JPH04271799A - クレアチニンを酵素により測定する方法および試薬 - Google Patents

クレアチニンを酵素により測定する方法および試薬

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JPH04271799A
JPH04271799A JP3001197A JP119791A JPH04271799A JP H04271799 A JPH04271799 A JP H04271799A JP 3001197 A JP3001197 A JP 3001197A JP 119791 A JP119791 A JP 119791A JP H04271799 A JPH04271799 A JP H04271799A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水性試料、特に血清お
よび尿のような生物学的由来物中のクレアチニンを酵素
により測定するための方法および試薬に関する。
【0002】
【従来の技術】血清および尿中のクレアチニン濃度の測
定は、臨床化学において、腎機能の診断のための重要な
方法の一つである。この目的のために同様に使用される
尿素測定に比べて、この方法は、栄養に応じて、特にタ
ンパク質に富んだ食物を供給により、血清および尿中の
クレアチニン濃度は実際に影響ないままであるという決
定的な利点を有する。
【0003】もちろん、尿素に比べて、たとえば決定範
囲(標準値の上限、男、1.10mg/dlならびに女
0.90mg/dl)内の血清中のクレアチニン濃度は
特にわずかである。従って、適当なクレアチニンテスト
の感度および選択性に関して、高い要求をする必要があ
る。
【0004】これは、臨床学的実験室において標準試験
法として重要であるため、同時にできるかぎり少ない作
業手順で実施可能であるのが有利であり、特に自動分析
機を使用するのに適しているのが好ましい。
【0005】今日なお慣用のクレアチニンの測定法はヤ
ッフェの方法に基づいており、この方法の場合、試料を
アルカリ性ピクリン酸溶液と混合し、クレアチニンとピ
クリン酸塩との反応により生じた色素を測定している。
【0006】しかし、この簡単な方法は一連の著しい欠
点がある。部分的に腐食性でかつ毒性の試薬を使用する
必要があるとともに、いわゆる「偽クレアチニン色素原
(Pseudo−Creatinin−Chromog
en)」による特に陽性または陰性の障害である。自然
に血清または尿中に存在する成分、たとえばグルコース
、ピルベートおよびアセトアセテートのような50を越
える色素原が文献に記載されている(Clin.Che
m.1980:26,1119−1126)。ヤッフェ
法のこのような障害を避けるため、多数の変法が開発さ
れたが、これによっても前記障害は完全に取り除くこと
ができなかった。
【0007】クレアチニン測定の特異性を改善するため
、過去数年間に、視点がしだいに酵素によるテスト方法
に移行してきた。
【0008】Scand.J.Clin.Lab.In
vest.,suppl.29p.126(1972)
には、完全に酵素によるクレアチニンテストが記載され
ており、その際、クレアチニン−アミドヒドロラーゼ(
EC  3.5.2.10)を用いてクレアチニンをク
レアチンに変換し、最終的にATPおよびクレアチン−
キナーゼ(EC  2.7.3.2)を用いてクレアチ
ンホスフェートに変換し、生じたATPをピルベート−
キナーゼ(EC  2.7.1.40)およびラクテー
ト−デヒドロゲナーゼ(EC  1.1.1.27)と
の結合反応において、反応溶液中のNADH消費量に関
して、UV領域において測光的に測定している。
【0009】この方法は、クレアチニンにたいして特異
的であるが、しかしクレアチニン1分子あたりNADH
1分子を消費するにすぎないため、テストバッチ中でよ
り多くの試料容量を使用する場合でさえ(200μl試
料/1000μl試薬)、NADHの比較的低いモルの
吸光係数に基づき、比較的低い感度を示し、ひいては決
定範囲内での比較的低い精度を示す。
【0010】さらに、試料中でクレアチンおよび/また
はピルベートが高濃度である場合、NADHに関して非
特異的な過剰消費を起し、ひいては、場合により誤った
低いクレアチニン量が生じてしまう。
【0011】さらに、自動分析機についての適合性も、
比較的緩慢な反応進行のため著しく限定されてしまう。
【0012】もう一つの、同様のクレアチニンに対する
特異的なテスト原理は、クレアチニンを、クレアチニン
−イミノヒドロラーゼ(E.C.  3.5.4.21
)を用いて1−メチルヒダントインとNH4+とに分解
し、生じたNH4+を、結合したグルタメート−デヒド
ロゲナーゼ反応におけるNADH減少について、UV領
域において測光的に測定している(Clin.Chem
.1982:28,1461−1464)。
【0013】比較的早く反応が進行するため、この方法
は自動分析機を使用するのに適しているが、その測定感
度および精度に関しては、同様に、クレアチニン1分子
あたりのNADH1分子の消費にすぎず、最初に述べた
UVテストについてと同様の制限が通用する。
【0014】前記した酵素によるクレアチニンテストの
主な欠点、つまり少なすぎる検出感度ひいては高すぎる
非精密さは、酵素のクレアチニン−アミドヒドロラーゼ
(E.C.  3.5.2.10)およびクレアチン−
アミドヒドロラーゼ(E.C.3.5.3.3)(Cl
in.Chem.1984:30,968)または酵素
のクレアチニン−イミノヒドロラーゼ、ATP−依存性
1−メチルヒダントイナーゼおよびN−カルバモイルサ
ルコシン−アミドヒドロラーゼ(Anal.Lette
r  1988:21,1009−1017)を用いて
クレアチニンをサルコシンに分解した場合に回避するこ
とができる。生じたサルコシンは、サルコシン−オキシ
ダーゼ(E.C.1.5.3.1)の存在で、特にH2
O2に変換させ、これをたとえばペルオキシダーゼ(E
.C.1.11.1.7)の存在で、たとえば2,4,
6−トリブロモ−3−ヒドロキシ安息香酸を4−アミノ
アンチプリン(4−AAP)または3−メチル−2−ベ
ンゾ−(2´−スルホ)−トリアゾリノン−ヒドラゾン
(MBTH−S)と酸化カプリングさせることにより感
応的方法で測色により測定することができる。
【0015】しかし、この表示系は、色形成と共に負に
干渉するたとえばアスコルビン酸、ビリルビンならびに
特定の薬品[Ca−ドベシレート(Ca−Dobesi
lat)、α−メチルドーパ(α−Methyldop
a)のような還元性の試料成分に対して障害が多い。
【0016】これに対して、NADH−もしくはNAD
PH−依存性デヒドロゲナーゼ−表示反応に基づく測定
方法は、このような物質に対して不活性である。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】従って、H2O2−可
視化に基づく表示系を用いたテストの利点、つまり試料
中の低い被分析物の濃度でも良好な測定感度および精密
さを、NAD(P)H−依存性デヒドロゲナーゼ反応に
基づく検出法、たとえば非特異的な還元性の試料成分、
たとえばアスコルビン酸、ビリルビン、Ca−ドベシレ
ートおよびα−メチルドーパに対する障害の少なさと組
み合わせ、同時に自動分析機について良好な適合性があ
るようなクレアチニンを特異的に酵素により測定する方
法が必要となった。
【0018】さらに、この方法は、クレアチニン−測定
に関して、試料から内生的クレアチンおよびピルバート
による不利な影響を排除するのが好ましい。
【0019】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、試料中に含まれるクレアチニンを、クレアチニン−
イミノヒドロラーゼを用いて1−メチルヒダントインと
、第一の分子NH3とに変換し、生じた1−メチルヒダ
ントインを、ATP依存性1−メチルヒダントイナーゼ
およびN−カルバモイルサルコシン−アミドヒドロラー
ゼを用いてサルコシン、CO2、及び代にの分子のNH
3に変換し、生じた両方の分子のNH3を一緒に測定す
ることを特徴とする水溶液中のクレアチニンを酵素によ
り測定する方法により解決される。この測定は、グルタ
メート−デヒドロゲナーゼおよびNADHもしくはNA
DPHの存在で、NH3をα−ケトグルタレートと反応
させることにより行うのが有利であり、その際グルタメ
ートが生成し、NADHもしくはNADPHの消費量を
特に測光的に測定する。
【0020】本発明の方法は、この種の公知のクレアチ
ニン測定方法と比較して同様の試料容量対試薬容量の割
合において、検出感度を二倍にすることができ、精度を
改善し、同時にH2O2を介して進行する塩素滴定検出
法の欠点、たとえば非特異性の還元する試料成分による
障害を回避することができる。
【0021】さらに、試料からの内生的クレアチンもし
くはピルベートはクレアチニン測定に関して影響を及ぼ
さない。それというのもこれらの物質を介して検出反応
は進行しないためである。
【0022】血清および尿のような試料材料は、常に痕
跡量の内生的アンモニウムイオンを有しているため、正
確なクレアチニン測定をのための特に有利な実施態様は
、分析すべき試料を、第1工程でα−ケトグルタレート
、NAD(P)H、GlDH、NMHaseならびに、
場合によりCSHaseと反応させ、完全に終了した後
に最初のNAD(P)H消費量を測定し、引き続き第2
工程でCRIMI、ATPならびに、場合によりCSH
aseを用いてさらに反応させ、第2のNAH(P)H
消費量を測定し、試料中のクレアチニン含量を第2の反
応工程におけるNAD(P)H消費量から算定すること
よりなる(段階測定、E1/E2方法)。
【0023】第2の反応工程において、選択したもしく
は分析装置から定めることができるインキュベーション
イターバルに応じて完全な基質の反応が得られていない
場合に、終点測定の代わりに、いわゆる動力学的な「f
ixed−time」法で作業することができる。その
際、テストにおけるNAD(P)H消費量と試料中のク
レアチニン濃度との直線的関係を保証するために、この
反応速度論を一次もしくは擬一次反応により行わねばな
らない。 本発明の方法において、2つの異なる分解進行工程から
のクレアチニンからの両方のNH3分子は、相互にGl
DH−指示薬反応にとって使い古されているため、この
場合、CRIMI反応かまたはGlDH反応がテストバ
ッチにおける速度測定工程を示すことが必要である。
【0024】本発明の方法のもう一つの実施態様におい
て、いわゆる試料−/試料空値法を用いて作業すること
ができる;この試料空値に対して、全試薬からCRIM
Iを除き(空値試料)、一方で全試薬を用いた試料をお
よび他方で空値試薬を用いた試料をインキュベートする
際に、NAD(P)H消費量の差から試料中のクレアチ
ニン濃度を計算する。
【0025】本発明のもう一つの対象は、クレアチニン
を酵素により測定するための試薬において、水性緩衝液
中で、クレアチニン−イミノヒドロラーゼ、N−カルバ
モイルサルコシン−アミドヒドロラーゼ、ATP依存性
1メチルヒダントイン−ヒドロラーゼ、ATP、Mg+
+および場合によりグルタメート−デヒドロゲナーゼ、
NADHまたはNADPH、α−ケトグルタレートなら
びに、場合により酵素活性剤、たとえばADPおよびK
+塩を含有することを特徴とするクレアチニンを酵素に
より測定するための試薬である。
【0026】クレアチニンをサルコシンにする反応の間
に生じるアンモニアを、前記したように、α−ケトグル
タレートをグルタメート−デヒドロゲナーゼ(EC  
1.4.1.3)を用いて酵素的に反応させてグルタメ
ートにし、その際NADHもしくはNADPHを酸化し
てNAD+もしくはNADP+にすることにより測定す
るのが有利である。
【0027】しかしアンモニアの測定は、原則的に他の
方法を用いて行うこともでき、しかしその際測定方法の
選択はタンパク質の存在下でアンモニア検出を害さない
ことに注意しなければならない。このような方法に関し
ては、Methoden  der  enzymat
ishen  Analyse,Band  II,第
3版,1974,H.U.Bergmeyer,Ver
lag  ChemieWeinheimに記載されて
いる。
【0028】特に、pH指示薬、たとえばブロモフェノ
ールブルーを用いたNH3検出も可能であり、Clin
.Chem.29(1983)645−649に記載さ
れている。このため試薬成分(グルタメート−デヒドロ
ゲナーゼなし)が吸引可能な材料(たとえばゼラチン)
からなる反応層中に存在し、この材料は半透膜により指
示薬層と分離されている。反応層に血清を添加する場合
、NH3が生じ、これは半透膜により拡散することがで
き、指示薬と反応する。引き続き、指示薬の変色に基づ
き、HN3量ひいてはクレアチニン量を測定することが
できる(Clin.Chem,29(1983)645
−649参照)。
【0029】内生的NH3の含量は、液体媒体中での測
定方法に応じて、反応層中でCRIMIなしの(および
グルタメート−デヒドロゲナーゼなしの)全試薬を用い
て測定することができる。
【0030】緩衝させた水溶液のpH値は、pH7.0
〜9.0、有利にpH7.3〜8.7、特に有利にpH
7.0〜8.4にある。pH値を調節するためには、前
記したpH範囲内で十分に緩衝能力のある物質、たとえ
ばホスフェート、TRIS、トリエタノールアミンまた
はTESが挙げられる。とくにTRIS緩衝液が有利で
ある。この緩衝液の濃度は通常は20〜500mmol
、有利に50〜200mmol、特に有利に75〜15
0mmolである。
【0031】クレアチニン−イミノヒドロラーゼは0.
2〜20U/ml、有利に0.5〜10U/ml、特に
0.4〜2U/mlで使用することができる。
【0032】1−メチルヒダントイナーゼは通常は0.
1〜10U/ml、有利に0.2〜5U/ml、特に0
.4〜2U/mlで使用することができる。
【0033】N−カルボキシルサルコシン−アミドヒド
ロラーゼの触媒的濃度は、0.5〜20U/ml、特に
1〜15U/ml、特に有利に2〜10U/mlの値が
有利である。
【0034】グルタメート−デヒドロゲナーゼの場合、
通常は、反応混合物1mlあたり10〜200U、有利
に20〜150U、特に40〜125Uで使用される。
【0035】NADHまたはNADPHの濃度は150
〜400μmol/l、有利に200〜350μmol
/lである。
【0036】α−ケトグルタレートは1〜30mmol
/l、有利に5〜20mmol/l、特に8〜17mm
ol/lで使用するのが有利である。
【0037】ATPの濃度は、0.05〜50mmol
/l、有利に0.5〜20mmol/l、特に1〜15
mmol/lが有利であるである。
【0038】Mg++は水溶性塩の形で、たとえばMg
Cl2またはMgアスパルテートの形で0.1〜50m
mol/l、有利に0.5〜20mmol/l、特に1
〜10mmol/lの濃度で使用される。
【0039】1−メチルヒダントイナーゼの活性度を上
昇させるため、K−塩たとえば特にKClを添加するの
が有利であり、その際この濃度は2〜200mmol/
l、有利に5〜150mmol/l、特に10〜100
mmol/lである。
【0040】グルタメート−デヒドロゲナーゼ活性は、
ADPを添加することにより上昇させることができる。 ADP濃度は、0.05〜2mmol/l、有利に0.
1〜1.5mmol/l、特に0.3〜1mmol/l
の値が有利である。
【0041】前記成分のほかに、試薬はなお保存剤のよ
うな助剤、たとえばNa−アジド、界面活性剤およびト
リグリセリドにより濁った試料を透明にするためのリパ
ーゼを含有していてもよい。
【0042】この試薬成分は、さらに測定方法の理由か
ら、たとえば安定のために、2種類以上の緩衝させた水
溶液中で部分的に相互に分離して存在していてもよく、
特にクレアチニン−イミノヒドロラーゼ(内生的試料N
H4+含量に関する場合により必要なテストの障害除去
の点で)は、ATP(場合によるNMHaseの非特異
的ATPase副活性のため)と一緒に、残りの成分と
分離することができる。活性もしくは濃度は、この場合
、分離した溶液を混合して完全な試薬にした後に、前記
した値になるように調節することができる。
【0043】
【実施例】本発明を、図1および2と共に、次の実施例
につき詳説する。
【0044】次の省略形および類語を使用した:CRI
MI:クレアチニン−イミノヒドロラーゼNMHase
:ATP依存性1−メチルヒドロラーゼCSHase:
N−カルバモイルサルコシン−アミドヒドロラーゼ GlDH:グルタメート−デヒドロゲナーゼα−KG:
α−ケトグルタレート−Na2TRIS:トリス(ヒド
ロキシメチル)アミノメタンTES:2−{[トリス−
(ヒドロキシメチル)メチル−]}アミノ−エタンスル
ホン酸。
【0045】例1 酵素によるクレアチニン測定:終点法(Endpunk
tmethode)(試料−/試料空値法)による手作
業での実施1.1  試薬1:   試薬1:   成分                     
             試薬中の濃度  ────
─────────────────────────
─    TRIS−HCl(pH8.2)     
 100mmol/l    KCl        
                      100
mmol/l    α−KG           
                   10mmol
/l    MgCl2              
                 5mmol/l 
   NADH                  
          250μmol/l    AD
P                        
      500μmol/l    CSHase
                         
   5U/ml    NMHase       
                 0.5U/ml 
   GlDH                  
            60U/ml  ─────
─────────────────────────
  試料2:     成分                   
               試薬中の濃度  ──
─────────────────────────
───    TRIS−HCl(pH8.2)   
   100mmol/l    ATP      
                         
 90mmol/l    CRIMI       
                     20U/
ml  ─────────────────────
─────────1.2  試料材料:2、4、6、
8および10mg/dlを有するクレアチニン水溶液 1.3  テスト実施: T=25℃;波長365nm;層厚=10mm空気に対
して測定。
【0046】キュベットにピペットでいれた  ───
─────────────────────────
──                  試料   
                 試料空値(PLW
)  ──────────────────────
────────    試薬1      2.00
ml              2.00ml   
 試薬2      0.40ml    蒸留水  
                         
     0.40ml  ────────────
──────────────────  混合し、E
1試料およびE1PLWを測定、次に添加した:  ─
─────────────────────────
────    試料        0.10ml 
              0.10ml  ───
─────────────────────────
──新たに混合し、15分間インキュベートし、次いで
E2試料およびE2PLWを測定した E=(E1試料−E2試料)−(E1PLW−E2PL
W)測定した吸光値(E)の試料中のクレアチニン濃度
への依存性を図1に記載した。
【0047】この例は、本発明の方法を用いた場合、公
知の酵素によるクレアチニンUVテストと比べて、実際
に2倍の検出感度が達成されることを示した。
【0048】例1に従って、mgクレアチニン/dlあ
たり、試料前テスト混合物2.5ml中の試料100μ
lを使用した場合、実験に基づき、平均的に25.4m
Eの吸光値(回帰直線の上昇)が達成され(理論値:2
4.7mE)、同様の試料−/前テスト混合物−容量比
のもとで、今まで公知のクレアチニン−UVテストに対
して、365nmでのNAD(P)Hのモル吸光係数か
ら、12.3mEの値が純粋に理論的に算定された。
【0049】例2 酵素によるクレアチニン測定:動力学的「fixed−
time」法(E1−/E2−法)によるHITACH
I  704  スペクトロメータにより自動的に実施 2.1  試薬:   試薬1     成分                   
             試薬中の濃度──────
─────────────────────────
──    TRIS−HCl(pH8.2)    
  100mmol/l    KCl       
                         
15mmol/l    α−KG         
                     15mm
ol/l    NADH             
               350μmol   
 CSHase                  
          8U/ml    NMHase
                         
   1U/ml    GlDH         
                     90U/
ml───────────────────────
──────────  試薬2:     成分                   
             試薬中の濃度──────
─────────────────────────
──    TRIS−HCl(pH8.2)    
  100mmol/l    MgCl2     
                        3
0mmol/l    ATP           
                     30mm
ol/l    CRIMI            
                15U/ml───
─────────────────────────
─────2.2  試料材料:1、2、3、4、5、
6、8、10、12および15mg/dlを有するクレ
アチニン水溶液 2.3  テスト実施: T=37℃;波長(ビクロメートにより測定)340/
415nm;層厚7mm 試料14μlを試薬1  350μlと混合し、5分間
インキュベートし、次いで試薬2  50μlをピペッ
トで添加し、第19番および第32番の測定周期(つま
り、試料2の添加後、51.4秒と304秒)の間の吸
光度の変化を測定した。
【0050】試料中のクレアチニン濃度の吸光度の変化
の依存性を図2に示した。
【0051】これにより、本発明による、酵素によるク
レアチニン測定のための方法は、原則として自動分析装
置の適用にも適していることが示された。
【図面の簡単な説明】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  試料中に含まれるクレアチニンを、ク
    レアチニン−イミノヒドロラーゼを用いて、1−メチル
    ヒダントインと、第1の分子NH3に変換して水溶液中
    のクレアチニンを酵素により測定する方法において、生
    じた1−メチルヒダントインを、ATP依存性1−メチ
    ルヒダントイナーゼと、N−カルバモイルサルコシン−
    アミドヒドロラーゼとを用いてサルコシンと、CO2と
    、第2の分子NH3とに変換し、生じた両方の分子NH
    3を一緒に測定することを特徴とするクレアチニンを酵
    素により測定する方法。
  2. 【請求項2】  生じた両方の分子NH3を、グルタメ
    ート−デヒドロゲナーゼならびにNADHまたはNAD
    PHの存在で、α−ケトグルタレートを用いてグルタレ
    ートに変換し、NADHもしくはNADPHの消費量を
    測定する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】  最初の試料(空値)において、クレア
    チニン−イミノヒドロラーゼの不在で、溶液の内生的N
    H3含量を測定し、別の試料中の内生的NH3を測定し
    、クレアチニン量の計算の際に考慮する請求項1または
    2記載の方法。
  4. 【請求項4】  水溶液中のクレアチニンを酵素により
    測定するための試薬において、クレアチニン−イミノヒ
    ドロラーゼ、ATP依存性1−メチルヒダントイナーゼ
    、N−カルボニルサルコシン−アミドヒドロラーゼ、A
    TP、Mg++および緩衝物質を含有することを特徴と
    するクレアチニンを酵素により測定するための試薬。
  5. 【請求項5】  クレアチニン−イミノヒドロラーゼ0
    .2〜20U/ml、1−メチルヒダントイナーゼ0.
    1〜10U/ml、N−カルバモイルサルコシン−アミ
    ドヒドロラーゼ0.5〜20U/ml、ATP0.05
    〜50mmol/l、Mg2+イオン0.1〜50mm
    ol/lおよび緩衝物質20〜500mmol/lを含
    有し、その際試薬のpH値が7.0〜9.0である請求
    項4記載の試薬。
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