を検出するための検出用試薬及び検出方法が提供される。かかる検出用試薬を用いた場合には、アクロレイン又はアクロレイン付加物を、高感度で、短時間にかつ複雑な機器を用いることなく検出することが可能である。従って、本検出用試薬及び本検出方法は、生化学、医療、分析化学の分野において有用である。 According to the present invention, a detection reagent and a detection method for detecting acrolein or an acrolein adduct are provided. When such a detection reagent is used, it is possible to detect acrolein or an acrolein adduct with high sensitivity, in a short time, and without using a complicated instrument. Therefore, this detection reagent and this detection method are useful in the fields of biochemistry, medicine, and analytical chemistry.
本発明は、式(I)の構造を有する化合物とアクロレイン又はアクロレイン付加物とを接触させると、それらがシッフ塩基を形成するため、共役系の伸長による新たな吸収帯の出現によって色の変化が生じることに基づいている。この色変化における吸収スペクトルの変化を測定することにより、アクロレイン又はアクロレイン付加物の定性分析及び定量分析を行うことができる。 In the present invention, when a compound having the structure of formula (I) and acrolein or an acrolein adduct are brought into contact with each other, they form a Schiff base, so that a color change occurs due to the appearance of a new absorption band due to the extension of the conjugated system. Based on what happens. By measuring the change in absorption spectrum due to this color change, qualitative analysis and quantitative analysis of acrolein or an acrolein adduct can be performed.
以下に、本発明に係る検出用試薬と、それを用いたアクロレイン又はアクロレイン付加物の検出方法について説明する。 Below, the detection reagent which concerns on this invention, and the detection method of acrolein or an acrolein adduct using the same are demonstrated.
1.検出用試薬
本発明に係るアクロレイン又はアクロレイン付加物検出用試薬(以下、本検出用試薬ともいう)は、一般式(I):
Aは、炭素原子1及び炭素原子2と共に環状構造を形成する基であり、
Xは、置換若しくは非置換の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは非置換の複素環基から選択される基であり、ここでXはAを含む環と縮合環を形成していてもよく、
R1及びR2は、それぞれ独立して、酸素原子、硫黄原子、二級アミン又は三級アミンであり、ここで、R1及び/又はR2が三級アミンである場合には、炭素数1〜10のアルキル鎖を有するアミノ基である。〕
で表される構造を有する化合物を含むことを特徴とする。
1. Reagent for detection The acrolein or acrolein adduct detection reagent according to the present invention (hereinafter also referred to as the present detection reagent) has the general formula (I):
A is a group that forms a cyclic structure with
X is a group selected from a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group and a substituted or unsubstituted heterocyclic group, wherein X may form a condensed ring with the ring containing A;
R 1 and R 2 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a secondary amine, or a tertiary amine. Here, when R 1 and / or R 2 is a tertiary amine, the number of carbon atoms An amino group having 1 to 10 alkyl chains. ]
It contains the compound which has the structure represented by these.
本発明者は、アクロレイン又はアクロレイン付加物と反応後、シッフ塩基を形成し、色変化を促す部位としてチアゾリノンヒドラゾン基を選択した。また、共役系を伸長し、可視領域に吸収帯が生じるように、チアゾリノンヒドラゾン基にナフチル基を導入した。そのため、本検出用試薬とアクロレイン又はアクロレイン付加物を混合すると、色素化合物とアクロレイン又はアクロレイン付加物が反応し、シッフ塩基を形成することによって共有結合が形成される。これと同時に、共役系が伸長するため、可視領域(650nm近傍)に新しい吸収帯が生じ、無色透明の状態から濃緑色〜青色に変色する。このため、試薬の色の変化を測定することによって極微量のアクロレイン又はアクロレイン付加物を検出することが可能である。 The present inventor selected a thiazolinone hydrazone group as a site that forms a Schiff base after reaction with acrolein or an acrolein adduct and promotes a color change. In addition, a naphthyl group was introduced into the thiazolinone hydrazone group so that the conjugated system was elongated and an absorption band was generated in the visible region. Therefore, when this detection reagent is mixed with acrolein or an acrolein adduct, the dye compound and acrolein or acrolein adduct react to form a Schiff base to form a covalent bond. At the same time, since the conjugated system extends, a new absorption band is generated in the visible region (near 650 nm), and the color changes from a colorless and transparent state to dark green to blue. For this reason, it is possible to detect a trace amount of acrolein or an acrolein adduct by measuring a change in the color of the reagent.
従って、上記一般式(I)において、Aは、炭素原子1及び炭素原子2と共に環状構造を形成する基であれば任意の基であってよい。例えば、Aは、炭素原子1及び炭素原子2と、炭素原子、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子からなる群より選択される原子によって環状構造が形成される原子数4〜30の基でありうる。より具体的には、Aは、置換若しくは非置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは非置換の複素環基、又は直鎖若しくは分枝型のシクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、環状型オキシエチレン鎖、シクロデキストリンなどでありうる。またAは、X基の他に、置換基を有していてもよい。そのような置換基としては、例えば限定されるものではないが、アルキル基(メチル、エチル、n−プロピルなど)、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、フェノキシなど)、ハロゲン原子(フルオロ、クロロ、ブロモなど)、アラルキル基(ベンジル、フェネチルなど)、アリール基(フェニル、トルイル、ビフェニル、ナフチル、ピレニルなど)、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、モルホリノ基などが挙げられる。Aは、上記の置換基の1又は複数を有するものであってよい。
Accordingly, in the above general formula (I), A may be any group as long as it is a group that forms a cyclic structure with the
好ましい実施形態において、式(I)におけるAは、置換若しくは非置換の芳香族炭化水素、置換若しくは非置換の複素環化合物などである。 In a preferred embodiment, A in Formula (I) is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon, a substituted or unsubstituted heterocyclic compound, and the like.
また、式(I)において、Xは、置換若しくは非置換の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは非置換の複素環基から選択される任意の基である。芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、フェニレン基が含まれ、具体的には限定されるものではないが、フェノール(1〜5価)、トルエン、キシレン、安息香酸、サリチル酸、アニリン、ニトロベンゼン、アラルキル(ベンジル基、フェネチル基など)などが含まれる。また芳香族炭化水素基は、炭素数10〜30、好ましくは炭素数10〜18の多環芳香族基であってもよく、例えばビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アセナフチレニル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ベンゾアントリル基、ナフタセニル基、ピセニル基、フルオレニル基、などが含まれる。さらに複素環基としては、炭素数6〜20、好ましくは炭素数6〜12の、1〜数個のヘテロ原子(酸素、窒素、硫黄など)を有する三員、四員、五員、六員又は七員の複素環基を用いることができ、例えばピロリル基、ピロリレン基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、チエニル基、フリル基、フリレン基、キノリル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、インドリジニル基、フェナジニル基、カルバゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、アクリジニル基、フェナジニル基などが含まれる。 In the formula (I), X is an arbitrary group selected from a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group and a substituted or unsubstituted heterocyclic group. The aromatic hydrocarbon group includes, for example, a phenyl group and a phenylene group, and is not specifically limited. However, phenol (1-5 valent), toluene, xylene, benzoic acid, salicylic acid, aniline, nitrobenzene. Aralkyl (benzyl group, phenethyl group, etc.) and the like. The aromatic hydrocarbon group may be a polycyclic aromatic group having 10 to 30 carbon atoms, preferably 10 to 18 carbon atoms, such as a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, an acenaphthylenyl group, an anthryl group, A phenanthryl group, a pyrenyl group, a benzoanthryl group, a naphthacenyl group, a picenyl group, a fluorenyl group, and the like are included. Further, as the heterocyclic group, a 3-membered, 4-membered, 5-membered, 6-membered carbon atom having 1 to several hetero atoms (oxygen, nitrogen, sulfur, etc.) having 6 to 20, preferably 6 to 12 carbon atoms. Alternatively, a seven-membered heterocyclic group can be used, for example, pyrrolyl group, pyrrolylene group, pyridyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, pyridazinyl group, thienyl group, furyl group, furylene group, quinolyl group, quinoxalinyl group, naphthyridinyl group, Examples include quinazolinyl group, phenanthridinyl group, indolizinyl group, phenazinyl group, carbazolyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, acridinyl group, phenazinyl group and the like.
置換基としては、例えば限定されるものではないが、アルキル基(メチル、エチル、n−プロピルなど)、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、フェノキシなど)、ハロゲン原子(フルオロ、クロロ、ブロモなど)、アラルキル基(ベンジル、フェネチルなど)、アリール基(フェニル、トルイル、ビフェニル、ナフチル、ピレニルなど)、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、モルホリノ基などが挙げられる。Xは、上記の置換基の1又は複数を有するものであってよい。 Examples of substituents include, but are not limited to, alkyl groups (methyl, ethyl, n-propyl, etc.), alkoxy groups (methoxy, ethoxy, phenoxy, etc.), halogen atoms (fluoro, chloro, bromo, etc.), aralkyl Examples include groups (benzyl, phenethyl, etc.), aryl groups (phenyl, toluyl, biphenyl, naphthyl, pyrenyl, etc.), amino groups, nitro groups, cyano groups, morpholino groups, and the like. X may have one or more of the above substituents.
式(I)において、Xに相当する具体的な基の化合物は、限定されるものではないが、置換若しくは非置換の、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレン、ビフェニル、クマリン、ベンゾチアゾール、フルオレセイン、ローダミン、アゾベンゼン、ピリジン、ビピリジン、キノリン、フェナントロリンなどの芳香族炭化水素及び複素環化合物であることが好ましい。より好ましくは、下に示す構造を有する基である。 In the formula (I), the compound of the specific group corresponding to X is not limited, but is substituted or unsubstituted benzene, naphthalene, anthracene, pyrene, biphenyl, coumarin, benzothiazole, fluorescein, rhodamine Aromatic hydrocarbons and heterocyclic compounds such as azobenzene, pyridine, bipyridine, quinoline and phenanthroline are preferred. More preferably, it is a group having the structure shown below.
上記構造において、Rは、互いに独立に、水素原子、炭素数1〜10の直鎖型若しくは分枝型のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖型若しくは分枝型のエーテル、フェニル基、フェニル基の一部をアミノ基、ハロゲン、ニトロ基に置換したフェニル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸若しくはその塩若しくはエステル若しくはアミド、スルホン酸若しくはその塩若しくはエステル若しくはアミド、チオール基、水酸基若しくはその塩、ケトン、ハロゲン、糖などであるが、これらに限定されるものではない。nは1〜4の整数であって、nが2以上の場合、各Rは、互いに同一であっても異なっていてもよい。 In the above structure, R is independently of each other a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched ether having 1 to 10 carbon atoms, a phenyl group, Phenyl group in which a part of phenyl group is substituted with amino group, halogen, nitro group, amino group, cyano group, nitro group, carboxylic acid or its salt or ester or amide, sulfonic acid or its salt or ester or amide, thiol group , Hydroxyl groups or salts thereof, ketones, halogens, sugars and the like, but are not limited thereto. n is an integer of 1 to 4, and when n is 2 or more, each R may be the same as or different from each other.
好ましい実施形態において、式(I)におけるXは、置換若しくは非置換の芳香族炭化水素、複素環化合物などである。また別の好ましい実施形態において、Xは、Aを含む環と縮合環、例えばナフチル基、アントラセニル基、テトラセニル基、ピレニル基、ピリジル基、ビフェニル基、クマリン基、ベンゾチアゾール基、フルオレセイン基、ローダミン基、アゾベンゼン基、ビピリジン基、キノリン基、フェナントロリン基などが挙げられる。さらにこれらの官能基は、置換基を有していてもよい。そのような置換基としては、例えば限定されるものではないが、アルキル基(メチル、エチル、n−プロピルなど)、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、フェノキシなど)、ハロゲン原子(フルオロ、クロロ、ブロモなど)、アラルキル基(ベンジル、フェネチルなど)、アリール基(フェニル、トルイル、ビフェニル、ナフチル、ピレニルなど)、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、モルホリノ基などが挙げられる。 In a preferred embodiment, X in formula (I) is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon, a heterocyclic compound, or the like. In another preferred embodiment, X is a ring containing A and a condensed ring such as a naphthyl group, anthracenyl group, tetracenyl group, pyrenyl group, pyridyl group, biphenyl group, coumarin group, benzothiazole group, fluorescein group, rhodamine group. Azobenzene group, bipyridine group, quinoline group, phenanthroline group and the like. Furthermore, these functional groups may have a substituent. Examples of such substituents include, but are not limited to, alkyl groups (methyl, ethyl, n-propyl, etc.), alkoxy groups (methoxy, ethoxy, phenoxy, etc.), halogen atoms (fluoro, chloro, bromo, etc.) ), Aralkyl groups (such as benzyl and phenethyl), aryl groups (such as phenyl, toluyl, biphenyl, naphthyl, and pyrenyl), amino groups, nitro groups, cyano groups, and morpholino groups.
特に好ましい実施形態においては、式(I)におけるA及びXは、それらが一緒にナフチル基を形成する。 In a particularly preferred embodiment, A and X in formula (I) together form a naphthyl group.
また、式(I)において、R1及びR2は、それぞれ独立して、酸素原子、硫黄原子、二級アミン又は三級アミンである。R1及び/又はR2が三級アミンである場合には、炭素数1〜10のアルキル鎖(例えば、メチル、エチル、n−プロピルなど)を有するアミノ基であることが好ましい。なお、R1及びR2は、互いに同一であっても異なっていてもよい。 In Formula (I), R 1 and R 2 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a secondary amine, or a tertiary amine. When R 1 and / or R 2 is a tertiary amine, it is preferably an amino group having an alkyl chain having 1 to 10 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-propyl, etc.). R 1 and R 2 may be the same as or different from each other.
好ましい実施形態において、R1及びR2は、一方が硫黄原子であり、他方が三級アミンである。特に好ましくは、R1及びR2は、一方が硫黄原子であり、他方がメチル基を有する三級アミンである。 In a preferred embodiment, one of R 1 and R 2 is a sulfur atom and the other is a tertiary amine. Particularly preferably, R 1 and R 2 are tertiary amines, one of which is a sulfur atom and the other of which has a methyl group.
式(I)で表される構造を有する化合物の具体例として、以下の式(II)で表される化合物が挙げられる:
特に好ましくは、式(I)で表される構造を有する化合物は、以下の式(III)で表される化合物である:
式(III)で表される化合物は、遊離状態において無色であるが、アクロレインやアクロレイン付加物の1種であるFDP−リジンと結合した際には、濃緑色を呈する。 The compound represented by the formula (III) is colorless in a free state, but exhibits a dark green color when bound to FDP-lysine, which is one of acrolein and an acrolein adduct.
式(I)の構造を有する化合物は、当技術分野で公知の方法に従って、当業者であれば容易に合成することができる。例えば、式(II)で表される化合物は、図2に示すように、化合物1と化合物2を、トリエチルアミン(TEA)及び2,3,4,5−テトラヒドロフラン(THF)の存在下にて反応させ、化合物3を得た後、化合物3におけるアミンを任意の置換基(R3)で置換することにより得ることができる。例えば式(III)で表される化合物を得る場合には、化合物3をヨウ化メチルと、炭酸カリウム及び適当な溶媒の存在下で反応させることにより化合物3におけるアミンをメチル基で置換することができる。化合物を合成後、再結晶、再沈殿又はカラムクロマトグラフィーなどの操作を用いて、精製を行う。
Compounds having the structure of formula (I) can be easily synthesized by those skilled in the art according to methods known in the art. For example, as shown in FIG. 2, the compound represented by the formula (II) is obtained by reacting
2.アクロレイン及びアクロレイン付加物の検出方法
本検出用試薬は、アクロレイン又はアクロレイン付加物と接触させると、図1A及びBの反応式に示されるようにそれらがシッフ塩基を形成するため、共役系の伸長による新たな吸収帯の出現によって色の変化が生じる。従って、本検出用試薬とアクロレイン又はアクロレイン付加物を含む可能性のあるサンプルとを接触させ、色の変化を検出することによって、サンプル中のアクロレイン又はアクロレイン付加物を検出することができる。本検出用試薬は、競合物質又は阻害物質の存在下でもアクロレイン又はアクロレイン付加物と反応することができ、また極微量のアクロレイン又はアクロレイン付加物とも反応するため、高精度にアクロレイン又はアクロレイン付加物を検出することができる。なお、本発明において、アクロレイン又はアクロレイン付加物の「検出」とは、サンプルにおけるアクロレイン又はアクロレイン付加物の存在の有無を検出することだけではなく、アクロレイン又はアクロレイン付加物を定量的に検出することも含む。
2. Detection method of acrolein and acrolein adducts When this detection reagent is brought into contact with acrolein or acrolein adducts, they form a Schiff base as shown in the reaction formulas of FIGS. 1A and 1B. A color change is caused by the appearance of a new absorption band. Therefore, acrolein or an acrolein adduct in a sample can be detected by bringing the detection reagent into contact with a sample that may contain acrolein or an acrolein adduct and detecting a color change. This detection reagent can react with acrolein or an acrolein adduct even in the presence of a competitor or inhibitor, and also reacts with a trace amount of acrolein or an acrolein adduct. Can be detected. In the present invention, “detection” of acrolein or an acrolein adduct not only detects the presence or absence of acrolein or an acrolein adduct in a sample, but also quantitatively detects acrolein or an acrolein adduct. Including.
本検出用試薬を用いて検出の対象となるアクロレインとは、分子式C3H4O、分子量56.06の不飽和アルデヒドである(CAS登録番号107−02−8)。アクロレインは、揮発性で引火性が強く、刺激臭を有する液体であり、また環境及び生物に対して毒性を有することからその検出は非常に重要である。アクロレイン付加物とは、アクロレイン2分子と1級アルキルアミンとの反応によって形成されるピペリジン構造を有する化合物の総称であり、例えばアクロレインにタンパク質のリジン残基が付加したアクロレイン付加アミノ酸であるFDP−リジン(N−ホルミルピペリジノリジン)がある。アクロレイン及びFDP−リジンの構造を以下に示す。 Acrolein to be detected using this detection reagent is an unsaturated aldehyde having a molecular formula of C 3 H 4 O and a molecular weight of 56.06 (CAS registration number 107-02-8). The detection of acrolein is very important because it is a volatile, flammable liquid with a pungent odor and is toxic to the environment and organisms. An acrolein adduct is a general term for compounds having a piperidine structure formed by a reaction between two molecules of acrolein and a primary alkylamine. For example, FDP-lysine is an acrolein-added amino acid in which a lysine residue of a protein is added to acrolein. (N-formylpiperidinolysine). The structures of acrolein and FDP-lysine are shown below.
また被検サンプルとしては、アクロレイン又はアクロレイン付加物を含有することが疑われるサンプルであれば特に限定されるものではなく、液体サンプル又は固体サンプルのいずれでもよい。具体的には、例えばアクロレイン又はアクロレイン付加物を含有する可能性のある溶液、生物由来サンプル(尿、唾液、脳脊髄液等)、環境由来サンプル(工業用排水、汚泥、大気、排気ガス等)、食品由来サンプルなどが挙げられる。 The test sample is not particularly limited as long as it is suspected of containing acrolein or an acrolein adduct, and may be either a liquid sample or a solid sample. Specifically, for example, solutions that may contain acrolein or acrolein adducts, biological samples (urine, saliva, cerebrospinal fluid, etc.), environmental samples (industrial wastewater, sludge, air, exhaust gas, etc.) And food-derived samples.
使用する本検出用試薬は、適当な溶媒、緩衝液(例えばMeOH:リン酸緩衝液)などに溶解させて使用してもよいし、又は適当な担体(膜、試験紙など)に固定して使用してもよい。 The detection reagent to be used may be used after being dissolved in an appropriate solvent or buffer solution (for example, MeOH: phosphate buffer solution) or fixed to an appropriate carrier (membrane, test paper, etc.). May be used.
アクロレイン又はアクロレイン付加物の検出は、典型的には、サンプルを本検出用試薬と接触させ、検出用試薬の色の変化を検出することを含む。本発明において「接触」とは、サンプル中に存在するアクロレイン又はアクロレイン付加物と本検出用試薬における色素化合物とが結合するように近接する状態にすることを意味し、例えば、液体サンプルと本検出用試薬の溶液とを混合すること、本検出用試薬を固定した担体(膜、試験紙など)に液体サンプルを浸潤させること、固体サンプルに対して本検出用試薬を塗布すること、本検出用試薬に固体サンプルを浸漬することなどの操作が含まれる。 Detection of acrolein or an acrolein adduct typically involves contacting the sample with the detection reagent and detecting a change in the color of the detection reagent. In the present invention, “contact” means that acrolein or an acrolein adduct present in a sample and a dye compound in the detection reagent are brought into close proximity so as to bind, for example, a liquid sample and the main detection. Mixing with a reagent solution, infiltrating a liquid sample into a carrier (membrane, test paper, etc.) on which the detection reagent is fixed, applying the detection reagent to a solid sample, Operations such as immersing a solid sample in a reagent are included.
サンプルと本検出用試薬とを接触させる条件は、使用するサンプルの種類及び量、接触形態などを考慮して当業者であれば適宜選択することができる。例えばサンプル中に含まれるアクロレイン又はアクロレイン付加物の量が0〜500μM程度であると推定される場合には、100〜20000μM、好ましくは5000μMの本検出用試薬を使用する。また接触は、室温(約20〜30℃、好ましくは約25℃)で、約5〜30分、好ましくは約10〜20分行う。 Conditions for bringing the sample into contact with the detection reagent can be appropriately selected by those skilled in the art in consideration of the type and amount of the sample to be used, the contact form, and the like. For example, when the amount of acrolein or an acrolein adduct contained in a sample is estimated to be about 0 to 500 μM, 100 to 20000 μM, preferably 5000 μM of this detection reagent is used. The contact is performed at room temperature (about 20 to 30 ° C., preferably about 25 ° C.) for about 5 to 30 minutes, preferably about 10 to 20 minutes.
サンプルと本検出用試薬とを接触させた後、当技術分野で公知の方法を用いて検出用試薬の色の変化を検出する。色の変化は、例えば目視観察、吸光光度法(分光光度計、プレートリーダーなどを用いる)、反射スペクトル分析法などによって検出することができる。色の変化が観察された場合には、サンプル中のアクロレイン又はアクロレイン付加物の存在が示される。 After contacting the sample with the present detection reagent, a change in the color of the detection reagent is detected using methods known in the art. The change in color can be detected by visual observation, absorptiometry (using a spectrophotometer, a plate reader, etc.), reflection spectrum analysis, or the like. If a color change is observed, it indicates the presence of acrolein or an acrolein adduct in the sample.
また、サンプル中のアクロレイン又はアクロレイン付加物を定量する場合には、既知濃度のアクロレイン又はアクロレイン付加物を含有する標準サンプルを準備し、標準サンプルと本検出用試薬とを反応させた後、色の変化(例えば吸光度)に基づいて検量線を作成し、被検サンプルを用いた場合の本検出用試薬の色の変化と比較することが好ましい。 When quantifying acrolein or acrolein adduct in a sample, prepare a standard sample containing a known concentration of acrolein or acrolein adduct, react the standard sample with this detection reagent, It is preferable to prepare a calibration curve based on the change (for example, absorbance) and compare it with the color change of the present detection reagent when the test sample is used.
本発明に係るアクロレイン又はアクロレイン付加物の検出用試薬及び検出方法は、アクロレイン又はアクロレイン付加物を高感度で、短時間にかつ複雑な機器を用いることなく検出することが可能である。また本検出用試薬は、アクロレイン又はアクロレイン付加物と一定割合で結合するため、検量線を作成することによって簡便に定量することが可能である。さらに本検出用試薬は、妨害物質の存在下でも良好にアクロレイン又はアクロレイン付加物を結合することができるため、任意のサンプル中のアクロレイン又はアクロレイン付加物を高精度で検出することができる。また使用する色素化合物は容易に合成することができることから、試薬にかかるコスト及び労力を低減することができる。以上から、本検出用試薬及び本検出方法は、生化学、医療、分析化学の分野において有用である。 The detection reagent and detection method for acrolein or an acrolein adduct according to the present invention can detect acrolein or an acrolein adduct with high sensitivity and in a short time without using a complicated instrument. In addition, since this detection reagent binds to acrolein or an acrolein adduct at a certain ratio, it can be easily quantified by preparing a calibration curve. Furthermore, since this detection reagent can bind acrolein or an acrolein adduct satisfactorily even in the presence of an interfering substance, it can detect acrolein or an acrolein adduct in any sample with high accuracy. Further, since the dye compound to be used can be easily synthesized, the cost and labor required for the reagent can be reduced. From the above, the present detection reagent and the present detection method are useful in the fields of biochemistry, medicine, and analytical chemistry.
本実施例においては、式(III)の色素化合物を、以下の反応式及び図2に示すスキームに従って合成した。 In this example, a dye compound of formula (III) was synthesized according to the following reaction formula and the scheme shown in FIG.
具体的には、50ml三口フラスコに化合物1(0.2g,1.0mmol)、化合物2(0.2g,0.9mmol)、トリエチルアミン(0.1mL,0.9mmol)、及びTHF40mLを加え、アルゴン気流下、24時間還流した。溶媒を減圧留去後、残渣をクロロホルムに溶解後、水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。カラムクロマトグラフィー(SiO2,クロロホルム)で精製し、黄色固体を得た(収率55%)。 Specifically, compound 1 (0.2 g, 1.0 mmol), compound 2 (0.2 g, 0.9 mmol), triethylamine (0.1 mL, 0.9 mmol), and THF 40 mL were added to a 50 ml three-necked flask, and argon was added. The mixture was refluxed for 24 hours under an air stream. After the solvent was distilled off under reduced pressure, the residue was dissolved in chloroform and washed with water. After drying over anhydrous sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure. Purification by column chromatography (SiO 2 , chloroform) gave a yellow solid (yield 55%).
続いて、上に示すように、50ml三口フラスコに化合物3(0.2g,1.0mmol)、ヨウ化メチル(1.0g,10mmol)、炭酸カリウム(0.1g,0.9mmol)、及びアセトン40mLを加え、アルゴン気流下、24時間還流した。溶媒を減圧留去後、残渣をクロロホルムに溶解し、水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。カラムクロマトグラフィー(SiO2,クロロホルム)で精製し、黄色固体を得た(収率80%)。 Subsequently, as shown above, compound 3 (0.2 g, 1.0 mmol), methyl iodide (1.0 g, 10 mmol), potassium carbonate (0.1 g, 0.9 mmol), and acetone were added to a 50 ml three-necked flask. 40 mL was added and refluxed for 24 hours under an argon stream. After distilling off the solvent under reduced pressure, the residue was dissolved in chloroform and washed with water. After drying over anhydrous sodium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure. Purification by column chromatography (SiO 2 , chloroform) gave a yellow solid (yield 80%).
本実施例においては、実施例1において合成した色素化合物がアクロレインに応答するかどうかを確認した。 In this example, it was confirmed whether the dye compound synthesized in Example 1 responded to acrolein.
まず、以下の濃度の色素溶液とアクロレイン溶液を混合後、吸収スペクトルを25℃にて測定した。
[色素]=1wt%(MeOH:リン酸緩衝液(pH5.0)=1:2v/v中)
[アクロレイン]=100μM
First, after mixing a dye solution and an acrolein solution having the following concentrations, an absorption spectrum was measured at 25 ° C.
[Dye] = 1 wt% (in MeOH: phosphate buffer (pH 5.0) = 1: 2 v / v)
[Acrolein] = 100 μM
アクロレインの添加前後における色素の吸収スペクトルを図3に示す。色素単独では、紫外部に吸収があるのみで、可視領域(500nmより長波長側)には、吸収帯を持たなかった。一方、アクロレインを添加すると、500〜750nmに新しい吸収帯が観察された。 FIG. 3 shows absorption spectra of the dye before and after the addition of acrolein. The dye alone had absorption in the ultraviolet region, and did not have an absorption band in the visible region (longer wavelength side than 500 nm). On the other hand, when acrolein was added, a new absorption band was observed at 500 to 750 nm.
アクロレインの添加前後における色素溶液の写真を図4に示す。色素単独では、無色であるが、色素とアクロレインが反応すると、濃緑色へと変化した。 FIG. 4 shows photographs of the dye solution before and after the addition of acrolein. The pigment alone was colorless, but it changed to dark green when the pigment and acrolein reacted.
続いて、色素とアクロレインの反応速度を観察するために、色素溶液とアクロレイン溶液を混合後、650nmの吸光度の時間変化を測定した。結果を図5に示す。吸光度が一定になるまでに約10分間かかった。 Subsequently, in order to observe the reaction rate between the dye and the acrolein, the dye solution and the acrolein solution were mixed, and the change with time in the absorbance at 650 nm was measured. The results are shown in FIG. It took about 10 minutes for the absorbance to become constant.
次に、アクロレインの濃度を0〜500μMまで変化させた時の650nmにおける吸光度を、アクロレイン濃度に対してプロットしたところ、図6に示したような良好な直線関係が得られた。従って、本検出用試薬を用いて、サンプル中のアクロレインを定量的に検出できることがわかった。 Next, when the absorbance at 650 nm when the acrolein concentration was changed from 0 to 500 μM was plotted against the acrolein concentration, a good linear relationship as shown in FIG. 6 was obtained. Therefore, it was found that acrolein in the sample can be quantitatively detected using this detection reagent.
本実施例においては、実施例1において合成した色素化合物がFDP−リジンに応答するかどうかを確認した。 In this example, it was confirmed whether the dye compound synthesized in Example 1 responded to FDP-lysine.
まず、以下の濃度の色素溶液とFDP−リジン溶液を混合後、吸収スペクトルを25℃にて測定した。
[色素]=1wt%(MeOH:リン酸緩衝液(pH5.0)=1:2v/v中)
[FDP−リジン]=100μM
First, after mixing a dye solution having the following concentration and an FDP-lysine solution, an absorption spectrum was measured at 25 ° C.
[Dye] = 1 wt% (in MeOH: phosphate buffer (pH 5.0) = 1: 2 v / v)
[FDP-lysine] = 100 μM
FDP−リジンの添加前後における色素の吸収スペクトルを図7に示す。色素単独では、紫外部に吸収があるのみで、可視領域(500nmより長波長側)には、吸収帯を持たなかった。一方、FDP−リジンを添加すると、500〜750nmに新しい吸収帯が観察された。 FIG. 7 shows absorption spectra of the dye before and after the addition of FDP-lysine. The dye alone had absorption in the ultraviolet region, and did not have an absorption band in the visible region (longer wavelength side than 500 nm). On the other hand, when FDP-lysine was added, a new absorption band was observed at 500 to 750 nm.
また、色素単独では、溶液の色は無色であるが、色素とFDP−リジンが反応すると、濃緑色へと変化した(結果は示さない)。 In addition, with the dye alone, the color of the solution was colorless, but when the dye and FDP-lysine reacted, it changed to dark green (results not shown).
続いて、色素とFDP−リジンの反応速度を観察するために、色素溶液とFDP−リジン溶液を混合後、650nmの吸光度の時間変化を測定した。結果を図8に示す。吸光度が一定になるまでに約10分間かかった。 Subsequently, in order to observe the reaction rate of the dye and FDP-lysine, the dye solution and the FDP-lysine solution were mixed, and then the change with time in absorbance at 650 nm was measured. The results are shown in FIG. It took about 10 minutes for the absorbance to become constant.
次に、FDP−リジンの濃度を0〜500μMまで変化させた時の650nmにおける吸光度を、FDP−リジン濃度に対してプロットしたところ、図9に示したような良好な相関関係が得られた。従って、本検出用試薬を用いて、サンプル中のアクロレイン付加物を定量的に検出できることがわかった。 Next, when the absorbance at 650 nm when the concentration of FDP-lysine was changed from 0 to 500 μM was plotted against the FDP-lysine concentration, a good correlation as shown in FIG. 9 was obtained. Therefore, it was found that the acrolein adduct in the sample can be quantitatively detected using this detection reagent.
本実施例においては、実施例1において合成した色素化合物とFDP−リジンとの反応が、妨害物質によってどの程度影響を受けるのかを確認した。 In this example, it was confirmed how much the reaction between the dye compound synthesized in Example 1 and FDP-lysine was affected by the interfering substance.
以下の濃度の色素溶液とFDP−リジン溶液と、下記表1に示される妨害物質を以下の濃度で混合後、吸収スペクトルを25℃にて測定した。
[色素]=1wt%(MeOH:リン酸緩衝液(pH5.0)=1:2v/v中)
[FDP−リジン]=100μM
[妨害物質]=10,50,100mM
After mixing the following dye solution, FDP-lysine solution, and interfering substances shown in Table 1 below, the absorption spectrum was measured at 25 ° C.
[Dye] = 1 wt% (in MeOH: phosphate buffer (pH 5.0) = 1: 2 v / v)
[FDP-lysine] = 100 μM
[Interfering substance] = 10, 50, 100 mM
その結果、上記の表1に示したような結果が得られた。この結果から、本検出用試薬は、妨害物質の存在下でもアクロレイン又はアクロレイン付加物を高精度に検出することができることがわかった。 As a result, the results as shown in Table 1 above were obtained. From this result, it was found that this detection reagent can detect acrolein or an acrolein adduct with high accuracy even in the presence of an interfering substance.
本発明により、アクロレイン又はアクロレイン付加物を検出するための検出用試薬及び検出方法が提供される。かかる検出用試薬を用いた場合には、アクロレイン又はアクロレイン付加物を、高感度で、短時間にかつ複雑な機器を用いることなく検出することが可能である。従って、本検出用試薬及び本検出方法は、生化学、医療、分析化学の分野において有用である。 According to the present invention, a detection reagent and a detection method for detecting acrolein or an acrolein adduct are provided. When such a detection reagent is used, it is possible to detect acrolein or an acrolein adduct with high sensitivity, in a short time, and without using a complicated instrument. Therefore, this detection reagent and this detection method are useful in the fields of biochemistry, medicine, and analytical chemistry.
Claims (9)
Aは、炭素原子1及び炭素原子2と共に環状構造を形成する基であり、
Xは、置換若しくは非置換の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは非置換の複素環基から選択される基であり、ここでXはAを含む環と縮合環を形成していてもよく、
R1及びR2は、それぞれ独立して、酸素原子、硫黄原子、二級アミン又は三級アミンであり、ここで、R1及び/又はR2が三級アミンである場合には、炭素数1〜10のアルキル鎖を有するアミノ基である。〕 A reagent for detecting acrolein or an acrolein adduct comprising a compound having a structure represented by the following formula (I):
A is a group that forms a cyclic structure with carbon atom 1 and carbon atom 2;
X is a group selected from a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group and a substituted or unsubstituted heterocyclic group, wherein X may form a condensed ring with the ring containing A;
R 1 and R 2 are each independently an oxygen atom, a sulfur atom, a secondary amine, or a tertiary amine. Here, when R 1 and / or R 2 is a tertiary amine, the number of carbon atoms An amino group having 1 to 10 alkyl chains. ]
である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の検出用試薬。 Formula (I) is represented by the following formula (II):
The detection reagent according to any one of claims 1 to 5, wherein
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