JPS62251663A - 炭素同位体を使つて胃とその近傍のウレア−ゼ活性を測定するための身体を傷つけることのない呼気検査法とその検査に有用な材料 - Google Patents

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】 本発明の分野 この発明は冑や近位の小腸にあるウレアーゼ活性ヲ測定
し、幽門性のカンー〇バクターのようなウレアーゼを生
産する微生物の存在を検出するための、身体を傷つける
ことのない呼気検査法に関する。特に検査用の基質とし
て炭素同位体でＷ＃された尿素を利用する検査法に関し
、またそのような検査を実施するのに有用な物質に関す
る。

先行技術の記述 消化不良や胃炎の一般的な悩み８理解し、治療すること
については多くの努力か払われてきた。医学的な知識の
進歩は消化不良を分類するために多くのスキームをもた
らしている。現在では、患者は消化性潰瘍に１ｉ１１１
次的な消化不良の人と、非潰瘍性の消化不良の人に分け
られていス−壱・ノーＩ−ＩＪコカカー虐ｒｄ−＆　／
　　　＃ｕ　ｌ／　　ｒｍｙ　八＋または「幽門カンピ
ロバクタ−」と呼ばれている）か、胃潰瘍や十二指腸潰
瘍をもった患者の多くの胃や、非潰瘍性の消化不良の人
や胃炎の人に居ることか知らｎている。潰瘍疾患や胃炎
の発病あるいは潰瘍性または非潰瘍性の消化不良に関連
した症状と、これらの細菌との関係はまだ不明である。

しかしながらＣＬＯは人間の病気に関与していると思わ
せる状況証拠かある。

例えば、ＣＬＯ−はビスマス化合物で殺され、またビス
マス製剤は消化性潰瘍を治したり潰瘍の再発を防止した
りするのに有効である。もつと重機なことは、ビスマス
による治療を中止した後潰瘍の症状が変化することであ
る。すなわち、もし患者か他の形の治療をうけたとする
と、その再発の割合かより小さくなる。このことは冑に
おいて基本的な状態の変化かみられることを示役してい
る。

ＣＬＯの胃炎との関係は、ＣＬＯ［ＩＺ）懸濁液を故意
に摂取した結果を報告している研究者によって示されて
いる。その研究者は症候的な胃炎を作って彼自身の胃の
生検からＣＬＯ菌を回収することができた。

過去において、　ＣＬＯ菌力Ｓ胃に居るということを確
認することは非常に困難であった。ＣＬＯ菌は胃粘膜に
性情しており、粘膜の中にもみつけられる。このため、
ＣＬＯの存在を確認するためには、生検標本に特別な染
色を施すか、あるいはこれ８２４時間２％尿素培地でイ
ンキユペートシ、褐色から一ンクへの色の変化を測定で
きるよう、冑の生検を行わねばならないことを意味して
いる（Ｃ，Ａ、Ｍ、マクナルティ及びＲ，ワイズ「カン
ピロノ々クター関連の肖炎の迅速診断」、。

ランセットｉ　：　１４４３〜１４４４頁、１９８５年
）。

その侵略を定量化するための測定は、以上のような検査
法からひき出すことはむつかしい。従って、胃の中にＣ
ＬＯ菌が存在することを同定する手段として、胃や小腸
上部に存在する細菌性ウレアーゼの存在とその量を測定
できるような簡単で迅速な、そして身体８傷つけない方
法の開発か大いに望まれている。

本発明の概略 この発明はウレアーゼを生産する微生物の存在を同定し
、その微生物を胃と近位小腸に集めるために１炭素間位
体で標識した尿素を用いた身体を傷つけない呼気検査法
を目指している。

ウレアーゼは尿素を二酸化炭素とアンモニアに分解する
。１旬のような非放射性の同位体の炭素、あるいはＩＩ
Ｃや１４Ｑのような放射性の同位体で標識された尿素が
用いられる。ウレアーゼを産生ずる微生物と基質との相
互作用が長く続けられることか好ましい。これは胃か空
になって小腸を通して基質か移行することを遅らせる栄
養の濃厚な食べ物を使うことで可能となる。

検査方法はまた、呼気の二酸化炭素の同位炭素含量か増
加することによって基質の加水分解を一検出する方法を
利用している。呼気の中に標識された二酸化炭素か迅速
に出現することで、ウレアーゼの活性のある場所か胃か
または近位小腸のようなそれに近接した場所であること
か確められる。幽門性のカンピロノ々クター感染の人で
は、尿素由来の二酸化炭素が２０分以内に呼気に現われ
、１００分間以上の間一定割合で蓄積するか、正常な被
験者では標識された二酸化炭素の放出を示さない。その
細菌の存在を定性的に確認するのに加えて、その感染の
程度を定蝋することかある計算をすることＫよって可能
となっている。

この検査は身体を傷つけるものでなく、またその望まし
い基質の標識か安定で非放射性の同位体のＩＡＱである
ので、この検査は以下の人にも障害なく使われる、すな
わち （１）　　幼児、子供、妊婦や授乳婦 （２）　同一人でくり返し観察する場合（３）　　両生
検で身体を侵したやり方を正当化する徴＠を示さないが
危険かありそうな人々の調査の場合。

それ故に、冑や上部小腸での細菌性のウレアーゼの存在
を示す新しい有効な検査法を提供することかこの発明の
目的である。もう一つの目的は、幽門性のカンピロノ々
クターの存在ｙｈ＃Ｆ価するためにそのような検査法を
提供することである。

さらに本発明のもう一つの目的は身体を傷つけない検査
法、すなわち呼気検査法の提供である。

本発明のもう一つの目的は、細菌のウレアーゼと反応し
て排気され、収集され、測定される二酸化炭素を生産さ
せる精工用尿素を使った検査法を提供することである。

さらに本発明のもう一つの目的は、胃か空になるのを妨
げるために、被験者によって摂＊ｇれ、それによってウ
レアーゼをもつ生物と尿素との相互作用モなかびかせる
ところの、薬として容認される栄養の濃い食べ物をその
検量に提供することである。

本発明の特に目的とするところは、薬学的に容認される
濃厚栄養の食べ物を提供することにある。

もう一つの特定の目的は、尿素基質を含んでいるような
食べ物を提供することにある。

本発明の付加的な目的は、尿素が過剰の炭素同位体で標
識されているような検査法を提供することにある。

本発明の特に目的とするところは、炭素同位体か非放射
性の炭素同位体であるような検査法を提供することであ
る。

もう一つの特別の目的は、放射性の炭素同位体か使われ
るような検査法を提供することであるＯ 本発明のもう一つの目的は、細菌の汚染の程度を定量的
に知ることかできる呼気検査法を提供することである。

その他の目的、特徴、利点は、添付の図面と共に以下に
示す本発明の好ましい態様についての説明から、この技
術に指通した人（この発明の知らしめるところに恩恵そ
うける人）にとって明白である。

好ましい態様の記載 本発明に従った検査を、−晩絶食した後の２０人の被験
者に行った。被験者の呼気のＣＯ，の基部ラインの試料
の１つまたはそれ以上を、ＣＯ１不透過性フィルムで作
られたプラスチック袋に個人用マウスピースを使って排
気することによって採取した。基準ライン用試料は呼気
中の炭素同位体の初期値、すなわち自然値を記録してい
る。各被験者は７ｆＣ）タンパク質、３２ｔの炭水化物
、９．５ｆの脂肪を含み、全部で２４０カロリーの市販
の栄養濃厚食品の１５０９％摂取した。それから各人は
Ｓｍｆ／に４　　重の１ｍＣ−尿素（９９ＳＯ’Ｏ，Ｍ
８−２９３１　、ＭＳＤ　フイ７トープ、メルク化学品
部門、ミズーリ州　セントルイス市オレアータ通４５４
５，６３１１６）％含む１００Ｎの水を飲んだ。この特
別な検査において栄養６８食品は２４０カロリーを含み
、また約７５カロリーの程度の低カロリーの食べ物も使
用可能であるか、本発明によれば食物は少くとも１００
カロリー程度を含み、二酸化炭素は含まないことか好ま
しい。この食べ物は液体でも固体の形でもよい。例えば
、市販している「サス２０％の液状のグルコース溶液が
使われる。尿素基質は単品として投与されるために食べ
物と混ぜられる。尿素の望ましい添加量は被験者の体重
ＫＩＩ当りｓｍｔであるか、体重を当り約２５から約１
０　ミＩＪグラムの範囲の尿素量が許容される。

呼気試料は１０分間隔で被験者から１８０分間の間採取
された。重要な診断のための情報は約２時間以内に利用
されるか、高濃度のウレアーゼ、すなわち、感染か萬レ
ベルであると約３０分以内に現われる。呼気のＣＯｌの
中の１ａＣｆは自動気体アイソトープ比質量分析計［：
Ｄ、Ａ、シ工−ラー及びＰ、　Ｄ、クライン＝　「呼気
のＣＯｌの完全自動化された精製と同位体分析のための
マイクロプロセッサ−で制御された質量分析計」。

バイオメディカル・マススペクトロメトリー。

第６巻、３５０〜３５５．（１９７９年）〕、または赤
赤外へテロゲイン比分析法（Ｃ，Ｓ、　　アーヴイング
、Ｐ、Ｄ、　　クライン、Ｐ、Ｒ，ナプラチル及びＴ、
Ｗ、ブートン：気体同位体比質量分析法に代る１ａｃｏ
、／　”ＣＯ，ｆｉの測定、アナリテイカル・ケミスＭ
ｌ−１９８６年印刷中）によって測定された０ 基質か投与される前に得られた基準値を超える過剰のｔ
ｓＣｉは、呼気の二酸化炭素の炭素同位体含量の増加に
よって算出された（Ｄ、Ａ、シ工−ラー、　Ｊ、Ｆ　、
シュナイダー、　Ｎ、Ｗ、ソロモンズ、Ｊ、Ｂ、ワトキ
ンス、及びＰ、Ｄ、クライン；「ＣＯ１呼気検査法にお
ける安定同位元素１８Ｃによる臨床的診断□方法と基本
的考察」、ジャーナル・オプ・ラボラトリ−・クリニカ
ル・メデイシン、第９０巻、４１２〜４２１真（１９７
７年）〕。

ＣＯ！の生成速度は体表面積（メーター）尚り、１分間
に５ミリモルのＣＯ雪と考えられた。体表面積は次式に
よって計算された、すなわち、Ｍ２＝〔体Ｎ　（Ｋ９）
　］　””　Ｘ　Ｊｉ　＆　（ｃｎｓ）　〕”−Ｘ　０
．０２４２６５゜例えば、６ａ９ｊＣ＠の体重で１７３
５１１の身長の被験者は１７８５１０体表面積をもち、
１分当り１１７１　ミＩＪモルのＣＯ２生成速度である
。各時点におけるＣＯ２産生の生産物と１８０過剰量は
、回収される量の百分比に変換され、その値は累積的な
方法で加えられた（Ｊ、Ｂ、ワトキンス。

Ｐ、Ｄ、７ライン、Ｄ、Ａ、シーＺ−ラー、Ｂ、８．キ
ルシュ＋−、ＲパークＡ　ヒＪ、　Ａ、パーマンニ１ト
児における脂肪の吸収不全の１ａＱで標識した脂質を使
用した診断と分類−トリオレイン、トリオレイン、パル
ミチン酸の呼気検査法」、ガストロエンテロロジー、ｇ
９２巻、９１１〜９１７頁、　１９８２年）。

第１図人は呼気の二酸化炭素試料の気体同位体比質量分
析によって得られた生データを示している。試料の採奴
時間（分の単位）か横軸に示され　１ｊＱの同位体量が
縦軸に示されている◇言置の単位は基準の対照値ＰＤＢ
からの差を千分比（）臂−ミル）で表わしている。この
尺度では”０Ｏｆｔの増加は負の数値になる。この童の
表現法は主に地球化学の情死において使われているので
、原子の百分比過剰ＸＩＯ’またはミリ原子の百分比過
剰として過剰になったｔａＣｒ；、出すために、そのデ
ータを第１図Ｂに変換した。この表示法では基質の投与
前の呼気中のＳａＣ量か対照値として選ばれ、０１ｉ！
とされている。第１図人のこの被験者の場合、呼気のｃ
ｏ！中の１ａＱの量は最初の１１０分間わずかな変動を
示し、その後に若干の増加（２ｍＡＰＫ以上の）８示し
た。この正常な被験者は尿素を含む基質力ｊ小腸管を通
過して大腸に達すると、大腸のウレアーゼ産生微生物か
標識された二酸化炭素を生成するが、それまでの遷移時
間か通常９０〜１２０分以上必要であることを説明して
いる。このことは１１０分以降の時点で、標ＲされたＣ
Ｏ３か出現することによって示されている。その上、基
質は小腸管を通過する間に希釈、分散され、それによっ
て標識されたＣＯｌが生産される速度かかなり減涙され
る。

″　他方、その後で行われる生検と培養によって幽門性
のカンピロノ々クターか存在すること力３示された被験
者は、第２図に示されるように、その呼気のＣＯ３に過
剰のｌＡＣを迅速に且つ多量に排出する。第２図は尿素
か摂取された後わすか数分以内にウレアーゼによって作
用を受け、それ故それが消化管の上部、すなわち胃や近
位の小腸に存在するに違いないということを示している
。

第１図Ｂと第２図は、冑や小腸上部にある細菌性のウレ
アーゼの存在か内視鏡や生検のような身体を痛める方法
を必要とせずに体外的な測定によって示されること８表
わしている。そのような定性的な知見に加えて、これら
の結果はさら□にバクテリアの感染の定量的測定を可能
にするためにさらに解析される。

排出量の累積的百分比量（・々クチリアのウレアーゼに
よって分解される基質の全墓に対応している）は、基’
Ｊ［そ投与した後の経過時間に対してプロットしてみる
と、先の第１図Ｂと第２図に示した２人の被験者に対す
る点か第３図人と第３図Ｂに示さｎるものに移転される
。この変換の特別の利点は次の２点である： （１）個々の変動の寄与か減少する。（２）　バクテリ
アのウレアーゼ活性力Ｓある場合　１３Ｃ□、の発生か
初めの静止期（標識されたＣＯ！か吸収されたり、肺に
移送されたりすることを示している）のあと、直線的な
生成速度を示す。この変換から、ある一定の期間（例え
ば１２０分間）にわたっての積分化した酵素活性か計算
される。すなわち１分間当り分解される尿素のミリモル
で表わした酵素活性か得られる。これらの数値はいずれ
も、バクテリアの感染の程度、病気の重篤板の変化、治
療に対する応答などの程度を定量化するために使われる
。

（以下余白） 第１表は２１の検査に対するデータ表を示している。す
なわち、第１表は本発明に従って２１の検体で１ＩＣ□
、として回収された１８Ｑ尿嵩の累積的百分比量につい
ての値を投与後の時間の函数として掲げたもので、ここ
にはカンピロバクタ−・ピロリディスの存在を示すため
に染色され、検査、培養された冑生検の結果をともに載
せている。個々の検体番号の下に内視鏡検査、生検、培
養検査（実施された場合のみ）、１８０分間に１０分間
隔で回収された投与量に対する累積的百分比量の結果が
掲げられている。この検査結果は基質の回収の少ない順
に並べられていて、検査か実施された順ではない。この
データを精査すると、最初の２０分間にはごくわずかの
標識体しか回収されず、１２０分までには回収の増加＠
度の順番かはっきり確定されていることかわかる。すな
わち、分析した全試料の半分になる２本の水平線の間に
あるデータか、その応答を特徴づけるのに必要な全ての
値を含んでいる。１２０分における累積的回収百分比か
、そのとき得られた生検の結果とともに第４図に順番に
示されている。生検結果か陽性のものは全て、陰性の生
検結果の被験者のものより大きな累積的回収百分比をも
っていた。陰性の検体で最も高い回収を示したものは０
．６６％であり、陽性の結果の最低は１２２％であった
。一般に培養結果陽性の被験者は全て２％以上の累積百
分比回収量であった。

最初のテストで陽性の結果であった人は、次の日の再検
査で相当なウレアーゼ活性を示しつづけたか、一方もと
もと低レベルの人は変化なかった（第５図）。このこと
はこの検査法かくり返し使用でき、バクテリアのウレア
ーゼ活性か一時的に出現することでないことを反映して
いる。

基質か小腸管を通過するのを遅らせる栄養濃厚食の役割
は、正常な被験者から回収される標ＲされたＣＯ！の累
積百分比により、検査用の食べ物を投与しないときを第
６図Ａに、投与したときを第６図Ｂに示す。大腸の方へ
基質か逃れることか上の図で見られ、下図では見られな
い。

ノ９クチリア感染か境界線にある場合には、栄養濃厚食
によって基質かより長く胃におかれるばかりでなく、そ
れか大腸に到達するのをおくらせることに渚って陽性と
陰性の区別をつけやすくする。

不発明による検査法でバクテリア感染の変化を示すこと
かできるかどうかは、同一人でビス　。

マス治療前、ビスマス治療（市販の一般用医薬品の硝酸
ビスマス２錠を１日４回）の１日後及び１０日後の３回
慎査した結果を記録した第７図に示されている。治療前
罠は高レベルの細菌性のウレアーゼ力１１２０分間にわ
たって回収された投与量に対する累積百分比にみられた
。治療１日以内にこの回収率は正常値に低下し、ｌＯ日
日間治療を継続した後も正常のままであった。

このことは長期に患者の状況を追跡したり、原因となる
細菌に対しての治療や罹病を追跡するために、この検査
法の有用性を説明している。

それ故に結崗として、本発明やここに明らかにした実施
炉様は、ここに示した目的を実行し、その目標とすると
ころを得るためによく適用される。この発明の技術に関
連のある技術に精通する者にとっては、本発明の精神と
先　に示す請求範囲に規定される目的から離れることな
しにその方法や装置にある変化をつけることができるこ
とは明白であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明に従った検査で、ＩＡＱで標識した尿
素を摂取（体重胸当り５岬）する前３０分と、摂取後１
８０分の健常人からの呼気の１１Ｑ−同位体量を示すグ
ラフである（確立された対照の検量線の相対値として測
定した）。 第１図Ｂはミリ原子百分比過剰（ｆｉＡＰＢ）の単位で
、１ｍ□の過剰濃度（正常濃度よりの大きさ）を示すた
めに計算しなおされた第１図Ａのものと同じ情報である
。 第２図は幽門性のカンピロバクタ−に感染した被験者に
よって、１ａＱで標識された尿素の５キ／（体重縁当り
）を摂取したあとの呼気のＣＯ１の中にある過ヤ１の１
３０濃度を示すものであって、本発明に従った検査法か
ら得られたデータのグラフである。 第３図Ａと第３図Ｂは健常人と感染した人に対して、本
発明によって基質を摂取したのちの時間の函数として回
収されたＩｎ（３０，を累移゛的百分比葉で示したもの
である。 第４図は、この発明での検査法に従って基質を投与して
から１２０分以内に回収された累積的な百分比量の大き
さで、陽性の生検と陰性の生検の関係を示している。 第５図は１６人の被験者各々について、７〜１５日の間
隔でくり返し２回観察し、横の線で結んで示した本発明
ｇ二従って行なった検査の結果を示している。 第６図Ａと第６図Ｂは本発明に従った検量の実施に当っ
て、栄養豊富な食べ物を省いた場合（第６図Ａ）と含ん
だ場合（纂６図Ｂ）の結果（（！Ｉ！常者での）を示し
ている。 第７図は幽門性のカンピロノセクター感染が認められた
人から得られた累積的百分比合に対するビスマス治療の
効果を示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素同位体で標識した尿素を被験者が消費し、被験
   者が尿素を消費した後に被験者から１つあるいはそれ以
   上の呼気検体試料を採取し、その検体の炭素同位体を含
   む二酸化炭素を分析することを含む被験者の胃のウレア
   ーゼ活性に対する呼気検査法。 ２、呼気検体中の炭素同位体の量を定量することを含む
   特許請求の範囲１の方法。 ３、被験者の胃の中の標識した尿素の活性測定の前に、
   被験者の呼気に自然に存在する炭素同位体の基準値を確
   定することを含む特許請求の範囲２の方法。 ４、基準値が検査前の被験者からの呼気試料をとり、試
   料中の自然に存在する炭素同位体の量を定量するために
   それを分析する特許請求の範囲３の方法。 ５、検体である呼気試料中の炭素同位体の量を定量する
   ことを含む特許請求の範囲３の方法。 ６、１以上の呼気試料が一定間隔で経時的に採取される
   特許請求の範囲１の方法。 ７、１以上の呼気試料が一定間隔で経時的に採取される
   特許請求の範囲２の方法。 ８、１以上の呼気試料が一定間隔で経時的に採取される
   特許請求の範囲５の方法。 ９、呼気試料が約１０分ごとに約１８０分間採取される
   特許請求の範囲１の方法。 １０、呼気試料が約１０分ごとに約１８０分間採取され
   る特許請求の範囲２の方法。 １１、呼気試料が約１０分ごとに約１８０分間採取され
   る特許請求の範囲５の方法。 １２、標識された尿素に対するウレアーゼの活性を長び
   かせるために胃が空になるのをおくらせるために被験者
   が食べ物を摂取することを含む特許請求の範囲１の方法
   。 １３、標識された尿素に対するウレアーゼの活性を長び
   かせるために胃が空になるのをおくらせるために被験者
   が食べ物を摂取することを含む特許請求の範囲２の方法
   。 １４、標識された尿素に対するウレアーゼの活性を長び
   かせるために胃が空になるのをおくらせるために被験者
   が食べ物を摂取することを含む特許請求の範囲５の方法
   。 １５、食べ物が液体である特許請求の範囲１２の方法。 １６、食べ物が液体である特許請求の範囲１３の方法。 １７、食べ物が液体である特許請求の範囲１４の方法。 １８、食べ物が固体である特許請求の範囲１２の方法。 １９、食べ物が固体である特許請求の範囲１３の方法。 ２０、食べ物が固体である特許請求の範囲１４の方法。 ２１、食べ物が標識された尿素を含んでいる特許請求の
   範囲１２の方法。 ２２、食べ物が標識された尿素を含んでいる特許請求の
   範囲１３の方法。 ２３、食べ物が標識された尿素を含んでいる特許請求の
   範囲１４の方法。 ２４、炭素同位体が非放射性である特許請求の範囲１の
   方法。 ２５、炭素同位体が放射性である特許請求の範囲１の方
   法。 ２６、炭素同位体が非放射性である特許請求の範囲２の
   方法。 ２７、炭素同位体が放射性である特許請求の範囲２の方
   法。 ２８、炭素同位体が放射性である特許請求の範囲５の方
   法。 ２９、炭素同位体が非放射性である特許請求の範囲２の
   方法。 ３０、被験者から検査前に呼気試料をとり分析すること
   によつて被験者の呼気中の自然に存在する炭素−１３同
   位体の基準量を測定し、被験者の体重Ｋｇ当り大凡２．
   ５から１０ｍｇの範囲の量で、炭素同位体で標識した尿
   素を含み同時にまた被験者の胃が空になることを遅らせ
   標識した尿素に対するウレアーゼの活性をながびかせる
   少なくとも約７５カロリーの栄養を含む食べ物を被験者
   によつて消費させ、被験者から食べ物を消費した後大凡
   １０分ごとに約１８０分間検体として呼気試料を採取し
   、試料中に吐き出された二酸化炭素に存在する炭素同位
   体の量を測定するために検体の呼気試料を分析し、標識
   されている炭素同位体の量を定量することを含む被験者
   の胃のウレアーゼ活性を検出し、その活性量を定量する
   ための呼気検査法。 ３１、少くとも約７５カロリーの液体または固体の栄養
   物を含み、胃が空になるのを遅らせ、標識された尿素に
   対するウレアーゼの活性をながびかせながら、炭素同位
   体で標識した尿素の一定量を摂取した被験者の胃の中の
   ウレアーゼ活性の存在を定量するために呼気検査に使わ
   れる食べ物。