JP3205899B2 - 糖尿病又は腎不全に伴う合併症の診断試薬 - Google Patents
糖尿病又は腎不全に伴う合併症の診断試薬Info
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Description
ム化合物を主たる成分とする糖尿病又は腎不全に伴う合
併症の診断試薬に関するものである。
ラード反応については、まずそれら糖と蛋白アミンとの
非酵素的反応(グリケーション)によってシッフ塩基が
形成され、このシッフ塩基からアマドリ転位反応により
比較的短期間にメイラード反応前期生成物であるケトア
ミンが形成され、更に種々の段階をへてメイラード反応
後期生成物が産生される。
臨床的には糖化ヘモグロビン(HbAlc)や糖化アル
ブミン(フルクトサミン)が、血糖コントロールの指標
として利用されている。
ーゲン、神経ミエリンや水晶体等生体の代謝回転の遅い
蛋白で生成され、長期高血糖状態(糖尿病)により増加
することも知られており、糖尿病において最も特徴的変
化である持続性高血糖状態が、なぜ糖尿病に特異的であ
る慢性合併症を引き起こすかを説明する仮説として、こ
のメイラード反応後期生成物がその成因として注目され
ると共に、その産生を阻害することによって合併症の発
症や進展を阻止し得る可能性が示唆されてきた。
中や組織中の濃度を測定することによる、合併症の診断
への可能性が期待されている。
報告されているものに、ピラリン、ペントシジン、クロ
スリン等があり、これらのうちのピラリンは、ネオペン
チルアミンとグルコースの反応物より分離、構造決定さ
れ、糖尿病患者の血中では増加していると報告されてい
るが、蛍光性を持たず、主要なメイラード反応後期生成
物ではないともいわれている。
ボースの反応物より分離、構造決定されたもので、糖尿
病や腎不全患者の皮膚コラーゲンでは増加しており、特
に腎不全患者の血中では顕著に増加するが、メイラード
反応後期生成物による蛋白間全架橋の1%以下しか寄与
しておらず、主要なメイラード反応後期生成物として
は、なお疑問が残るといわれている。
ースの反応物より分離、構造決定されたが、未だ糖尿病
態との関連は明らかではない。
ード反応後期生成物測定法より得られた知見は、生体内
メイラード反応後期生成物の増量と各種組織障害との間
には密接な因果関係があることを強く示唆しているが、
未だ生体内の主要メイラード反応後期生成物の化学構造
は不明である。
な従来技術の現状に鑑み、各種組織障害との間に密接な
因果関係を有する生体内メイラード反応後期生成物の構
造を特定すると共に、この化合物を主たる成分とする糖
尿病又は腎不全に伴う合併症の診断試薬を提供すること
を目的としてなされた。
に、本発明は、式、
することを特徴とする糖尿病又は腎不全に伴う合併症の
診断試薬を提供する。
化を反映する新規な生体内の主要なメイラード反応後期
生成物を発見するために鋭意研究を行った結果、新規な
蛍光化合物を発見し、更に研究を続行して当該化合物が
上記構造を有するピリジニウム化合物であることを確認
し、更にこのピリジニウム化合物が糖尿病又は腎不全に
伴う合併症の診断試薬として有用であるとの知見を得、
本発明を完成したものである。
ある上記ピリジニウム化合物は、一種のメイラード反応
後期生成物であり、例えば、アルブミン、リゾチーム、
カゼイン、リボヌクレアーゼやグロブリン等の蛋白質
と、グルコース、ダイアセチル、グリオキザールやフル
クトース等のカルボニル化合物との、非酵素的反応によ
って産生されるものである。
とグルコースとを37℃で2週間反応させた系の反応液
を48時間透析して加水分解した後、ODS−5カラム
による高速液体クロマトグラフィーにより、励起波長3
40nm、蛍光波長402nmにより検出され、その生
成量はグルコースの濃度と反応時間並びに反応液の褐変
化に比例して増加し、その生成はメイラード反応阻害物
質であるアミノグアニジンによって阻害された。又、ウ
シ血清アルブミンとグルコースとの系においても、同様
に生成した。
けるピークが、糖尿病の患者の血液から検出されたピー
クと一致したのである。
清アルブミンとグルコースの反応で生成したメイラード
反応後期生成物を加水分解した後、蛍光波長を利用した
高速液体クロマトグラフィーにより分取した後、グリセ
ロールとニトロベンジルアルコールとの混合物をマトリ
クスとしたFAB−マススペクトルを用いて測定するこ
とにより、まずその分子量が212と決定された。
nm、蛍光被長405nmに極大値が観測された。
ることにより、上記ピリジニウム化合物の組成式がC9
H10O3N1S1と決定され、更に二次元を含むNM
R解析の結果、このピリジニウム化合物は、式
ロ[3,2−a]ピリジニウム−3−カルボキシレート
と決定された。
より蛍光を有する加水分解物としてすでに単離されてい
るものである。又、このピリジニウム化合物は、生体内
では、その前駆体とタンパク質との複合体として存在し
ているものと推定される
ブミン、グロブリン、カゼイン、リゾチーム、リボヌク
レアーゼ、プロタミン)10mg/mlとグルコース
0.1Mを反応させ、高速液体クロマトグラフィーで測
定した結果、上記ピリジニウム化合物は、アルギニンと
システインを多く含むアルブミンリボヌクレアーゼから
大量に生成し、次にリゾチームから多く生成する一方
で、アルギニンを多く含むが、システインを含まないプ
ロタミンからは全く生成しないことを見出した。
インを添加することにより、上記ピリジニウム化合物が
生成することから、このピリジニウム化合物の生成に
は、グルコースとポリアルギニンとシステインが必要で
あることが判明した。
後期生成物としては、上記の通りピラリン、ペントシジ
ン、クロスリン等が挙げられるが、その生成には全てリ
ジンが関与している点から、上記ピリジニウム化合物
は、全く新しいタイプのものであると推定される。
ける還元糖の影響を検討するために、カルボニル構造を
持つ化合物(グルコース、ダイアセチル、グリオキザー
ル、フルクトース)0.1Mとアルブミン10mg/m
lを2週間反応させ、高速液体クロマトグラフィーで分
析を行ったところ、このピリジニウム化合物は、アルブ
ミンとダイアセチルを反応させても生成し、生成量はグ
ルコースとの反応よりもわずかに増加した。
弱アルカリ条件下で蛋白質中のアルギニン残基のグアニ
ジノ基と特異的に反応し、加水分解には安定になること
から、溶液中のグルコースがまず酸化分解を受け、ダイ
アセチルとなった後、アルギニン残基を攻撃し、上記ピ
リジニウム化合物が生成する経路が考えられる。
レプトゾトシンを投与した実験的糖尿病ラットの血清中
では有意に低下したが、腎、腱、皮膚、神経中では有意
に増加した。又、上記ピリジニウム化合物の尿中排泄量
は、正常ラットに比べ、糖尿病ラットでは尿1ml当た
りで4.3倍、蛋白量当たりで2.9倍、1日当たりで
21倍の増加が認められた。更に、遺伝性肥満糖尿病ラ
ット(OLET−F)のピリジニウム化合物の尿中の排
泄量は、正常ラット(LETO)に比べて、蛋白量当た
りで3倍、1日当たりで22倍の増加が認められた。
物は、糖尿病における症状の進展、特に腎機能の低下を
反映していることが示唆される。
合物は、糖尿病病態において大量に産生して腎、鍵、皮
膚、神経等の組織に沈着すると共に、腎機能の低下に伴
い尿中に大量に排泄されてくることから、糖尿病病態の
バイオマーカーとして適用することが可能である。
するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。
10mMリン酸緩衝液(PH7.4)に溶解し、30℃
で2週間反応させ、トリクロロ酢酸にて蛋白質を回収し
た後、110℃、24時間で加水分解を行った。ODS
−5カラムを用い、7mMリン酸を流速1ml/分で流
し、励起波長340nm、蛍光被長402nmにて高速
液体クロマトグラフィーで分析した結果を図1に示し
た。ピリジニウム化合物は溶出時間13分に検出され、
更に7分付近に新しいピークが検出された。尚、この新
しいピークは、60℃程度の高温やpH9.0等のアル
カリ条件下で大量に生成された。
ピリジニウム化合物を、高速液体クロマトグラフィーに
より分取し、グリセロールとニトロベンジルアルコール
を混合したものをマトリクスとし、FAB−マススペク
トルを測定した結果を図2に示した。又、高分解能マス
スペクトルから分子量212.0404が実測され、対
応する組成式はC9H10O3NS(論理値:212.
0427)と決定された。
−NMR(600MHz),13C−NMR(150M
Hz),HMBC(1H−Detected Hete
ronuclear Multiple Bond C
onectivity)を測定し、その分析データーを
表1に示した。又、1H−NMRのスペクトラムを図3
に、13C−NMRのスペクトラムを図4に示した。
ン6と3に相関が認められたことから、芳香環に結合し
ていると判断され、プロトン2と3については典型的な
ABXパターンを示した。即ち、プロトン2のうち一方
は3.9ppmにダブレットで11.9Hzのジェミナ
ルカップリングを、残るプロトンは4.1ppmにダブ
ルダブレットで11.9Hzのジェミナルカップリング
をすると共に、8.8Hzで隣接するプロトン3とカッ
プリングしていた。又、プロトン3はプロトン2の一方
と5.8ppmに8.8Hzのダブレットでカップリン
グしていた。
y、HOHAHA及び13C−NMRより、本発明で使
用するピリジニウム化合物の構造は、以下に示す8−ヒ
ドロキシ−5−メチルジヒドロチアゾロ[3,2−a]
ピリジニウム−3−カルボキシレートと決定した。
に矢印で示した。
ンを尾静脈より投与することにより、糖尿病を誘発した
ラットの臓器中と尿中のピリジニウム化合物を測定し、
正常ラットと比較した。結果を表2に示す。
は、正常ラットに比べて血清中では減少したが、鍵、皮
膚、尿中の濃度は著しく上昇した。特に、尿中濃度は尿
1ml当たりで4.3倍、蛋白量当たりで2.9倍、1
日当たりで21倍の増加が認められた。
育し、尿中のピリジニウム化合物の量を測定すると共に
腎臓の病理組織学的変化を観察し、正幣ラット(LOT
O)と比較検討した。結果を表3に示す。
の量はLETOに比べて、24時間当たりでは36週齢
で23倍、48週齢で22倍、60週齢で16.4倍に
上昇し、mg/蛋白当たりでは36週齢で5.7倍、4
8週齢で2.8倍、60週齢で16.4倍に上昇すると
ともに、糖尿病の進展に伴って24時間当たり、mg蛋
白当たりともに著しい増加が認められた。
の腎臓には糸球体の変性、硬化、尿細管の萎縮、細胞間
隙への細胞侵潤、腎孟粘膜の肥厚等が観察され、腎症の
増悪に伴いピリジニウム化合物の尿中への排泄量の増加
が認められた。
ラット(LETO)の36、48、60週令の尿中のピ
リジニウム化合物の量を測定し、結果を表4に示した。
尚、単位はmv/sec/mg尿中クレアチニンで表示
した。
ジニウム化合物の量が著しく増加した。即ち、OLET
−FはLETOに比較して、36週令では21.0倍、
48週令では24.7倍、60週令では122倍の高値
を示した。
の委縮、細胞間隙への細胞侵潤、腎孟粘膜の肥厚等が観
察された。これらの病理組織学的変化を数式化して、尿
中のピリジニウム化合物の濃度(mv/sec/mgク
レアチニン)との相関性を分析した結果、両者の間には
相関係数γ=0.6485と有意の相関性が認められ
た。又、尿中のピリジニウム化合物の濃度は、クレアチ
ニン・クリアランスともγ=−0.6721と有意の相
関性が認められ、尿中のピリジニウム化合物の濃度は腎
機能の変化を反映していることが明らかになった。
の尿中のピリジニウム化合物を測定し、72週令(屠殺
時)における腎臓の組織学的変化スコア、クレアチニン
・クリアランス、眼レンズ濁度との相関性を分析し、病
態の診断予測における尿中のピリジニウム化合物の利用
可能性について検討した。結果は表5に示した。
能性についてフルクトサミンと比較検討した結果、尿中
のピリジニウム化合物の濃度は屠殺時の36週前の時点
でクレアチニン・クリアランスの低下、腎臓の組織学的
変化、眼レンズの混濁等の糖尿病性合併症の発症診断予
測が可能であることが明らかになった。
を測定し、腎機能の変化を示すマーカーとして利用され
ている尿中蛋白濃度との相関性を検討した。結果は表6
に示した。
のピリジニウム化合物の濃度は3.6倍、尿中蛋白濃度
は24.4倍に増加した。両者の相関係数がγ=0.8
709と高度に有意の相関性が認められ、尿中のピリジ
ニウム化合物が腎機能のマーカーとして有用であること
が明らかになった。
体クロマトグラフィーで分析した結果を示すチャートで
ある。
FAB−マススペクトルを測定した結果を示すチャート
である。
1H−NMRのスペクトラムを測定した結果を示すチャ
ートである。
13C−NMRのスペクトラムを測定した結果を示すチ
ャートである。
Claims (2)
- 【請求項1】 式、 【化1】 で表されるピリジニウム化合物を主たる成分として含有
することを特徴とする糖尿病に伴う合併症の診断試薬。 - 【請求項2】 式、 【化2】 で表されるピリジニウム化合物を主たる成分として含有
することを特徴とする腎不全に伴う合併症の診断試薬。
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