JPH0218079B2 - - Google Patents
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Landscapes
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Description
本発明は新規な基質、すなわちオリゴサツカラ
イド誘導体を基質として使用することを特徴とす
るα−アミラーゼ活性の測定方法に関するもので
ある。
試料、特にヒト生体内の唾液、膵液、血液、尿
中のα−アミラーゼ活性は医学上の診断において
重要である。例えば、膵炎、膵臓癌、耳下腺炎に
おいては、血液、尿中のα−アミラーゼ活性は通
常の値に比べて著しい上昇を示す。
α−アミラーゼ活性の測定方法については、こ
れまでに種々の方法が発表されているが、主に、
アミロクラスチツク法、クロモゲニツク法、サツ
カロゲニツク法の3群に分類することができる。
アミロクラスチツク法のうちではキヤラウエイ
法が最も広く使用されてきたが、共存タンパクが
デンプンとヨードの呈色を阻害するため、又反応
時間が短いため再現性が悪い等の問題点がある。
クロモゲニツク法は一般にブルースターチ法と
呼ばれ、デンプン又はアミロースに色素を結合し
た不溶性基質を用い酵素反応で生成する可溶性色
素を測定する方法である。この方法は、最近広く
使用されているが、基質としての活性が弱いこ
と、不溶性であるため反応系が不均一であるこ
と、繁雑な操作が必要であり自動分析装置への適
用が困難であること等の問題点がある。
サツカロゲニツク法ではソモジー法が代表的で
あるが、試料中のグルコースにより高値を示す、
操作が繁雑である等の問題がある。
このように従来のα−アミラーゼ活性の測定方
法には各々に個有の欠点があるが、さらに共通し
て、基質に使用しているデンプンの品質により測
定値にバラツキが生じる、又α−アミラーゼ反応
を真に化学量論的反応として測定できないという
欠点がある。
デンプンは広く知られるようにアミロースと呼
ばれるα−1,4結合による直鎖状のグルカンと
アミロペクチンと呼ばれるα−1,6結合による
分岐を有するグルカンの混合物である。アミロー
スとアミロペクチンの混合比率、分子量、分岐
度、分岐構造は原料植物の種類、収獲時期、産地
等により異なり、不均一な混合物である。
不均一なデンプンを基質に使用する場合は、化
学量論的反応とはならず、α−アミラーゼの動力
学を検知することはできない。
α−アミラーゼの動力学的検知はグルコース鎖
が4個から7個までのオリゴサツカライドの使用
によつてなされる。
最近、デンプンの代わりに、マルトテトラオー
ス、マルトペンタオース、マルトヘキサオース、
マルトヘプタオース等のオリゴサツカライドを基
質に用いる方法(特開昭50−56998号公報、特開
昭53−37096号公報)、又はP−ニトロフエノール
等の色原体を還元末端に結合したオリゴサツカラ
イドを用いる方法(特開昭54−51892号公報)等、
均一で構造の明確な基質を用いる方法が発表され
ている。
これらの方法では通常、測定用共役酵素として
α−グルコシダーゼ(E.C.3.2.1.20,α−D−グ
ルコシドグルコヒドロラーゼ)又はグルコアミラ
ーゼ(E.C.3.2.1.3,1,4−α−D−グルカング
ルコヒドロラーゼ)を必要とする。
これらの共役酵素は、α−1,4−グリコシド
結合を有する糖鎖の非還元性末端からα−1,4
−グリコシド結合を加水分解するエキソタイプの
酵素であり、α−アミラーゼ反応に関係なく基質
を分解してしまう欠点を有する。この結果、測定
用試液が不安定であり、試薬盲検値が極めて高く
測定精度を著しく悪くしていた。さらに測定に充
分なグルコアミラーゼ、あるいはα−グルコシダ
ーゼを使用できず、正確な測定法の組立が困難で
あつた。
本発明者らはかかる欠点を有するグルコース鎖
が4〜7個のオリゴサツカライドに対し、これら
のオリゴ糖の非還元末端グルコースの6位の一級
アルコール−CH2OHを−CH2NHRに置換した
基質を合成した。この基を導入することにより、
本基質並びに、α−アミラーゼ作用の結果生成す
る、−CH2NHR基を有する生成物を分光光度的に
検出することが可能であり、また本基質(以下、
修飾オリゴ糖という。)がα−アミラーゼの親和
性に優れており良好な基質となること、グルコア
ミラーゼ又はα−グルコシダーゼの基質とならな
いことを発見し本発明を完成するに至つた。
すなわち本発明は、α−アミラーゼ活性を測定
するに際し、グルコースが4〜7個からなる直鎖
状オリゴサツカライドの非還元末端グルコースの
6位の一級アルコール(−CH2OH)が一般式−
CH2NHRで表わされる基で置換された、下記構
造式()を有するオリゴサツカライド誘導体を
基質として使用することを特徴とするα−アミラ
ーゼ活性の測定方法である。
(式中、右端のグルコース単位は還元性基、n
は2〜5の整数であり、Rは、グルコースが4〜
7個からなる直鎖状オリゴサツカライドの非還元
末端グルコースの6位に一級アルコール(−
CH2OH)を有していてこれが一般式−
CH2NHRで表わされる基で置換されると構造式
(1)を有するオリゴサツカライド誘導体となるアル
コール(−CH2OH)が酸化されて相当するアル
デヒド(−CHO)となつた酸化多糖体のアルデ
ヒド(−CHO)と反応してシツフ塩基を形成す
るアミノ基を有する有機残基を表わす。)
以下、本発明について例を挙げて詳細に説明す
る。
先ず、本発明に使用する修飾オリゴ糖について
述べると、デキストリンを原料とし、ジメチルス
ルホキシドとN,N′−ジシクロヘキシルカルボ
ジイミドでデキストリンのグルコース単位の第1
級アルコールを部分的に酸化する。例えば、グル
コース基約30個に1個の割合で酸化する。本反応
はJones,G・Hらの方法〔Method in
Carbohydrate Chemistry Vol.Vl 315〜322頁
(1972)Academic Press,New York〕による。
酸化反応はシユウ酸を加えて停止させ、次いで
2−アミノピリジンなどの本発明に係る有機アミ
ン、シアノ水素化ホウ素ナトリウムを加え95℃に
加熱し約20分反応させる、反応混合物に水を加
え、生じる沈澱を別して除き、この液に塩酸
を加えPHをいつたん約1.0としシアノ水素化ホウ
素ナトリウムを分解した後、PHを中性にし、この
液をBiogel p−2を充填したカラムを使用しゲ
ル過し高分子(修飾デキストリン)画分を集め
る。
この修飾デキストリンにBacillus subtilis由来
の液化タイプのα−アミラーゼを約PH5.5の緩衝
液中、37℃で約30分反応後、反応液を70℃以上の
温度で、20〜60分加熱し、α−アミラーゼを失活
させる。加熱処理後、反応液を約20℃程度まで冷
却させ、液のPHを6〜8の中性に調整後、α−グ
ルコシダーゼ又はグルコアミラーゼを加え37℃で
20〜50時間作用させ、α−アミラーゼの作用によ
り生成した修飾オリゴ糖をうる。
この反応を一般化し一般式を次に示す。
(式中、Gはグルコース単位を示し、Xは
The present invention relates to a method for measuring α-amylase activity, which is characterized by using a novel substrate, that is, an oligosaccharide derivative. α-Amylase activity in samples, especially in human saliva, pancreatic juice, blood, and urine, is important in medical diagnosis. For example, in pancreatitis, pancreatic cancer, and parotitis, α-amylase activity in blood and urine shows a marked increase compared to normal values. Various methods have been published so far for measuring α-amylase activity, but the main ones are:
It can be classified into three groups: amyloclastic method, chromogenic method, and satcalogenic method. Among the amyloclastic methods, the callaway method has been most widely used, but it has problems such as coexisting proteins inhibiting the color development of starch and iodine, and the reaction time is short, resulting in poor reproducibility. The chromogenic method is generally referred to as the blue starch method, and is a method for measuring soluble pigments produced in an enzymatic reaction using an insoluble substrate in which a pigment is bound to starch or amylose. Although this method has been widely used recently, it has weak activity as a substrate, the reaction system is heterogeneous due to insolubility, and requires complicated operations, making it difficult to apply to automatic analyzers. There are other problems. The Somogyi method is a typical Satskalogenik method, but it shows high values due to glucose in the sample.
There are problems such as complicated operations. As described above, each of the conventional methods for measuring α-amylase activity has its own drawbacks. The disadvantage is that the reaction cannot be measured as a truly stoichiometric reaction. Starch, as is widely known, is a mixture of a linear glucan with α-1,4 bonds called amylose and a branched glucan with α-1,6 bonds called amylopectin. The mixing ratio, molecular weight, degree of branching, and branching structure of amylose and amylopectin vary depending on the type of raw material plant, harvest time, production area, etc., and it is a heterogeneous mixture. If a heterogeneous starch is used as a substrate, the reaction will not be stoichiometric and the kinetics of α-amylase cannot be detected. Kinetic detection of α-amylase is achieved by the use of oligosaccharides with 4 to 7 glucose chains. Recently, maltotetraose, maltopentaose, maltohexaose,
A method using an oligosaccharide such as maltoheptaose as a substrate (JP-A-50-56998, JP-A-53-37096), or an oligo with a chromogen such as P-nitrophenol attached to the reducing end. Method using saccharide (Japanese Unexamined Patent Publication No. 54-51892), etc.
Methods using homogeneous and well-structured substrates have been published. These methods usually use α-glucosidase (EC3.2.1.20, α-D-glucoside glucohydrolase) or glucoamylase (EC3.2.1.3, 1,4-α-D-glucan glucohydrolase) as the coupled enzyme for measurement. ) is required. These conjugated enzymes convert α-1,4 from the non-reducing end of the sugar chain with α-1,4-glycosidic
- It is an exo-type enzyme that hydrolyzes glycosidic bonds, and has the disadvantage that it degrades the substrate regardless of the α-amylase reaction. As a result, the reagent solution for measurement was unstable, and the reagent blind value was extremely high, significantly impairing measurement accuracy. Furthermore, it was not possible to use sufficient glucoamylase or α-glucosidase for measurement, making it difficult to assemble an accurate measurement method. The present inventors solved the problem by replacing the primary alcohol -CH2OH at the 6-position of the non-reducing terminal glucose of these oligosaccharides with -CH2NHR for oligosaccharides with 4 to 7 glucose chains. The substrate was synthesized. By introducing this group,
It is possible to spectrophotometrically detect this substrate as well as a product having a -CH 2 NHR group produced as a result of α-amylase action, and also this substrate (hereinafter referred to as
It is called a modified oligosaccharide. ) has an excellent affinity for α-amylase and is a good substrate, and it has been discovered that it does not serve as a substrate for glucoamylase or α-glucosidase, leading to the completion of the present invention. That is, in the present invention, when measuring α-amylase activity, the primary alcohol (-CH 2 OH) at the 6-position of the non-reducing terminal glucose of a linear oligosaccharide consisting of 4 to 7 glucose units is expressed by the general formula -
This is a method for measuring α-amylase activity, which is characterized in that an oligosaccharide derivative having the following structural formula () substituted with a group represented by CH 2 NHR is used as a substrate. (In the formula, the rightmost glucose unit is a reducing group, n
is an integer of 2 to 5, and R is an integer of 4 to 5.
A primary alcohol (-
CH 2 OH), which has the general formula −
When substituted with a group represented by CH 2 NHR, the structural formula
The alcohol (-CH 2 OH) that becomes the oligosaccharide derivative having (1) is oxidized to the corresponding aldehyde (-CHO), which reacts with the aldehyde (-CHO) of the oxidized polysaccharide to form a Schiff base. Represents an organic residue having an amino group. ) Hereinafter, the present invention will be explained in detail by giving examples. First, regarding the modified oligosaccharide used in the present invention, dextrin is used as a raw material, and dimethyl sulfoxide and N,N'-dicyclohexylcarbodiimide are used to modify the first glucose unit of dextrin.
Partially oxidizes alcohols. For example, about 1 in 30 glucose groups is oxidized. This reaction was carried out using the method of Jones, G.H. et al.
Carbohydrate Chemistry Vol. Vl pp. 315-322 (1972) Academic Press, New York]. The oxidation reaction is stopped by adding oxalic acid, then an organic amine according to the present invention such as 2-aminopyridine, sodium cyanoborohydride is added, heated to 95°C and reacted for about 20 minutes, water is added to the reaction mixture, The resulting precipitate was separated and removed, and hydrochloric acid was added to this solution to bring the pH to about 1.0. Sodium cyanoborohydride was decomposed, the pH was neutralized, and the solution was gelated using a column packed with Biogel p-2. Collect the high molecular weight (modified dextrin) fraction. After reacting this modified dextrin with liquefaction type α-amylase derived from Bacillus subtilis in a buffer solution of about PH 5.5 at 37°C for about 30 minutes, the reaction solution is heated at a temperature of 70°C or higher for 20 to 60 minutes, Deactivate α-amylase. After the heat treatment, the reaction solution was cooled to about 20℃, the pH of the solution was adjusted to a neutral pH of 6 to 8, and then α-glucosidase or glucoamylase was added and heated at 37℃.
After 20 to 50 hours of action, a modified oligosaccharide produced by the action of α-amylase is obtained. This reaction is generalized and the general formula is shown below. (In the formula, G represents a glucose unit, and X is
【式】などの−CH2NHRで示
される基を表わす。また、l,m,nは0あるい
は正の整数を表わす。)
次に、この混合物を濃縮し、Biogel P−4を
充填したカラムを用い、カラムクロマトグラフイ
ーで修飾オリゴ糖、即ちピリジールアミノ基など
の−NHR基が非還元末端に入つたマルトテトラ
オース、マルトペンタオース、マルトヘキサオー
ス、マルトヘプタオースの各分画を得ることがで
きる。
即ち、本製法を要約すれば、デキストリンの第
1級アルコール(−CH2OH基)を酸化してアル
デヒド(−CHO)とした後、2−アミノピリジ
ンなどの本発明に係る有機アミンを作用させシツ
フの塩基とし、還元して修飾デキストリンを得
る。次いで酵素的加水分解により、目的とする修
飾オリゴ糖を得る。
本製法に於いて、原料の多糖体としてはα−
1,4−グリコシド結合を有する長鎖の糖ならば
いずれも使用でき、デキストリンの他、デンプ
ン、アミロース等も同様に原料としうる。
また、酸化多糖体から修飾多糖体を得る工程に
於いては、2−アミノピリジンの他にも酸化多糖
体中のアルデヒドとシツフ塩基を形成するアミノ
基を有する化合物(本発明に係る有機アミン)な
らいずれも有効に使用できるが、2−アミノピリ
ジンのほかに例えば3−アミノピリジン、アニリ
ン、2−ヒドロキシアニリン、アミノ安息香酸、
メチルアニリン等が挙げられる。この場合最終的
に得られる修飾オリゴ糖はそれぞれに対応する基
で修飾されたオリゴ糖となる。即ち、本発明に係
る修飾オリゴ糖の例を挙げると、2−ピリジルア
ミノ基又は3−ピリジルアミノ基などのピリジル
アミノ基修飾オリゴ糖、アニリノ基修飾オリゴ
糖、2−ヒドロキシアニリノ基などのヒドロキシ
アニリノ基修飾オリゴ糖、カルボキシフエニルア
ミノ基修飾オリゴ糖、メチルアニリノ基などのア
ルキルアニリノ基修飾オリゴ糖が挙げられる。
修飾デキストリンをオリゴ糖に加水分解する目
的でα−アミラーゼを使用するが、種類は特に限
定されず、例えば動物の膵臓、微生物由来のアミ
ラーゼを使用することができる。前述のBacillus
subtilis由来の液化タイプのアミラーゼはグルコ
ース鎖10個程度のオリゴ糖の状態で反応が停止す
るかあるいは遅くなるため、生成物をコントロー
ルするのが容易であり有効に使用することができ
る。
本修飾オリゴ糖を使用したα−アミラーゼの測
定例として、高速液体クロマトグラフイー
(HPLC)法、分光光度法を挙げ、その測定原理
と特徴を示すが、本修飾基質の使用範囲を限定す
るものではない。
〔〕 高速液体クロマトグラフイー(HPLC)
法
ピリジールアミノ基が螢光を有する(励起波長
320nm、螢光波長400nm)ことに着目、これを利
用し、本修飾基質を用いα−アミラーゼ反応させ
た後、生成した非還元末端グルコースにピリジー
ルアミノ基が入つた短鎖(グルコース基が2また
は3個)の修飾オリゴ糖を含む液をHPLCにか
け、その流出ピークを同様に操作した活性値既知
の標準検体の流出ピークと比較することによりα
−アミラーゼ活性を求めることができる。
HPLCに於いて、カラム、溶出液は特に限定さ
れないが、カラムはTSK−Gel LS 410,5μm,
C18(Toyosoda Co)、溶出液は0.1% n−ブタ
ノールを含む0.1M酢酸が効果的に使用すること
ができる。
本発明の修飾オリゴ糖をHPLC法によるα−ア
ミラーゼ活性測定用基質として用いることにより
以下の(イ)〜(ホ)の利点を有する測定法の組立てが可
能になる。
(イ) 修飾オリゴ糖は水に易溶で、α−アミラーゼ
との反応性が高い。
(ロ) 本発明の方法では、単一の化合物を基質とす
ることから、反応の化学量論が成立し、α−ア
ミラーゼの動力学を検知することができる。
(ハ) 本法ではα−アミラーゼ反応に続く共役酵素
系を使用しない為、α−アミラーゼの動力学を
検知することが容易である。
(ニ) 本法ではα−アミラーゼ反応で生成するピリ
ジールアミノ基又はその他の修飾基を有するグ
ルコース単位2または3個のオリゴ糖を分離し
た上測定するため、血中に既存のグルコース等
の影響を受けない。
(ホ) ケイ光光度法で検知を行うため高感度測定が
可能であり、微量検体で測定できる。
〔2〕 分光光度法
グルコアミラーゼ又はα−グルコシダーゼはエ
キソタイプの酵素であるため本修飾基質を基質と
できない。これに対しα−アミラーゼはオリゴサ
ツカライドの任意のα−1,4グリコシド結合を
加水分解するエンド型酵素であり、本修飾基質を
基質とできるため、α−アミラーゼの酵素作用に
よつて修飾基質が加水分解されて非環元末端が新
たに生成する。この新たに生成した非還元末端に
対してα−グリコシダーゼ又はグルコアミラーゼ
が作用してグルコースが生成し、生成したグルコ
ース量を測定することによりα−アミラーゼ活性
を知ることが出来る。
グルコースの定量方法は多数知られており、こ
れらの方法のいずれも使用できることは言うまで
もない。
主なグルコースの定量方法を示す。
まずグルコースにグルコースオキシダーゼを作
用させると酸化され、同時に過酸化水素が生じ
る。生成した過酸化水素は共存するペルオキシダ
ーゼを介して色原体を定量的に酸化し、生成した
酸化型色原体の呈色を比色することにより反応液
中のグルコース量を測定することができる。以下
に反応式を示す。
ブドウ糖+O2+H2O
グルコースオキシダーゼ
――――――――――――→
H2O2+グルコン酸
H2O2+色原体 ペルオキシダーゼ
―
―
―
―
―
―
―
―
―
→
酸化型色原体+H2O
また、グルコースはATP存在下ヘキソキナー
ゼによつてグルコース−6−リン酸となる。生成
したグルコース−6−リン酸はNAD共存下、グ
ルコース−6−リン酸脱水素酵素によつて6−ホ
スホグルコノラクトンとなり、一方NADは還元
されNADHとなるのでこのNADHの340nm付近
に於ける吸光度の増加を測定することにより、反
応液中のグルコース量を測定することが出来る。
以下に反応式を示す。
グルコース+ATPヘキソナーゼ
―
―
―
―
―
―
―
→
Mg2+グルコース−6−リン酸+ADP
グルコース−6−リン酸+NADグルコース−6−リン
酸脱水酵素
――――――――――――――――→
6−ホスホグルコノラクトン+
NADH
ATP;アデノシン−5′−トリリン酸塩
ADP;アデノシン−5′−ジリン酸塩
NAD;β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオ
チド
NADH;還元型−β−ニコチンアミドアデニン
ジヌクレオチド
本修飾オリゴ糖を用いた分光光度法によるα−
アミラーゼ活性測定法に於いて、α−アミラーゼ
と同時に又はこれに次いで共役酵素のグルコアミ
ラーゼ、又はα−グルコシダーゼを作用させ生成
するグルコースを測定するが、この方法では検体
特に血清、尿などの生体試料に共存するグルコー
スの影響を受け正確な測定値が得られない可能性
があり、α−アミラーゼの反応に先行して、既存
グルコースを消去することは本測定法を実施する
上で有効な手段となる。
消去の方法としてはグルコースオキシダーゼー
カタラーゼによる方法、ヘキソキナーゼによる方
法(特開昭57−47495号公報)、グルコースペルオ
キシダーゼによる方法等、種々の方法があり、い
ずれの方法も自由に組合せることが可能である。
また本修飾オリゴ糖を基質とし、α−アミラー
ゼを作用させ生成するマルトースを測定すること
によりα−アミラーゼ活性を測定することができ
る。マルトースの測定は、例えば特開昭52−
119296に記載の測定系による。
本発明の修飾オリゴ糖を分光光度法によるα−
アミラーゼ活性測定用基質として用いることによ
り以下の利点を有する測定法の組立てができる。
(イ) 本修飾オリゴ糖は水に易溶で、α−アミラー
ゼとの反応性が高い。
(ロ) 本発明の方法では、単一の化合物を基質とす
ることから、反応の化学量論が成立し、α−ア
ミラーゼの動力学を検知することができる。
(ハ) 本発明に使用する修飾オリゴ糖はグルコアミ
ラーゼ(またはα−グルコシダーゼ)の基質と
はならずα−アミラーゼの特異基質である為、
副反応が起らず、試薬盲検値は極めて小さい。
(ニ) グルコアミラーゼ、α−グルコシダーゼの充
分量が使用可能なため、α−アミラーゼ反応以
降の反応が速く、正確なレイトアツセイができ
る。
(ホ) 測定用試液が安定である。
(ヘ) 自動分析装置への適応性が良い。
次に実施例を示し、さらに詳しく説明する。
実施例 1
修飾オリゴ糖の調製
ジメチルスルホキシド250mlにデキストリン10
gとN,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド
15gを溶解し、これにジクロル酢酸1mlとジメチ
ルスルホキシド12.5mlの混合液を加え、よく混合
し20〜25℃で40分間反応させる。メタノール25ml
にシユウ酸(2水塩)6.3gを溶解した液を加え、
反応を停止する。この反応混合液に2−アミノピ
リジン溶液(2−アミノピリジン60g、水90ml、
酢酸24mlそしてシアノ水素化ホウ素ナトリウム24
gを混合した液)を加え95℃で20分間加熱する。
加熱反応後水1を加え、沈澱を生じさせ、別
する。この液を6規定塩酸でPH1.0とし、過剰
のシアノ水素化ホウ素ナトリウムを分解後、6規
定アンモニア水でPH7.0に調整し、真空で濃縮す
る。この濃縮物の一部350mgをとり、水に溶解し、
ゲル過する。カラムは10mM重炭酸アンモニウ
ムで平衡化したBiogel P−2(Bio Rad社製)
を充填した直径2.6cm、高さ113cmのものを使用
し、このカラムを2度通した。このカラム操作を
3回行い(濃縮物のチヤージ量は各350mg)高分
子画分を集め凍結乾燥した。ここでの収量は約
700mgであり、0.1M酢酸中での310nmの吸光度か
ら修飾はグルコース単位で3.1%であつた。修飾
化度の測定はHase,S.らの方法〔J.Biochem.85.
217.(1979)〕によつた。
この修飾デキストリン470mgを水15mlに溶解し、
33mM酢酸−酢酸カルシウム緩衝液(PH5.5)90
mlと混合し、これにBacillus Subtilis由来の液化
タイプアミラーゼ50単位を加え37℃で25分間イン
キユベートする。その後、100℃で15分間加熱し
アミラーゼを不活化した後、グルコアミラーゼ
150単位を加え37℃で24時間インキユベートし、
さらにグルコアミラーゼ150単位を追加し、24時
間インキユベートを行う。
この加水分解物を濃縮し、20mM酢酸で平衡化
したBio gel P−4(Bio Rad社製)を充填した
カラムを用いクロマトを行う。カラムは直径1.9
cm高さ212cmのものを使用した。
修飾オリゴ糖のグルコース鎖4〜7個の各分画
を集め凍結乾燥した。
基質の精製はHPLCにTSK−Gel LS410 5μm
C18を充填したラージカラム(7×300mm)を使
用し、溶出液に0.045%n−ブタノールを含む
0.1M酢酸アンモニウム緩衝液(PH3.9)を使用
し、3.0ml/minの流速で行つた。
構造の確認
修飾オリゴ糖は水素化ホウ素酸ナトリウムで還
元したのち1.5N塩酸含有メタノール溶液中で90
℃、4時間加熱分解した後、次いでピリジン中で
トリメチルシリル化する。そしてガスクロマトグ
ラフイーにより測定した。カラムはChromosorb
Wに2%OV−17をコーテイングした80〜100メ
ツシユ(0.5×300cm)を使用し、120℃から185℃
までの昇温(4℃/min)クロマトグラフイーで
測定した。同様に操作したマルトースを標準とし
て、グルコースとグリシトールの割合より各画分
のグルコースの個数1,2,3,4そして5を求
め、これよりオリゴ糖のグルコース鎖長3,4,
5,6そして7を決めた。(それぞれFG3、FG4、
FG5、FG6、FG7と略号をつけた。)
また各修飾オリゴ糖はグルコアミラーゼで加水
分解されないところから非還元末端に修飾基(ピ
リジールアミノ基等。)が入つていることが考え
られる。そこで、
FG3〜7の各画分について、箱守法による完全
メチル化〔生化学実験講座4、糖質の化学(下
巻)P.506、東京化学同人〕を行つた後、酸で加
水分解し、ガスクロマトグラフイーによりメチル
ー2,3,4,6−テトラ−0−メチルグルコシ
ドが全く生成していないことを確認した。
さらにFG3とFG5の画分をとり、0.1M酢酸ナ
トリウム−10mM酢酸カルシウム緩衝液PH5.5に
溶解し、タカアミラーゼを加え37℃で3時間加熱
して加水分解した。そしてこの水解物をHPLC及
びTLCで調べた結果FG5からはFG3とマルトー
スを生成したが、FG3はタカアミラーゼで加水分
解を受けなかつた。またFG3を0.3N塩酸に加え
100℃で30分間加水分解したところ、生成物はマ
ルトース、グルコースと2種のケイ光を有する化
合物を得、マルトトリオースは生成しなかつた。
実施例 2
試 薬
(1) 試液1
酢酸ナトリウム100mmol、酢酸カルシウム
10mmol、実施例1で調製した非還元末端にピリ
ジールアミノ基が入つたマルトペンタオース
0.36mmolをとり精製水に溶かして水酸化ナトリ
ウムでPH5.5とし全量を1とする。
測定操作
試液1 500μlに検体血液5μlを加え、37℃で15
分間加温する。この反応液を高速液体クロマトグ
ラフイーにかけ、非還元末端グルコースにピリジ
ールアミノ基が入りグルコース3個の修飾オリゴ
糖の生成量をピーク面積から求める。別にα−ア
ミラーゼ活性既知の標準検体を用い上記と同様に
操作し、検量関係を求め、この検量線から検体の
α−アミラーゼ活性を求める。
このときの標準検体の各希釈段階に於けるα−
アミラーゼ活性(Somogyi単位/dl)と遊離した
FG3の量(μM)との関係を第1図に示す。標準
検体のα−アミラーゼ活性は200Somogyi単位で
ある。
液体クロマトグラフイーのカラムはTSK−Gel
LS410、5μm、C18(4×300mm、Toyosoda
Co.)、流出液は0.1%n−ブタノールを含有の
0.1M酢酸水溶液を使用、流出速度は1.7ml/min
で室温で行つた。
実施例 3
試 薬
(1) 試液2
グツド緩衝液(PIPES)40mmol、グルコアミ
ラーゼ5万単位、グルコースオキシダーゼ10万単
位、ムタロターゼ200単位、カタラーゼ50万単位、
4−アミノアンチピリン0.7mmol、塩化ナトリウ
ム15mmol、塩化カルシウム5mmolをとり精製水
に溶かして水酸化ナトリウムでPH6.9とし全量を
1とする。
(2) 試液3
グツド緩衝液(PIPES)40mmol、ペルオキシ
ダーゼ15000単位、塩化ナトリウム15mmol、塩
化カルシウム5mmol、実施例1で調製した非還
元末端にピリジールアミノ基が入つたマルトペン
タオース3g、窒化ナトリウム15mmol、フエノ
ール10mmolをとり精製水に溶かして水酸化ナト
リウムでPH6.9とし全量を1とする。
測定方法
試液2の2mlに検体血清20μlを加え、37℃で5
分間加温する。これに試液3の1mlを加え、37℃
で反応させ505nmに於ける2分後から5分後まで
の3分間の吸光度変化(ΔE/分)を測定する。
別にα−アミラーゼ活性既知の標準検体を用い
上記と同様に操作して検量線を作製し、この検量
線から検体のα−アミラーゼ活性を求める。
この時の検量線を第2図に示す。標準検体のα
−アミラーゼ活性は500Somogyi単位である。
試薬盲検の3分間当りの吸光度変化を、基質に
ピリジールアミノ基が入つたマルトヘキサオース
を使用した場合とマルトヘキサオースを使用した
場合とで比較し以下に比較例として示す。
比較例 1
(1) 試液4
実施例3の試液2に同じ
(2) 試液5
実施例3の試液3における非還元末端にピリジ
ールアミノ基が入つたマルトペンタオースの代わ
りに非還元末端にピリジールアミノ基が入つたマ
ルトヘキサオースを用い、以下試液3に同じ。
(3) 試液6
実施例3の試液3における非還元末端にピリジ
ールアミノ基が入つたマルトペンタオースの代わ
りにマルトヘキサオースを用い、以下試液3に同
じ。
測定方法
試液4の2mlに精製水20μlを加え、37℃で5分
間加温する。これに試液5の1mlを加え、37℃で
反応させ505nmに於ける2分後から5分後までの
3分間の吸光度変化(ΔE/分)を測定する。
又、試液5の代わりに試液6を用い上記と同様
に測定する。
結果を表1に表わす。Represents a group represented by -CH 2 NHR such as [Formula]. Further, l, m, and n represent 0 or a positive integer. ) Next, this mixture was concentrated, and column chromatography was performed using a column packed with Biogel P-4 to obtain a modified oligosaccharide, that is, maltotetraose with an -NHR group such as a pyridylamino group at the non-reducing end. , maltopentaose, maltohexaose, and maltoheptaose can be obtained. That is, to summarize the present production method, the primary alcohol (-CH 2 OH group) of dextrin is oxidized to form an aldehyde (-CHO), and then an organic amine according to the present invention such as 2-aminopyridine is reacted with the primary alcohol (-CH 2 OH group). It is used as a Schiff base and reduced to obtain a modified dextrin. The desired modified oligosaccharide is then obtained by enzymatic hydrolysis. In this production method, the raw material polysaccharide is α-
Any long-chain sugar having a 1,4-glycosidic bond can be used, and in addition to dextrin, starch, amylose, etc. can also be used as raw materials. In addition, in the step of obtaining a modified polysaccharide from an oxidized polysaccharide, in addition to 2-aminopyridine, a compound having an amino group that forms a Schiff base with an aldehyde in the oxidized polysaccharide (organic amine according to the present invention) may be used. In addition to 2-aminopyridine, for example, 3-aminopyridine, aniline, 2-hydroxyaniline, aminobenzoic acid,
Examples include methylaniline. In this case, the finally obtained modified oligosaccharides are oligosaccharides modified with the respective corresponding groups. That is, examples of modified oligosaccharides according to the present invention include oligosaccharides modified with pyridylamino groups such as 2-pyridylamino groups or 3-pyridylamino groups, oligosaccharides modified with anilino groups, and hydroxyanilino groups such as 2-hydroxyanilino groups. Examples include modified oligosaccharides, carboxyphenylamino group-modified oligosaccharides, and alkylanilino group-modified oligosaccharides such as methylanilino groups. Although α-amylase is used for the purpose of hydrolyzing modified dextrin into oligosaccharides, the type is not particularly limited, and for example, amylase derived from animal pancreas or microorganisms can be used. The aforementioned Bacillus
The liquefied amylase derived from P. subtilis can be used effectively because the reaction stops or slows down in the state of oligosaccharides with about 10 glucose chains, making it easy to control the product. As examples of measuring α-amylase using this modified oligosaccharide, high performance liquid chromatography (HPLC) method and spectrophotometry are listed, and the measurement principles and characteristics thereof are shown, but the scope of use of this modified substrate is limited. isn't it. [] High performance liquid chromatography (HPLC)
Method Pyridylamino group has fluorescence (excitation wavelength
320nm, fluorescence wavelength 400nm), and using this, we performed an α-amylase reaction using this modified substrate, and then formed a short chain with a pyridylamino group in the non-reducing terminal glucose (glucose group is 2 Or, by subjecting a solution containing modified oligosaccharides (3) to HPLC and comparing the outflow peak with the outflow peak of a standard specimen whose activity value is known and which was operated in the same way, α
- Amylase activity can be determined. In HPLC, the column and eluent are not particularly limited, but the column is TSK-Gel LS 410, 5μm,
C18 (Toyosoda Co) and 0.1M acetic acid containing 0.1% n-butanol can be effectively used as the eluent. By using the modified oligosaccharide of the present invention as a substrate for measuring α-amylase activity by HPLC method, it becomes possible to construct a measuring method having the following advantages (a) to (v). (a) Modified oligosaccharides are easily soluble in water and highly reactive with α-amylase. (b) In the method of the present invention, since a single compound is used as a substrate, the stoichiometry of the reaction is established, and the dynamics of α-amylase can be detected. (c) Since this method does not use a coupled enzyme system following the α-amylase reaction, it is easy to detect the dynamics of α-amylase. (d) This method separates and measures oligosaccharides with 2 or 3 glucose units containing pyridylamino groups or other modifying groups, which are generated in the α-amylase reaction, so there is no influence of existing glucose in the blood. I don't receive it. (e) Since detection is performed using fluorescent photometry, highly sensitive measurements are possible, and measurements can be made with a trace amount of sample. [2] Spectrophotometry Since glucoamylase or α-glucosidase is an exotype enzyme, this modified substrate cannot be used as a substrate. On the other hand, α-amylase is an endo-type enzyme that hydrolyzes any α-1,4 glycosidic bond in oligosaccharides, and can use this modified substrate as a substrate. is hydrolyzed and a new acyclic end is generated. α-glycosidase or glucoamylase acts on this newly generated non-reducing end to produce glucose, and α-amylase activity can be determined by measuring the amount of glucose produced. There are many known methods for quantifying glucose, and it goes without saying that any of these methods can be used. The main glucose quantification methods are shown below. First, when glucose oxidase is applied to glucose, it is oxidized and at the same time hydrogen peroxide is produced. The generated hydrogen peroxide quantitatively oxidizes the chromogen through the coexisting peroxidase, and the amount of glucose in the reaction solution can be measured by comparing the color of the generated oxidized chromogen. . The reaction formula is shown below. Glucose + O 2 + H 2 O Glucose oxidase――――――――――→ H 2 O 2 + Gluconic acid H 2 O 2 + Chromogen Peroxidase - ― ― ― ― ― ― ― ― → Oxidized color Original substance + H 2 O In addition, glucose is converted to glucose-6-phosphate by hexokinase in the presence of ATP. The generated glucose-6-phosphate becomes 6-phosphogluconolactone by glucose-6-phosphate dehydrogenase in the presence of NAD, and on the other hand, NAD is reduced to NADH. By measuring the increase in absorbance, the amount of glucose in the reaction solution can be measured.
The reaction formula is shown below. Glucose + ATP hexonase - - - - - - - → Mg 2+ Glucose-6-phosphate + ADP Glucose-6-phosphate + NAD Glucose-6-phosphate dehydratase―――――――――――――― ---→ 6-phosphogluconolactone+
NADH ATP; adenosine-5'-triphosphate ADP; adenosine-5'-diphosphate NAD; β-nicotinamide adenine dinucleotide NADH; reduced-β-nicotinamide adenine dinucleotide Spectroscopy using this modified oligosaccharide α− by photometric method
In the amylase activity measurement method, glucose produced by the action of α-amylase or a coupled enzyme glucoamylase or α-glucosidase is measured simultaneously or subsequently. Accurate measurement values may not be obtained due to the influence of glucose present in the blood, and eliminating existing glucose prior to the α-amylase reaction is an effective means of implementing this measurement method. Become. There are various methods for elimination, such as a method using glucose oxidase catalase, a method using hexokinase (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-47495), and a method using glucose peroxidase, and any of these methods can be freely combined. be. In addition, α-amylase activity can be measured by using the modified oligosaccharide as a substrate, allowing α-amylase to act on it, and measuring the maltose produced. For example, maltose measurement is described in Japanese Patent Application Laid-open No. 1983-
According to the measurement system described in 119296. The modified oligosaccharide of the present invention was determined by spectrophotometry
By using it as a substrate for measuring amylase activity, it is possible to construct a measuring method having the following advantages. (a) This modified oligosaccharide is easily soluble in water and has high reactivity with α-amylase. (b) In the method of the present invention, since a single compound is used as a substrate, the stoichiometry of the reaction is established, and the dynamics of α-amylase can be detected. (c) Since the modified oligosaccharide used in the present invention is not a substrate for glucoamylase (or α-glucosidase) but is a specific substrate for α-amylase,
No side reactions occur and reagent blind values are extremely small. (d) Since a sufficient amount of glucoamylase and α-glucosidase can be used, reactions after the α-amylase reaction are fast and accurate rate assays can be performed. (e) The test solution for measurement is stable. (f) Good adaptability to automatic analyzers. Next, examples will be shown and explained in more detail. Example 1 Preparation of modified oligosaccharides 10 ml of dextrin in 250 ml of dimethyl sulfoxide
g and N,N'-dicyclohexylcarbodiimide
Dissolve 15 g of the solution, add a mixture of 1 ml of dichloroacetic acid and 12.5 ml of dimethyl sulfoxide, mix well, and react at 20-25°C for 40 minutes. methanol 25ml
Add a solution of 6.3g of oxalic acid (dihydrate) to the
Stop the reaction. Add a 2-aminopyridine solution (2-aminopyridine 60g, water 90ml,
24 ml of acetic acid and 24 ml of sodium cyanoborohydride
Add the mixture of g) and heat at 95℃ for 20 minutes.
After the heating reaction, 1 part of water is added to form a precipitate, and the mixture is separated. This solution is adjusted to pH 1.0 with 6N hydrochloric acid, and after decomposing excess sodium cyanoborohydride, the pH is adjusted to 7.0 with 6N aqueous ammonia, and concentrated in vacuo. Take 350 mg of this concentrate and dissolve it in water.
Gel. The column was Biogel P-2 (manufactured by Bio Rad) equilibrated with 10mM ammonium bicarbonate.
A column with a diameter of 2.6 cm and a height of 113 cm was used and was passed through this column twice. This column operation was performed three times (the charge amount of the concentrate was 350 mg each) and the high molecular fractions were collected and freeze-dried. The yield here is approx.
700 mg, and the modification was 3.1% in glucose units based on the absorbance at 310 nm in 0.1 M acetic acid. The degree of modification was measured using the method of Hase, S. et al. [J.Biochem. 85 .
217. (1979)]. Dissolve 470 mg of this modified dextrin in 15 ml of water,
33mM acetic acid-calcium acetate buffer (PH5.5) 90
ml, add 50 units of liquefied amylase derived from Bacillus Subtilis, and incubate at 37°C for 25 minutes. Then, after heating at 100℃ for 15 minutes to inactivate amylase, glucoamylase
Add 150 units and incubate at 37℃ for 24 hours.
Add 150 units of glucoamylase and incubate for 24 hours. This hydrolyzate is concentrated and chromatographed using a column packed with Biogel P-4 (manufactured by Bio Rad) equilibrated with 20mM acetic acid. Column diameter 1.9
I used one with a height of 212 cm. Each fraction of 4 to 7 glucose chains of the modified oligosaccharide was collected and lyophilized. Substrate purification was performed using HPLC using TSK-Gel LS410 5μm.
A large column (7 x 300 mm) packed with C18 is used, and the eluent contains 0.045% n-butanol.
A 0.1M ammonium acetate buffer (PH3.9) was used at a flow rate of 3.0ml/min. Confirmation of structure The modified oligosaccharide was reduced with sodium borohydride and then incubated at 90% in a methanol solution containing 1.5N hydrochloric acid.
After thermal decomposition at 0.degree. C. for 4 hours, it is then trimethylsilylated in pyridine. Then, it was measured by gas chromatography. Column is Chromosorb
Use 80 to 100 meshes (0.5 x 300 cm) coated with 2% OV-17 on W, and heat from 120℃ to 185℃.
It was measured by chromatography at an elevated temperature (4°C/min). Using similarly operated maltose as a standard, the number of glucose in each fraction (1, 2, 3, 4, and 5) was determined from the ratio of glucose and glycitol, and from this, the glucose chain length of the oligosaccharide was 3, 4, and 5.
I scored 5, 6 and 7. (FG3, FG4, respectively
They are abbreviated as FG5, FG6, and FG7. ) Furthermore, since each modified oligosaccharide is not hydrolyzed by glucoamylase, it is thought that a modifying group (pyridylamino group, etc.) is included at the non-reducing end. Therefore, each fraction of FG3 to 7 was subjected to complete methylation using the Hakomori method [Biochemistry Experiment Course 4, Chemistry of Carbohydrates (Volume 2) P.506, Tokyo Kagaku Dojin], and then hydrolyzed with acid. It was confirmed by gas chromatography that methyl-2,3,4,6-tetra-0-methylglucoside was not produced at all. Furthermore, FG3 and FG5 fractions were taken, dissolved in 0.1M sodium acetate-10mM calcium acetate buffer pH 5.5, added with Taka amylase, and heated at 37°C for 3 hours for hydrolysis. When this hydrolyzate was examined by HPLC and TLC, FG3 and maltose were produced from FG5, but FG3 was not hydrolyzed by Taka amylase. Also add FG3 to 0.3N hydrochloric acid
When hydrolyzed at 100°C for 30 minutes, the product obtained was maltose, glucose and two types of fluorescent compounds, but no maltotriose was produced. Example 2 Reagent (1) Test solution 1 Sodium acetate 100 mmol, calcium acetate
10 mmol, maltopentaose containing a pyridylamino group at the non-reducing end prepared in Example 1
Take 0.36 mmol, dissolve it in purified water, and adjust the pH to 5.5 with sodium hydroxide to bring the total amount to 1. Measurement procedure: Add 5 μl of sample blood to 500 μl of test solution 1 and incubate at 37℃ for 15 minutes.
Warm for a minute. This reaction solution is subjected to high performance liquid chromatography, and the production amount of a modified oligosaccharide containing three glucose molecules in which the non-reducing end glucose has a pyridylamino group is determined from the peak area. Separately, a standard specimen with known α-amylase activity is used and operated in the same manner as above to determine a calibration relationship, and the α-amylase activity of the specimen is determined from this calibration curve. α− at each dilution stage of the standard sample at this time
Amylase activity (Somogyi units/dl) and free
The relationship with the amount of FG3 (μM) is shown in Figure 1. The α-amylase activity of the standard sample is 200 Somogyi units. Liquid chromatography column is TSK-Gel
LS410, 5μm, C18 (4 x 300mm, Toyosoda
Co.), the effluent contained 0.1% n-butanol.
Uses 0.1M acetic acid aqueous solution, flow rate is 1.7ml/min
This was done at room temperature. Example 3 Reagent (1) Test solution 2 Gutud buffer (PIPES) 40 mmol, glucoamylase 50,000 units, glucose oxidase 100,000 units, mutarotase 200 units, catalase 500,000 units,
Take 0.7 mmol of 4-aminoantipyrine, 15 mmol of sodium chloride, and 5 mmol of calcium chloride, dissolve in purified water, and adjust the pH to 6.9 with sodium hydroxide to bring the total amount to 1. (2) Test solution 3 40 mmol of Gud buffer (PIPES), 15,000 units of peroxidase, 15 mmol of sodium chloride, 5 mmol of calcium chloride, 3 g of maltopentaose prepared in Example 1 with a pyridylamino group at the non-reducing end, 15 mmol of sodium nitride. Take 10 mmol of phenol, dissolve it in purified water, and adjust the pH to 6.9 with sodium hydroxide to bring the total amount to 1. Measurement method: Add 20 μl of sample serum to 2 ml of test solution 2 and incubate at 37℃ for 5 minutes.
Warm for a minute. Add 1 ml of test solution 3 to this and heat at 37°C.
Measure the change in absorbance (ΔE/min) at 505 nm for 3 minutes from 2 minutes to 5 minutes. Separately, a standard specimen with known α-amylase activity is used to prepare a calibration curve in the same manner as above, and the α-amylase activity of the specimen is determined from this calibration curve. The calibration curve at this time is shown in FIG. α of standard sample
-Amylase activity is 500 Somogyi units. The change in absorbance per 3 minutes in a reagent blind test was compared between using maltohexaose containing a pyridylamino group as a substrate and maltohexaose, and is shown below as a comparative example. Comparative Example 1 (1) Test Solution 4 Same as Test Solution 2 of Example 3 (2) Test Solution 5 Instead of maltopentaose containing a pyridylamino group at the non-reducing end in Test Solution 3 of Example 3, pyridylamino group was added to the non-reducing end. Use maltohexaose containing a diylamino group, and use the same method as Test Solution 3 below. (3) Test solution 6 Maltohexaose was used instead of maltopentaose containing a pyridylamino group at the non-reducing end in test solution 3 of Example 3, and the same as test solution 3 hereinafter. Measurement method: Add 20 μl of purified water to 2 ml of test solution 4 and heat at 37°C for 5 minutes. Add 1 ml of test solution 5 to this, react at 37°C, and measure the change in absorbance (ΔE/min) at 505 nm for 3 minutes from 2 minutes to 5 minutes. Moreover, the measurement is performed in the same manner as above using test solution 6 instead of test solution 5. The results are shown in Table 1.
第1図は、実施例2におけるα−アミラーゼ活
性(Somogyi単位/dl)と遊離したFG3の量
(μM/min)との関係を表わす。第2図は、実施
例3におけるα−アミラーゼ活性(Somogyi単
位/dl)と505nmにおける吸光度変化(ΔE/
min)との関係を表わす。
FIG. 1 shows the relationship between α-amylase activity (Somogyi units/dl) and the amount of released FG3 (μM/min) in Example 2. Figure 2 shows α-amylase activity (Somogyi units/dl) and absorbance change at 505 nm (ΔE/dl) in Example 3.
min).
Claims (1)
コースが4〜7個からなる直鎖状オリゴサツカラ
イドの非還元末端グルコースの6位の一級アルコ
ール(−CH2OH)が一般式−CH2NHRで表わ
される基で置換された下記構造式(1)を有するオリ
ゴサツカライド誘導体を、基質として使用するこ
とを特徴とするα−アミラーゼ活性の測定方法。 (式中、右端のグルコース単位は還元性基、n
は2〜5の整数、であり、Rは、グルコースが4
〜7個からなる直鎖状オリゴサツカライドの非還
元末端グルコースの6位に一級アルコール(−
CH2OH)を有していてこれが一般式−
CH2NHRで表わされる基で置換されると構造式
(1)を有するオリゴサツカライド誘導体となるアル
コール(−CH2OH)が酸化されて相当するアル
デヒド(−CHO)となつた酸化多糖体のアルデ
ヒド(−CHO)と反応してシツフ塩基を形成す
るアミノ基を有する有機残基を表わす。) 2 構造式(1)を有するオリゴサツカライド誘導体
の、一般式−CH2NHRで表わされる基のRが
【式】である特許請求の範囲第1項記載の 測定方法。[Claims] 1. When measuring α-amylase activity, the primary alcohol (-CH 2 OH) at the 6-position of the non-reducing terminal glucose of a linear oligosaccharide consisting of 4 to 7 glucose units is expressed by the general formula 1. A method for measuring α-amylase activity, which comprises using as a substrate an oligosaccharide derivative substituted with a group represented by -CH 2 NHR and having the following structural formula (1). (In the formula, the rightmost glucose unit is a reducing group, n
is an integer from 2 to 5, and R is glucose 4
A primary alcohol (-
CH 2 OH), which has the general formula −
When substituted with a group represented by CH 2 NHR, the structural formula
The alcohol (-CH 2 OH) that becomes the oligosaccharide derivative having (1) is oxidized to the corresponding aldehyde (-CHO), which reacts with the aldehyde (-CHO) of the oxidized polysaccharide to form a Schiff base. Represents an organic residue having an amino group. 2. The measuring method according to claim 1, wherein R of the group represented by the general formula -CH 2 NHR of the oligosaccharide derivative having the structural formula (1) is [Formula].
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-
1982
- 1982-09-16 JP JP16145782A patent/JPS5951800A/en active Granted
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