DE2459087B2 - Verfahren und Reagenz zur Bestimmung von Serumtriglyceriden - Google Patents
Verfahren und Reagenz zur Bestimmung von SerumtriglyceridenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Serumtriglyceriden durch enzymatische Hydrolyse
und Dehydrierung des gebildeten Glycerins mit Hilfe eines Enzym-Coenzym-Reagenz, das Lipoproteinlipase
(LPL), die aus einer Kühlflüssigkeit von Chromobacterium
viscosum var. paralipolyticum erhalten wurde, Glycerindehydrogenase (GDH) und Nicotinamidadenindinucleotid
(NAD) enthält, und kolorimetrische Bestimmung der Färbung, die bei Zugabe einer wäßrigen Lösung eines Gemisches einer Tetrazoliumverbindung
mit Phenazinmethosulfat durch Reduktion der Tetrazoliumverbindung zu dem Formazan entwikkelt
wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeignetes Reagenz.
Die Bestimmung der Triglyceride ist als einer der Lipidtests auf Hyperlipidämie allgemein bekannt, und
die klinische Bedeutung dieser Bestimmung steigt ständig an. Einige bekannte Bestimmungsmethoden
erfordern jedoch komplizierte und schwierige Verfahrensschritte und sind daher als übliche Testmethoden
ungeeignet. So werden beispielsweise bei dem Acetylacetonverfahren, das zur Zeit häufig angewendet wird,
die Triglyceride zuerst durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel isoliert, weil die Neutralfette
nicht durch Phospholipide oder Saccharide beeinflußt werden dürfen, die in dem Serum vorliegen. Dieses
Verfahren ist äußerst kompliziert. Dann werden die so extrahierten Triglyceride mil einem Alkali hydrolysiert,
und das durch Hydrolyse gebildete Glycerin wird mit einem Oxydationsmittel, wie Natriummetaperjodat,
oxydiert, der dabei gebildete Formaldehyd wird mit Acetylaceton kondensiert, und die entwickelte Färbung
wird durch Kolorimetrie bestimmt. Dieses Verfahren umfaßt somit mehrere Stufen. Das vorstehend beschriebene
Acetylacetonverfahren wird beispielsweise von M. J. Fletcher, »A colorimetric method for estimating
serum triglycerides«, Clinica Chimica Acta 22 (1968), 393 - 397, erläutert.
Außerdem wurde bereits über die Bestimmung von Serumtriglyceriden mit Lipoproteinlipase-Glycerindehydrogenase
berichtet (K. O η ο b u, »Study of enzymatic
analysis in clinical chemistry«. Report 12 [Nihon Yakugaku-Kai 93 nen-Kai] [1973]). Nach diesen
is Verfahren, bei denen eine enzymatische Reaktion angewendet wird, können die bei der Acetylacetonmethode
erforderlichen Stufen der Extraktion und Adsorption weggelassen werden. Speziell die zuletzt
genannte Hydrolyse von Triglyceriden mit Lipoprotinlipase ist vorteilhaft zur Bestimmung von Serumtriglyceriden,
weil sie selektiv wirksam für Chylomikronen und mit Lipoprotein kombinierende Neutralfette ist. Die
Reaktion der Dehydrierung von Glycerin ist jedoch nachteilig im Hinblick auf einfache und rasche
Durchführung, weil spezielle Verfahrensrnaßnahmen erforderlich sind, da das Reaktionsgleichgewicht auf die
Seite der NAD-Bildung verschoben ist und zur Bestimmung von NADH Wellenlängen im Ultraviolettbereich
angewendet werden. So ist beispielsweise bei
jo der enzymatischen Analyse nach K. O η ο b u et al. das
Gleichgewicht der enzymatischen Dehydrierungsreaktion von Glycerin mit GDH auf die Seite der
NAD-Büdung verschoben, und das durch die Reaktion gebildete Dihydroxyaceton muß daher aus dem
j5 Reaktionsgemisch entfernt werden, um die Reaktion zu
beschleunigen. Die Dehydrierungsreaktion wird durch Zugabe von Hydrazin zu dem Reaktionsgemisch
durchgeführt, um Dihydroxyaceton in das Hydrazon überzuführen. Die Bestimmung umfaßt daher zwei
Stufen. Darüber hinaus beeinflußt bei der Bestimmung des gebildeten NADH bei einer Wellenlänge von
340 nm das im Blut vorliegende Bilirubin die Absorption bei der Wellenlänge von 340 nm, und zur Korrektur des
Wertes ist daher eine Serumblindprobe unerläßlich.
In der US-PS 37 03 591 ist ein Verfahren beschrieben,
bei dem Triglyceride mit Hilfe einer Kombination von Lipase und Protease enzymatisch zersetzt werden und
das so erhaltene Glycerin durch eine Änderung der Konzentration an NADH bestimmt wird. Bei diesem
so Verfahren kann als Lipase eine mikrobielle Lipase, wie aus Chromobacterium viscosum var. paralipolyticum
verwendet werden. Die bei diesem Verfahren geeignete Glycerindehydrogenase ist ein von Enterobacter aerogenes
gebildetes Enzym. Gemäß einer Ausführungsform dieses Verfahrens wird dann das gebildete NADH durch
Zugabe einer Tetrazoliumverbindung und Phenazinmethosulfat (PMS) kolorimetrisch bestimmt.
Aus der DE-OS 20 20 506 ist ferner ein Farbreagenz zur Bestimmung der Serumtriglyceride bekannt, bei
dem die Triglyceride in einer ersten Stufe mit Hilfe einer beliebigen Methode gespalten werden und danach das
gebildete Glycerin in Gegenwart von Glycerindehydrogenase, Nicotinamidadenindinucleotid und einer Tetrazoliumverbindung
und Phenazinmethosulfat bestimmt
b5 wird. Bei der Bestimmung von Triglyceriden im Serum
treten jedoch Schwierigkeiten wegen der im Serum vorhandenen reduzierenden Verbindungen, wie Ascorbinsäure
und Harnsäure, auf. Diese Verbindungen
beeinflussen bei der kolorimetrischen Bestimmung mit
Hilfe von Tetrazoliumsalzen und Phenazinmethosulfat die Farbreaktion störend, da sie in bestimmten
pH-Bereichen eine Reduktion der Tetrazoliumsalze bewirken. Versucht man diese Störungen bei den
bekannten Verfahren durch genaue Einstellung des pH-Bereiches zu vermeiden, so wird die Aktivität der
bekanntermaßen verwendeten Bakterienenzyme vermindert.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Reagenz zur
Verfügung zu stellen, das die zuverlässige und genaue Bestimmung von Serumtriglyceriden mit Lipoproteinlipase-Glycerindehydrogenase
ermöglicht, ohne daß Störungen durch andere Serumbestandteile auftreten.
Dieses Verfahren soll eine kolorimetrische Ablesung bei einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich ermöglichen
und in einer einzigen Stufe durchführbar sein.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, indem bei der eingangs beschriebenen TriglyceridbestimmungalsGDH
ein Enzym verwendet wird, das aus einer Kulturflüssigkeit von Bacillus megatherium
erhalten wurde, und daß man sowohl die enzymatische Hydrolyse der Triglyceride als auch die Dehydrierungsreaktion des gebildeten Glycerins in Gegenwart der
vorher zugesetzten Tetrazoliumverbindung und des Phenazinmethosulfats und bei einem pH-Wert im
Bereich von 7,0 bis 9,5 vornimmt.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Reagenz zur Bestimmung von Serumtriglyceriden, enthaltend
eine Lipase, GDH, NAD, eine Tetrazoliumverbindung
ίο und Phenazinmethosulfat, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß es als Lipase eine Lipoproteinlipase (LPL), die aus einer Kulturflüssigkeit von Chromobaceterium
viscosum var. paralipolyticum erhalten wurde, und als GDH ein Enzym, das aus einer Kulturflüssigkeit von
Bacillus megatherium erhalten wurde, aufweist und daß es auf einen pH-Wert im Bereich von 7,0 bis 9,5
gepuffert ist.
Der Mechanismus der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und in dem erfindungsgemäßen Reagenz
stattfindenden enzymatischen Reaktion kann folgendermaßen dargestellt werden:
Triglyceride
LPL
Fettsäure +
GDH
Glyceriii
Dihydroxyaceton
/PMSH\ /Tetrazolium
^Formazan
In den vorstehend angegebenen enzymatischen Reaktionen verläuft die Reaktion der Hydrolyse von
Triglyceriden zu Fettsäure und Glycerin unter der Einwirkung des Enzyms LPL in Richtung des Pfeils,
während die Dehydrierungsreaktion des so gebildeten Glycerins unter Bildung von Dihydroxyaceton unter
Einwirkung von GDH in Gegenwart von Coenzym NAD ein Gleichgewicht zeigt, das in Richtung der
Bildung von NAD verschoben ist. Die Dehydrierungsreaktion des Glycerins kann nun zwangsweise in
Pfeilrichtung verschoben werden, indem vorher Phenazinmethosulfat und eine Tetrazoliumverbindung zusätzlich
zu dem Coenzym NAD dem Reaktionsmedium zugegeben werden.
Die Hydrolysereaktion des Triglycerids und die Dehydrierungsreaktion von Glycerin mit Hilfe der
angegebenen Enzyme werden daher in einer Stufe durchgeführt, und gleichzeitig wird die Färbung, die
durch Reduktion der Tetrazoliumverbindung zu dem Formazan entwickelt wird, kolorimetrisch bei einer
Wellenlänge im sichtbaren Wellenlängenbereich be- to
stimmt, wobei der Anteil der Triglyceride erhalten wird.
Wie vorstehend veranschaulicht wurde, reduziert das quantitativ durch das Triglycerid gebildete NADH die
Tetrazoliumverbindung quantitativ zu dem Formazan über eine Verfahrensstufe, in der PMS in PMSH b5
umgewandelt wird. Der Grad der Farbentwicklung der Reaktionsflüssigkeit im sichtbaren Wellenlängenbereich
ist proportional der Menge des Triglycerids, und auf diese Weise wird die Bestimmung des Triglycerids
nach dem beschriebenen Verfahren ermöglicht.
Die Reaktionen werden gewöhnlich bei einer Temperatur von beispielsweise 37°C während 20
Minuten durchgeführt, und danach wird der pH-Wert des Reaktionsgemisches durch Zugabe von 0,1 n-HCl-Lösung
vermindert, um die Reaktion zu beenden.
LPL wird aus einer Kulturflüssigkeit von Chromobakterium
Viscosum var. Paralipolyticum erhalten. GDH wird aus einer Kulturflüssigkeit von Bacillus megatherium
erhalten.
Ein zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignetes Enzym-Coenzym-Reagenz kann hergestellt werden,
indem LPL, GDH und NAD in einer Pufferlösung gelöst werden und die erhaltene Lösung gefriergetrocknet
wird. Die Pufferlösung unterliegt keiner besonderen Beschränkung, mit der Ausnahme, daß die Lösung eine
Pufferwirkung im pH-Bereich von 7,0 bis 9,5 zeigen sollte. Eine bevorzugte Pufferlösung ist eine 0,1 m-Phosphatpuffer!ösung(pH
7,6).
Phenazinmethosulfat (PMS), das als sehr instabil angtrehen wurde, kann während langer Dauer stabil
aufbewahrt werden, indem es in Form einer wäßrigen Lösung oder eines Gemisches einer solchen Lösung mit
einer Tetrazoliumverbindung in einer braunen PoIyäthylenreagenzflasche an einem kalten, dunklen Ort
aufbewahrt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines
Beispiels näher erläutert.
In dem Beispiel bedeutet die Einheit von GDH eine Tabelle
solche Menge an GDH, die zur Isolierung von I
Micromol NADH bei 25°C während einer Minute Serum Nr.
befähigt ist, wenn Glycerin als Substrat und als Coenzym NAD verwendet werden. Eine Einheit LPL r>
bedeutet das 2,5fache der internationalen Einheit, die
mit Hilfe der PVA-Emulsionsmethode gemessen wird.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die enge Übereinstimmung
zwischen der üblichen Acetylacetonmethode und der erfindungsgemäßen Methode zur Trioleinanalyse, ι ο
Auf diese Zeichnung wird in dem nachstehenden Beispiel ebenfalls Bezug genommen.
Triolein mg/dl
Acetylaceton-Methode
erfindungsgemäße
Methode
Methode
I. Herstellung der Reagenzien
(1) Erster Ansatz (Enzym-Coenzym-Reagenz):
(1) Erster Ansatz (Enzym-Coenzym-Reagenz):
LPL
GDH
NAD
20 000 Einheiten
1 000 Einheiten
500 mg
1 000 Einheiten
500 mg
Die vorstehend angegebene Stoffzusammensetzung wird in 100 ml einer 0,1 m-Phosphatpufferlösung (pH
7,6) gelöst, und 5,0 ml Anteile der Lösung werden gefriergetrocknet.
(2) Zweiter Ansatz:
Nitrotetrazoliumblau
Phenazinmethosulfat
Phenazinmethosulfat
50 mg
10 mg
10 mg
Den vorstehend genannten Bestandteilen wird gereinigtes Wasser zugesetzt, so daß die Gesamtmenge
100 ml beträgt.
II. Verfahren
Der Inhalt (5,0 ml) des vorstehend angegebenen Enzym-Coenzym-Ansalzes (1) wird in 5,0 ml des
Ansatzes (2) gelöst, wobei die Reaktionslösung erhalten wird. 0,5 ml der Reaktionslösung (die 100 Einheiten LPL
und 50 Einheiten GDH enthält) wird in ein Reagenzglas gegeben und mit 0,02 ml einer Serumprobe versetzt. Die
Reaktion wird bei 37°C genau 20 Minuten vorgenommen.
Unmittelbar danach wird die Reaktion durch Zugabe von 5,0 ml einer 0,1 HCI-Lösung beendet, wobei
der pH-Wert vermindert wird. 5 bis 90 Minuten nach Beendigung der Reaktion erfolgt die kolorimetrische
Bestimmung in üblicher Weise bei einer Wellenlänge von 570 bis 600 nm im Vergleich mit einer Blindprobe
des Reagenz als Kontrollprobe. Gesondert davon wird das gleiche Verfahren unter Verwendung eines Standards
(gefriergetrocknetes Serum, das eine vorbestimmte Menge an Triglycerid enthält) wiederholt, um eine
Eichkurve zu erhalten. Aus dem Ergebnis der Bestimmung wird die Menge des Triglycerids in der Probe
berechnet.
Die Reaktionsdauer muß streng kontrolliert werden, während die Konzentration der Reagenzien, die
Reakiionstemperatur und der pH-Wert verändert werden können, solange sie das Ergebnis der Bestimmung
nicht beeinflussen.
Die Ergebnisse der Trioleinanalysc, die nach dem beschriebenen Beispiel durchgeführt wurde, sind in
Tabelle I gezeigt. Die Scrumprobcn in der Tabelle
werden hergestellt, indem Blut bestimmter einzelner Personen in üblicher Weise zentrifugiert wird.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1040
990
735
505
463
340
290
190
106
70
990
735
505
463
340
290
190
106
70
1090
975
735
525
445 340 260 203 110 73
735
525
445 340 260 203 110 73
Die Trioleinanalyse wurde unter Verwendung von 70 Proben nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, das in
dem vorstehenden Beispiel beschrieben wurde, und nach dem üblichen Acetylacetonverfahren durchgeführt.
Wie in F i g. 1 gezeigt ist, wurde gute enge
Übereinstimmung erreicht.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Reagenz und Verfahrens werden folgende Vorteile erzielt:
Selbst eine sehr geringe Menge einer Probe kann in einer Stufe analysiert werden; mit Lipoproteinen
kombinierende Triglyceride können bestimmt werden, ohne daß sie durch andere Bestandteile des Blutes
beeinflußt werden; ein weiterer Zusatzstoff, wie Hydrazin, zum Beschleunigen der Reaktion ist nicht
erforderlich, die Bestimmung kann bei einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich durchgeführt werden, und es
ist keine Serumblindprobe erforderlich. Die Bestimmung erfordert daher nur kurze Zeit, das Verfahren ist
einfach, und es kann eine einfache Vorrichtung für die Kolorimetrie eingesetzt werden.
40 Vergleichsversuch
Der beschriebene Versuch zeigt, daß in dem erfindungsgemäß angewendeten optimalen pH-Bereich
von 7,0 bis 9,5 bei Verwendung des LPL-GDH-Formazan-Systems ermöglicht wird, die Aktivität der beiden
speziellen Bakterienenzyme LPL und GDH optimal zu erreichen. In diesem Versuch wurde die Aktivität der
GDH nach der üblichen Methode durch die Erhöhung der Absorption bei 340 nm (25° C) pro Minute gemessen.
Für den Versuch wurde eine 0,5 m-Phosphat, Glycin und
NaOH enthaltende Pufferlösung, die 2 m-Glycerin als Substrat sowie NAD und Rinderalbumin enthiel
(0,1 m-Glycerin wurde zugesetzt, um die Pufferwirkung auf den Bereich von 7,0 bis 10,0 auszudehnen),
verwendet.
Die bei diesem Versuch erhaltene Fig. 2 zeigt deutlich, daß das erfindungsgemäß eingesetzte GDH
von Bacillus megatherium ein Aktivitätsmaximum bei
bo einem pH-Wert von 9,0 hat und eine relativ hohe
Aktivität innerhalb eines breiten pH-Bereiches von etwa 7,5 bis 9 aufweist, während das bekanntermaßen
eingesetzte GDH erst bei einem pH-Wert von etwa 9,5 ihr Aktivitätsmaximum zeigt und unterhalb diese
b5 Bereiches stark verminderte Aktivität hat.
Ferner wurde ein Vergleichsvcrsuch unter Verwendung des erfindungsgemäß eingesetzten GDH und des
bekanntermaßen verwendeten GDH nach der einstuft-
gen Verfahrensweise gemäß der Erfindung zur Bestimmung eines Serumtriglycerids durchgeführt (Menge des
Triglycerids: 510 mg/dl). Dieser Versuch wurde in gleicher Weise wie das anmeldungsgemäße Beispiel
vorgenommen, mit der Abänderung, daß anstelle eines 0,1 m-Phosphatpuffers der vorstehend angegebene
Puffer verwendet wurde. Die so erzielten Ergebnisse sind in der Fig.3 als Zusammenhang zwischen der
Absorption und dem pH-Wert angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen einstufigen Verfahren unter Verwendung
der speziellen Glycerindehydrogenase wird der Absorptionsverlauf in einem pH-Bereich von etwa
7,5 bis 9 konstant, so daß das Meßergebnis in diesem Bereich nicht durch den pH-Wert beeinflußt wird (bei
dem erfindungsgemäßen Beispiel wurde ein pH-Wert von 7,6 eingestellt).
Wenn der pH-Wert jedoch 9,5 überschreitet, so tritt eine nichtenzymatische Reduktion von Tetrazoliumsalzen
durch die im Serum vorliegenden reduzierenden Verbindungen ein.
Wenn andererseits jedoch die Glycerindehydrogenase gemäß US-PS 37 03 591 verwendet wird, bewirkt
eine leichte Veränderung des pH-Wertes während der Reaktion eine starke Änderung der Absorption, so daß
das Meßergebnis verfälscht wird. Außerdem ist bei Verwendung des bekannten Enzyms in diesem pH-Bereich
die Reaktionsaktivität so gering, daß die Reaktion nicht ausreichend fortschreitet.
Um bei dem bekannten Verfahren ausreichende
ο Reaktionsaktivität zu erreichen und um Störungen
durch eine pH-Änderung auszuschalten, muß bekanntermaßen ein pH-Wert von mehr als 9,5 angewendet
werden. Bei hohen pH-Werten herrscht jedoch die nichtenzymatische Reduktion von Tetrazoliumsalzen
ίο durch im Serum vorliegende reduzierende Verbindungen
vor. Darüber hinaus wird die von vornherein auftretende Färbung der Tetrazoliumsalze stärker. Die
so entwickelte Färbung ist durch eine Erhöhung des Blindwertes im Verlauf der Zeit ersichtlich, so daß keine
exakte Bestimmung der Triglyceride durchgeführt werden kann.
Um diese erwähnten Nachteile zu umgehen und trotzdem eine exakte Messung durchführen zu können,
muß bei dem bekannten Verfahren und unter Verwendung der bekannten GDH die Bestimmung der
Serumtriglyceride in mindestens zwei Stufen vorgenommen werden, wobei zuerst die enzymatische Reaktion
bei einem pH-Wert von 9,5 oder darüber und danach die Farbreaktion bei einem pH-Wert von vorzugsweise 8,5
oder weniger durchgeführt wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Bestimmung von Serumtriglyceriden durch enzymatische Hydrolyse und Dehydrierung
des gebildeten Glycerins mit Hilfe eines Enzym-Coenzym-Reagenz, das Lippproteinlipase
(LPL), die aus einer Kulturflüssigkeit vcn Chromobacterium viscosum var. paralipolyticum erhalten
wurde, Glycerindehydrogenase (GDH) und Nicotinamidadenindinucleotid (NAD) enthält, und kolorimetrische
Bestimmung der Färbung, die bei Zugabe einer wäßrigen Lösung eines Gemisches einer
Tetrazoliumverbindung mit Phenazininethosulfat
durch Reduktion der Tetrazolium verbindung zu dem Formazan entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß man als GDH ein Enzym verwendet, das aus einer Kulturflüssigkeit von Bacillus megatherium erhalten wurde, und daß man
sowohl die enzymatische Hydrolyse der Triglyceride als auch die Dehydrierungsreaktion des gebildeten
Glycerins in Gegenwart der vorher zugesetzten Tetrazoliumverbindung und des Phenazinmethosulfats
und bei einem pH-Wert im Bereich von 7,0 bis 9,5 vornimmt.
2. Reagenz zur Bestimmung von Serumtriglyceriden, enthaltend eine Lipase, GDH, NAD, eine
Tetrazoliumverbindung und Phenazinmethosulfat, dadurch gekennzeichnet, daß es als Lipase eine
Lipoproteinlipase (LPL\ die aus einer Kühlflüssigkeit
von Chromobacterium viscosum var. paralipolyticum erhalten wurde, und als GDH ein Enzym, das
aus einer Kulturflüssigkeit von Bacillus megatherium erhalten wurde, aufweist und daß es auf einen
pH-Wert im Bereich von 7,0 bis 9,5 gepuffert ist.
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