JP2722874B2 - 新規N−アセチル−β−D−グルコサミン誘導体及びこれを基質に用いたN−アセチル−β−D−グルコサミニダーゼ活性測定法 - Google Patents
新規N−アセチル−β−D−グルコサミン誘導体及びこれを基質に用いたN−アセチル−β−D−グルコサミニダーゼ活性測定法Info
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Description
エチル基を表わす)で表わされる新規N−アセチル−β
−D−グルコサミン誘導体及びこれを基質に用いたN−
アセチル−β−D−グルコサミニダーゼ活性測定法に関
する。本発明は新規N−アセチル−β−D−グルコサミ
ン誘導体及びこれを基質に用いた測定法であり、本発明
によればN−アセチル−β−D−グルコサミニダーゼ活
性を正確かつ簡便に測定することができ、N−アセチル
−β−D−グルコサミニダーゼ活性を測定するための臨
床検査用測定法として医学的治療や臨床検査の分野にお
いて極めて重要である。
ーゼ(以下NAGと略す)は、腎の近位尿細管に由来す
るライソゾーム酵素で、尿細管障害により尿中に逸脱す
ることから腎障害の指標とされている。また尿中NAG
活性は、薬剤による腎障害、ネフローゼ症候群、糸球体
腎炎など種々の腎疾患においても増加することが知ら
れ、さらに糖尿病性腎症においては尿中ばかりでなく血
清中NAGも増加するとされており、これらの疾患の早
期診断にも利用されている。
に示すように種々の合成基質を使用する方法が報告され
ており、また日常の臨床検査に実用化されているものも
ある。 (a) 4−ウンベリフェリル−N−アセチル−β−D
−グルコサミニドを基質とする方法 NAGの加水分解によって生じた4−ウンベリフェロン
の蛍光強度を蛍光光度計により測定する〔Clin.
Chim. Acta.,24,183(196
9)〕。 (b) p−ニトロフェニル−N−アセチル−β−D−
グルコサミニドを基質とする方法 NAGの加水分解によって生じたp−ニトロフェノール
をアルカリによって発色させ比色測定する〔Clin.
Chem.,27,1180(1981)〕。 (c) ソジオ−m−クレゾールスルホンフタレイニル
−N−アセチル−β−D −グルコサミニドを基質とする方法NAGの加水分解に
よって生じたm−クレゾールスルホンフタレインをアル
カリによって発色させ比色測定する〔Clin. Ch
em.,29,1713(1983)〕。
−N−アセチル−β−D−グルコサミニドを基質とする
方法 NAGの加水分解によって生じた2−クロル−4−ニト
ロフェノールの黄色の色調を400nm付近の波長で比
色測定する〔Clin. Chem.,34,2140
(1988)〕。 (e) ソジオ−3,3′−ジクロロフェノールスルホ
ンフタレイニル−N−アセチル−β−D−グルコサミニ
ドを基質とする方法 NAGの加水分解によって生じたクロロフェノールレッ
ドをそのまま波長575nmで比色測定する〔特開昭6
3−309199〕。 (f) p−ニトロフェニル−N−アセチル−β−D−
グルコサミニドを基質としNAGによって生じたN−ア
セチルグルコサミンを酸化酵素で処理する方法NAGの
加水分解によって生じたN−アセチルグルコサミンにN
−アセチルグルコサミンオキシダーゼを作用させ過酸化
水素を発生させ、この過酸化水素をパーオキシダーゼ存
在下発色剤と反応させ、生じる緑色色素を755nmで
比色定量する〔機器・試薬,13,887(199
0)〕。
々の問題点があり、測定の不便さ、測定値の不正確さの
原因となっている。例えば、(a)では測定に蛍光光度
計のような特殊な機器が必要であるという問題点を有す
る。(b)では検体ブランクが必要であり、またNAG
の至適pHである酸性域で反応させた後、カセイソーダ
水溶液等でアルカリ性にしないと色原体であるp−ニト
ロフェノールが発色せず、酵素活性を測定するのに最も
適当な方法とされるレートアッセイが出来ない。さらに
測定波長が400nm付近であり、体液中のビリルビン
や溶血ヘモグロビンなどの生体成分の影響を受け易く、
測定値の誤差原因になっている。(c)は(b)と同様
NAGの加水分解によって生じたm−クレゾールスルホ
ンフタレインをアルカリ性下で測定する必要があるた
め、レートアッセイが不可能である。(d)は呈色反応
を必要とせず、レートアッセイが可能である。しかし、
基質である2−クロル−4−ニトロフェニル−N−アセ
チル−β−D−グルコサミニドが水に難溶性であるた
め、溶解するのに界面活性剤を必要とし、且つそれでも
完全に溶解するのに数分を要するという欠点を有してい
る。また、測定波長が400nm付近であるので(b)
と同様生体成分の影響を受け易い。(e)もレートアッ
セイが可能である。しかし、水解生成物であるクロロフ
ェノールレッドのpKa (pKa =−logKa ,
Ka :酸解離定数)が5.8であり、測定pH(6.
0)でも解離が不十分なため、溶液中の僅かなpHの変
動で分子吸光係数も変動する。そのため、測定値に誤差
が生じやすいという問題点を有している。また、基質の
溶解後の安定性が冷蔵保存で1週間しかなく、使用する
側が長期間使用可能な試薬を要望しているという点では
問題である。また、この基質溶解後の安定性は(a),
(c),(d)でも1週間以下であり、(e)と同様に
これらの方法の共通の欠点となっている。(f)の方法
もレートアッセイが可能である。しかし酸化酵素を使用
しているため、ビリルビン等の還元性物質やヘモグロビ
ン、金属、糖などの反応系の共存物質が高濃度に存在す
ると影響を受ける問題点がある。また、試薬調製後の安
定性も2週間であり、必ずしも満足できるものではな
い。
解決すべく鋭意研究し本発明に到達した。即ち一般式
(I)で示される新規化合物を合成し、かかる化合物を
基質として用いるUVレートアッセイ法によるNAG活
性測定法について検討したところ、この方法は測定波長
として320〜380nmを使用する事が出来、また基
質溶液が非酵素的加水分解に対して極めて安定であるこ
となどの知見を得た。従って本基質を用いることにより
極めて簡便に短時間で、しかも生体成分の影響を受ける
ことなく体液中のNAG活性を正確に測定することが可
能となり、その他、基質の溶解性が良好で、また基質溶
液が冷蔵保存で少なくとも1カ月という長期間使用可能
であるなど種々の利点を有する測定が可能になった。即
ち、本発明は一般式(I)
基又はエチル基を表わす)で表わされる新規N−アセチ
ル−β−D−グルコサミン誘導体及びこれを基質に用い
たN−アセチル−β−D−グルコサミニダーゼ活性測定
法を要旨とする。基質として用いられる新規N−アセチ
ル−β−D−グルコサミン誘導体はNAGの加水分解作
用により下記一般式(II)で示される2−ピリジンチ
オール誘導体を遊離する。遊離した2−ピリジンチオー
ル誘導体は基質とは異なったスペクトル吸収を示す。
基又はエチル基を表わす)
しては、例えば2−ピリジンチオール、3−メチル−2
−ピリジンチオール、4−メチル−2−ピリジンチオー
ル、5−メチル−2−ピリジンチオール、6−メチル−
2−ピリジンチオール、3−エチル−2−ピリジンチオ
ール、4−エチル−2−ピリジンチオール、5−エチル
−2−ピリジンチオール、6−エチル−2−ピリジンチ
オール、3,4−ジメチル−2−ピリジンチオール、
3,5−ジメチル−2−ピリジンチオール、3,6−ジ
メチル−2−ピリジンチオール、4,5−ジメチル−2
−ピリジンチオール、4,6−ジメチル−2−ピリジン
チオール、5,6−ジメチル−2−ピリジンチオール、
3,4−ジエチル−2−ピリジンチオール、3,5−ジ
エチル−2−ピリジンチオール、3,6−ジエチル−2
−ピリジンチオール、4,5−ジエチル−2−ピリジン
チオール、4,6−ジエチル−2−ピリジンチオール、
5,6−ジエチル−2−ピリジンチオール、3−エチル
−4−メチル−2−ピリジンチオール、3−エチル−5
−メチル−2−ピリジンチオール、3−エチル−6−メ
チル−2−ピリジンチオール、4−エチル−5−メチル
−2−ピリジンチオール、4−エチル−6−メチル−2
−ピリジンチオール、5−エチル−6−メチル−2−ピ
リジンチオール、4−エチル−3−メチル−2−ピリジ
ンチオール、5−エチル−3−メチル−2−ピリジンチ
オール、6−エチル−3−メチル−2−ピリジンチオー
ル、5−エチル−4−メチル−2−ピリジンチオール、
6−エチル−4−メチル−2−ピリジンチオール、6−
エチル−5−メチル−2−ピリジンチオール等が挙げら
れる。
誘導体は例えば以下に示す反応スキームにより容易に合
成することができる。
はアルキル基及びR1 ,R2 はそれぞれ独立に水素原
子、メチル基又はエチル基を表わす)
46,1(1966)等に記載の公知物質である1−ク
ロロ−1−デオキシ−2,3,4,6−テトラアセチル
−α−D−グルコサミン(III)と2−ピリジンチオ
ール誘導体のナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩
(IV)をアセトン、ジメチルホルムアミド(DMF)
等の溶媒中でカップリングさせS−グリコシド結合を形
成させることにより得られる。又、上記以外でも化合物
(II)と(III)を塩基の存在下直接反応させる方
法によっても化合物(V)を得ることができる。さら
に、その他の方法でも、通常のグリコシド結合を形成す
る反応であればこの場合に応用可能である。
酸化カリウム等の金属の水酸化物〔Met+-OH〕又は
ナトリウムメチラートやナトリウムエチラート等の金属
のアルコラート〔RO-+Met〕などのアルカリを作用
させO−アセチル基を脱離することにより本発明の化合
物である(I)を得ることができる。これらの反応はい
ずれもそれ自体公知の反応であり、反応条件は公知の反
応と同様である。
サミン誘導体を用いる本発明のNAG活性測定法につい
て6−メチル−2−ピリジル−N−アセチル−1−チオ
−β−D−グルコサミニド(以下6MePT−NAGと
略す)を例にとって説明する。図1に酸性緩衝液中(p
H4.5)での6MePT−NAG(a)と6−メチル
−2−ピリジンチオール(b)のUVスペクトルを示し
た。6MePT−NAGがNAGの作用で加水分解する
とN−アセチル−D−グルコサミンと6−メチル−2−
ピリジンチオールを生成する。N−アセチル−D−グル
コサミンと6MePT−NAGは320nm以上ではU
V吸収はほとんどない。6−メチル−2−ピリジンチオ
ールは380nm以下でUV吸収する。従って、UVレ
ートアッセイ法によりNAG活性を測定する方法におい
て6MePT−NAGを基質として使用し、測定波長3
20〜380nmで反応を追跡することができ、この場
合他の生体成分の干渉を受けることが少ない。従って、
6−メチル−2−ピリジンチオールの増加を正確に追跡
することができ、NAG活性を正確に測定することが可
能である。又、後述するごとく6MePT−NAGは多
くの優れた利点を有する。
−β−D−グルコサミン誘導体を用いたNAG活性測定
法として、具体的には例えば次の測定法が提供される。
即ち、NAGを含む検体と一般式(I)で表わされる新
規N−アセチル−β−D−グルコサミン誘導体とを混合
し、次いで吸光度、特に320〜380nmでの吸光度
を測定することによりNAG活性を測定する方法であ
る。
N−アセチル−β−D−グルコサミニドを基質として用
いる方法(d)では、NAGの至適pHである酸性域で
レートアッセイできるが、測定波長が400nm付近に
あるので、生体成分であるビリルビンやヘモグロビンの
干渉を強く受ける。これに対し、本発明の測定波長32
0〜380nmではほとんど干渉を受けないので至適な
測定条件が容易である。また、本発明の新規N−アセチ
ル−β−D−グルコサミン誘導体例えば6MePT−N
AGが加水分解されて生じる6−メチル−2−ピリジン
チオールは340nm付近に極大吸収をもち、従って測
定波長をピークに設定することができる。このことは分
析装置の波長精度の問題から発生する分子吸光係数の違
いなどが非常に小さくなり測定値の分析装置機種間差な
どが非常に小さくなることを示している。
容易に水に溶解する。このことは前述の2−クロル−4
−ニトロフェニル−N−アセチル−β−D−グルコサミ
ニドの基質のように溶解に界面活性剤等の添加剤を必要
としないことを意味する。従って、本発明の基質を用い
れば、極めて簡便に短時間で基質溶液を調製することが
可能である。また、本発明の基質溶液は非酵素的加水分
解に対して極めて安定である。例えば、冷蔵保存下の6
MePT−NAG溶液を用いて同一検体のNAG活性を
30日間断続的に測定したところ、測定値の変動はほと
んどなく(図8参照)、試薬ブランクの上昇もわずかで
測定限界を低下させない範囲であった(図9参照)。こ
のことは、6MePT−NAGを基質とすれば、基質溶
液は、調製後冷蔵保存で少なくとも1カ月というこれま
での基質にはない長期間使用可能なことを示している。
なうに際してpHを一定に保持するための緩衝剤とし
て、クエン酸、酢酸、コハク酸、フタル酸及びその塩類
等が使用できる。上記以外の緩衝剤でもpH3.0〜
7.0の間において緩衝能を維持できるものであれば用
いることが可能である。さらに、本発明の試薬には、必
要により安定化剤、溶解補助剤、防腐剤を添加すること
が可能であり、その例としては、サイクロデキストリン
類、ウシ血清アルブミン、EDTA・2ナトリウム、塩
化ナトリウム等の塩類、トリトンX−100等の界面活
性剤などが挙げられる。
従来法の問題点が解決されている。本発明の利点を記す
と次のごとくである。 (1) 測定波長を320〜380nmの紫外領域に設
定できるため、測定の際、ビリルビンやヘモグロビン等
の生体試料中の共存物質の影響を受けにくい。 (2) ピークの波長(340nm)で測定が可能であ
るため、測定値の誤差が少なくなる。 (3) 基質が水溶性に優れているので、基質溶液の調
製が容易である。 (4) 基質溶液が安定であり、冷蔵保存で長期間に渡
って測定に使用できる。 (5) レートアッセイが可能なため、自動分析装置に
簡単に適用できる。 以上のごとく、本発明のNAG活性測定法は従来法の有
する問題点を解決し、多くの利点や特徴を有し、正確か
つ簡便にNAG活性を測定でき、日常の臨床検査におけ
るNAG活性測定に十分貢献できるものである。
説明するが、本発明はこれによってなんら限定されるも
のではない。 実施例16−メチル−2−ピリジル−N−アセチル−1−チオ−
β−D−グルコサミニドの合成 6−メチル−2−ピリジンチオールのナトリウム塩1.
47g(10.0mmol)と1−クロロ−1−デオキ
シ−2,3,4,6−テトラアセチル−α−D−グルコ
サミン4.39g(12.0mmol)にジメチルホル
ムアミド(DMF)20mlを加え、室温で48時間攪
拌反応させた。反応終了後反応液にクロロホルム100
ml加え、蒸留水で3回洗浄後、無水硫酸マグネシウム
にて乾燥した。溶媒を減圧留去し得られた淡黄色の結晶
をメタノールに溶解しエーテルを加えることにより再結
晶し、白色綿状結晶の6′−メチル−2′−ピリジル−
2,3,4,6−テトラアセチル−1−チオ−β−D−
グルコサミニド1.50g(収率31%)を得た。 融点 145℃(分解) 元素分析値 C20H26N2 O8 S・CH3 OHとして、 実測値%(計算値%) C:51.81(51.84),H:5.91(6.2
1), N:5.61(5.76)
3,4,6−テトラアセチル−1−チオ−β−D−グル
コサミニド1.45g(3.0mmol)を無水メタノ
ール40mlに溶解し、これに28%ナトリウムメチラ
ート0.148ml(0.8mmol)を攪拌下加え、
氷浴で冷却下1時間攪拌した。薄層クロマトグラフィー
で反応の終了を確認後、反応液に陽イオン交換樹脂であ
るアンバーリストTM15Eを0.5ml加え20分間さ
らに攪拌し、未反応のナトリウムメチラートを中和し
た。該樹脂をろ別し、ろ液を減圧濃縮すると白色の結晶
が得られた。これをさらに、メタノールで再結晶し、白
色粉末状の6−メチル−2−ピリジル−N−アセチル−
1−チオ−β−D−グルコサミニド0.75g(収率6
0%)を得た。 融点 165℃(分解) 元素分析値 C14H20N2 O5 S・3/2CH3 OHと
して、 実測値%(計算値%) C:49.57(49.45),H:6.90(6.9
6), N:7.55(7.47) UVスペクトル及びIRスペクトルをそれぞれ図1、図
2に示した。
β−D−グルコサミニドの合成 6−エチル−2−ピリジンチオールのナトリウム塩1.
20g(7.5mmol)と1−クロロ−1−デオキシ
−2,3,4,6−テトラアセチル−α−D−グルコサ
ミン3.42g(9.3mmol)にジメチルホルムア
ミド(DMF)20mlを加え、室温で48時間攪拌反
応させた。反応終了後反応液にクロロホルム100ml
加え、蒸留水で3回洗浄後、無水硫酸マグネシウムにて
乾燥した。溶媒を減圧留去し得られた淡黄色の結晶を熱
メタノールにて再結晶し、白色綿状結晶の6′−エチル
−2′−ピリジル−2,3,4,6−テトラアセチル−
1−チオ−β−D−グルコサミニド1.21g(収率3
5%)を得た。 融点 193−196℃ 元素分析値 C21H28N2 O8 Sとして、 実測値%(計算値%) C:53.63(53.84),H:6.18(6.0
2), N:5.83(5.98)
2,3,4,6−テトラアセチル−1−チオ−β−D−
グルコサミニド1.20g(2.6mmol)を無水メ
タノール30mlに溶解し、これに28%ナトリウムメ
チラート0.119ml(0.6mmol)を攪拌下加
え、氷浴で冷却下45分間攪拌した。薄層クロマトグラ
フィーで反応の終了を確認後、反応液に陽イオン交換樹
脂であるアンバーリスト TM15Eを0.5ml加え20
分間さらに攪拌し、未反応のナトリウムメチラートを中
和した。該樹脂をろ別し、ろ液を減圧濃縮すると白色の
結晶が得られた。これをさらに、メタノールで再結晶
し、白色粉末状の6−エチル−2−ピリジル−N−アセ
チル−1−チオ−β−D−グルコサミニド0.60g
(収率63%)を得た。 融点 170℃(分解) 元素分析値 C15H22N2 O5 S・CH3 OHとして、 実測値%(計算値%) C:51.71(51.32),H:6.65(7.0
0), N:7.73(7.48) UVスペクトル及びIRスペクトルをそれぞれ図3、図
4に示した。
構造及びその融点(分解点)、元素分析値を第1表に例
示するが、本発明がこれらの化合物のみに限定されるも
のではないことはいうまでもない。
β−D−グルコサミニド(6MePT−NAG)を用い
たNAG活性測定法 (1) 100mMクエン酸緩衝液pH4.50(25
℃) (2) 検体 (3) 17.4mM基質(6MePT−NAG)溶液 基質溶液は6MePT−NAG32.84mgを精秤
し、精製水5mlで溶解することにより調製した。その
際、6MePT−NAGは1分以内に速やかに溶解し
た。 測定操作は以下の通りである。(1)の緩衝液2.0m
lに検体0.1mlを加え3分間37℃で予加温し、そ
れに(3)の基質液0.5mlを加え、同時にストップ
ウォッチをスタートさせ、正確に1分毎の340nmに
おける吸光度を測定し、1分間当りの吸光度変化を求め
る。図5にそのタイムコースを示した。検体はウシ腎臓
由来NAG(シグマ社製)を10mMクエン酸緩衝液
(pH6.0)で希釈したものを用いた。(a)がその
タイムコースであり、(b)は検体の代りに生理食塩水
を添加した基質ブランクのタイムコースである。NAG
活性値は下記の式により計算される。
340nmにおける1分間当りの吸光度変化2) 波長340nmにおける6−メチル−2−ピリジンチ
オールの分子吸光係数は9029(1・mol-1・cm
-1) 上式より、使用した液体のNAG活性は184IU/L
であった。図5に示したごとくタイムコースは10分間
経時的に直線性を示した。これは自動分析装置が使用可
能なことを示している。
−グルコサミニド(6EtPT−NAG)を用いたNA
G活性測定法 実施例4の(1)の緩衝液及び(2)の検体を用い
(3)の基質を17.4mM6EtPT−NAGに代
え、検体のNAG活性を実施例3と同様の方法で測定し
た。図6にそのタイムコースを示した。(a)が検体、
(b)が基質ブランクである。実施例3の式(イ)より
使用した検体のNAG活性は180IU/Lであった
(6−エチル−2−ピリジンチオールの分子吸光係数は
9244(1・mol-1・cm-1))。図6のごとく、
基質を6EtPT−NAGとしても、タイムコースは1
0分間経時的に直線性を示した。従って、この場合も自
動分析装置が使用可能なことを示している。
の関係を調べた。検体希釈は10mMクエン酸緩衝液
(pH6.0)を用いて行なった。図7に示したごと
く、検体希釈と酵素活性は原点を通過する直線的な比例
関係にあり、NAG活性が低単位から高単位まで幅広く
測定できることが明らかになった。
0)で希釈、小分けし、−20℃の冷凍庫に凍結保存す
る。その検体を、実施例4の(3)の6MePT−NA
G基質溶液を用い、基質溶液調製当日、2日目、7日
目、15日目、22日目、30日目の計6回測定した。
基質溶液は2〜8℃の冷蔵庫で保存した。なお、Med
ical Technology,19,6(199
1)によれば、pH6.0前後の溶液中でのNAG活性
は凍結保存に対して1カ月は安定である。測定値を図
8、及び基質ブランク吸光度の変化を図9に示した。こ
れらの図によれば、本法の基質溶液は、調製後冷蔵保存
(2〜8℃)すれば、少なくとも1カ月間は使用可能な
ことを示している。
M)及び(b)6−メチル−2−ピリジンチオール
(0.1mM)の100mMクエン酸緩衝液pH4.5
(25℃)中のUVスペクトルを示す。
のIRスペクトルを示す。
M)及び(b)6−エチル−2−ピリジンチオール
(0.1mM)の100mMクエン酸緩衝液pH4.5
(25℃)中のUVスペクトルを示す。
のIRスペクトルを示す。
場合の反応タイムコース及び(b)基質ブランクのタイ
ムコースを示す。
場合の反応タイムコース及び(b)基質ブランクのタイ
ムコースを示す。
−NAG基質溶液の安定性を示すものであり、測定した
NAG活性値(日差変動)を示す。
G基質溶液の安定性を示すものであり、基質ブランク吸
光度を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 N−アセチル−β−D−グルコサミニダ
ーゼを含む検体と、 一般式(I) 【化1】 (式中、R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子、メチ
ル基又はエチル基を表わす)で表わされる新規N−アセ
チル−β−D−グルコサミン誘導体からなるN−アセチ
ル−β−D−グルコサミニダーゼ測定用基質とを混合
し、次いで反応液の340nmでの吸光度を測定するこ
とを特徴とするN−アセチル−β−D−グルコサミニダ
ーゼ活性測定法。 - 【請求項2】 一般式 【化2】 (式中、R1及びR2は水素原子、メチル基又はエチル
基を表わし、但しR1とR2が同時に水素原子であるこ
とはない)で表わされる新規N−アセチル−β−D−グ
ルコサミン誘導体からなるN−アセチル−β−D−グル
コサミニダーゼ測定用基質。
Priority Applications (2)
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US08/248,856 US5399488A (en) | 1991-08-01 | 1994-05-23 | Method for assaying enzyme activity using N-acetyl-β-D-glucosamine derivatives |
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- 1991-08-01 JP JP3193152A patent/JP2722874B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1994
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