DE4133946A1

DE4133946A1 - Funktioneller test und reagenz zur bestimmung von fibrinogen

Info

Publication number: DE4133946A1
Application number: DE4133946A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Fickenscher
Original assignee: Behringwerke AG
Current assignee: Siemens Healthcare Diagnostics GmbH Germany
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1993-04-15
Also published as: ATE148923T1; CA2080407A1; AU2637392A; DE59208032D1; EP0537490A2; ES2098406T3; EP0537490B1; AU659497B2; DK0537490T3; EP0537490A3; JPH05219993A; US5292664A; JP3469909B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Reagenz zur Bestimmung von Fibrinogen aus unverdünnten Plasma proben.

Fibrinogen ist ein Glykoprotein mit einem Molekularge wicht von 340 000. Proteolytische Abspaltung von Fibri nopeptid A und B durch Thrombin führt zur Bildung von Fibrinmonomeren, die zu Fibrin aggregieren. Dieser letzte Schritt in der Gerinnung des Blutes ist essentiell, da er die Bildung des Gerinnsels darstellt. Die Konzentration an Fibrinogen ist sehr variabel. Sie kann durch Verbrauch absinken (erworbener Fibrinogenmangel), sie kann aber auch in der akuten Phase einer Erkrankung, z. B. nach Verbrennungen, stark erhöht sein. Aufgrund seiner bedeu tenden Funktion für die plasmatische Gerinnung ist Fibrinogen das am häufigsten bestimmte Protein in der Gerinnungsdiagnostik. Neuere Untersuchungen zeigen, daß chronisch erhöhte Konzentrationen an Fibrinogen mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit von cardiovasculären Erkran kungen korrelieren (Cook, N.S. & Ubben D. 1990, TIPS 11: 444-451; Cooper J. & Douglas A.S. 1991, Fibrinolysis 5: 105-108).

Es sind eine Reihe von Verfahren bekannt, Fibrinogen zu bestimmen.

Verschiedene Methoden der immunologischen Bestimmungen sind bekannt, lassen aber keinen Rückschluß auf die Funktionsfähigkeit der gefundenen Moleküle zu. Sie können nicht zwischen Fibrinogen, Fibrin und Fibrin(ogen)spalt produkten unterscheiden und sind daher nur von beschränk ter Aussagekraft für den Arzt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Ebenfalls bekannt sind Verfahren, die Fällungsreaktionen mit verschiedenen Reagenzien benutzen (Macart, M. et al. 1989, Clin. Chem. 35: 211-214). Da hier kein Gerinnsel durch Thrombin erzeugt wird, kann ebenfalls nicht die funktionelle Aktivität bestimmt werden. Außerdem sind die Fällungsreaktionen sehr unspezifisch, so daß andere Pro teine miterfaßt werden und so das Ergebnis verfälschen können. Diese Verfahren haben keinen Eingang in die Routinediagnostik gefunden und sind ebenfalls nicht Gegenstand der Erfindung.

Die Methoden zur Bestimmung von funktionsfähigem Fibrino gen können in zwei wesentliche Gruppen unterteilt werden:

1. Verfahren, bei denen die Gerinnungszeit eines verdünn ten Plasmas bestimmt wird. Diese ist vom Fibrinogenge halt der Probe abhängig. Die zu bestimmende Probe muß daher soweit vorverdünnt werden, daß meßbare Gerin nungszeiten erzielt werden (Clauss, A. 1957, Acta Haemat., 17: 237-246; Vermylen C. et al. 1963, Clin. Chim. Acta 8: 418-424). Bei dieser Methode korrelieren steigende Mengen an Fibrinogen mit abnehmender Gerin nungszeit.
2. Verfahren, bei denen die Menge an erzeugtem Gerinnsel gemessen wird. Das kann z. B. dadurch geschehen, daß das Gerinnsel aus dem Testansatz isoliert, gewaschen und die darin enthaltene Menge Protein bestimmt wird (Ratnoff, O.D. und Menzie, C.A.B., 1951, J. Lab. Clin. Med. 37: 316-320). Dieses Verfahren ist sehr arbeits- und zeitaufwendig und wird daher nicht in der Routine diagnostik durchgeführt.
Auf optischen Systemen wird häufig der insgesamt erreichte Anstieg der optischen Dichte oder der Lichtstreuung beim Eintritt der Gerinnung gemessen (Inada Y. et al. 1978, Clin. Chem. 24: 351-353; Denegri E. & Prencipe L. 1982, Clin. ehem. 28: 1502-1505).

Verwandt mit letzterer Methode ist ein Verfahren welches zur Umsetzung vom Fibrinogen ein thrombinähnliches Schlangengiftenzym von Mitgliedern der Gattung Agkistro don einsetzt (EP 01 37 269). Zur Auswertung ist ein photometrisches System erforderlich, da die Aggregations rate bestimmt werden muß. Die Rate des Trübungsanstieges ist ein Maß der Fibrinogenkonzentration, ähnlich wie bei den oben aufgeführten Methoden bei denen der gesamte Signalanstieg zur Auswertung herangezogen wird. Außerdem kann hier der Zeitpunkt des Trübungsanstieges als Maß für Fibrinogenspaltprodukte herangezogen werden.

Besonders nachteilig an dem unter 1. aufgeführten Ver fahren gemäß dem Stand der Technik (Clauss, A. (1957)) ist der Umstand, daß die Proben vorher in einem zu sätzlichen Arbeitsschritt etwa 1 : 10 verdünnt werden müssen. Werden unverdünnte Proben eingesetzt, so werden durch die notwendigerweise hohen Konzentrationen an Thrombin extrem kurze und nicht mehr auswertbare Gerin nungszeiten erhalten. Bei sehr hohen Fibrinogenkonzentra tionen ist oft sogar noch ein zweiter Verdünnungsschritt und eine Wiederholungsmessung notwendig.

Würde in dieser Methode auf die Vorverdünnung verzichtet und zur Vermeidung unbrauchbar kurzer Gerinnungszeiten die Thrombinmenge herabgesetzt, mißt man Verlängerungen der Gerinnungszeit sowohl bei geringer wie bei erhöhter Fibrinogenkonzentration, so daß die gemessene Gerinnungs zeit keiner Konzentration mehr zugeordnet werden kann.

Ein weiterer Nachteil der Methode nach dem Stand der Technik ist, daß aufgrund der hohen Verdünnung nur ein sehr schwaches und kleines Gerinnsel entstehen kann. Mechanisch messende Geräte können dieses zwar erfassen, zeigen aber im Vergleich zu den Gerinnungstests, in denen unverdünntes Plasma eingesetzt wird, eine schlechte Prä zision. Die heute zunehmend eingesetzten, photometrisch arbeitenden Geräte können sehr häufig die schwachen Ge rinnsel nicht mehr zuverlässig erfassen. Daher wird auf diesen Geräten häufig nach anderen, an sich weniger günstigen und weniger aussagekräftigen Verfahren gear beitet.

Methoden die ein Gerinnsel aufarbeiten, um die enthaltene Fibrinogenmenge zu erfassen, sind zu arbeitsaufwendig und daher nicht routinetauglich.

Verfahren, die turbidimetrisch oder nephelometrisch arbeiten, sind von der Eigentrübung der Proben abhängig und liefern daher nicht immer zuverlässige Ergebnisse; sie sind auf speziell dafür ausgelegte Geräte beschränkt, was ihre allgemeine Anwendbarkeit einschränkt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, das die Möglichkeit bietet, mit den im Gerin nungs-Routinelabor gängigen Instrumenten Fibrinogen zu bestimmen, ohne daß die Probe vorbehandelt werden muß.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß dies erreicht werden kann, indem man die Aggregation des Fibrins durch einen spezifischen Inhibitor partiell hemmt. Die Gerin nung des Fibrins ist an sich gleichbedeutend mit der Aggregation der Fibrinmonomere, jedoch kann durch die ge eignete Wahl der Konzentration des Inhibitors die Gerin nungszeit so eingestellt werden, daß Proben sowohl von sehr hoher als auch von sehr niedriger Konzentration in einem praktikabel meßbaren Zeitrahmen koagulieren. Dar überhinaus wurde erreicht, daß die Differenz der Gerin nungszeit zwischen zwei gegebenen Fibrinogenkonzentratio nen deutlich größer als im Stand der Technik geworden ist. Die damit besser gespreizte Bezugskurve trägt wesentlich zu einer präzisen Bestimmung des Fibrinogens bei.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein hoher Über schuß an Thrombin oder einer Protease mit analoger Akti vität wie Batroxobin (eine Protease aus dem Gift der Schlange Agkistrodon rhodostoma) eingesetzt, so daß alles Fibrinogen sofort in lösliches Fibrin umgewandelt wird. Dadurch hängt die Gerinnungszeit nur noch von der Aggre gationsgeschwindigkeit des Fibrins ab. Diese ist bei konstanter Konzentration des Inhibitors eine Funktion der Fibrinkonzentration.

Geeignete Inhibitoren sind Peptide, die in der Struktur analog zum aminoterminalen Ende der humann Fibrin α-Kette sind. Diese Peptide, wie auch die dadurch erreichbare Inhibition der Fibrinaggregation, sind an sich bekannt (Laudano A. P. et. al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1978), 3085-3089; DE 40 14 655).

Solche Inhibitoren haben auch Eingang in verschiedene Ge rinnungs-Testsysteme gefunden, in denen die völlige Hem mung der Gerinnselbildung notwendig ist (Miragla C.C. et al. Anal. Biochem. (1985), 144, 165-171, DE 38 11 647). Sie werden immer in einem hohen Überschuß eingesetzt, um Störungen des eigentlichen, vom Clotinhibitor selbst unabhängigen Test, zu vermeiden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Konzentration so eingestellt, daß die Gerinnungszeit eine praktikable Messung der Fibrinkonzentration zuläßt, bevorzugterweise sollte die Gerinnungszeit bei einer Fibrinkonzentration von 1 g/l etwa 50 bis 150 s betragen.

Bevorzugterweise wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Gegenwart eines wasserlöslichen Polyalkohols, z. B. Polyethylenglykol 6000, gearbeitet. Dieser bewirkt, daß auch geringe Fibrinkonzentrationen noch aggregieren und somit meßbar sind. Bevorzugt ist es ferner das Verfahren in Gegenwart eines Inhibitors für Heparin, wie beispiels weise Polybren (Hexadimethrin-Bromid), Protaminsulfat oder -chlorid durchzuführen. Damit kann verhindert werden, daß das in heparinisierten Proben enthaltene AT III in Verbindung mit dem Heparin das im Reagenz enthal tene Thrombin hemmt und so den Test negativ beeinflußt.

Als Inhibitor der Fibrinaggregation werden bevorzugter weise die in der DE 40 14 655 beschriebenen Peptide verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Bestimmung von Fibrinogen, wobei die Probe unverdünnt eingesetzt wird und ein Inhibitor der Fibrinaggregation eingesetzt wird.

Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Gerinnungszeit gemessen wird.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Gerinnung durch Zusatz von Thrombin oder einer analog wirksamen Protease ausgelöst wird.

Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei im Falle der Verwendung von Thrombin dieses in einem Überschuß von mindestens 20 U pro ml Plasma zugegeben wird.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei Probe und Reagenz in einem Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 5 gemischt werden.

Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei nur ein Reagenz eingesetzt wird.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Reagenz, das bevorzugterweise 10-600 U/ml Thrombin, 20-2000 µg/ml des Aggregationsinhibitors, 0,02-0,8% eines wasserlöslichen Polyalkohols, 50 bis 250 mM Kochsalz, 20-100 mM eines Puffers, pH 7,0 bis 8,5, 2 bis 25 mM Calciumchlorid, 2 bis 100 µg einer Heparin neutralisierenden Substanz sowie Füllstoffe enthält.

Füllstoffe sind z. B. Zucker, Zuckeralkohole, Aminosäu ren, hydrisiertes Collagen oder Albumin (wie z. B. Saccharose, Mannit, Glycin, Polygeline).

Besonders bevorzugt wird ein Reagenz, das 80-300 U/ml Thrombin, 100-500 µg/ml eines Aggregationsinhibitors mit der Aminosäuren-Sequenz G-P-R-P-A-amid, 0,06-0,1% Poly ethylenglykol 6000, 100 bis 150 mM NaCl, 50 mM Tris pH 7, 8-8,3, 10 mM CaCl2, 10-20 µg/ml Polybren sowie 1% Rinderserumalbumin enthält.

Eine typische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens kann wie folgt aussehen:

Zu einer Probe, z. B. Citratplasma, das auf vorzugsweise 37°C temperiert wird, wird das 1- bis 5fache, vorzugs weise das 2fache Volumen des erfindungsgemäßen Reagenzes zugegeben.

Die Gerinnungszeit wird mit an sich bekannten Meßver fahren bestimmt.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern:

Beispiel 1 Herstellung eines geeigneten Reagenzes

Die folgenden Substanzen werden in der angegebenen Konzentration in Wasser gelöst und der pH-Wert einge stellt. Die Lösung ist dann gebrauchsfertig.

200 µg/ml Aggregationsinhibitor (G-P-R-P-A-amid), 50 U/ml Thrombin vom Rind, 0,08 % Polyethylenglykol 6000, 110 mM NaCl, 15 µg/ml Polybrene, 1% Rinderserumalbumin, 10 mM CaCl2, 50 mM Tris, pH 8,0.

Beispiel 2 Durchführung einer Fibrinogenbestimmung an verschiedenen Geräten

100 µl Citrat-Plasma wurden vorgelegt und auf 37°C tempe riert, 200 µl Reagenz nach Beispiel 1 (37°C) wurden zuge geben.

Die Tabelle 1 zeigt die Gerinnungszeiten die an Geräten mit verschiedenen Detektionsverfahren für den Gerinnungs zeitpunkt bestimmt wurden.

Tabelle 1

Gerinnungszeiten für Proben mit unterschiedlichen Fibri nogenkonzentrationen bei Messung auf unterschiedlichen Geräten. Die Geräte waren: (A) Koagulometer nach Schnitger und Gross (elektromechanisch, Fa. Amelung); (B) Fibrintimer (turbodensitometrisch, Fa. Labor); (C) Chromotimer (photometrisch, Fa. Behring); (D) Biomatic 4000 (Vibrationsdämpfung, Fa. Sarstedt).

Beispiel 3 Vergleich der Bezugskurve nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem Verfahren nach dem Stand der Technik mit Probenvorverdünnung

Proben unterschiedlicher Fibrinogenkonzentrationen wurden an einem Gerät (Fibrintimer 2-Kanal, Behring-Werke) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie mit einem kommer ziell erhältlichen Test (Multifibren®, Behringwerke) ge messen. Bei dem kommerziell erhältlichen Verfahren wird die Plasmaprobe 1 : 10 mit Puffer vorverdünnt. Zu 200 µl der verdünnten Probe werden nach 1 min Inkubationszeit 100 µl des Reagenzes gegeben und die Gerinnungszeit be stimmt. Die Fig. 1 zeigt die mit beiden Verfahren erhal tenen Gerinnungszeiten in Abhängigkeit von der Fibrinogen konzentration der Probe. (o-o) Verfahren nach Stand der Technik; (-) erfindungsgemäßes Verfahren. Bei dem bisher üblichen Verfahren lassen sich Proben im besonders hohen Bereich nicht mehr erfassen, die Datenpunkte fehlen daher.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung von Fibrinogen nach bekannten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe un verdünnt und ein Inhibitor der Fibrinaggregation ein gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerinnungszeit gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerinnung durch Zusatz von Thrombin oder einer analog wirksamen Protease ausgelöst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung von Thrombin dieses in einem Überschuß von mindestens 20 U pro ml Plasma zugegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Probe und Reagenz in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:5 gemischt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Reagenz eingesetzt wird.

7. Reagenz zur Bestimmung von Fibrinogen, dadurch gekenn zeichnet, daß es ein Peptid als Inhibitor der Fibrin- Aggregation enthält.

8. Reagenz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerinnung durch Zusatz von Thrombin oder einer analog wirksamen Protease ausgelöst wird.

9. Reagenz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Protease humanen, tierischen oder rekombinanten Ursprungs ist.

10. Reagenz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß 10-200 U/ml Thrombin, 0,02-0,8 % eines wasserlöslichen Polyalkohols, 50 bis 250 mM Kochsalz, 20-100 mM eines Puffers von pH 7,0 bis 8,5, 2 bis 25 mM Calcium chlorid, 2 bis 100 µg/ml eines Heparin-Neutralisators, 20-1000 µg/ml eines Fibrinaggregation inhibierenden Peptids sowie Füllstoffe enthalten sind.