JPH03502281A - 溶液状態のビリルビンの測定方法 - Google Patents
溶液状態のビリルビンの測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
溶液状態のビリルビンの測定方法
本発明は水溶液、概して生物学的流体中のビリルビンの測定法に関する。
臨床および医療のためのビリルビンの測定(検出、濃度測定等)に関する多くの
文献がすでに存在している。たとえば、特許文献DE−C−2,240,471
,DE−^−2.OOフ、013. DE−^−2.364.844およびDE
−^−2,013,558に述べられているようにベンゼンジアゾニウムハライ
ドのようなジアゾニウム塩を使用することができる。
しかし、該試薬は通常の温度および湿度の条件下では、安定性に欠け、貯蔵中に
こわれることがある。
他のビリルビン測定法には酵素の触媒作用によるビリベルジンへの空気酸化法が
ある。このような技術は次の文献に報告されている:R,BRODERSEN等
のEuropean Journal of Bioches+1stry追(
1969年>468;日本特許公告11.194(1983年);日本特許出願
141.783(1983年)、1799(1984年)、B、T、DOUM^
S等、Cl1n、Chem、33(1987年)、1349−1353.C,J
、P、MULLON等、同書、1822−1825゜ビリルビンは、ヘモグロビ
ンのヘム基が酵素の作用によってビリルビンに酸化される細胞外のヘムの異化作
用の生成物として血漿中に存在する無極性の黄色色素である。ビリルビンの水へ
の溶解度は血漿中のアルブミンとの強固な結合および肝臓中のジグルクロニドと
の抱合によって付与される。血漿中の異常なレベルのビリルビンの存在は肝臓疾
患の徴候である。正常のレベルは略々6−18μ論of/ L (3510my
/ L )でほとんどすべて非抱合状態にある。該色素は無水条件下の暗所では
比較的安定である。しかし、溶液状態、特に明るいときには、該色素は経時的に
酸化してビリベルジンとなるので、直接黄色の帯域(たとえば、460 nm)
の光学的濃度の絶対値を測定して、その濃度を測定することができない、さらに
、血清試料を処理する場合には、同一または隣接範囲において、不定的な強度で
吸収する他の化合物の存在によって、直接測定はさらにめんどうになる。したが
って、溶液中のビリルビンを光学的に測定するには、吸収の変化率、すなわち、
既知の一定条件下で血清試料(または他の水溶液)中の当初のとリルビン濃度に
よるビリルビンの黄色が経時的に変化する速度によらなければならない。
しかし、ビリルビン(B R)のビリベルジン(BV)への空気酸化はある種の
真菌類および植物から得られる酵素ビリルビンオキシダーゼ(B OX)の存在
によって触媒作用を示される。ビリルビンオキシダーゼ(Enzyme Co
m鴎1ssion No、 ECI。
3.3.5)は最近血漿中のビリルビンの定量分析に用いられるようになった銅
含有酵素である(QB−A−2,146,997)、該酵素は多種票の植物から
抽出することができ、抽出方法によって明かに多くの種類が存在する。ビリベル
ジンへのビリルビンの接触酸化によってできる生成物(H20□またはH2O)
は使用するBOXのタイプにより異なる0本明細書に述べた実験では、必ずしも
すべての種類のBOXを使用したわけではない、好ましいBOXの種類はfun
gus Myrothecius+から得られた。従来技術において、酵素が
存在すると、BR溶液の46on−における吸収の急速の減少によって、BOX
の作用が証明されている。
このことがビリルビン分析測定試験法の基礎を成すものである(特に、本明細書
に引用したGB−A−2,146,997および関連参考資料参照)、シかしな
がら、この試験法には、特に供試溶液が460n−範囲に固有の吸収を有するか
、または透明性を欠く場合に、感度および適用可能性の点で制約がある。したが
って、さらに有用で感度の高い方法が絶えず探索されつつある。
さらに、前述のように、460nmの試験は吸収値の減少割合を測定することに
よるもので、この方法には、測定を行い、記録する以前に試料が劣化(すなわち
、早期酸化)しないように特別の注意をはらうことが必要である。これはめんど
うなことであり、少なくとも、退色を防ぐための特別な注意をはられずに試料を
処理することができる妥当な予備的期間の間は、ビリルビン試料が酸化および変
色に対する反応を示さないままである試験条件を見出すことができれば一層好ま
しいことであろう。
本発明者等の研究により、前記の欠陥を取り除き、さらに後記する多くの利点を
有する全く新規な方法の基礎をなす、後に開示する発見が導びかれな。
この新規分析方法を請求項1または請求項2にまとめである。
より具体的には、驚くべきことに、BOXの触媒作用によるBRからBVへの反
応において、選択された還元剤(R)の存在が、ビリベルジンからビリルビンへ
の逆転を伴う迅速な逆反応を誘起させることがわかった。したがって、本発明の
方法は輪状反応の生成によるもので、左に強くシフトする単純な平衡のみによる
ものではない、これは次式のように表わすことができる。
R
この図式において「生成物」とは酸素の還元生成物を意味し、ROとはRの酸化
生成物を意味する。
この図式は、実質的に一定の460nmの吸収に加えて、(a) 反応中に酸
素が実際に消費される(b) 結果として生じるRの消費、すなわちRが消費
されるとビリルビンはビリベルジンに転化する
という観察結果によって支持される。
したがって、一定量の大過剰の還元剤を用いる場合、還元剤が消費される割合は
ビリルビンの量(それゆえ、またビリベルジンの量)に比例する。それゆえ、R
の消費割合の測定は水溶液および生理学的流体中のビリルビンを測定する有用な
測定法となる。
これを行う1つの方法は、Rの酸化状態(RO)において、測定可能な信号とな
るRを選択することである。
この成功例は標準レドックス電位が鉄(IT)イオン/鉄(I)イオン対の標準
レドックス電位と水素イオン/水素対の標準レドックス電位とのほぼ中間、すな
わちpH7においてほぼ0.42Vおよび−0,60Vの間にある系または化合
物の場合に可能性がある(H,R,MahlerおよびE 、 H、Corde
s共著Equilibriaand Ther+*odynamics
in Biochesical Transfore+ations
B iological Che+*1stry、Harper I nt
ernat、 Ed、 1969゜NeW−YorK、London参照)、#
1化すると色信号を与えることができる鎖糸の中には、下記のものを例示するこ
とができる。
即ちチトクロムaおよびC、コピキノン、黄色酵素FMN、リボフラビン、NA
D” /NADH,フェレドキシンである。好適な化合物は酸化すると、フェノ
ールと結合して、着色複合体となることができる4−アミノアンチピリン(4−
AAP)である。
このような測定法は実際に、たとえば過酸化水素を生成するオキシダーゼ(たと
えばグルコースオキシダーゼ)を含む系の場合に一般的であり、ペルオキシダー
ゼの触媒作用によるフェノール類の酸化の場合には過酸化水素を測定する0本発
明の系においては、ビリベルジンへの空気酸化においてH20□を生成せずに作
用するものを含めた多種層のビリルビンオキシダーゼが適切であることを認識す
ることが重要である。
別の方法によれば、驚くべきことに、4AAPの存在下でハロゲン化フェノール
頚またはアニリン類を使用すると供試ビリルビンの量に比例してハロゲン化物が
遊離することが見出された。適当なハロゲン化化合物(RHal)には4−フル
オロフェノール、4−フルオロアニリン、テトラフルオロフェノールおよびペン
タフルオロフェノール(RF化合物と定義する)がある。
したがって、基本反応の図式は次の通りである。
BOX(4AAP)
BV十RF BR+F’−F−の遊離はBOXの触媒作
用によるもので、極めて迅速であり、したがってF−の遊離速度は、それ自体ビ
リルビンの初期濃度に依存する4−AAPの酸化によって支配される。
F−は通常の方法で測定することができ、1つの適当な方法はF−イオン選択電
極を使用することである。
酵素の触媒作用による生化学反応におけるF−イオン選択電極の使用はすでに報
告されており、たとえばUS−A−4,353,983,4,607,010参
照のこと。
本発明においては、種々の種属の真菌顕、たとえばSchizophyllum
、Trachyderma、Myrotherciu−から抽出したものを含む
数種類のビリルビンオキシダーゼ(BOX)が適当である(たとえば、KO3A
KA等のCl1n、 Biochem、 16゜1983年10月参照)0本発
明においてはMyrotherciumVerucariaから得られるBOX
が好ましい、BOXの起源によって、BRの酸化は副生物として過酸化水素また
は水の生成を伴うことがあるが、本発明の方法はH2O2生成の有無に関係な〈
実施可能である。さらに、有機フルオロ化合物からのF−イオンの遊離がペルオ
キシダーゼの触媒作用による先行研究とは異なり、本発明の方法におけるペルオ
キシダーゼの添加は認識可能な影響を及ぼさない。
実際的観点からは、本発明の方法は、適当な緩衝液中で血清試料からのF−の遊
離を測定することによって行われる。
要約すると、未知試料の反応IF−イオンの遊離割合を測定するためには標準曲
線を参照するのが好ましい、標準曲線は、一定濃度のビリルビンを含む一連の試
料を測定することによって得ることができる。各試料ごとにF−イオンの遊離速
度を記録し、系を安定させ、速度曲線が直線になる時点に(いうまでもなく各試
料について同一)反応曲線の勾配を測る。フルオロ化合物および4AAPの濃度
が過剰でありさえすれば、反応曲線は直線である(零次反応)ことが認められる
0次に、標準参照曲線を得るように、ビリルビンの濃度に対して勾配を図に示す
。
速度曲線を調製するのに用いる測定した電気計測上のパラメーターはフッ化物電
極とともに用いられる電気計測システムの電圧の読み(mV)、または好適には
本発明の場合に下記の形式を有するネルンストの式:
%式%[]
[式中、Eは測定された電圧でEoは該システムに関係し、活量係数および液絡
部の電位を含む実験的に求められる定数である。Sは、mmol/L単位で表わ
したF−イオン濃度の10単位の変動に対してトリスIl!液では約57端V(
カコジル酸塩緩衝液(pH7,0)の場合には、この値はもっと大きい)に等し
い定数の「ネルンスト勾配」である、コによって計算することができる対応する
[F−]の値であることができる。上記関係式から計算し、mg/L、で表した
[F−]の値をr図」に用いる場合には、得られる曲線は完全な直線に近似し、
その勾配を容易に確定することができる。
以下の実施例は本発明を具体的に説明するものであり、添付図面を参照すれば本
発明はもつとよく理解されよう。
第1図は、標準水溶液中のビリルビンの濃度に対するF″″の遊離速度の勾配を
示す計算図である。
夫11L
ビリルビン分析用校正曲線の作成。
下記の試薬溶液をトリス緩衝液(200mmol/ L )(pH7)、5 μ
aol/ L NaF中で調製した。
a)とlルピン : 100輪鋤0I/L炭酸ナトリウム溶液10mL中に
2.5gルを含む原液を調製した。原液を蒸留水で希釈して、次の標準液(mg
/Lで表わす)を調製した:10.20゜40.50,100゜
b) ビリルビンシダーゼBOX : IOU/輪りを含む2.5mL溶
液を凍結乾燥した市販の緩衝剤で調製した。2つの市販源のBOXを使用した:
(i ) Myrotheciu+s Verucaria起源のもの(Cal
biochem ≠201105)および(ii)Myrothecium
Verucarja起源のもの(Sigma#BO390)。
Ca1bioche輸試薬が好適であった。
9 0rion combinationフッ化物電極(96−09>を使用
した。電極は差動増幅器に接続した。増幅器の出力をKeithleyl 97
マルチメーターに接続し1、IEEE488母線を経てApple[+コンピュ
ーターとインターフェースさせてデータを得る。
火11エ 実験は5cotlandのF low Laboratories
L td、か3.5麟りである。
Linbro培養板のくぼみの中に次の試薬溶液を加えたニドリス緩衝液(50
0μL)、アミノアンチピリン溶液(10μL)、フルオロフェノール溶液(5
0μL)、蒸留水(370μL)、フッ化物電極を溶液の中まで下げて、電極電
位を安定させた(3−5分間)、これに続いて、50μLのBOX溶液を加えて
、ふたたび電極を安定化させた(3−5分間)、最後にビリルビン作用標準溶液
(20μL)を加えて反応を開始させた。F−遊離を5分間モニターした0次に
、常法によってF−の遊離速度をμmol/ L 、 sin単位で計算し、得
られた値を対応するBR濃度に対してプロットした。 ゛
10.20.50および100B/Lを含むビリルビンの標準液のみならずブラ
ンク(ビリルビンゼロ)の標準液について測定した速度(μmol/ L−wi
n>勾配を第1図に図示する。
本試験において、約20分以上の速度変化がなかったことに注目しなければなら
ない、フルオロ化合物および4AAPのモル濃度はビリルビン10す/L標準液
よりも約1700倍大きく、かつ測定データから反応速度は約0.5ないし4μ
l1ol/sinであるので、試薬の供給量が実質的に消費しつくされた直後に
ビリルビンがほぼビリベルジンに転化するという新規な証拠がある。この驚くべ
き情報は、律速段階が4−AAPの存在下における還元剤の消費に伴うビリベル
ジンからビリルビンへの逆転であることを実証する。証拠は、また、分光測光的
に、460nmにおけるビリルビンの吸収が、本明細書に開示するような種類の
還元剤の存在下でBOXの触媒作用による酸化においては実質的に変化しないこ
とを示すことによっても得られた。たとえば、BOXの存在下でビリルビン50
mg/L溶液を用いると、最初の10分間に約15%の吸収の変化が認められた
。さらに4AAPを存在させると、同一時間内の変化は2%未満であった。
ペンタフルオロフェノールの代りに電子供与置換基を有する他の芳香族フッ素含
有化合物を使用することができることも指摘しておかなければなら′ない、これ
らの化合物の中に、下記のものを例示することができる。すなわち、4−フルオ
ロフェノール(FP)、4−フルオロアニリン(F A)、およびテトラフルオ
ロフェノール(TFP)も同様に上記試験に使用することができる。
X1匠2
比較条件下で実施例1の方法を繰返し、遊離F−イオンをμ5Iol/L/si
n単位で表わした下記試験結果を得た(2回の試験結果の平均値)。
0 0.176(ノイズ)1.0 0.179
5.0 0.292
10.0 0.442
20.0 0.738
4G、0 1.292
上記の表を同様に分析した正常な血清(NS)および病的な血清(PS)の測定
の比較データとして使用した。試験結果のN514mg/LおよびpS32+s
lF/Lは常法により得た値と相間々係にあった。
夫族匠l
前記実施例の試験結果から、ビリルビンが全くないとき(ブランク)でさえも、
電位差計の非ゼロの読みの得られることがわかる。この状慧は極めて低濃度のビ
リルビンの場合にのみ重要になることができるけれども、反応媒質およびpHの
変更を含むこのずれを低減させる手段を検討した。
たとえば、トリス緩衝液(トリス−トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン)
(pH7)に加えてカコジル酸塩(ジメチルアルシン酸ナトリウム)M衝液(p
H7および5.5)のみならず#酸塩緩衝液(pH5,5)も検討した。
三種類の緩衝液はすべて0.IMであって、0.1MNaOHまたは0、INの
酸(トリスおよびカコジル酸塩の場合にはHClを、酢酸塩の場合には酢酸を使
用した)で所望の9Hに調整した。試験は前記実施例と同様に、ビリルビンのゼ
ロ濃度(ブランク)および20my/L濃度を用いて行った。
ブランク(すなわちビリルビンの濃度がゼロ)の場合の試験結果を下記の表に示
すが、便宜上対応する20111F/L濃度の試料の場合に記録された値のパー
セントで表わす。
2つのグループの試験結果を示すが、1つは還元剤として4−フルオロフェノー
ル(4−FP)を用いた場合であり、もう一方は4−フルオロアニリン<4−F
A)を用いた場合である。
級11■i±L−一 区鳳11■5ニドリス(7) 93 3
3カコジル酸塩(7) 16 33II (5,5) 9
20酢酸塩(5,5) 25 50上記のデータから、カコジル酸塩
(pH5,5)の場合に最小のノイズに遭遇することがわかる。また、4−FP
は4−FAよりも応答がまさっている。
K夏匠先
本発明の方法におけるユニのフルオロ化合物の能力を試験する実験をも行った。
供試化合物は4−フルオロフェノール(4−FP)、4−フルオロアニリン(4
−FA)およびペンタフルオロフェノール(PPP)であった。前記実施例のよ
うに、低濃度のビリルビン(すなわちこの場合には5mfI/L)と比較したビ
リルビンゼロ濃度について試験を行った。緩衝液はカコジル酸塩(pH5,5お
よび7)であった、下記に示す試験結果は、ビリルビン濃度が5 +oy/ L
の試験値に対するパーセントとして表わした濃度ゼロのビリルビンの試験結果に
関するものである。
4−FP 20 284−FA 6.25 2
0P F P 15 6実施例3および4に開示された実験
を4−AAP(4−アミノアンチピリン)無しに行った場合には、とリルビンの
量に関係なくバックグラウンドのノイズのみが記録されたことを指摘しておかな
ければならない。
本発明の方法が、ユニの種類のBOXの存在下でビリルビンの酸化中に生成する
ことがある過酸化水素による酸化に基づくF−の遊離によるものではないことは
既に述べた。前述のように、このことはH2O2を生成しない数種類ものビリル
ビンオキシダーゼを用いることによって立証された。H20□による有機フルオ
ロ化合物のフッ素−炭素結合開裂の触媒としてはたらくことが(本出願に引用さ
れた先行研究等により)公知である触媒量のワサビダイコンペルオキシダーゼP
ODの存在するとき(または無いとき)に作用させることによって、さらに試験
を行った。
前記実施例の場合のように、PODの存在するとき(5U/mol)または無い
ときにカコジル酸塩緩衝液(pH7>中でビリルビンの濃度がゼロおよび5B/
Lで試験を行った。
試験結果は、これも濃度ゼロの試験について、濃度5my/Lの試験に対するパ
ーセントで表わしたものであるが、PODの存在は重要ではないことを示した。
たとえば、4−FAの場合には試験結果は23%(PODあり)および24%(
PODなし)であった、4−FPの場合には、いずれの試験結果も13%であっ
た。
0 20 4θ Δ0 δ0 100ごワルビン(グ
/lン
国際調査報告
−四軸−^−a+mN@、p(7/gg 89100185
Claims (14)
- 1.水性溶液中のビリルビンの測定方法であって、a.ビリルビンオキシダーゼ とビリベルジンを還元して当初のビリルビンに戻すことができる過剰量の還元性 化合物とを存在させてビリルビンをビリベルジンに酸化させ、かつb.水性溶液 中に存在するビリルビンの量を求めるために還元性化合物の消費割合を測定する 工程よりなる前記測定方法。
- 2.水性溶液が生理学的流体である請求項1記載の方法。
- 3.還元剤が、鉄(II)イオン/鉄(III)イオン対の標準酸化還元電位と 水素イオン/水素対の標準酸化還元電位との中間にある標準酸化還元電位を有す る化合物であり、かつ還元剤は還元剤の消費を示す信号を発することができる請 求項2記載の方法。
- 4.還元剤が4−アミノ−アンチピリンであり、さらにビリベルジンが選択され たハロゲン化化合物の存在下で還元され、該選択されたハロゲン化化合物は酸化 型の4−アミノ−アンチピリンが存在すると酸化種の4−アミノ−アンチピリン 生成速度によって支配される速度で遊離ハライドイオンを生成することができ、 かつ水溶液中に存在するビリルビンの量を求めるためにハライドイオンを分析す る請求項3記載の方法。
- 5.水性溶液中の前記ハライドイオンの生成速度をイオン選択電極で測定する請 求項4記載の方法。
- 6.ハロゲン化化合物がp−フルオロフェノール、p−フルオロアニリン、テト ラフルオロフェノール、ペンタフルオロフェノール、および電子供与置換基を有 する芳香族フッ素含有化合物より成る群から選ばれる請求項4記載の方法。
- 7.ハロタン化化合物がp−フルオロフェノール、p−フルオロアニリン、テト ラフルオロフェノール、およびペンタフルオロフェノールより成る群から選ばれ る請求項6記載の方法。
- 8.水性溶液試料中のビリルビンを測定する方法であって、a.ビリルビンオキ シダーゼの存在下にビリルビンを定量的にビリベルジンに酸化させ、 b.還元剤によってビリベルジンを定量的に還元させ、この場合に還元剤はビリ ルビンに対して過剰モル量を使用し、c.水性溶液試料中に存在するビリルビン の量を求めるために還元剤の消費割合を測定する工程よりなる前記測定方法。
- 9.水溶液が生理学的流体である請求項8記載の方法。
- 10.還元剤が鉄(II)イオン/鉄(III)イオン対の標準酸化還元電位と 水素イオン/水素対の標準酸化還元電位との中間にある標準酸化還元電位を有す る化合物であり、かつ還元剤が還元剤の消費を示す信号を発することができる請 求項9記載の方法。
- 11.還元剤が4−アミノ−アンチピリンであり、さらにビリベルジンが選択さ れたハロゲン化化合物の存在下で還元され、該選択されたハロゲン化化合物は酸 化型の4−アミノ−アンチピリンが存在すると酸化種の4−アミノ−アンチピリ ンの生成速度によって支配される速度で遊離ハライドイオンを生成することがで き、かつ水性溶液中に存在するビリルビンの量を求めるためにハライドイオンを 分析する請求項10記載の方法。
- 12.水性溶液中の前記ハライドイオンの生成速度をイオン選択電極で測定する 請求項11記載の方法。
- 13.ハロゲン化化合物がp−フルオロフェノール、p−フルオロアニリン、テ トラフルオロフェノール、ペンタフルオロフェノール、および電子供与置換基を 有する芳香族フッ素含有化合物より成る群から選ばれる請求項11記載の方法。
- 14.ハロゲン化化合物がp−フルオロフェノール、p−フルオロアニリン、テ トラフルオロフェノール、およびペンタフルオロフェノールより成る群から選ば れる請求項13記載の方法。
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