DE2654189A1 - Verfahren zur in-vitro-bestimmung der biologischen aktivitaet von faktor xa-inhibitor im blut - Google Patents
Verfahren zur in-vitro-bestimmung der biologischen aktivitaet von faktor xa-inhibitor im blutInfo
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Description
DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER ■ DR.-ING. ANNEKÄTE WElSERT DIPU-INS. FACHRICHTUNG CHEMIE
IRMeARDSTRASSEI5 · D-8OOO MÜNCHEN 71 -TELEFON 089/797077-797078 · TELEX O5-212156 kpat d
1415 AW/MY
PHARMACIA AB, Uppsala / Schweden
Verfahren zur in-vitro-Bestimmung der biologischen
Aktivität von Faktor Xa-Inhibitor im Blut
Die Erfindung betrifft ein in-vitro-Verfahren
zur Bestimmung des Plasmainhibitors für aktivierten Faktor X (XaI), der ein α-2-Globulin mit einem Molekulargewicht von
58 000 bis 65 000 ist und der unterschiedlich als Antithrombin III, Heparin-Cofaktor und α-2-Antitrvpsin bezeichnet
wurde.
Für die zeitige Erkennung des Anfangsstadiums eines
offenkundigen thrombotischen Zustands bei Menschen oder Tieren gibt es zur Zeit kein zufriedenstellendes biochemisches
Verfahren. Thromboembolische Erkrankungen sind eine zunehmend wichtige Ursache für Arbeitsunfähigkeit und Tod, da die Fortschritte
in den chirurgischen Verfahren kompliziertere Operationen ermöglichen und, bedingt durch die vielfache Verwendung
von Östrogen enthaltenden Verbindungen, als orale, konzeptionsverhütende
Mittel.
In den vergangenen Jahren wurden in der Literatur viele Ergebnisse von Versuchen beschrieben sowohl in vitro
als auch in vivo, aus denen hervorgeht, daß die Wirksamkeit
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von XaI als natürlich vorkommendes Antikoagulans während der Blutkoagulation stärker von der Inaktivierung des zuerst
gebildeten Faktor Xa, wodurch die Thrombinbildung verhindert wird, abhängt als davon, daß man verhindert, daß Thrombin
Fibrinogen angreift. Diese Ansicht wird besonders durch den Bericht untermauert, daß Spurenmengen an Heparin die Inhibierung
des Faktors Xa durch XaI merklich verstärken.
Aus bestimmten Erscheinungen kann man fast sicher folgern, daß bei einigen Patienten vor und nach der Operation
ein sog. zuvor nicht vorhandener "Hyper-Cogerinnungsfähigkeits-
bzw. Hyper-Kpsfgulierbarkeitszustand" erzeugt wird. Dieser
hyper-koagulierbare Zustand wird nicht thrombonisch bleiben,
solange die Rate der Faktor Xa-Entf ernung durch XaI die der Faktor Xa-Bildung überschreitet. Man hat weiterhin angenommen,
daß Frauen, die ora3ß Antiovulationsmittel einnehmen, bei Verletzungen anfälliger gegenüber Thrombose sind, da die Konzentration
an XaI in ihrem Blut erniedrigt ist.
Dieses Wissen hat die Möglichkeit eröffnet, daß niedrige Gehalte an XaI eine Hyperkoagulierbarkeit andeuten bzw.
bedeuten. Man kann daher vermuten, daß die Plasma Xal-Aktivität ein praktisches Zeichen für einen hyper-koagulierbaren
Zustand sein könnte. Diese Hypothese wird durch die folgenden Beobachtungen weiter untermauert:
(a) Patienten, die ererbt Mangel an Antithrombin III (XaI) besitzen, sind thrombophil bzw. besitzen eine Neigung
zur Thrombusbildung;
(b) Frauen, die oral konzeptionsverhütende Mittel einnehmen
und die eine niedrige Xal-Aktivität in ihrem Plasma besitzen, zeigen als Gruppe ein höheres Vorkommen von postoperativer
tiefer Venenthrombose als solche Frauen, die keine "Pille" nehmen.
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Es besteht daher ein großer Bedarf nach spezifischen Verfahren zur Bestimmung der biologischen Aktivität
von XaI im Blutplasma.
Einige Verfahren sind verfügbar, mit denen eine Bestimmung der Xal-Aktivität versucht wird- Die am häufigsten
verwendeten Verfahren basieren auf der immunologischen Bestimmung und der Inhibierung von Thrombin. Diese Verfahren besitzen
jedoch verschiedene Nachteile. Das immunologische Verfahren zeigt, obgleich es das Antigen cCp-Globulin feststellt,
nicht die biologische Aktivität des Inhibitors an. Man hat berichtet, daß das Blut bestimmter Patienten, die erblich an
der biologischen Aktivität dieses Inhibitors Mangel haben, keinen Mangel zeigt, wenn die Messungen nach dem Immuno-Verfahren
erfolgten [Sas et al, Thromb. Diath. Haemorrh. (1974), Seite 105].
Für diesen Inhibitor ist das Thrombin-Verfahren nicht spezifisch, da bei diesem Verfahren gleichzeitig die Aktivität
anderer Serumproteinase-Inhibitoren bestimmt wird [Whigham
et al, Thromb. Diath. Haemorrh. 34 (1975), Seite 365]. Es ist weiterhin gegenüber sehr geringen Mengen an Heparin und
heparinähnlichen Substanzen und Fibrinogen-Abbauprodukten,
die im Blutplasma vorhanden sind, empfindlich.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die biologische
Aktivität von XaI im Blut in vitro ohne diese Nachteile unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt
werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Blutplasmaprobe mit einem Polysaccharid-polysulfat und mit
aktiviertem Faktor X (Xa) während einer vorbestimmten Zeit inkubiert, und anschließend wird die verbleibende Menge an
Xa-Aktivität in an sich bekannter Weise bestimmt.
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Die verbleibende Menge bzw. Restmenge bzw. Residualmenge (diese Ausdrücke werden in der vorliegenden Anmeldung
synonym verwendet) an Faktor Xa kann unter Verwendung der Fibrinbildung als Endpunkt (Bestimmung der Koagulierungszeit)
in an sich bekannter ¥eise erfolgen. Sie kann ebenfalls durch Messung der Esterase-Aktivität oder amidoIytischen Aktivität
unter Verwendung geeigneter Substrate bestimmt werden.
Das Polysaccharid-polysulfat kann 0,10 bis 3,0, z.B. 0,45 bis 3,0, Sulfatgruppen/Monosaccharid-Einheit enthalten.
Bei Verwendung von Dextransulfat als Polysaccharidpolysulfat
beträgt der Substitutionsgrad der Sulfatgruppen 0,10 bis 3,0, bevorzugt 0,90 bis 3,0, pro Monosaccharid-Einheit.
Bei Verwendung von Dermatansulfat oder Heparansulfat
beträgt der Substitutionsgrad der Sulfatgruppen 0,45 bis etwa ZjO/Monosaccharid-Einheit.
Das durchschnittliche Molekulargewicht des Polysaccharid-polysulfats
ist nicht kritisch. Man kann so wasserlösliche Polysaccharid-polysulfate mit einem Molekulargewicht
von etwa 1000 bis zu mindestens 10 000 000 verwenden. Man
kann ebenfalls wasserlösliche und wasserunlösliche vernetzte Polysaccharid-polysulfate verwenden.
Gegebenenfalls kann das Polysaccharid-polysialfat an
einen wasserunlöslichen Träger wie ein vernetztes Dextran gekuppelt bzw. gebunden sein. Man kann das Polysaccharidpolysulfat
ebenfalls an das entsprechende unsubstituierte Polysaccharid kuppeln bzw. binden. In einem solchen Fall wird
der Substitutionsgrad der Sulfatgruppen auf Grundlage des substituierten Teils eines solchen Produktes berechnet.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, die Probe mit Salzlösung oder mit einem
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- r-
(6
Puffer zu verdünnen. Eine Verdünnung von mehr als etwa 1/10,
bevorzugt mehr als 1/30, wird dann verwendet. Die Störung durch Mittel, die ein Koagulations system nachteilig beeinflussen,
wird vermieden.
Die angewendete Inkubationszeit hängt von den Konzentrationen der Reaktionsteilnehmer in der Inkubationslösung
und ebenfalls von der Inkubationstemperätur ab. Die optimale Zeit kann für jeden Fall leicht bestimmt werden. Die* Inkubationstemperatur
kann im Bereich von etwa 20 bis etwa 37°C liegen.
Bei dem Verfahren ist es bevorzugt, bei einem pH-Wert
von etwa 7,0 bis 8,0 zu arbeiten. Die Mengen an Polysaccharidpolysulfat
und aktiviertem Faktor X (Xa) sind nicht kritisch. Zweckmaßigerweise werden 1 bis 2000/Ug/ml Polysaccarid-polysulfat
und 1 bis 10 Einheiten Xa/ml verwendet. Die optimalen Konzentrationen
können leicht für jeden Fall bestimmt werden.
Bei den Untersuchungen für die vorliegende Erfindung
wurde gezeigt, daß Polysaccharid-polysulfate bei der Blutkoagulation
drei Haupteigenschaften besitzen können:
(a) die Fähigkeit, die Inhibitorwirkung einer menschlichen Plasmakomponente bei dem Neutralisationsmechanismus
von Xa durch den Xa-Inhibitor zu überwinden,
(b) eine schwache heparinähnliche Aktivität,
(c) eine synergistische Wirkung auf die antikoagulierende Aktivität von Spurenmengen an Heparin.
Bei der erfindungsgemäßen Bestimmung des Xa-Inhibitors
kann es zweickmäßig sein, die heparinartige-Aktivität des P0I3
saccharid-polysulfats durch Zugabe eines Heparin-Neutralisationsmittels
wie Hexadimethrinbromid (Polybrene^ ' der Abbott
Laboratories, USA) oder Protaminsalze zu dem Substratplasma zu neutralisieren. Sonst werden die Koagulationsζeiten unverhältnismäßig
lang sein.
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Unter Anwendung des synergistischen Effekts der Polysaccharid-polysulfate auf die Antikoagulationsaktivität
von Spurenmengen an Heparin kann das erfindungsgemäße Verfahren
als ultraempfindlicher Heparintest verwendet werden. Eine geringe Menge an Polysaccharid-polysulfat, die zu dem
Testplasma gegeben wird, welche Menge selbst keine meßbare heparinartige Antikoagulationsaktivität besitzt, verstärkt
die Heparin-Antikoagulationsaktivität um das Mehrfache.
,? Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Für die Bestimmung der XaI biologischen Aktivität im Blutplasma werden die folgenden Reagentien hergestellt.
(a) Aktivierter Faktor X (Faktor Xa) aus Rinderplasma
Dieses Reagens kann nach irgendeinem in der Literatur beschriebenen
Verfahren hergestellt werden. Im allgemeinen wird eine an Faktor X reiche Fraktion aus Rinderplasma, das als BaS(K-Eluat
bekannt ist, das dann entweder mit Rüsselfs Viperngift
oder Trypsin in Anwesenheit von Calciumchlorid behandelt wird, hergestellt. Der Faktor X wird dann zum Faktor Xa aktiviert.
Das aktivierte Gemisch wird dann an einer Ionenaustauschsäule (z.B. DEAE-Cellulose) entsprechend Yin et al in
J.Biol.Chem. 243 (1968), Seite 112, zur Isolierung des von anderen Substanzen, insbesondere dem Schlangengift freien
Faktor Xa chromatographiert. Der isolierte Faktor Xa wird dann in kristallisiertem Rinderserumalbumin gemäß Yin et al
in J.Lab.Clin.Med. 81 (1973), Seite 298 (Ref.1), stabilisiert.
(B) Antikoagulans-freies Rinderplasma (AFBP), hergestellt
gemäß Yin et al (Ref.1) wird mit Cephalin (Säugetierhirn oder Sojabohnen-phosphatiden) vermischt. Dieses Gemisch
wird anschließend als AFBP-Cephalin bezeichnet.
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(c) Puffer-Mono-tris-(hydroxymethyl)-aminomethanmaleat.
Eine Konzentration von 0,02 M, pH 7,5, wird bei diesem Versuch verwendet.
0,5 ml Citrat enthaltendes menschliches Plasma werden mit Salzlösung (z.B. 0,9% NaGl) auf 1:50 verdünnt. Es wird
dann in ein Reagenzglas, das 0,4 ml Natriumsalz einer Lösung aus Dextransulfat (Molekulargewicht = 20 000, Substitutionsgrad =1,15 Sulfatgruppen/Monosaccharid-Einheit) in dem Puffer
enthält, gegeben. Die Konzentration an Dextransulfat beträgt 50/ug/ml in diesem Inkubationsgemisch. Dieses Gemisch wird
dann in einem 37°C Wasserbad 1 min vorerwärmt, dann wird 0,1 ml Faktor Xa zugegeben und dann wird eine erste Stoppuhr
angestellt.
90 see nach der Zugabe von Xa wird 0,1 ml des Inkubationsgemisches
in ein zweites, sauberes, in einem 37°C Wasserbad vorerwärmtes Reagenzglas gegeben. Nach 110 see auf der
ersten Stoppuhr wird 0,1 ml 0,03 M CaCIp in das zweite Reagenzglas
gegeben. Nach genau 120 see auf der ersten Stoppuhr werden 0,2 ml des AFBP-Cephalin-Gemisches kraftvoll in das zweite
Reagensglas geblasen und eine zweite Stoppuhr wird gleichzeitig angestellt. Die Zeit (in Sekunden), die für die Bildung
eines festen Koagulats erforderlich ist, wird dann gemessen. Eine Xal-Aktivität-Eichkurve wird dann aufgestellt, indem man
Reihendoppelverdünnungen der Plasmaprobe unter Verwendung der 1:50 Anfangsverdünnung als 100% Aktivität (Tabelle I) herstellt.
Analog wird eine andere Xal-Aktivität-Eichkurve aufgestellt, indem man unterschiedliche Anfangsplasmaverdünnungen
und Konzentrationen an Dextransulfat verwendet (Tabelle I).
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% Xal- | 25 | 2654189 | |
"f | Aktivität | 12,5 | |
100 | 6,25 | ||
unter Verwendung von 50 /ug Dextran- 50 | 0 | Koagulations- | |
• Tabelle I | sulfat/ml Inkubationsgemisch | 100 | zeit (see) |
Plasmaverdünnung bei einer | 50 | 79,5 | |
1009ii*en Xal-Aktivität | 25 | 53,0 | |
1 50 |
12,5 | 38,5 | |
1 | 0 | 31,0 | |
unter Verwendung von 33/Ug Dex- | 27,0 | ||
transulfat/ml Inkubationsgemisch | 24,5 | ||
58 | |||
39 | |||
32 | |||
27,5 | |||
24 |
Aus dieser Tabelle geht eindeutig hervor, daß eine Enzym-Inhibitor (Xa - XaI)-Zwischenwirkung mit hoher Sensitivitat
gemessen werden kann.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird unter Verwendung
einer Lösung des Natriumsalzes von Dermatansulfat
I^ =30 000 bis 50 000, Substitutionsgrad = 1,0 SuIf atgruppe/Disaccharid-Einheit) anstelle des Dextransulfats wiederholt. Man erhält die folgenden Ergebnisse.
I^ =30 000 bis 50 000, Substitutionsgrad = 1,0 SuIf atgruppe/Disaccharid-Einheit) anstelle des Dextransulfats wiederholt. Man erhält die folgenden Ergebnisse.
Tabelle II | % Xal- | 12,5 | Koagulations |
Plasmaverdünnung bei einer | Aktivität | 0 | zeit (see) |
100$6i£en Xal-Aktivität | 100 | 57,5 | |
1 Τδσ |
50 | ' 40,0 | |
unter Verwendung von 15/ug | Dermatansulfat/ml Inkubations- 25 | 27,5 | |
gemisch | 23,0 | ||
17,4 |
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Aus dieser Tabelle geht eindeutig hervor, daß eine Enzym-Inhibitor(Xa - XaI)-Zwischenwirkung mit hoher Empfindlichkeit
gemessen werden kann.
Zur Erläuterung der möglichen Bestimmung von niedrigen Heparin-Konzentrationen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird das Verfahren von Beispiel 1 mit den folgenden Ausnahmen wiederholt: .,
(a) Unverdünntes Plasma wird in dem Inkubationsgemisch
verwendet;
(b) Das Plasma enthält Heparin in einer bekannten Konzentration von 0,006 Einheiten/ml.
Die Zugabe des Natriumsalzes von Dextransulfat M^ = 20 000, Substitutionsgrad =1,15 SuIfatgruppen/Mfonosaccharid-Einheit)
bis zu einer Endkonzentration von 10/ug/ml in dem Inkubationsgemisch ermöglicht die Feststellung
einer heparinartigen Aktivität entsprechend 0,05 Einheiten/ml. Dies beweist, daß die Empfindlichkeit bei dem
Heparintest entsprechend diesen Grundsätzen ungefähr um den Faktor 10 erhöht werden kann. 10/Ug Dextransulfat zeigen
selbst keine meßbare heparinartige Antikoagulationsaktivität
bei diesem Untersuchungssystem.
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Claims (7)
1. Verfahren für die in-vitro-Bestimmung der biologischen Aktivität von Faktor Xa-Inhibitor (XaI) im Blut, dadurch
gekennzeichnet, daß die Blutplasmaprobe mit einem Polysaccharid-polysulfat und mit Faktor Xa während einer
vorbestimmten Zeitperiode inkubiert wird und danach die
Restmenge an Faktor Xa-Aktivität in an sich bekannter Weise
bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Restmenge an Faktor Xa-Aktivität unter Anwendung der Fibrinbildung als Endpunkt bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Restmenge an Faktor Xa-Aktivität durch Messung seiner
Esterase-Aktivität oder der amidolytischen Aktivität bestimmt
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch
gekennzeichnet, daß das Polysaccharid-pulysulfat 0,10 bis
3,0 Sulfatgruppen/Monosaccharid-Einheit enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharid-polysulfat ein Dextransulfat mit 0,10
bis 3»0 Sulfatgruppen/Monosaccharid-Einheit ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharid-polysulfat ein Dermatansulfat oder ein
Heparansulfat mit 0,45 bis 2,0 Sulfatgruppen/Monosaccharid-Einheit
ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polysaccharid-polysulfat an einen
wasserunlöslichen Träger gebunden bzw. gekuppelt ist.
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