JPH0989896A - 光散乱によるアマドリ化合物の測定方法 - Google Patents
光散乱によるアマドリ化合物の測定方法Info
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Abstract
アマドリ化合物を定量測定する。 【構成】 セル3中のアマドリ化合物を含む試料にHe
−Neレーザ1からの励起光を照射してその試料からの
散乱光を受光し分光して光散乱スペクトルを得、その光
散乱スペクトルのうち、励起波長に対するシフト波数に
して820〜840cm-1、1655〜1660c
m-1、2000〜2020cm-1、2080〜2100
cm-1、2460〜2470cm-1又は2530〜26
00cm-1に存在する光散乱ピークを検出器23により
検出する。その光散乱ピークのピーク強度又はピーク積
分値を用いて、検量線によりアマドリ化合物の糖化物濃
度又は糖化率を測定する。
Description
モグロビン、糖化グロブリンなどのアマドリ化合物の定
量測定を行なう方法に関するものである。
ド又はアミノ酸のようなアミノ基を有する物質(以下、
タンパク質等という)と、アルドースのような還元性の
糖が共存する場合、一部のアミノ基とアルデヒド基が非
酵素的に、かつ非可逆的に結合し、アマドリ転移するこ
とにより生成される。アマドリ化合物の生成速度は、反
応性物質の濃度、接触時間、温度などの関数で表わされ
る。したがって、その生成量からそれらの反応性物質を
含有する物質に関する様々な情報を得ることができると
考えられている。アマドリ化合物を含有する物質として
は、醤油などの食品や、血液などの体液がある。
結合し、アマドリ化合物であるフルクトシルアミン誘導
体が生成している。血液中のヘモグロビンが糖化された
フルクトシルアミン誘導体はグリコヘモグロビン、アル
ブミンが糖化されたフルクトシルアミン誘導体はグリコ
アルブミン、血液中のタンパク質が糖化されたフルクト
シルアミン誘導体はフルクトサミンと呼ばれる。これら
のフルクトシルアミン誘導体の血中濃度は、過去の一定
期間の平均血糖値を反映しており、その測定値は糖尿病
の病状の診断及び病状の管理の重要な指標となりうるた
め、アマドリ化合物の測定手段の確率は、臨床上、きわ
めて有用である。また、食品中のアマドリ化合物を定量
することにより、その食品の製造後の保存状況や期間を
知ることができ、品質管理に役立つと考えられる。この
ように、アマドリ化合物の定量分析は、医学及び食品を
含む広範な分野で有用である。
高速液体クロマトグラフィーを利用する方法(Chromato
gr. Sci., 10, 659 (1979)参照)、ホウ酸を結合させた
固体をつめたカラムを用いる方法(Clin. Chem., 28, 2
088 (1982)参照)、電気泳動(Clin. Chem., 26, 1598
(1980)参照)、抗原−抗体反応を利用する方法(JJCLA,
18, 620 (1993),機器・試薬, 16, 33-37 (1993)参
照)、フルクトサミンの測定法(Clin. Chem. Acta, 12
7, 87-95 (1982)参照)、チオバルビツール酸を用いて
酸化後に比色定量する方法(Clin. Chem. Acta, 112, 1
79-204 (1981)参照)、ラジオイムノアッセイ(RI
A)法などが知られている。
に時間がかかり、操作が煩雑であるうえ、タンパク質の
絶対量の測定値が混在物質の中の親和力の大きさの近い
物質の影響を受け、正確に定量測定するのが難しい。R
IA法は感度、特異性及び再現性に優れているが、標識
する過程が複雑で煩雑である。フルクトサミン測定法は
フルクトサミンのアルカリ溶液中での還元力を利用する
方法であるが、他の還元物質の影響を受け、測定誤差を
生じやすい欠点がある。
の光散乱スペクトルを用いて糖化タンパクなどのアマド
リ化合物を定量できれば、簡便で有効であるが、そのよ
うな光散乱スペクトルを利用してアマドリ化合物を測定
した例は報告されていない。そこで、本発明は光散乱を
利用した簡便な光学的方法により、アマドリ化合物を定
量測定する方法を提供することを目的とするものであ
る。
合物を含む試料に単一波長の励起光を照射してその試料
からの散乱光を受光し分光して光散乱スペクトルを得、
その光散乱スペクトルのうち、励起波長に対するシフト
波数にして820〜840cm-1、1655〜1660
cm-1、2000〜2020cm-1、2080〜210
0cm-1、2460〜2470cm-1又は2530〜2
600cm-1に存在する光散乱ピークを用いてアマドリ
化合物の定量測定を行なう。
起光を照射して得られる光散乱スペクトルは、光散乱ピ
ークと蛍光スペクトルとが重なったものとなる。その蛍
光スペクトル部分を除去する演算操作を施すと、光散乱
ピークのいずれかのピークのピーク強度又は積分値を求
めるのが容易になる。このようにして求めた光散乱ピー
クのピーク強度又は積分値に基づいてアマドリ化合物を
定量測定することができる。ここでの定量測定は、試料
中のアマドリ化合物の量を測定する場合も、試料中のタ
ンパク質等の糖化率を測定する場合も含んでいる。糖化
率は (アマドリ化合物)/(アマドリ化合物+タンパク質
等) と定義される。いずれの測定値も検量線を用いて求める
ことができる。
ペクトルは(アマドリ化合物+タンパク質等)の総和を
反映したものである。そこで、タンパク質等の糖化率を
測定する好ましい方法では、光散乱スペクトルの光散乱
ピークのいずれかのピークのピーク強度又は積分値I
と、光散乱スペクトルのうち、励起波長に対するシフト
波数にして820〜840cm-1、1655〜1660
cm-1、2000〜2020cm-1、2080〜210
0cm-1、2460〜2470cm-1及び2530〜2
600cm-1を除いて任意に定めた波数領域の積分値S
との比I/Sを用いることにより正確に測定することが
できる。
0mg/dlのヒト血清アルブミン水溶液にHe−Ne
レーザ装置(日本科学エンジニアリング株式会社の製
品、出力7mW)のレーザ光(波長632.8nm)を
照射して励起して得たものである。(A)は糖化率が2
4.1%、(B)は糖化率が58.2%のヒト血清アルブ
ミン水溶液である。横軸はHe−Neレーザ光の波長か
らの光散乱シフトを波数で表わしたもの、縦軸は散乱光
強度である。
同じ光散乱シフトの位置に鋭いピークが現われており、
それらのピーク強度は糖化率が大きいものほど大きくな
っている。また、図1の試料と同程度の濃度のグルコー
ス水溶液の光散乱スペクトルを測定したが、ピークらし
いものは観測されなかった。グルコース水溶液の濃度を
10000mg/dlという高濃度にしてその光散乱ス
ペクトルを測定すると、図2に示されるスペクトルが得
られ、そこにはいくつかのピークが現われているが、図
1に示された鋭いピークとは位置が異なっている。その
結果、図1の鋭い光散乱ピークは、グルコースによる光
散乱ピークではなく、糖化アルブミンによる光散乱ピー
クであることがわかる。図1のスペクトルで、山形の大
きくてなだらかなピークはアルブミンと糖化アルブミン
からの螢光であり、糖化アルブミンによる光散乱ピーク
はその大きな蛍光ピークと重なって蛍光ピークから突出
して現れている。
−Neレーザ光の波長からのシフト波数にして、830
cm-1、1658cm-1、2009cm-1、2082c
m-1、2463cm-1及び2544cm-1の付近に存在
している。図1の光散乱スペクトルから螢光スペクトル
部分をバックグラウンド信号として除去したものを図3
に示す。(A),(B)はそれぞれ図1の(A),
(B)に対応したものである。このように、螢光スペク
トル部分を除去することにより、光散乱ピークのピーク
強度やピーク積分値(面積)を求めるのが容易になる。
ン水溶液の標準試料について、糖化率と、図3のように
螢光スペクトル部分を除去した後のピーク高さとの関係
を示したものである。測定を行ったピークは、He−N
eレーザ光の波長からのシフト波数にして1658cm
-1付近のピークである。標準試料のヒト血清アルブミン
水溶液は、糖化率が24.1%のものと58.2%のもの
が市販品として入手できる。その他の糖化率の標準試料
は、それらの市販の標準試料を調合することにより調製
したものである。図4に示されている標準試料の糖化率
は、24.1%、31.3%、38.7%、45.5%、5
1.9%及び58.2%である。これらの標準試料の糖化
率の数値は、全自動グリコアルブミン分画定量装置GA
A−2000(株式会社京都第一科学の製品)で測定し
た値である。
ーク強度との間には直線関係があるので、この結果を糖
化率の検量線として用いることができる。また、この検
量線用のデータを測定した標準試料の(糖化アルブミン
+アルブミン)濃度は一定であるので、この検量線を糖
化アルブミン濃度と光散乱ピークのピーク強度との関係
を表わす検量線に転用することもできる。したがって、
この検量線を用いると、未知試料について光散乱スペク
トルのピーク強度を測定して糖化率又は糖化アルブミン
濃度を求めることができる。
じピークの積分値を用いて、糖化率と光散乱ピーク積分
値の関係を測定した結果を図5に示す。この場合も糖化
率とピーク積分値の間に直線関係が得られ、この関係も
検量線として利用することができる。そのため、未知試
料について光散乱スペクトルのピークのピーク強度の測
定に代えてピーク積分値を測定しても、糖化率又は糖化
アルブミン濃度を求めることができる。
た他の光散乱ピークについても同様に成立している。図
4又は図5に示された糖化率に対するピーク強度又はピ
ーク積分値の関係の検量線から未知試料の糖化率を求め
るには、未知試料の(糖化アルブミン+アルブミン)濃
度を標準試料の(糖化アルブミン+アルブミン)濃度と
同一になるように未知試料の濃度を調製するか、又は
(糖化アルブミン+アルブミン)濃度が同一になるよう
に測定値を換算しなければならない。一方、図1の光散
乱スペクトルでは、光散乱ピークの他に螢光スペクトル
も同時に検出されている。図6は、この螢光スペクトル
のうち、He−Neレーザ光の波長からのシフト波数に
して416.508〜1434.74cm-1の領域の積分
値(縦軸の強度)を(糖化アルブミン+アルブミン)濃
度の異なる標準試料について測定した結果を表わしたも
のである。(糖化アルブミン+アルブミン)濃度と螢光
スペクトルの積分値との間には直線関係が得られている
ので、螢光スペクトルの積分値に基づいて(糖化アルブ
ミン+アルブミン)濃度を求めることによって、糖化ア
ルブミンの光散乱ピークのピーク強度やピーク積分値か
ら得られた糖化率を補正することができる。螢光スペク
トルの積分を行なう波数領域は、螢光スペクトルが現わ
れている領域であれば任意に選ぶことができ、上記の一
例に限定されるものではない。
ピーク強度又は積分値Iと、光散乱スペクトルの蛍光ス
ペクトル部分の任意に定めた波数領域の積分値Sとの比
I/Sをパラメータとし、糖化率の異なる複数の標準試
料について糖化率とI/S値との関係を示す検量線を求
めておき、未知試料について検量線作成時に使用した光
散乱ピークのI/S値を測定し、その検量線に当てはめ
ると、アルブミン濃度による補正のなされた糖化率を求
めることができる。
ブミンについて測定を行ったものであるが、これらの光
散乱ピークは、他の糖化タンパクを初め、糖化ペプチド
や糖化アミノ酸などのアマドリ化合物で共通して観測さ
れる。アマドリ化合物の中で臨床的に重要なものは、糖
化タンパクの糖化アルブミン、糖化ヘモグロビン及びフ
ルクトサミンであるが、本発明は他のアマドリ化合物に
も同様に適用することができる。
(糖化率は不明)にHe−Neレーザ光を照射して光散
乱スペクトルを得、蛍光スペクトル部分をバックグラウ
ンドとして除去したものを図12(A)に示す。図3
(A),(B)と同じラマンシフトの位置に鋭いピーク
が見られる。ヘモグロビンについても、図6と同様にし
て、蛍光スペクトルの適当な領域の積分値(縦軸の強
度)をヘモグロビン濃度の異なる標準試料について測定
した結果を図12(B)に示す。ここでも、蛍光スペク
トルの積分値とヘモグロビン濃度の間に直線関係が見ら
れる。
物に特有のピークであることを示す例として、グルコー
スとアミノ酸の結合部位(フルクトース構造)に特異的
に反応する酵素フルクトシルアミノ酸オキシダーゼなど
を用いてアマドリ化合物である糖化アミノ酸を分解し、
それらのピークの変化を調べた結果を図7(A)と
(B)に示す。図7(A)はそのような酵素を反応させ
る前の糖化アミノ酸であるNε-Fructosyl-Nα-Z-lysine
(FZL)水溶液のHe−Neレーザ励起による光散乱
スペクトルである。その試料溶液に糖化アミノ酸分解酵
素を反応させた後の光散乱スペクトルは(B)に示され
るものであり、(A)のスペクトルと比べるとアマドリ
化合物に特有のピークのピーク強度が減少している。F
ZLが糖化アミノ酸分解酵素により分解して生成するア
ミノ酸であるNα-Z-lysine(αZL)の標準試料にHe
−Neレーザ光を照射し励起して得た光散乱スペクトル
は、図8に示されるものであり、図7に現れている特異
的な光散乱ピークは観測されない。
加してからの時間に対し、He−Neレーザ波長からの
シフト波数1658cm-1のピークのピーク強度の変化
を測定した結果が図9である。時間の経過にともなって
分解酵素による糖化アミノ酸の分解が起こり、ピーク強
度が減少している。このことによって、これらの特徴的
な光散乱ピークは、糖とアミノ酸との結合によるピーク
であることがわかる。
アミノ酸としての糖化バリンの光散乱スペクトルをそれ
ぞれ図13A,図13Bに示す。糖化バリンのスペクト
ルもアマドリ化合物に特有のピークを備えている。
る装置の一例を説明する。1は励起光源であり、例えば
レーザ装置が用いられる。レーザ装置としては、連続発
振をするArイオンレーザ、Krイオンレーザ、He−
Neレーザ、He−Cdレーザ、Nd:YAGレーザ、
又はパルスレーザを用いることができ、近紫外域から近
赤外域に渡る広い波長範囲のレーザから選択して利用す
ることができる。レーザ装置以外の光源としてハロゲン
ランプなどを用いることもできる。ここでは光源1とし
てHe−Neレーザを用いるものとする。2は光源1の
出力を制御する電源装置である。
生するレーザ光12からそのサイドバンドをカットする
ためのものである。レーザ光12はハーフミラー5によ
って試料側の励起光12sと対照側の対照光12rに分
離され、励起光12sはハーフミラー5により発生する
波長光をカットするためのバンドパスフィルタ7を経て
レンズ9でセル3に集光して入射させられる。
り、反応溶液が収容され、一定温度、例えば25℃に保
たれている。セル3の反応溶液から発生する散乱光を増
強するために、励起光12sの入射方向にはミラー11
aが配置されており、励起光12sがセル3を透過した
後、ミラー11aで反射されて再びセル3に入射するこ
とにより光散乱が増強される。また、励起光12sの入
射方向と90°方向で、分光器22側に反射する方向に
ミラー11bが配置されており、セル3から発生する散
乱光はミラー11bで反射されたものも含めて励起光及
びレイリ散乱光とともに集光レンズ16,20で集光さ
れ、フィルタ21を経て分光器22に集光される。フィ
ルタ21は励起光及びレイリ散乱光の成分をカットして
励起波長から波長シフトした散乱光や蛍光成分のみを分
光器22に入射させるためのものである。分光器22と
検出器23としては、分光器22の分散方向に沿って複
数の検出素子を配置したポリクロメータによるマルチチ
ャネル検出方式のものを用いる。24はマルチチャネル
検出器23から波長ごとに出力を取り出すための検出器
制御部である。
検出器23として単一の検出素子を備えた検出器とする
こともできる。その際、分光器22を波長走査するため
に、分光器制御部25が必要になる。一方、ハーフミラ
ー5で励起光12sと分割された対照光12rはミラー
6で検出器30方向に折り曲げられ、ミラー6で発生す
る波長光をカットするためのバンドパスフィルタ8を経
て検出器30に入射し、光源強度が検出される。
と検出器23による光散乱光検出値を光源強度を示す対
照光側の検出器30の検出値で補正して光散乱スペクト
ルを得る。定量測定を行なうときは、データ処理演算・
出力部31は予め測定して作成された検量線データを保
持しており、未知試料を測定して得られたピーク強度も
しくはピーク面積、又はそれらを蛍光スペクトルの面積
値で補正した値から、検量線に基づいて糖化物濃度又は
糖化率を算出して出力する。分光器22が波長走査を行
なう場合にはデータ処理演算・出力部31は分光器制御
部25を介して波長走査を行なう。
に行なうためのセルの例を図11(A),(B)に示
す。(A)では、セル3aはガラス、石英又はポリエチ
レンテトラフタレートなどの透明な材料により作られた
丸底フラスコ状のセルであり、試料溶液が入れられる。
そのセル3aは積分球状のセルホルダ10aに嵌め込ま
れている。セルホルダ10aはその内面が反射面となっ
ているとともに、励起光12sを入射させ、その入射方
向と180°の方向に散乱光を取り出すための窓が開け
られている。励起光12sはミラー14で折り曲げられ
てセルホルダ10aの窓からセル3aに入射する。16
はセルホルダ10aの窓から出射した散乱光を励起光と
ともに集光させる集光レンズである。セル3a内の試料
溶液に照射された励起光は、セルホルダ10aの内面で
反射を繰り返し、光散乱を伴ってセルホルダ10aの窓
から取り出され、分光器方向へ導かれる。
向に散乱光を取り出すようにセルホルダ10bに窓を開
けた例である。セル3aは内面が反射面となった積分球
状のセルホルダ10bに嵌め込まれ、セルホルダ10b
にはy方向から励起光12sを入射させる窓と、その入
射方向と90°をなすx方向に散乱光18を取り出す窓
が開けられている。
単一波長の励起光を照射してその試料からの散乱光を受
光し分光して光散乱スペクトルを得、その光散乱スペク
トルのうち、励起波長に対するシフト波数にして820
〜840cm-1、1655〜1660cm-1、2000
〜2020cm-1、2080〜2100cm-1、246
0〜2470cm-1又は2530〜2600cm-1に存
在する光散乱ピークを用いることによって、簡便な光学
的測定方法によりアマドリ化合物を定量測定することが
できる。アマドリ化合物の糖化率の測定には光散乱ピー
クのピーク強度やピーク積分値を用いることができる
が、螢光スペクトルの適当な波数領域の積分値を基準と
してアマドリ化合物とタンパク質等との和による補正を
行なうことによって、糖化率をより正確に求めることが
できる。
図であり、(A)は糖化率24.1%、(B)は糖化率
58.2%のものである。
を示す図である。
クトルを除去する演算操作を行なった後のそれぞれの光
散乱スペクトルを示す図である。
と糖化率の関係を示す検量線である。
値と糖化率の関係を示す検量線である。
関係を示す図である。
の光散乱ピークの変化を示す光散乱スペクトルの図であ
り、(A)は分解酵素添加前、(B)は分解酵素添加後
の状態を示したものである。
る。
変化を示す図である。
ック図である。
断面図であり、(A)は180°増強散乱を取り出す
例、(B)は90°増強散乱を取り出す例である。
中ヘモグロビンの光散乱スペクトルを示す図、(B)は
ヘモグロビン濃度と蛍光スペクトルの積分値との関係を
示す図である。
ンの光散乱スペクトルを示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 アマドリ化合物を含む試料に単一波長の
励起光を照射してその試料からの散乱光を受光し分光し
て光散乱スペクトルを得、その光散乱スペクトルのう
ち、励起波長に対するシフト波数にして820〜840
cm-1、1655〜1660cm-1、2000〜202
0cm-1、2080〜2100cm-1、2460〜24
70cm-1又は2530〜2600cm-1に存在する光
散乱ピークを用いてアマドリ化合物の定量測定を行なう
ことを特徴とするアマドリ化合物の測定方法。 - 【請求項2】 前記光散乱スペクトルから蛍光スペクト
ル部分を除去する演算操作を施した後、前記光散乱ピー
クのいずれかのピークのピーク強度又は積分値に基づい
てアマドリ化合物の定量測定を行なう請求項1に記載の
アマドリ化合物の測定方法。 - 【請求項3】 前記光散乱ピークのいずれかのピークの
ピーク強度又は積分値Iと、前記光散乱スペクトルのう
ち、励起波長に対するシフト波数にして820〜840
cm-1、1655〜1660cm-1、2000〜202
0cm-1、2080〜2100cm-1、2460〜24
70cm-1及び2530〜2600cm-1を除いて任意
に定めた波数領域の積分値Sとの比I/Sに基づいてア
マドリ化合物の定量測定を行なう請求項1に記載のアマ
ドリ化合物の測定方法。 - 【請求項4】 励起光源としてHe−Neレーザを使用
する請求項1,2又は3に記載のアマドリ化合物の測定
方法。
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