RU2034297C1 - Porphyrine metabolism disorder determination method - Google Patents

Porphyrine metabolism disorder determination method Download PDF

Info

Publication number
RU2034297C1
RU2034297C1 SU5049430A RU2034297C1 RU 2034297 C1 RU2034297 C1 RU 2034297C1 SU 5049430 A SU5049430 A SU 5049430A RU 2034297 C1 RU2034297 C1 RU 2034297C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cpp
heme
luminescence
blood
zincprotoporphyrin
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.Б. Папковский
Г.В. Пономарев
А.Н. Овчинников
Original Assignee
Папковский Дмитрий Борисович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Папковский Дмитрий Борисович filed Critical Папковский Дмитрий Борисович
Priority to SU5049430 priority Critical patent/RU2034297C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2034297C1 publication Critical patent/RU2034297C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: zinc-porphyrines are determined by intensity of luminescence duration. The property zinc-porphyrines demonstrate in specific conditions (buffer solution composition), that are optimized for given task. Method allows also simultaneously to determine value of hemoglobin in blood and calculate derivative index, ratio of zinc-porphyrine to gene, that also has high diagnostic value. Method is intended for wide use as initial screening to determine porphyrine metabolism among big groups of patients (clinical examination, professional diseases, risky groups examination). EFFECT: development of simple, highly resulting instrumental micromethod to determine porphyrine metabolism disorder. 7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к методам скрининг-диагностики нарушений порфиринового обмена и может быть использовано в медицине, экологических исследованиях, радиологии, ветеринарии и т.п. The invention relates to methods for screening diagnostics of porphyrin metabolism disorders and can be used in medicine, environmental research, radiology, veterinary medicine, etc.

Нарушения порфиринового обмена вызываются воздействием экзогенных факторов, в частности таких, как острые и хронические отравления тяжелыми металлами (свинцом, кадмием, ртутью и другими), химическими веществами (ароматическими углеводородами, соединениями группы диоксина, гербицидами и т. п.), воздействие малых доз радиации. Нарушения проявляются также при ряде заболеваний: при мышечной анемии, дефиците железа, онкологических заболеваниях и ряде других. В большинстве случаев имеет место продолжительное воздействие факторов риска в малых дозах на большие группы населения как, например, проживание на экологически неблагоприятной территории обстановкой (зона Чернобыльской аварии и экологических катастроф), работа на производстве с вредными технологическими циклами (свинцовые, гальванические, металлургические, электротехнические, химические и другие). Данные воздействия носят кумулятивный характер и со временем приводят к характерным клиническим проявлениям и необходимости терапевтического лечения. Porphyrin metabolism disorders are caused by exposure to exogenous factors, in particular, acute and chronic poisoning by heavy metals (lead, cadmium, mercury, and others), chemicals (aromatic hydrocarbons, dioxin compounds, herbicides, etc.), low doses radiation. Violations are also manifested in a number of diseases: with muscle anemia, iron deficiency, cancer and several others. In most cases, there is a prolonged exposure of risk factors in small doses to large groups of the population, such as living in an environmentally unfavorable territory (the Chernobyl accident and environmental disasters), work in production with harmful technological cycles (lead, galvanic, metallurgical, and electrical , chemical and others). These effects are cumulative in nature and eventually lead to characteristic clinical manifestations and the need for therapeutic treatment.

Характерным биохимическим проявлением для этой группы нарушений и особенно для острых и хронических свинцовых отравлений является, в частности, повышение уровней цинкпротопорфирина (ЦПП) в крови. В настоящее время доказана большая клиническая значимость этого показателя для диагностики свинцовых отравлений и других нарушений порфиринового обмена. A characteristic biochemical manifestation for this group of disorders, and especially for acute and chronic lead poisoning, is, in particular, an increase in the levels of zinc protoporphyrin (CPP) in the blood. Currently, the great clinical significance of this indicator for the diagnosis of lead poisoning and other disorders of porphyrin metabolism has been proven.

Известно, что ЦПП является преимущественно эритроцитарным компонентом крови. Его уровни составляют порядка 0,5 мкмоль/л в норме. При нарушениях порфиринового обмена уровни ЦПП значительно возрастают до 5 мкмоль/л и выше. При определения ЦПП обычно используют цельную кровь или эритроцитарную массу. В то же время сам по себе показатель содержания ЦПП в крови является недостаточно надежным. Более надежным и информативным, как было показано во многих исследованиях и на статистическом материале, является производный показатель отношение ЦПП/гем. Этот показатель в основном устраняет влияние ошибок, связанных с невоспроизводимостью процедуры отбора крови, вариациями в содержании эритроцитов и их целостности. Нормальные величины для этого параметра составляют порядка 30 мкмоль/моль гема. CPP is known to be a predominantly red blood cell component. Its levels are about 0.5 μmol / l normal. In cases of porphyrin metabolism disorders, CPP levels increase significantly to 5 μmol / L and higher. When determining CPP, whole blood or red blood cells are usually used. At the same time, the level of CPP in the blood alone is not reliable enough. More reliable and informative, as has been shown in many studies and on statistical material, is a derived indicator of the ratio of CPP / heme. This indicator mainly eliminates the influence of errors related to the irreproducibility of the blood sampling procedure, variations in the content of red blood cells and their integrity. Normal values for this parameter are of the order of 30 μmol / mol heme.

В настоящее время описан ряд методов определения ЦПП в биологических жидкостях (крови, эритроцитарной массе, тканевых экстрактах и т.п.). Большинство методов, используемых в клинической практике, являются узкоспециальными и позволяют определять в крови либо только ЦПП, либо гем. Определение ЦПП основано обычно на измерении его флуоресценции, а гем определяют по его поглощению, используя соответствующие приборы. Для определения ЦПП наиболее надежным и точным методом является высокоэффективная жидкостная хроматография с флуориметрической детекцией. Определению обычно предшествует стадия предобработки: разведение аналитическим лизирующим буфером или предварительное разделение образца крови (экстракцией, или хроматографией). Способы, как правило, дорогостоящие, трудоемки и имеют относительно низкую производительность (порядка 5 анализов в час) и мало подходят для использования в качестве массового скрининг-теста. Определение отношения ЦПП/гем при этом возможно лишь комбинированием двух различных методик. Currently, a number of methods for determining CPP in biological fluids (blood, erythrocyte mass, tissue extracts, etc.) are described. Most methods used in clinical practice are highly specialized and make it possible to determine in the blood either only CPP or heme. The determination of CPP is usually based on the measurement of its fluorescence, and heme is determined by its absorption using appropriate instruments. The most reliable and accurate method for determining CPP is high performance liquid chromatography with fluorimetric detection. The determination is usually preceded by a pre-treatment step: dilution with an analytical lysis buffer or preliminary separation of a blood sample (extraction, or chromatography). The methods are usually expensive, time-consuming and have a relatively low productivity (about 5 analyzes per hour) and are not very suitable for use as a mass screening test. In this case, the determination of the CPP / heme ratio is possible only by combining two different techniques.

Прототипом предлагаемого способа определения нарушений порфиринового обмена, который также основан на определении уровней ЦПП или отношения ЦПП/гем в биологических пробах, является гематофлуориметрия. Способ имеет соответствующее приборное оформление (гематофлуориметр, например, Protofluor Z (США) и используется в клинической практике для диагностики свинцовых отравлений и ряда других нарушений порфиринового обмена, (см. выше). Он включает в себя разведения образца крови специальным раствором, который обеспечивает лизис эритроцитов и переводит гем в одну спектральную форму, после чего образец помещают на предметном стекле в гематофлуориметр, который сразу измеряет люминесценцию ЦПП (флуоресценцию) и поглощение гема в тонком слое раствора образца. The prototype of the proposed method for determining disorders of porphyrin metabolism, which is also based on the determination of CPP levels or the CPP / heme ratio in biological samples, is hematofluorimetry. The method has the appropriate instrumentation (hematofluorimeter, for example, Protofluor Z (USA) and is used in clinical practice for the diagnosis of lead poisoning and a number of other porphyrin metabolism disorders, (see above). It includes diluting a blood sample with a special solution that provides lysis red blood cells and transforms the heme into one spectral form, after which the sample is placed on a glass slide in a hematofluorimeter, which immediately measures the luminescence of the CPP (fluorescence) and heme absorption in a thin layer of solution sam ples.

Однако этот метод имеет невысокую производительность (не более 10 образцов в час), сложно автоматизируется и не пригоден для анализа больших массивов образцов. Он также подвержен влиянию ряда факторов (оптических свойств крови и флуоресцирующих пигментов, входящих в состав крови рибофлавин и билирубин), которые невоспроизводимы и могут влиять на результаты анализа. However, this method has a low productivity (no more than 10 samples per hour), is difficult to automate, and is not suitable for the analysis of large arrays of samples. It is also influenced by a number of factors (the optical properties of the blood and the fluorescent pigments that make up the blood, riboflavin and bilirubin), which are irreproducible and can affect the results of the analysis.

Целью изобретения является разработка простого, высокопроизводительного инструментального микрометода для определения нарушений порфиринового обмена, основанного на определении уровней цинкпротопорфирина, а также соотношения ЦПП/гем в биологических объектах, в частности, в крови, эритроцитарной массе, тканевых экстрактах. Метод предназначен для широкого использования в качестве первичного скрининга на нарушения порфиринового обмена среди больших групп пациентов (диспансерное обслуживание профвредности и обследование групп риска и т.п.). The aim of the invention is the development of a simple, high-performance instrumental micromethod for determining disorders of porphyrin metabolism, based on the determination of zinc protoporphyrin levels, as well as the ratio of CPP / heme in biological objects, in particular in blood, erythrocyte mass, tissue extracts. The method is intended for widespread use as a primary screening for porphyrin metabolism disorders among large groups of patients (medical examination of occupational hazards and examination of risk groups, etc.).

Кроме того, целью изобретения является разработка специальной композиции, необходимой для осуществления данного способа и являющейся его ключевым звеном. In addition, the aim of the invention is to develop a special composition necessary for the implementation of this method and which is its key link.

Сущность нового подхода в определении цинкпротопорфирина в биологических жидкостях заключается в использовании свойства цинковых комплексов порфиринов проявлять в определенных условиях длительную люминесценцию (фосфоресценцию и замедленную люминесценцию) в растворах при комнатной температуре. Это свойство положено в основу селективной детекции и количественной оценки цинкпорфиринов в образцах крови на основании измерения интенсивности длительной люминесценции. Хотя интенсивность длительной люминесценции ЦПП в несколько раз ниже, чем интенсивность его флуоресценции, чувствительность его детекции при использования импульсного режима измерения с миллисекундным временным разрешением оказывается выше за счет радикального снижения фоновых сигналов и влияния различных факторов на результаты измерений. The essence of the new approach in the determination of zincprotoporphyrin in biological fluids is to use the property of zinc porphyrin complexes to manifest, under certain conditions, prolonged luminescence (phosphorescence and delayed luminescence) in solutions at room temperature. This property underlies the selective detection and quantification of zinc porphyrins in blood samples based on measurements of the intensity of long-term luminescence. Although the intensity of long-term luminescence of the CPP is several times lower than the intensity of its fluorescence, the sensitivity of its detection when using a pulsed measurement mode with a millisecond time resolution is higher due to a radical decrease in background signals and the influence of various factors on the measurement results.

Преимущества такого подхода обусловлены тем фактом, что биологические образцы не содержат пигментов и других компонентов, которые также обладали бы длительной люминесценцией в тех же условиях, что и цинкпорфирины, и в том же спектральном и временном диапазоне. Этот факт дает возможность, используя режим измерения люминесценции с миллисекундным временным разрешением, исключить влияние фонового свечения (рассеяный свет, свечение флуоресцирующих примесей и т.п.) и селективно и с очень высокой чувствительностью регистрировать только цинкпорфирины. Учитывая тот факт, что в биологических образцах из цинкпорфиринов доминирует ЦПП, который является побочным пpодуктом в процессе биосинтеза гема из протопорфирина IX, данный подход позволяет определять в цельной крови только ЦПП. The advantages of this approach are due to the fact that biological samples do not contain pigments and other components that would also have prolonged luminescence under the same conditions as zinc porphyrins and in the same spectral and temporal range. This fact makes it possible, using the luminescence measurement mode with millisecond time resolution, to exclude the influence of background glow (scattered light, fluorescence of fluorescent impurities, etc.) and selectively and with very high sensitivity to register only zinc porphyrins. Considering the fact that CPP dominates in biological samples from zinc porphyrins, which is a by-product of the heme biosynthesis from protoporphyrin IX, this approach allows only CPP to be determined in whole blood.

Явление длительной люминесценции органических соединений (меток) в настоящее время получило распространение в иммунодиагностике. Такие метки, главным образом флуоресцирующие комплексы европия, используются для маркирования антител и обеспечивают высокую чувствительность и производительность в твердофазном иммуноанализе (например, метод DELFIA). Серийный выпуск высокопроизводительных приборов под данный метод, которые регистрируют длительную люминесценцию европиевых комплексов осуществляет, в частности, фирма Wallac (Финляндия). Известно также использование порфириновых красителей, обладающих длительной люминесценцией (водорастворимых Pd-, Pt-, Zn-порфиринов) в качестве высокочувствительных меток. Однако в изобретении явление длительной люминесценции металлокомплексов порфиринов (в частности, цинкпротопорфирина) используется по принципиально иному назначению для количественной оценки самого вещества, являющегося биологически активной компонентой живых организмов. The phenomenon of prolonged luminescence of organic compounds (labels) is now widespread in immunodiagnostics. Such labels, mainly europium fluorescent complexes, are used to label antibodies and provide high sensitivity and performance in solid-phase immunoassay (for example, the DELFIA method). The serial production of high-performance devices for this method, which record the long-term luminescence of europium complexes, is carried out, in particular, by Wallac (Finland). It is also known to use porphyrin dyes with long luminescence (water-soluble Pd-, Pt-, Zn-porphyrins) as highly sensitive labels. However, in the invention, the phenomenon of prolonged luminescence of metal complexes of porphyrins (in particular, zinc protoporphyrin) is used for a fundamentally different purpose for quantifying the substance itself, which is a biologically active component of living organisms.

Основным фактором крови, который может существенно влиять на результаты анализа, является высокое содержание гемоглобина. Гемоглобин имеет интенсивные полосы поглощения в области возбуждения ЦПП и может создавать "эффект внутреннего фильтра" при больших концентрациях, т.е. искажать результаты определения ЦПП. Для устранения влияния этого фактора могут использоваться два пути: многократное разведение образца (крови) в ходе анализа, либо проведение предварительной стадии селективной экстракции ЦПП из образца подходящим органическим растворителем с последующим определением ЦПП в экстракте предлагаемым методом. The main blood factor that can significantly affect the results of the analysis is the high hemoglobin content. Hemoglobin has intense absorption bands in the region of CPP excitation and can create an “internal filter effect” at high concentrations, i.e. distort the results of the determination of the CPP. Two ways can be used to eliminate the influence of this factor: repeated dilution of the sample (blood) during the analysis, or the preliminary stage of selective extraction of CPP from the sample with a suitable organic solvent, followed by determination of CPP in the extract by the proposed method.

Измерения длительной люминесценции цинкпротопорфирина проводятся в специальном буферном растворе, который обеспечивает возгорание длительной люминесценции ЦПП в растворе и ее высокую интенсивность. Этот буферный раствор (композиция) разработан специально для реализации описанного способа определения ЦПП в крови. В его состав входят сульфит или бисульфит (натрия) и неионогенный ПАВ. Сульфит необходим для химической дезоксигенации раствора (удаление растворенного кислорода), который тушит длительную люминесценцию. Добавка Тритона Х-100 используется в качестве литической компоненты для разрушения эритроцитов и получения истинного раствора разбавленной крови, а также для усиления длительной люминесценции металлокомплексов порфиринов в водных растворах. Известно, что добавки поверхностно-активных веществ, преимущественно неионогенных ПАВ типа Тритона, Твинов и т.п. в концентрациях, обеспечивающих солюбилизацию молекул красителя, позволяют в несколько раз повысить интенсивность длительной люминесценции. Буфер стандартизирует также условия измерений по рН. The measurements of the long-term luminescence of zincprotoporphyrin are carried out in a special buffer solution, which ensures the ignition of the long-term luminescence of the CPP in the solution and its high intensity. This buffer solution (composition) is designed specifically for the implementation of the described method for the determination of CPP in the blood. It consists of sulfite or bisulfite (sodium) and a nonionic surfactant. Sulfite is necessary for chemical deoxygenation of a solution (removal of dissolved oxygen), which quenches long-term luminescence. Triton X-100 additive is used as a lytic component to destroy red blood cells and obtain a true diluted blood solution, as well as to enhance the long-term luminescence of porphyrin metal complexes in aqueous solutions. It is known that additives of surfactants, mainly nonionic surfactants such as Triton, Twins, etc. at concentrations ensuring the solubilization of the dye molecules, they can increase the intensity of long-term luminescence several times. The buffer also standardizes pH measurement conditions.

Было также обнаружено, что условия, в которых проводится измерение длительной люминесценции ЦПП, оптимально подходят также и для определения гема. При определении ЦПП в биологических объектах типа крови или эритроцитарной массы компоненты буферного раствора выполняют ряд дополнительных функций. ПАВ, в частности, обеспечивает также лизис клеточных компонентов крови, и получение истинного разбавленного раствора крови (действие), а сульфит переводит гемоглобин в одну спектральную форму (восстановленную). В этих условиях (т. е. истинный раствор, содержащий только одну форму гема) возможно вести определение содержание гема прямым фотометрированием разбавленного образца в области поглощения гема. При соответствующем подборе величины разведения возможно определить и ЦПП (по его длительной люминесценции), и гем (по его поглощению) в одном и том же разбавленном образце крови и в результате рассчитать величину отношения ЦПП/гем. It was also found that the conditions under which the long-term luminescence of the CPP is measured are optimally also suitable for determining heme. When determining CPP in biological objects such as blood or erythrocyte mass, the components of the buffer solution perform a number of additional functions. A surfactant, in particular, also provides for the lysis of the cellular components of the blood, and obtaining a true diluted blood solution (action), and sulfite converts hemoglobin into one spectral form (restored). Under these conditions (i.e., a true solution containing only one form of heme), it is possible to determine the heme content by direct photometry of the diluted sample in the heme absorption region. With an appropriate selection of the dilution value, it is possible to determine both CPP (by its long-term luminescence) and heme (by its absorption) in the same diluted blood sample and as a result, calculate the value of the CPP / heme ratio.

Таким образом, второй целью изобретения является разработка и оптимизация специальной композиции буферного раствора, в котором ведется определение ЦПП, а также гема. В состав этой композиции входят следующие основные компоненты: химический дезоксигенатор водных растворов сульфит или бисульфит (натрия), а также неионогенное поверхностно-активное вещество (типа Тритона, Твина и т.п.). Thus, the second objective of the invention is the development and optimization of a special composition of a buffer solution, which is the determination of CPP, as well as heme. The composition of this composition includes the following main components: a chemical deoxygenator of aqueous solutions of sulfite or bisulfite (sodium), as well as a nonionic surfactant (such as Triton, Tween, etc.).

Таким образом, предложенные способ и композиция дают возможность измерить в образце крови содержание ЦПП (по длительной люминесценции), а также гема (по поглощению), и определить отношение ЦПП/гем. Они обеспечивают высокую чувствительность и надежность измерений. Особенность нового подхода заключается в том, что он отличается исключительной методической простотой, высокой производительностью. Метод легко адаптируется под уже имеющуюся приборную базу и не требует какого-либо специального оборудования, помимо расходной посуды, автоматических пипеток и простых растворов. Thus, the proposed method and composition make it possible to measure the content of CPP (by long-term luminescence) and heme (by absorption) in a blood sample, and determine the ratio of CPP / heme. They provide high sensitivity and reliability of measurements. A feature of the new approach is that it is distinguished by exceptional methodological simplicity and high productivity. The method easily adapts to the existing instrument base and does not require any special equipment other than consumable utensils, automatic pipettes and simple solutions.

Изобретение осуществляют следующим образом. The invention is as follows.

П р и м е р 1. Исследование длительной люминесценции цинкпротопорфирина IX в растворах. PRI me R 1. The study of long-term luminescence of zincprotoporphyrin IX in solutions.

Стандартный препарат цинкпротопорфирина IX получен химическим синтезом, исходя из протопорфирина IX и ZnCl2 по стандартной методике. Чистота препарата ЦПП составляла 96% по данным ВЭЖХ.The standard preparation of zincprotoporphyrin IX was obtained by chemical synthesis based on protoporphyrin IX and ZnCl 2 by a standard method. The purity of the CPP preparation was 96% according to HPLC.

Состав буферного раствора для измерения длительной люминесценции ЦПП был следующим: 10 мг/мл Na2SO3, 1% Тритона Х-100, 5 мг/мл KH2PO4, рН 7,4.The composition of the buffer solution for measuring the long-term luminescence of CPP was as follows: 10 mg / ml Na 2 SO 3 , 1% Triton X-100, 5 mg / ml KH 2 PO 4 , pH 7.4.

Спектр длительной люминесценции ЦПП (некорректированный) приведен на фиг. 1. Он снят на люминесцентном спектрометре LS-50 (Perkin Elmer, Англия) в режиме "фосфоресценция" при следующих параметрах измерения: время задержки после вспышки лампы 0,4 мс; время счета 15,0 мс; время интегрирования 5 с. В спектре эмиссии присутствуют три полосы с максимумом при 595 нм, 650 нм и 700 нм. Первые две полосы совпадают со спектром флуоресценции ЦПП. Они соответствуют спектру замедленной флуоресценции ЦПП (неисправленному). Третья полоса соответствует спектру фосфоресценции ЦПП. The spectrum of continuous CPP luminescence (uncorrected) is shown in FIG. 1. It was recorded on an LS-50 luminescent spectrometer (Perkin Elmer, England) in the phosphorescence mode with the following measurement parameters: delay time after a lamp flash 0.4 ms; counting time 15.0 ms; integration time 5 s. The emission spectrum contains three bands with a maximum at 595 nm, 650 nm and 700 nm. The first two bands coincide with the fluorescence spectrum of CPP. They correspond to the spectrum of slow CPP fluorescence (uncorrected). The third band corresponds to the phosphorescence spectrum of CPP.

Для количественных измерений оптимально проводить регистрацию в коротковолновой области длительной люминес- ценции ЦПП. Первая полоса с максимумом в районе 595 нм наиболее интенсивная и хорошо детектируется большинством фотоприемников (ФЭУ). Возбуждение люминесценции наиболее эффективно проводить в области полосы Сорэ поглощения (400-420 нм). For quantitative measurements, it is optimal to record in the short-wavelength region of the long-term luminescence of the CPP. The first band with a maximum around 595 nm is the most intense and is well detected by most photodetectors (PMTs). Luminescence excitation is most efficiently carried out in the region of the Soret absorption band (400-420 nm).

Кинетика затухания длительной люминесценции ЦПП описывается простым одноэкспоненциальным законом затухания, по которому было рассчитано время жизни длительной люминесценции ЦПП. Оно равно 12,5 мс в вышеописанном аналитическом буфере. The decay kinetics of long-term CPP luminescence is described by a simple single-exponential attenuation law, according to which the lifetime of long-term CPP luminescence was calculated. It is 12.5 ms in the above analytical buffer.

На фиг. 2 приведены кривые разведения (калибровочные кривые) для определения ЦПП. Для кривой А измерения проведены на приборе LS-50 в пластиковых пробирках в объеме 0,5 мл, условия счета аналогичны описанным для фиг. 1. В случае кривой Б измерения ЦПП проведены на высокочувствительном приборе Arcus-1231 (Wallac, Финляндия) для флуоресцентного иммуноанализа DELFIA в 12-луночных пластиковых полосках разборных микропланшетов в пробах объемом 0,3 мл. Условия измерения: возбуждение при 340 нм, регистрация при 613 нм; время задержки 0,4 мс; ворота счета 2,4 мс; время интегрирования 3 с. In FIG. 2 shows the dilution curves (calibration curves) for determining the CPP. For curve A, measurements were performed on an LS-50 instrument in 0.5 ml plastic tubes, the counting conditions are similar to those described for FIG. 1. In the case of curve B, the CPP measurements were performed on a high-sensitivity Arcus-1231 instrument (Wallac, Finland) for DELFIA fluorescence immunoassay in 12-well plastic strips of collapsible microplates in 0.3 ml samples. Measurement conditions: excitation at 340 nm, registration at 613 nm; delay time 0.4 ms; account gate 2.4 ms; integration time 3 s.

Несмотря на неоптимальные условия измерения люминесценции ЦПП (как длины волн возбуждения и регистрации, так и временные параметры счета), которые связаны с конструкционными особенностями прибора Arcus-1231, график демонстрирует высокую чувствительность детекции ЦПП данным методом и хорошую линейность в широком концентрационном диапазоне. Чувствительность метода составляет порядка 0,1 нМ ЦПП, что примерно на 3 порядка ниже аналитического диапазона концентрацией ЦПП в крови. Despite the non-optimal conditions for measuring the luminescence of the CPP (both the excitation and recording wavelengths and the timing parameters of the count), which are associated with the design features of the Arcus-1231 instrument, the graph demonstrates the high sensitivity of the detection of CPP by this method and good linearity in a wide concentration range. The sensitivity of the method is about 0.1 nM CPP, which is about 3 orders of magnitude lower than the analytical range of the concentration of CPP in the blood.

При вариации состава буферного раствора в пределах 2-15 мг/мл по сульфиту или бисульфиту, 0,1-5% по Тритону-Х-100, по рН в диапазоне 6,5-8,5 не наблюдалось заметного изменения люминесценции ЦПП. Замена Тритона Х-100 на Твин-20, Твин-40 или Бридж также не влияла заметно на результаты определения. When the composition of the buffer solution was varied within 2–15 mg / ml for sulfite or bisulfite, 0.1–5% according to Triton-X-100, and for pH in the range 6.5–8.5, there was no noticeable change in the luminescence of CPP. Replacing Triton X-100 with Tween-20, Tween-40 or Bridge also did not significantly affect the determination results.

На фиг. 3 показано влияние величины разведения крови на результаты определения ЦПП. Как видно, при разведении 1:500 и выше кровь перестает влиять на результаты определения ЦПП по длительной люминесценции. In FIG. Figure 3 shows the effect of blood dilution on the results of the determination of CPP. As can be seen, with a dilution of 1: 500 and higher, the blood ceases to affect the results of the determination of CPP by prolonged luminescence.

П р и м е р 2. Прямой метод определения ЦПП в крови. PRI me R 2. A direct method for determining CPP in the blood.

Измерения длительной люминесценции проводят в буфере, описанном в примере 1. Пробу крови из пальца (0,02-0,05 мл) разбавляют в пластиковых пробирках в 30 раз рабочим буфером (0,01 мл крови на 0,3 мл буфера). В лунки разборного микропланшета (12 8-луночных полосок, Nunc, Англия) заливают по 0,3 мл рабочего буфера и в каждую добавляют по 0,01 мл разбавленного образца крови (см. выше, конечное разведение крови 900 раз). Часть лунок использована под стандартные растворы ЦПП (например, 0,1; 0,03; 0,01; 0,005 микромоль/л ЦПП) для построения калибровочной кривой. Long-term luminescence measurements are carried out in the buffer described in Example 1. A finger blood sample (0.02-0.05 ml) is diluted 30 times in plastic tubes with a working buffer (0.01 ml of blood per 0.3 ml of buffer). 0.3 ml of working buffer was poured into the wells of a collapsible microplate (12 8-well strips, Nunc, England) and 0.01 ml of a diluted blood sample was added to each (see above, final dilution of blood 900 times). Some of the wells were used for standard CPP solutions (for example, 0.1; 0.03; 0.01; 0.005 micromol / L CPP) to construct a calibration curve.

После этого измеряют интенсивность длительной люминесценции в лунках на приборе Arcus-1231 в условиях, описанных в примере 1. На основании измерений по стандартам ЦПП строят калибровочную кривую и по ней определяют содержание ЦПП в образцах крови (с учетом их разведения). After that, the intensity of long-term luminescence in the wells is measured on an Arcus-1231 instrument under the conditions described in Example 1. Based on measurements according to the CPP standards, a calibration curve is constructed and the CPP content in the blood samples is determined from it (taking into account their dilution).

Образцы крови могут отбираться предварительно в пластиковые пробирки (смоченные раствором гепарина) и храниться в замороженном виде длительное время. Определение ЦПП после размораживания образцов проводят аналогично. Blood samples can be pre-collected in plastic tubes (moistened with heparin solution) and stored frozen for a long time. The determination of CPP after thawing samples is carried out similarly.

На результаты измерения ЦПП практически не оказывает влияние наличие в исходном образце других пигментов, например свободных порфиринов, в концентрациях до 0,1 ммоль/л. The presence of other pigments, for example, free porphyrins, in concentrations up to 0.1 mmol / L, has practically no effect on the results of CPP measurements.

П р и м е р 3. Экстракционный метод определения ЦПП в крови. PRI me R 3. The extraction method for the determination of CPP in the blood.

Образец крови (0,02-0,05 мл) экстрагируют 10-кратным количеством смеси диметилформамид/метанол (3:7 v/v), встряхивая 5 мин с последующим центрифугированием. 0,03 мл супернатанта добавляют в лунку микропланшета к 0,3 мл рабочего буфера (конечное разведение образца в 100 раз), измеряют длительную люминесценцию и рассчитывают концентрацию ЦПП аналогично вышеописанной процедуре для цельной крови. A blood sample (0.02-0.05 ml) was extracted with 10 times the amount of dimethylformamide / methanol mixture (3: 7 v / v), shaking for 5 minutes, followed by centrifugation. 0.03 ml of the supernatant is added to the well of the microplate to 0.3 ml of the working buffer (final dilution of the sample 100 times), long-term luminescence is measured and the concentration of CPP is calculated in the same way as for the whole blood described above.

Экстракционный метод, несмотря на большее число операций, позволяет работать с менее разбавленными образцами крови и получать при измерении люминесценции более высокие сигналы, тем самым повышается надежность получаемых результатов. The extraction method, despite a larger number of operations, allows working with less diluted blood samples and receiving higher signals when measuring luminescence, thereby increasing the reliability of the results.

П р и м е р 4. Оптические свойства крови, разбавленной композицией буферного раствора и определение гема. PRI me R 4. Optical properties of blood, diluted with the composition of the buffer solution and the definition of heme.

Спектр поглощения цельной крови, разбавленной в 500 раз рабочим буфером, приведен на фиг. 4 вместе со спектром поглощения ЦПП. Вид спектра свидетельствует о наличие одной, восстановленной формы гема. Это легко объяснимо восстановительным действием сульфита. Наличие одной формы гемоглобина в рабочем буфере делает исключительно простым его количественное определение методом фотометрирования с использованием стандартного раствора гема. Это может быть осуществлено непосредственно фотометрированием растворов в области поглощения гема (350-600 нм), например, с использованием иммуноферментного ридера с фильтром 405 или 420 нм. Определение гема данным методом было проведено в полистиролиных многолуночных микропланшетах (Nunc, Финляндия) в объеме 0,2 мл на фотометрическом ридере для иммуноферментного анализа фирмы Labsystems (Финляндия) при длине волны 410 нм. Рабочее разведение образца крови в буферной композиции составляло 100-1000 раз. The absorption spectrum of whole blood diluted 500 times with the working buffer is shown in FIG. 4 together with the absorption spectrum of CPP. The appearance of the spectrum indicates the presence of a single, restored form of heme. This is easily explained by the reducing effect of sulfite. The presence of one form of hemoglobin in the working buffer makes it extremely simple to quantify it by photometry using a standard heme solution. This can be done directly by photometric measurements of solutions in the heme absorption region (350-600 nm), for example, using an enzyme-linked immunosorbent reader with a 405 or 420 nm filter. Determination of heme by this method was carried out in polystyrene multi-well microplates (Nunc, Finland) in a volume of 0.2 ml on a photometric reader for enzyme-linked immunosorbent assay company Labsystems (Finland) at a wavelength of 410 nm. The working dilution of the blood sample in the buffer composition was 100-1000 times.

П р и м е р 5. Определение отношения ЦПП/гем в крови. PRI me R 5. Determination of the ratio of CPP / heme in the blood.

Измерение содержания ЦПП в крови проводят аналогично примеру 2. Затем те же лунки микропланшета фотометрируют на ридере при 410 нм. По результатам измерений поглощения, используя стандарт гемоглобина или значение молярной экстинкции (см. пример 4), определяют содержание гема. По результатам двух измерений рассчитывают отношение ЦПП/гем. The measurement of the content of CPP in the blood is carried out analogously to example 2. Then the same wells of the microplate photometrically on a reader at 410 nm. According to the results of absorption measurements, using the hemoglobin standard or the molar extinction value (see example 4), the heme content is determined. Based on the results of two measurements, the ratio of CPP / heme is calculated.

Метод был апробирован на образцах крови пациентов, связанных с работой на свинцовом производстве. Для него показана адекватность получаемых результатов и способность выявлять лиц с отклонениями показателя ЦПП и отношения ЦПП/гем от нормы (завышенные уровни). The method was tested on blood samples of patients associated with work in lead production. For him, the adequacy of the results obtained and the ability to identify individuals with deviations of the CPP indicator and the ratio of CPP / heme from the norm (high levels) are shown.

Таким образом, новый скрининг-метод определения нарушений порфиринового обмена отличается методической простотой (только стадии разбавления образца), дешевизной (все реактивы и расходные материалы легко доступны и недороги), высокой надежностью и чувствительностью, имеет исключительно высокую производительность (сотни анализов в час) и может быть реализован на уже выпускаемом оборудовании без существенных его модификаций. Thus, the new screening method for determining violations of porphyrin metabolism is distinguished by its methodological simplicity (only the stage of dilution of the sample), low cost (all reagents and consumables are easily accessible and inexpensive), high reliability and sensitivity, extremely high productivity (hundreds of analyzes per hour) and can be implemented on already manufactured equipment without significant modifications.

Claims (7)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАРУШЕНИЙ ПОРФИРИНОВОГО ОБМЕНА, включающий отбор пробы биологической жидкости, ее обработку буферным раствором, содержащим лизирующий агент и восстановитель, измерение уровня люминесценции цинкпротопорфирина с последующим расчетом его содержания и сравнением со значениями нормы, отличающийся тем, что измеряют уровень длительной люминесценции цинкпротопорфирина, причем измерение проводят в условиях оптимума в импульсном режиме с миллисекундным временным разрешением, в качестве лизирующего агента используют неионогенные поверхностно-активные вещества, а в качестве восстановителя сульфит или бисульфит натрия в концентрациях, обеспечивающих соответственно дезоксигенацию раствора и образование восстановленной формы гемоглобина, а также лизис клеточных и субклеточных компонентов пробы и солюбилизацию цинкпротопорфирина. 1. METHOD FOR DETERMINING PORPHYRININE IMPAIRMENT DISORDERS, including sampling of biological fluid, processing it with a buffer solution containing a lysing agent and a reducing agent, measuring the luminescence level of zincprotoporphyrin with subsequent calculation of its content and comparing with normal values, characterized in that the level of long-term luminescence of zincprotopin is measured, zincprotop moreover, the measurement is carried out under optimum conditions in a pulsed mode with a millisecond time resolution, not using a lysing agent ionic surfactants, and, as a reducing agent, sodium sulfite or bisulfite in concentrations providing respectively deoxygenation of the solution and the formation of a reduced form of hemoglobin, as well as lysis of the cellular and subcellular components of the sample and solubilization of zincprotoporphyrin. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно измеряют содержание гема, регистрируя уровень поглощения, рассчитывают величину отношения цинкпротопорфирин/гем, по которой определяют наличие нарушений порфиринового обмена. 2. The method according to claim 1, characterized in that the heme content is additionally measured by recording the absorption level, the zincprotoporphyrin / heme ratio is calculated, which determines the presence of porphyrin metabolism disorders. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что люминесценцию измеряют при λ возбуждения 380 450 нм и l регистрации 550 700 нм. 3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the luminescence is measured at λ excitation 380 450 nm and l registration 550 700 nm. 4. Способ по пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что содержание гема и цинкпротопорфирина проводят в одной пробе. 4. The method according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the content of heme and zincprotoporphyrin is carried out in one sample. 5. Способ по пп.2 4, отличающийся тем, что поглощение гема измеряют при 380 650 нм. 5. The method according to PP.2 to 4, characterized in that the absorption of the heme is measured at 380,650 nm. 6. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что перед обработкой пробы крови буферным раствором ее подвергают экстракции органическим растворителем и цинкпротопорфирин определяют в экстракте. 6. The method according to PP.1 to 3, characterized in that before processing the blood sample with a buffer solution, it is subjected to extraction with an organic solvent and zincprotoporphyrin is determined in the extract. 7. Способ по пп. 1 6, отличающийся тем, что буферный раствор содержит сульфита (или бисульфита) натрия 2 мг/мл, тритона Х-100 0,1 5,0% фосфата натрия 10 100 мн, pH 7,4. 7. The method according to PP. 1 6, characterized in that the buffer solution contains sodium sulfite (or bisulfite) sodium 2 mg / ml, Triton X-100 0.1 5.0% sodium phosphate 10 100 mn, pH 7.4.
SU5049430 1992-06-25 1992-06-25 Porphyrine metabolism disorder determination method RU2034297C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5049430 RU2034297C1 (en) 1992-06-25 1992-06-25 Porphyrine metabolism disorder determination method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5049430 RU2034297C1 (en) 1992-06-25 1992-06-25 Porphyrine metabolism disorder determination method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2034297C1 true RU2034297C1 (en) 1995-04-30

Family

ID=21607854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5049430 RU2034297C1 (en) 1992-06-25 1992-06-25 Porphyrine metabolism disorder determination method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2034297C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Mol. aspects of Med., 1990, v.11, p.26-29. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3973129A (en) Fluorimetric apparatus and method for analysis of body fluid
US4822746A (en) Radiative and non-radiative energy transfer and absorbance modulated fluorescence detection methods and sensors
Blumberg et al. Zinc protoporphyrin level in blood determined by a portable hematofluorometer: a screening device for lead poisoning
US5143853A (en) Absorbance modulated fluorescence detection methods and sensors
Dinh et al. Heavy-atom effect on room temperature phosphorimetry
US5545517A (en) Selective metal ion detection using a photoluminescent indicator binding to a macromolecule-metal ion complex
CN107709975A (en) fluorescence detection method and system
EP0222341B1 (en) A method for immunoassay and reagents therefor
US20110195522A1 (en) Assay for generation of a lipid profile using fluorescence measurement
US20080131918A1 (en) Cholesterol Assay
Pokrzywnicka et al. Low-cost optical detectors and flow systems for protein determination
CN108072637B (en) Flow quantum dot blood multi-component analysis system and analysis method
CN101477059B (en) Method for rapidly detecting inorganic phosphorus in water solution
JPH02297045A (en) Quantitative measurement of chemical parameter for sample medium
CN116642868A (en) Application of rare earth complex fluorescent probe in detection of 2, 6-pyridine dicarboxylic acid
RU2034297C1 (en) Porphyrine metabolism disorder determination method
Moger et al. The application of fluorescence lifetime readouts in high-throughput screening
US20070292963A1 (en) Optical determination of serum components for cancer screening
US20030101004A1 (en) Lipoprotein assay
CN220271169U (en) Fluorescence analyzer
CN116577311B (en) Protein determination analysis method
Zygowicz et al. Use of magnetic circular dichroism spectroscopy for biologic monitoring of occupational exposures to toxicants.
CN212459331U (en) Time-resolved flow type fluorescence detection and analysis device
CN108051412A (en) A kind of method of tetranitro aluminium phthalocyanine near-infrared fluorescent detection ascorbic acid
US20220155230A1 (en) Light source accommodation for different sample matrices