JP4019463B2 - Method for analysis of lipid components in serum - Google Patents

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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血清中に含まれる脂質成分の量の分析方法に係り、より詳細には、血清中のグリセリン脂肪酸エステル、コレステロール脂肪酸エステル、リン脂質等の各成分濃度の分析方法に関する
【0002】
【従来の技術】
近年、食の洋風化や飲酒機会の増加、運動不足、ストレス等により血清中のコレステロール、グリセリン脂肪酸エステルあるいはリン脂質各濃度検査において正常値から外れた値を示す人が急増している。各成分に関して、コレステロールの値は糖尿病、動脈硬化症、甲状腺機能低下症等で代表される生活習慣病のリスクファクター、一般的には中性脂肪と呼ばれているグリセリン脂肪酸エステルの値は脂質代謝異常症、脳血管障害、心筋梗塞、狭心症、糖尿病のリスクファクター、そしてリン脂質の値は脂質代謝異常症、閉塞性肝障害甲状腺機能亢進症、劇症肝炎のリスクファクターとしてそれぞれ注目されている。
【0003】
このような背景から、各成分濃度をそれぞれ特異的、迅速、簡便さらに高感度に測定する方法及びその方法を利用した安価な分析装置が求められている。
【0004】
従来の血清各成分の測定法としては、大きく分けて酵素法と化学法がある。現在主として用いられている酵素的測定方法は、例えばコレステロール脂肪酸エステル(エステル型コレステロール)の場合、3つの酵素反応によって測定が行われている。
【0005】
すなわち、(1)コレステロール脂肪酸エステルはコレステロールエステラーゼで加水分解され遊離型コレステロールになる。(2)遊離型コレステロールはコレステロールオキシダーゼで酸化され過酸化水素を副生する。(3)この過酸化水素は、パーオキシダーゼ存在下で4−アミノアンチピリン及びジメチルアニリン誘導体とを酸化縮合しキノン色素を生成する。ここで生じた色素を分光光度計等で計測することでコレステロール脂肪酸エステルの定量を行っている。
【0006】
グリセリン脂肪酸エステルの場合、4つの反応を経て測定が行われる。
【0007】
すなわち、(1)血清中のグリセリン脂肪酸エステルはリポプロテインリパーゼまたはリパーゼとプロテアーゼでグリセロールと脂肪酸に加水分解する。(2)ここで生成したグリセロールは、アデノシン3リン酸(ATP)及びマグネシウムイオン(Mg++)存在下でグリセロールキナーゼによりグリセロール−1−リン酸へとリン酸化する。(3)このグリセロール−1−リン酸はグリセロールリン酸オキシダーゼにより過酸化水素とジヒドロキシアセトンに酸化分解する。(4)この過酸化水素は、パーオキシダーゼ存在下で4−アミノアンチピリン及びジメチルアニリン誘導体とを酸化縮合しキノン色素を生成する。ここで生じた色素を分光光度計等で計測することでグリセリン脂肪酸エステルの定量を行っている。
【0008】
リン脂質の場合、3つの反応を経て測定が行われる。
【0009】
すなわち、(1)血清中のリン脂質はホスホリパーゼDで分解されコリンを生じる。(2)コリンはコリンオキシダーゼにより過酸化水素とベタインに酸化分解する。(3)この過酸化水素は、パーオキシダーゼ存在下で4−アミノアンチピリン及びジメチルアニリン誘導体とを酸化縮合しキノン色素を生成する。ここで生じた色素を分光光度計等で計測することでリン脂質の定量を行っている。
【0010】
次に化学的な方法は、これまで数多くの方法が報告され実用化されてきたが、酵素法が一般化した後は、測定時間がかかりすぎることや操作が煩雑なこともあり臨床検査にはほとんど利用されなくなっている。
【0011】
たとえば、コレステロールの化学的方法の一例としてグリセリン脂肪酸エステルの分析法は、グリセリン脂肪酸エステルをメタノール・クロロホルム(1:2V/V)等の有機溶媒で抽出した後、過ヨード酸ナトリウムによる酸化を行い、アセチルアセトンで発色させ測定するというものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これらの従来の測定方法には、それぞれ以下に述べるような問題点がある。
【0013】
酵素法における問題点は、(1)4種類あるいは3種類の異なる酵素及び数多くの試薬を必要とするので、作業が煩雑である。(2)4段階あるいは3段階もの反応全てが完全に進行せねば正しい値が得られない。(3)もし不具合が生じた場合、どの反応工程に問題があるかすぐには判明しない等である。
【0014】
また、化学法における問題点は、(1)操作が煩雑で測定に時間がかかりすぎる。(2)化学物質による反応は特異性が低く、血清中に含まれる目的成分以外の数多くの夾雑物によって正確な値が得にくい。(3)大量の有機溶媒を使用するため分析装置の痛みが速く、さらには使用済み有機溶媒の廃棄に手間取る等である。
【0015】
そして、いずれの分析方法においても、血清脂質成分を分析するためには非常に大型で高価な分析装置が必要であった。
【0016】
そこで、本発明は、従来の測定方法及び分析装置の問題点を解決するもので、血清中に含まれる脂質成分、具体的にはコレステロール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステルそしてリン脂質等の各成分濃度の分析方法において、例えば現在最も一般的に利用されている酵素法で測定までに4種類あるいは3種類の異なる酵素を用い、4段階あるいは3段階もの反応を経て過酸化水素の計測を行なっていたものを、各脂質成分からの脂肪酸の分離及びその脂肪酸量の分析に着目し、酵素反応により生じた遊離脂肪酸を直接測定するようにして、血清脂質成分の濃度を特異的、簡便、迅速、高感度に定量することができる分析方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の血清中の脂質成分の分析方法は、血清中の各種脂質成分にそれぞれ特異的に作用する酵素を用いて脂肪酸を生成し、前記血清中の総酸濃度を計測することで前記血清中の脂質成分濃度を算出する血清中の脂質成分の分析方法において、前記脂肪酸生成前における前記血清中の総酸濃度を計測する第1工程と、前記血清中の各種脂質成分にそれぞれ特異的に作用する酵素を用いて脂肪酸を生成する第2工程と、前記第2工程において脂肪酸が生成された後における前記血清中の総酸濃度を計測する第3工程と、前記第1工程における計測値と前記第3工程における計測値とに基づいて前記血清中の脂質成分濃度を算出する第4工程と、を有することを特徴とする。
【0018】
また、本発明の血清中の脂質成分の分析方法は、血清中の各種脂質成分にそれぞれ特異的に作用する酵素を用いて脂肪酸及び有機酸を生成し、前記血清中の総酸濃度を計測することで前記血清中の脂質成分濃度を算出する血清中の脂質成分の分析方法において、前記脂肪酸及び前記有機酸の生成前における前記血清中の総酸濃度を計測する第1工程と、前記血清中の各種脂質成分にそれぞれ特異的に作用する酵素を用いて脂肪酸及び有機酸を生成する第2工程と、前記第2工程において脂肪酸及び有機酸が生成された後における前記血清中の総酸濃度を計測する第3工程と、前記第1工程における計測値と前記第3工程における計測値とに基づいて前記血清中の脂質成分濃度を算出する第4工程と、を有することを特徴とする。
【0019】
【本発明の実施の形態】
(実施の形態1)
まず、本発明における血清中の脂質成分の分析方法を説明すると、その第一段階は、以下に述べるような各種成分のみに特異的に作用するような酵素を用いて、遊離の脂肪酸あるいは有機酸を生成するものである。各種成分より遊離の酸を生成する方法で主として知られているものについて、(化1)に示す化学式は血清中のコレステロール脂肪酸エステルを、コレステロールエステラーゼによって加水分解し遊離型コレステロールと遊離脂肪酸を生成する反応式である。
【0020】
【化1】
【0021】
また、(化2)に示す化学式は血清中のグリセリン脂肪酸エステルを、リポプロテインリパーゼによって加水分解しグリセロールと遊離脂肪酸を生成する反応式である。この場合、グリセリン脂肪酸エステルのグリセロールに結合している脂肪酸の数は、1〜3個まで考えられるが、血清の場合、グリセリン脂肪酸エステルの90〜95%が脂肪酸3個のトリグリセリドであることが判っているため、グリセリン脂肪酸エステルとトリグリセリドは、ほぼ同意語として考えられる。従って、血清中のグリセリン脂肪酸エステルを分析対象にする場合、グリセリン脂肪酸エステル1分子から3個の遊離脂肪酸が生成すると考えても差し支えない。
【0022】
【化2】
【0023】
更に、(化3)に示す化学式は血清中のリン脂質から遊離脂肪酸を生成する反応を示す。ただしリン脂質の場合、「リン脂質」という語は単一の化合物を指すものではなく、レシチン、スフィンゴミエリン、リゾレシチン、ホスファチジル、エタノールアミン等の有機リン酸基を有する化合物の総称である。ここに挙げた化合物を含めリン脂質の大部分のものは、ホスホリパーゼAによって遊離脂肪酸が生成する。
【0024】
【化3】
【0025】
酵素による各種成分からの遊離脂肪酸生成方法は上記の反応のみを対象とするものではなく、各種成分から特異的に遊離脂肪酸を生成できる方法であれば全て利用することができる。ただし酵素反応は、簡便性を考慮すると1段階で各種成分から遊離脂肪酸を生成するものを選ぶ方が望ましい。上記の各種酵素類は特に起源を指定するものではなく、動物臓器、微生物さらには遺伝子操作等により人工的に作製・改変したDNAを用いたもの、等々いかなる起源由来のものであってもよい。ただ一つ注意すべきことは、酵素反応によって生成される物質が次の測定、すなわち遊離脂肪酸の分析を阻害するような反応は採用することができないということである。例として挙げた上記酵素反応においては、問題になるようなことは見出せなかった。
【0026】
本発明で用いる酵素類の中で例としてあげた酵素は、全て市販のものをそのまま利用することができる。使用時の酵素使用量や反応温度、反応時間等々の諸条件は、発売元が望ましいとして提示している数字をそのまま利用することも可能であるが、分析者が目的に応じて設定を自由に変更することも可能である。
【0027】
第一段階の酵素反応によって生成した遊離脂肪酸濃度を定量する第二段階の測定は、遊離した脂肪酸を直接計測するものである。酸を計測する方法または測定装置に関して以下に具体的に述べる。
【0028】
ボルタンメトリーを利用し電気化学的に酸濃度を測定する方法は、酵素処理により脂肪酸を遊離した血清に有機溶媒とキノン誘導体及び電解質を混合し、その共存電解液に徐々に電荷をかけ、その過程で発生する電流を計測したとき、酸が溶液中に存在する場合のみに特徴的に見受けられるボルタモグラム還元前置波のピーク値を計測する事によって酸の濃度分析を行う方法である。この共存電解液中で脂肪酸は強いプロトン供与体として働き、共存電解液中に存在しているキノン誘導体にプロトンを与える。脂肪酸のようなプロトン供与体とキノンの付加体は、キノン単体よりも易還元性であるため、ボルタモグラムにおいて有機溶媒中のキノンが通常示す還元波よりも前に還元波(ボルタモグラム還元前置波)を生じる。その還元前置波の電流値は、溶液中の酸の濃度と比例関係にあることが分かっている。あらかじめ既知の酸濃度溶液で求めておいた検量線に照らし合わせることで試料中の酸濃度を正確に測定するものである。還元前置波の位置は脂肪酸の種類によってほとんど変化することはないため、第一段階の酵素反応によって血清より生成する脂肪酸が多種類であっても酸の合計量を正確に測定できる。
【0029】
酵素反応前の総酸量を同様に測定し反応後の総酸量との差をとることによって試料中の各種脂質成分、具体的にはコレステロール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、リン脂質のそれぞれ個別の含有量の定量が可能となる。上述した電気化学的測定方法に用いる各種キノン誘導体や溶媒あるいは電解質の種類は酸濃度に比例した還元前置波を示すものであれば特に限定はしない。
【0030】
以下にこの原理を応用した酸濃度測定装置の一実施形態を述べる。
【0031】
図1は本発明の一実施の形態における電気化学的な酸濃度測定方式を利用した血清中の脂質成分分析装置である。
【0032】
図1において、1は酵素反応部、2は酵素反応容器、3は温度保持装置、4は撹拌装置、5は血清及び酵素溶液である。また、6は酸度測定部、7は共存電解液用容器、8は共存電解液、9は作用電極、10は対極、11は比較電極、12は制御部、13は表示部である。
【0033】
酵素反応部1は、血清中の各脂質成分に特異的に作用する酵素を入れた酵素反応容器2と、この酵素反応を安定して維持することのできる温度(多くは30℃〜40℃)に保つことができる温度保持装置3を備えている。この酵素反応容器2内に血清を導くことにより、血清中より脂肪酸を遊離することが可能になる。
【0034】
撹拌装置4は酵素反応を速やかに進めるものである。
【0035】
酵素反応部1で酵素処理された酸含有の血清をキノン誘導体、有機溶媒、電解質と混合して共存電解液用容器7に導く。キノン誘導体としてはオルトベンゾキノン誘導体もしくはパラベンゾキノン誘導体等が望ましい。というのは、これらのキノン誘導体であれば、先に説明したボルタモグラム還元前置波の位置が、液中の溶存酸素の還元波形の位置からシフトして出現するため、除酸素しなくても正確に酸の濃度分析を行うことができるからである。また有機溶媒としてはイソオクタン35%以上を含むエタノール溶液であることが望ましい。このとき脂肪酸を十分溶解できる。そして電解質としては過酸化リチウムが適当である。
【0036】
酸含有の血清を導入した共存電解液用容器7には共存電解液8が充たされ、作用電極9、対極10、比較電極11が浸漬されている。マイクロコンピューター等から構成される制御部12は、作用電極9の電位を比較電極11の電極電位から所定の範囲で掃引し、これと同時に作用電極9と対極10間を流れる電流値を測定する。このような測定方法は通常ボルタンメトリーと呼称される。さらに制御部12は、この測定した電流値の中で、キノン誘導体が示す還元波形の前方位置に存在する還元前置波の電流値を検出するものである。この電流値が血清中の総脂肪酸濃度、もしくは総脂肪酸濃度及び総有機酸濃度に比例する。ところで、ほとんどの酵素反応では脂肪酸を生成するが、リン脂質に作用する酵素の中にはわずかながらも特異的に有機酸を生成するものも存在し、ボルタンメトリーによる本実施の形態1の分析装置によれば、この有機酸をも含めて酸濃度を測定できるものである。
【0037】
次に、制御部12は、検量線と照らし合わせることにより、測定した電流値から血清中の脂質成分の濃度を算出する。この濃度を算出すると、制御部12はLCD等からなる表示部13に当該濃度を表示する。従来の酵素法による分析は、3〜4段階の酵素反応の後に過酸化水素の濃度分析を行うため、正確さに問題が残り、時間もかかるものであったが、本実施の形態1のボルタンメトリーによる血清脂質成分分析装置によれば、血清から1段階の酵素反応により生じた遊離脂肪酸を直接測定するため、血清脂質成分の濃度を特異的、簡便、迅速、高感度に定量することができる。
【0038】
(実施の形態2)
図2は本発明の他の実施の形態における高速液体クロマトグラフィーを利用した血清中の脂質成分分析装置の概略図である。
【0039】
図2において、1は酵素反応部、2は酵素反応容器、3は温度保持装置、4は撹拌装置、5は血清及び酵素溶液、60は酸度測定部、12は制御部、13は表示部、14は注入部、15は定量高圧ポンプ、16は分離カラム、17は検出部である。
【0040】
酵素反応容器2、温度保持装置3を供えた酵素反応部1の作用については実施の形態1と同様である。
【0041】
本実施の形態2においては、酵素反応容器2内で酵素処理された試料を必要に応じて脱気した後、オートサンプラー等の注入部14で一定量を量り取り、酸度測定部6に注入するものでもよい。
【0042】
本実施の形態2おける酸度測定部60は、高速液体クロマトグラフィーを構成するもので、定量高圧ポンプ15と分離カラム16と検出部17からなる。この定量高圧ポンプ15は微少量の試料を高圧、一定流速で送り出せるものである。そして、分離カラム16には脂肪酸測定用に調整された充填剤が均一に詰められており、定量高圧ポンプで15で送り込まれた試料が分離カラム16で試料を構成する物質ごとにそれぞれ分離される。検出部17は、この物質のうち脂肪酸の濃度を検出する。検出部17としては、示差屈折計、紫外線可視分光光度計、レーザー光励起蛍光検出器等が適当である。このようにして得られた脂肪酸の濃度から脂肪酸の総量を算出し、さらには酵素処理前の酸の総量との差を求めることにより、試料中の各種脂質成分具体的にはコレステロール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、リン脂質のそれぞれ個別の含有量の定量が可能になる。
【0043】
制御部12は、定量高圧ポンプ15の運転と、分離カラム16での物質の分離が終了する時間を計時して、その後に検出部17を動作せしめ、検出した脂肪酸の濃度から総量を計算し、酵素処理前の酸の総量との差を求めて試料中の各種脂質成分の含有量の定量を行うものである。
【0044】
このように本実施の形態2の高速液体クロマトグラフィーによる血清成分分析装置によれば、光学的に血清成分を分析するため、試料に電気化学的な刺激を与えることがなく測定でき、既設の高速液体クロマトグラフィーを用いて血清中の脂質成分を特異的、簡便、迅速、高感度に測定することができる。
【0045】
なお、以上の実施の形態1及び2の例以外にも、総酸濃度を測定するための装置としては様々なものが適用でき、たとえば、自動または半自動中和滴定装置や電位差滴定装置及び光電光度計などが考えられる。
【0046】
【発明の効果】
本発明では、血清中のコレステロール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル及びリン脂質等の各成分濃度を特異的、高感度、簡便、迅速に測定でき、このような分析を行なうための血清中の脂質成分分析装置も安価に提供できる。
【0047】
また、本発明の分析方法及び分析装置の適用により、信頼性が高く正確な各血清脂質成分濃度を簡単に入手できるようになり、医療現場での臨床検査のみならず家庭での個人的な健康管理においても有用な情報提供が可能になる。また、各成分に係る基礎研究や応用・開発研究において研究速度及び研究精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態における電気化学的な酸濃度測定方式を利用した血清脂質成分分析装置の概略図
【図2】 本発明の他の実施の形態における高速液体クロマトグラフィーを利用した血清脂質成分分析装置の概略図
【符号の説明】
1 酵素反応部
2 酵素反応容器
3 温度保持装置
4 撹拌装置
5 血清及び酵素溶液
6 酸度測定部
7 共存電解液用容器
8 共存電解液
9 作用電極
10 対極
11 比較電極
12 制御部
13 表示部
14 注入部
15 定量高圧ポンプ
16 分離カラム
17 検出部
60 酸度測定部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for analyzing the amount of lipid components contained in serum, and more particularly to a method for analyzing the concentration of each component such as glycerin fatty acid ester, cholesterol fatty acid ester, and phospholipid in serum.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the number of people who have deviated from normal values in serum cholesterol, glycerin fatty acid ester, or phospholipid concentration tests has increased rapidly due to the westernization of food, increased drinking opportunities, lack of exercise, and stress. For each component, the cholesterol level is a risk factor for lifestyle-related diseases represented by diabetes, arteriosclerosis, hypothyroidism, etc., and the level of glycerin fatty acid ester, commonly called neutral fat, is the lipid metabolism. Abnormalities, cerebrovascular disorders, myocardial infarction, angina pectoris, diabetes risk factors, and phospholipid levels are attracting attention as risk factors for dyslipidemia, obstructive liver disorders, hyperthyroidism, and fulminant hepatitis Yes.
[0003]
Against this background, there is a need for a method for measuring the concentration of each component specifically, quickly, simply and with high sensitivity, and an inexpensive analyzer using the method.
[0004]
Conventional methods for measuring serum components are roughly classified into enzyme methods and chemical methods. For example, in the case of cholesterol fatty acid ester (ester cholesterol), the enzymatic measurement method mainly used at present is measured by three enzyme reactions.
[0005]
That is, (1) cholesterol fatty acid ester is hydrolyzed by cholesterol esterase into free cholesterol. (2) Free cholesterol is oxidized by cholesterol oxidase and produces hydrogen peroxide as a by-product. (3) This hydrogen peroxide is oxidatively condensed with 4-aminoantipyrine and a dimethylaniline derivative in the presence of peroxidase to produce a quinone dye. Cholesterol fatty acid esters are quantified by measuring the pigment produced here with a spectrophotometer or the like.
[0006]
In the case of glycerin fatty acid ester, measurement is performed through four reactions.
[0007]
(1) Glycerin fatty acid ester in serum is hydrolyzed into glycerol and fatty acid by lipoprotein lipase or lipase and protease. (2) The glycerol produced here is phosphorylated to glycerol-1-phosphate by glycerol kinase in the presence of adenosine triphosphate (ATP) and magnesium ions (Mg ++). (3) This glycerol-1-phosphate is oxidatively decomposed into hydrogen peroxide and dihydroxyacetone by glycerol phosphate oxidase. (4) This hydrogen peroxide is oxidatively condensed with 4-aminoantipyrine and a dimethylaniline derivative in the presence of peroxidase to produce a quinone dye. The pigment | dye produced here is measured with a spectrophotometer etc., and quantification of glycerol fatty acid ester is performed.
[0008]
In the case of phospholipids, measurement takes place via three reactions.
[0009]
(1) Phospholipids in serum are degraded by phospholipase D to produce choline. (2) Choline is oxidized and decomposed into hydrogen peroxide and betaine by choline oxidase. (3) This hydrogen peroxide is oxidatively condensed with 4-aminoantipyrine and a dimethylaniline derivative in the presence of peroxidase to produce a quinone dye. Phospholipids are quantified by measuring the dye produced here with a spectrophotometer or the like.
[0010]
Next, many chemical methods have been reported and put into practical use. However, after the enzymatic method has been generalized, it takes too much time to measure and the operation is complicated. Almost no longer used.
[0011]
For example, as an example of a chemical method of cholesterol, glycerol fatty acid ester is analyzed by extracting glycerol fatty acid ester with an organic solvent such as methanol / chloroform (1: 2 V / V), and then oxidizing with sodium periodate, Color is measured with acetylacetone and measured.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, each of these conventional measuring methods has the following problems.
[0013]
Problems in the enzymatic method are as follows: (1) Since four or three different enzymes and a large number of reagents are required, the work is complicated. (2) Correct values cannot be obtained unless all four-step or three-step reactions proceed completely. (3) If a problem occurs, it cannot be immediately determined which reaction process has the problem.
[0014]
In addition, problems in the chemical method are as follows: (1) The operation is complicated and the measurement takes too much time. (2) Reactions with chemical substances have low specificity, and it is difficult to obtain accurate values due to many impurities other than the target component contained in serum. (3) Since a large amount of organic solvent is used, the pain of the analyzer is fast, and it takes time to dispose of the used organic solvent.
[0015]
In any of the analysis methods, a very large and expensive analyzer is required to analyze serum lipid components.
[0016]
Therefore, the present invention solves the problems of conventional measuring methods and analyzers, and lipid components contained in serum, specifically cholesterol fatty acid esters, glycerin fatty acid esters and phospholipids, etc. In the analytical method, for example, hydrogen peroxide is measured through four or three stages of reaction using four or three different enzymes by the most commonly used enzyme method. Focusing on the separation of fatty acids from each lipid component and analysis of the amount of fatty acids, the free fatty acid produced by the enzyme reaction is directly measured, so that the concentration of serum lipid components is specific, simple, rapid, and highly sensitive It is an object of the present invention to provide an analytical method that can be quantitatively determined.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The method for analyzing lipid components in serum of the present invention produces fatty acids using enzymes that specifically act on various lipid components in serum, and measures the total acid concentration in the serum to measure the total acid concentration in the serum. In the method for analyzing lipid components in serum for calculating the lipid component concentration of the serum, the first step of measuring the total acid concentration in the serum before the fatty acid production, and the specific action on each lipid component in the serum A second step of producing a fatty acid using an enzyme, a third step of measuring the total acid concentration in the serum after the fatty acid is produced in the second step, the measured value in the first step, and the And a fourth step of calculating a lipid component concentration in the serum based on the measurement value in the third step.
[0018]
The method for analyzing lipid components in serum of the present invention produces fatty acids and organic acids using enzymes that specifically act on various lipid components in serum, and measures the total acid concentration in the serum. In the method for analyzing a lipid component in serum to calculate the lipid component concentration in the serum, a first step of measuring the total acid concentration in the serum before the production of the fatty acid and the organic acid, and in the serum A second step of producing fatty acids and organic acids using enzymes that specifically act on each of the various lipid components, and the total acid concentration in the serum after the fatty acids and organic acids are produced in the second step. A third step of measuring, and a fourth step of calculating a lipid component concentration in the serum based on the measured value in the first step and the measured value in the third step.
[0019]
[Embodiments of the Invention]
(Embodiment 1)
First, the method for analyzing lipid components in serum in the present invention will be described. The first step is to use free fatty acids or organic acids using enzymes that act specifically on various components as described below. Is generated. The chemical formula shown in (Chemical Formula 1), which is mainly known as a method for generating free acids from various components, generates cholesterol and free fatty acids by hydrolyzing cholesterol fatty acid esters in serum with cholesterol esterase. It is a reaction formula.
[0020]
[Chemical 1]
[0021]
The chemical formula shown in (Chemical Formula 2) is a reaction formula in which glycerol fatty acid ester in serum is hydrolyzed by lipoprotein lipase to produce glycerol and free fatty acid. In this case, the number of fatty acids bound to glycerol of the glycerin fatty acid ester is considered to be 1 to 3, but in the case of serum, it is found that 90 to 95% of the glycerin fatty acid ester is triglyceride of 3 fatty acids. Therefore, glycerin fatty acid ester and triglyceride are almost synonymous. Therefore, when glycerin fatty acid ester in serum is an analysis target, it can be considered that three free fatty acids are generated from one molecule of glycerin fatty acid ester.
[0022]
[Chemical 2]
[0023]
Furthermore, the chemical formula shown in (Chemical Formula 3) shows a reaction for producing free fatty acid from phospholipid in serum. However, in the case of phospholipids, the term “phospholipid” does not refer to a single compound, but is a general term for compounds having an organic phosphate group such as lecithin, sphingomyelin, lysolecithin, phosphatidyl, ethanolamine and the like. Most phospholipids, including the compounds listed here, produce free fatty acids with phospholipase A.
[0024]
[Chemical Formula 3]
[0025]
The method for producing free fatty acids from various components using enzymes is not intended only for the above reaction, and any method capable of specifically producing free fatty acids from various components can be used. However, it is preferable to select an enzyme reaction that generates free fatty acids from various components in one step in consideration of simplicity. The above-mentioned various enzymes are not particularly specified for their origin, and may be derived from any origin such as animal organs, microorganisms, and DNAs artificially prepared and modified by genetic manipulation. One thing to note is that the reaction produced by the substance produced by the enzyme reaction cannot interfere with the next measurement, ie the analysis of free fatty acids. In the above-mentioned enzyme reaction given as an example, no problem was found.
[0026]
Commercially available enzymes can be used as they are as the examples of enzymes used in the present invention. For the conditions such as the amount of enzyme used, reaction temperature, reaction time, etc., it is possible to use the numbers presented by the seller as desirable, but the analyst can freely set them according to the purpose. It is also possible to change.
[0027]
The second stage measurement for quantifying the free fatty acid concentration produced by the first stage enzyme reaction is a direct measurement of the free fatty acid. The method or measuring apparatus for measuring acid will be specifically described below.
[0028]
The method of measuring the acid concentration electrochemically using voltammetry is to mix an organic solvent, a quinone derivative and an electrolyte with serum that has been freed of fatty acids by enzymatic treatment, and gradually charge the coexisting electrolyte. In this method, the concentration of acid is analyzed by measuring the peak value of the voltammogram reduction pre-wave that is characteristic only when the acid is present in the solution when the generated current is measured. In this coexisting electrolyte, the fatty acid acts as a strong proton donor and gives protons to the quinone derivative present in the coexisting electrolyte. Adducts of proton donors and quinones such as fatty acids are more easily reducible than quinone alone, so that in the voltammogram, a reduction wave (a voltammogram reduction pre-wave) before the reduction wave normally exhibited by quinones in organic solvents. Produce. It has been found that the current value of the pre-reduction wave is proportional to the acid concentration in the solution. The acid concentration in the sample is accurately measured by comparing with a calibration curve obtained in advance with a known acid concentration solution. Since the position of the pre-reduction wave hardly changes depending on the type of fatty acid, the total amount of acid can be accurately measured even if there are many types of fatty acid produced from serum by the first stage enzyme reaction.
[0029]
By measuring the total acid amount before the enzymatic reaction in the same manner and taking the difference from the total acid amount after the reaction, various lipid components in the sample, specifically cholesterol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, and phospholipid are individually measured. Content can be quantified. The kind of various quinone derivatives, solvents or electrolytes used in the electrochemical measurement method described above is not particularly limited as long as it shows a reduction pre-wave proportional to the acid concentration.
[0030]
An embodiment of an acid concentration measuring apparatus applying this principle will be described below.
[0031]
FIG. 1 is an apparatus for analyzing lipid components in serum using an electrochemical acid concentration measurement method according to an embodiment of the present invention.
[0032]
In FIG. 1, 1 is an enzyme reaction part, 2 is an enzyme reaction container, 3 is a temperature holding device, 4 is a stirring device, and 5 is serum and enzyme solution. In addition, 6 is an acidity measurement unit, 7 is a coexisting electrolyte container, 8 is a coexisting electrolyte, 9 is a working electrode, 10 is a counter electrode, 11 is a comparison electrode, 12 is a control unit, and 13 is a display unit.
[0033]
The enzyme reaction unit 1 includes an enzyme reaction container 2 containing an enzyme that specifically acts on each lipid component in serum, and a temperature at which this enzyme reaction can be stably maintained (many 30 ° C. to 40 ° C.) The temperature holding device 3 that can maintain the temperature is provided. By introducing the serum into the enzyme reaction vessel 2, fatty acids can be released from the serum.
[0034]
The stirrer 4 advances the enzyme reaction quickly.
[0035]
The acid-containing serum enzyme-treated in the enzyme reaction unit 1 is mixed with a quinone derivative, an organic solvent, and an electrolyte and led to the coexisting electrolyte container 7. As the quinone derivative, an orthobenzoquinone derivative or a parabenzoquinone derivative is desirable. This is because, with these quinone derivatives, the position of the pre-reduction wave of voltammogram described above appears shifted from the position of the reduction waveform of dissolved oxygen in the liquid, so it is accurate even without deoxygenation. This is because the acid concentration can be analyzed. The organic solvent is preferably an ethanol solution containing 35% or more of isooctane. At this time, the fatty acid can be sufficiently dissolved. As the electrolyte, lithium peroxide is suitable.
[0036]
A coexisting electrolyte solution container 7 into which acid-containing serum is introduced is filled with a coexisting electrolyte solution 8, and a working electrode 9, a counter electrode 10, and a reference electrode 11 are immersed therein. The control unit 12 composed of a microcomputer or the like sweeps the potential of the working electrode 9 within a predetermined range from the electrode potential of the comparison electrode 11 and simultaneously measures the value of the current flowing between the working electrode 9 and the counter electrode 10. Such a measuring method is usually called voltammetry. Furthermore, the control part 12 detects the electric current value of the reduction | restoration front wave which exists in the front position of the reduction | restoration waveform which a quinone derivative shows among this measured electric current value. This current value is proportional to the total fatty acid concentration in serum, or the total fatty acid concentration and the total organic acid concentration. By the way, in most enzyme reactions, fatty acids are produced. However, some enzymes that act on phospholipids produce organic acids in a slight but specific manner. Therefore, the acid concentration including this organic acid can be measured.
[0037]
Next, the control part 12 calculates the density | concentration of the lipid component in serum from the measured electric current value by collating with a calibration curve. When the density is calculated, the control unit 12 displays the density on the display unit 13 including an LCD or the like. In the conventional analysis by the enzymatic method, since the concentration analysis of hydrogen peroxide is performed after the enzyme reaction of 3 to 4 steps, there remains a problem in accuracy and it takes time, but the voltammetry of the first embodiment According to the serum lipid component analyzer according to the above, since the free fatty acid generated from the serum by a one-step enzymatic reaction is directly measured, the concentration of the serum lipid component can be quantified specifically, simply, quickly and with high sensitivity.
[0038]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for analyzing lipid components in serum using high performance liquid chromatography according to another embodiment of the present invention.
[0039]
In FIG. 2, 1 is an enzyme reaction unit, 2 is an enzyme reaction vessel, 3 is a temperature holding device, 4 is a stirring device, 5 is serum and enzyme solution, 60 is an acidity measurement unit, 12 is a control unit, 13 is a display unit, 14 is an injection part, 15 is a metering high-pressure pump, 16 is a separation column, and 17 is a detection part.
[0040]
The operation of the enzyme reaction unit 1 provided with the enzyme reaction vessel 2 and the temperature holding device 3 is the same as that of the first embodiment.
[0041]
In the second embodiment, after the sample treated with the enzyme in the enzyme reaction vessel 2 is deaerated as necessary, a certain amount is weighed by an injection unit 14 such as an autosampler and injected into the acidity measurement unit 6. It may be a thing.
[0042]
The acidity measuring unit 60 in the second embodiment constitutes high performance liquid chromatography, and includes a quantitative high-pressure pump 15, a separation column 16, and a detecting unit 17. This fixed high-pressure pump 15 is capable of delivering a small amount of sample at a high pressure and a constant flow rate. The separation column 16 is uniformly packed with a filler adjusted for fatty acid measurement, and the sample fed by the metering high-pressure pump 15 is separated for each substance constituting the sample by the separation column 16. . The detection part 17 detects the density | concentration of a fatty acid among this substance. As the detection unit 17, a differential refractometer, an ultraviolet-visible spectrophotometer, a laser beam excitation fluorescence detector, or the like is appropriate. By calculating the total amount of fatty acid from the concentration of the fatty acid thus obtained, and further determining the difference from the total amount of acid before enzyme treatment, various lipid components in the sample, specifically cholesterol fatty acid ester, glycerin Quantification of the individual contents of fatty acid esters and phospholipids becomes possible.
[0043]
The control unit 12 measures the operation time of the metering high-pressure pump 15 and the time when the separation of the substance in the separation column 16 is completed, and then operates the detection unit 17 to calculate the total amount from the detected fatty acid concentration, The difference from the total amount of acid before the enzyme treatment is determined to determine the content of various lipid components in the sample.
[0044]
As described above, according to the serum component analyzer using the high performance liquid chromatography of the second embodiment, the serum component is optically analyzed, so that the sample can be measured without giving electrochemical stimulation, and the existing high speed liquid chromatography can be performed. The lipid component in serum can be measured specifically, simply, rapidly and with high sensitivity using liquid chromatography.
[0045]
In addition to the examples in the first and second embodiments described above, various apparatuses for measuring the total acid concentration can be applied. For example, an automatic or semi-automatic neutralization titration apparatus, a potentiometric titration apparatus, a photoelectric photometry A total can be considered.
[0046]
【The invention's effect】
In the present invention, the concentration of each component such as cholesterol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester and phospholipid in serum can be measured specifically, highly sensitively, simply and rapidly, and lipid component analysis in serum for performing such analysis Equipment can also be provided at low cost.
[0047]
In addition, the application of the analysis method and analysis apparatus of the present invention makes it easy to obtain reliable and accurate serum lipid component concentrations, and not only clinical tests at medical sites but also personal health at home. Information useful for management can also be provided. In addition, it is possible to improve research speed and research accuracy in basic research and application / development research on each component.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a serum lipid component analyzer using an electrochemical acid concentration measurement method in one embodiment of the present invention. FIG. 2 utilizes high performance liquid chromatography in another embodiment of the present invention. Schematic diagram of the analyzed serum lipid component analyzer [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Enzyme reaction part 2 Enzyme reaction container 3 Temperature holding device 4 Stirrer 5 Serum and enzyme solution 6 Acidity measurement part 7 Coexisting electrolyte container 8 Coexisting electrolyte 9 Working electrode 10 Counter electrode 11 Comparison electrode 12 Control part 13 Display part 14 Injection 15 Quantitative high-pressure pump 16 Separation column 17 Detection unit 60 Acidity measurement unit

Claims (5)

血清中の各種脂質成分にそれぞれ特異的に作用する酵素を用いて脂肪酸を生成し、前記血清中の総酸濃度を計測することで前記血清中の脂質成分濃度を算出する血清中の脂質成分の分析方法において、前記脂肪酸生成前における前記血清中の総酸濃度を計測する第1工程と、前記血清中の各種脂質成分にそれぞれ特異的に作用する酵素を用いて脂肪酸を生成する第2工程と、前記第2工程において脂肪酸が生成された後における前記血清中の総酸濃度を計測する第3工程と、前記第1工程における計測値と前記第3工程における計測値とに基づいて前記血清中の脂質成分濃度を算出する第4工程と、を有することを特徴とする血清中の脂質成分の分析方法。  Fatty acid is produced using enzymes that specifically act on various lipid components in serum, and the concentration of lipid components in serum is calculated by measuring the total acid concentration in the serum. In the analysis method, a first step of measuring the total acid concentration in the serum before the fatty acid production, a second step of producing fatty acids using enzymes that specifically act on various lipid components in the serum, The third step of measuring the total acid concentration in the serum after the fatty acid is generated in the second step, and the serum based on the measured value in the first step and the measured value in the third step And a fourth step of calculating the lipid component concentration of the serum. 血清中の各種脂質成分にそれぞれ特異的に作用する酵素を用いて脂肪酸及び有機酸を生成し、前記血清中の総酸濃度を計測することで前記血清中の脂質成分濃度を算出する血清中の脂質成分の分析方法において、前記脂肪酸及び前記有機酸の生成前における前記血清中の総酸濃度を計測する第1工程と、前記血清中の各種脂質成分にそれぞれ特異的に作用する酵素を用いて脂肪酸及び有機酸を生成する第2工程と、前記第2工程において脂肪酸及び有機酸が生成された後における前記血清中の総酸濃度を計測する第3工程と、前記第1工程における計測値と前記第3工程における計測値とに基づいて前記血清中の脂質成分濃度を算出する第4工程と、を有することを特徴とする血清中の脂質成分の分析方法。  A fatty acid and an organic acid are produced using enzymes that specifically act on various lipid components in the serum, and the concentration of the lipid component in the serum is calculated by measuring the total acid concentration in the serum. In the lipid component analysis method, using the first step of measuring the total acid concentration in the serum before the production of the fatty acid and the organic acid, and an enzyme that specifically acts on each of the various lipid components in the serum A second step for producing a fatty acid and an organic acid, a third step for measuring the total acid concentration in the serum after the fatty acid and the organic acid are produced in the second step, and a measurement value in the first step. And a fourth step of calculating a lipid component concentration in the serum based on the measurement value in the third step, and a method for analyzing a lipid component in serum. 前記血清中の脂質成分が、コレステロール脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の血清中の脂質成分の分析方法。 3. The method for analyzing a lipid component in serum according to claim 1, wherein the lipid component in the serum is a cholesterol fatty acid ester. 前記血清中の脂質成分が、グリセリン脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の血清中の脂質成分の分析方法。 3. The method for analyzing a lipid component in serum according to claim 1, wherein the lipid component in the serum is a glycerin fatty acid ester. 前記血清中の脂質成分が、リン脂質であることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の血清中の脂質成分の分析方法。 3. The method for analyzing a lipid component in serum according to claim 1, wherein the lipid component in the serum is a phospholipid.
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