JP2000333696A - 糖化アミンの測定方法 - Google Patents

糖化アミンの測定方法

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JP2000333696A
JP2000333696A JP11146685A JP14668599A JP2000333696A JP 2000333696 A JP2000333696 A JP 2000333696A JP 11146685 A JP11146685 A JP 11146685A JP 14668599 A JP14668599 A JP 14668599A JP 2000333696 A JP2000333696 A JP 2000333696A
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Satoshi Yonehara
聡 米原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料中の糖化アミンを、高精度で測定できる
方法を提供する。 【解決手段】 糖化アミン酸化分解酵素により、前記糖
化アミンを糖とアミンとに酸化分解し、糖酸化分解酵素
により、前記糖を酸化分解し、前記両酸化分解反応によ
る同一生成物または同一消費物の量を測定し、この測定
値から前記糖化アミンの量を決定する。例えば、糖化ア
ミンが糖化タンパク質の場合、試料をプロテアーゼで分
解した後、これをフルクトシルアミノ酸オキシダーゼで
処理し、続いてグルコースオキシダーゼで処理する。そ
して、この溶液にペルオキシダーゼおよび発色性基質を
添加して、その発色を測定すれば、図1に示すように、
従来法よりも測定感度を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、試料中に存在する
糖化タンパク質、糖化ペプチドまたは糖化アミノ酸等の
糖化アミンの量を測定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】血液中の糖化タンパク質、例えば、糖化
アルブミンや、赤血球中の糖化ヘモグロビン(以下、
「HbA1c」という)等は、生体内血糖値の過去の履
歴を反映しているため、糖尿病の診断や治療等における
重要な指標とされている。
【0003】このような糖化タンパク質の測定方法とし
ては、例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPL
C)法、ミニカラム法、免疫法、酵素法などがあげられ
る。この中でも、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ
(FAOD)を用いた酵素法は、他の測定方法に比べ、
正確かつ迅速に糖化タンパク質を測定できる方法であ
る。
【0004】このFAODを用いた糖化タンパク質の測
定方法は、例えば、FAODが作用し易いように糖化タ
ンパク質をプロテアーゼで処理し、この分解物である糖
化物にFAODを作用させ、前記FAODの触媒反応に
より生成する過酸化水素量を測定し、その測定値から糖
化タンパク質の量及び糖化率を求める方法である。
【0005】しかし、前述の酵素法によると、低濃度の
糖化タンパク質、特にHbA1cを測定することが困難
であった。HbA1cの測定のためには、赤血球の溶血
処理が必要であり、また、試薬の添加により試料は希釈
されるため、HbA1cの濃度が検出限界に至ってしま
い、測定が困難になる場合があった。さらに、前記従来
法によるHbA1cの測定においては、例えば、試料間
におけるHbA1cの濃度値が0.1%しか変化しない
場合、生成される各々の過酸化水素量により前記濃度差
を検出するには、その精度に問題があった。
【0006】これらの問題は、以下に示すような原因に
よると推測される。糖化タンパク質は、通常、N末端の
α−アミノ基、ペプチド鎖中のリジン(Lys)側鎖
基、アルギニン(Arg)側鎖基等に糖が付加してお
り、これらの糖化部分が前述のように測定される。特に
HbA1cは、通常ヘモグロビン中に2個存在するβ鎖
のN末端バリン残基(α−アミノ基)が糖化されている
ことを特徴とするため、この糖化部分を測定することに
よりその量が求められる。実際にその量を数値で表す
と、通常、健常者の血液には、分子量約65,000の
ヘモグロビン(Hb)が約130g/リットル(2mm
ol/リットル)含まれており、前記Hbのうち4%
(80μmol/リットル)がHbA1cであり、前記
測定に関与する糖化部分を含むβ鎖の濃度は160μm
ol/リットルである。このβ鎖濃度が糖化部分(糖化
されたα−アミノ基)の濃度に相当する。これを測定す
る際には、試料を100倍以上に希釈することが必要な
ため、非常に低濃度となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、糖化アミンの量や糖化率の検出限界を従来法よりも
低く設定でき、また、信頼性に優れる測定値を得ること
ができる糖化アミンの測定方法の提供である。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の測定方法は、試料中の糖化アミンを測定す
る方法であって、糖化アミン酸化分解酵素により、前記
糖化アミンを糖とアミンとに酸化分解し、糖酸化分解酵
素により、前記糖を酸化分解し、前記両酸化分解反応に
よる同一生成物または同一消費物の量を測定して、この
測定値から前記糖化アミンの量を決定することを特徴と
する。
【0009】このように、糖化アミン酸化分解酵素およ
び糖酸化分解酵素を併用すれば、1つの糖化部分に対
し、2つの同一生成物が生成され、また2つの同一消費
物が消費される。このため、本発明の測定方法は、従来
法に比べ、理論上2倍の検出感度を実現でき、より正確
に糖化アミンの測定を行うことができる。また、試料の
希釈倍率を上げても、検出可能な前記生成物濃度または
消費物濃度を保持することができるから、試料中の共存
物質の影響を希釈により軽減できるという利点もある。
【0010】本発明の測定方法において、前記同一生成
物は、過酸化水素であることが好ましい。また、前記同
一消費物は、酸素であることが好ましい。
【0011】本発明の測定方法において、測定対象物の
糖化アミンが、糖化アミノ酸、糖化タンパク質または糖
化ペプチドであることが好ましい。また、糖化アミン
が、糖化タンパク質または糖化ペプチドの場合は、予め
前記糖化アミンをプロテアーゼで分解してから、その分
解物と糖化アミン酸化分解酵素とを反応させることが好
ましい。
【0012】試料には最初からグルコース等の糖酸化分
解酵素の基質が存在する場合があるが、前記基質と前記
糖酸化分解酵素との反応によって発生する過酸化水素や
消費される酸素が測定精度に影響を与えるおそれがあ
る。これを回避するために、本発明の測定方法におい
て、糖化アミンと糖化アミン酸化分解酵素とを反応させ
る前に、試料中に存在する糖酸化分解酵素の基質を消去
することが好ましく、その手段としては、試料に前記糖
酸化分解酵素を添加することが好ましい。
【0013】本発明の測定方法において、前記糖酸化分
解酵素が、グルコースオキシダーゼ(以下、「GOD」
という)、β−ガラクトシダーゼ、ピラノースオキシダ
ーゼからなる群から選択された少なくとも一つの酸化酵
素であることが好ましい。
【0014】また、糖化アミンが糖化タンパク質等の場
合、グルコースにより糖化されていることが多いため、
糖化アミンの酸化分解により生成される糖が、グルコソ
ンであることが好ましく、この場合、前記糖酸化分解酵
素は前記GODが特に好ましい。
【0015】本発明の測定方法において、前記糖を酸化
分解するために、前記糖酸化分解酵素を反応溶液に、濃
度1,000〜5000,000U/リットルの範囲に
なるように添加することが好ましく、特に好ましくは、
10,000〜1000,000U/リットルの範囲で
ある。
【0016】本発明の測定方法において、糖化アミン酸
化分解酵素が、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(F
AOD)であることが好ましい。
【0017】本発明の測定方法において、過酸化水素量
の測定が、ペルオキシダーゼと前記ペルオキシダーゼに
より酸化される基質とを用いた測定であることが好まし
い。
【0018】前記酸化される基質は、酸化により発色す
る基質(以下、「発色性基質」という)であることが好ま
しい。前記発色性基質としては、N−(カルボキシメチ
ルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミ
ノ)ジフェニルアミンナトリウム(例えば、DA−6
4:和光純薬社製等)等の高感度発色剤であることが好
ましいが、これには特に制限されず、この他にも、例え
ば、オルトフェニレンジアミン(OPD)、トリンダー
試薬とアミノアンチピリンとを組み合わせた発色性基質
等が使用できる。
【0019】これらの本発明の測定方法において、測定
対象物は、糖化アミンであれば特に制限されないが、前
述のように糖化タンパク質、糖化ペプチドまたは糖化ア
ミノ酸であることが好ましい。前記糖化タンパク質とし
ては、例えば、HbA1c、糖化アルブミン、糖化グロ
ブリン、糖化カゼイン等があげられる。また、血液中の
糖化タンパク質を測定することは、糖尿病の診断に有用
であることから、測定対象試料は、血液であることが好
ましい。しかし、例えば、糖化タンパク質は、全血、血
漿、血清、血球等および尿等の生体試料や、ジュース等
の飲料水、醤油、ソース等の食料等にも含まれるため、
測定対象試料は、特に制限されない。
【0020】なお、本発明の測定方法は、例えば、測定
キットに適用することが好ましく、これにより、本発明
の測定方法を簡便かつ迅速に行なうことができる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の測定方法において使用で
きるFAODとしては、下記式(化1)に示す反応を触
媒するFAODであることが好ましい。
【0022】
【化1】R1−CO−CH2−NH−R2 + H2O +
2→R1−CO−CHO + NH2−R2 + H2
2
【0023】前記式(化1)において、R1は、水酸基
もしくは糖化反応前の糖に由来する残基(糖残基)を意
味する。前記糖残基(R1)は、反応前の糖がアルドー
スの場合はアルドース残基であり、反応前の糖がケトー
スの場合、ケトース残基である。例えば、反応前の糖が
グルコースの場合は、アマドリ転位により、反応後の構
造はフルクトース構造をとるが、この場合、糖残基(R
1)は、グルコース残基(アルドース残基)となる。こ
の糖残基(R1)は、例えば、 −[CH(OH)]n−CH2OH で示すことができ、nは、0〜6の整数である。
【0024】前記式(化1)において、R2は、特に制
限されないが、糖化アミンが糖化アミノ酸、糖化ペプチ
ドまたは糖化タンパク質の場合、α−アミノ基が糖化さ
れている場合と、それ以外のアミノ基が糖化されている
場合とで異なる。
【0025】前記式(化1)において、α−アミノ基が
糖化されている場合、R2は、下記式(化2)で示すア
ミノ酸残基またはペプチド残基である。
【0026】
【化2】−CHR3−CO−R4
【0027】前記式(化2)において、R3はアミノ酸
側鎖基を示し、R4は水酸基、アミノ酸残基またはペプ
チド残基を示し、例えば、下記式(化3)で示すことが
できる。下記式(化3)において、nは、0以上の整数
であり、R3は、前述と同様に、アミノ酸側鎖基を示
し、アミノ酸側鎖基は全て同一でも、異なっていても良
い。
【0028】
【化3】−(NH−CR3H−CO)n−OH
【0029】また、前記式(化1)において、α−アミ
ノ基以外のアミノ基が糖化されている(アミノ酸側鎖基
が糖化されている)場合、R2は下記式(化4)で示す
ことができる。
【0030】
【化4】−R5−CH(NH−R6)−CO−R7
【0031】前記式(化4)において、R5は、アミノ
酸側鎖基のうち、糖化されたアミノ基以外の部分を示
す。例えば、糖化されたアミノ酸がリジンの場合、R5
は −CH2−CH2−CH2−CH2− であり、例えば、糖化されたアミノ酸がアルギニンの場
合、R5は、 −CH2−CH2−CH2−NH−CH(NH2)− である。
【0032】また、前記式(化4)において、R6は、
水素、アミノ酸残基またはペプチド残基であり、例え
ば、下記式(化5)で示すことができる。なお、下記式
(化5)において、nは0以上の整数であり、R3は、
前述と同様にアミノ酸側鎖基を示し、アミノ酸側鎖基は
全て同一でも、異なっていても良い。
【0033】
【化5】−(CO−CR3H−NH)n−H
【0034】また、前記式(化4)において、R7は、
水酸基、アミノ酸残基またはペプチド残基であり、例え
ば、下記式(化6)で示すことができる。なお、下記式
(化6)において、nは0以上の整数であり、R3は、
前述と同様にアミノ酸側鎖基を示し、アミノ酸側鎖基は
全て同一でも、異なっていても良い。
【0035】
【化6】−(NH−CHR3−CO)n−OH
【0036】本発明の測定方法において、前記糖酸化分
解酵素が酸化分解する糖は、前記式(化1)において、
1−CO−CHOで示される糖である。ただし、この
場合、R1は、糖残基を示し、水酸基は含まない。この
糖と前記糖酸化分解酵素との反応は、下記式(化7)に
示す反応であると推測される。下記式(化7)におい
て、R1は、前述のように糖残基であり、例えば、−[C
H(OH)]n−CH2OHで示すことができ、nは、0
〜6の整数である。
【0037】
【化7】R1−CO−CHO + H2O + O2→R1
−CHO +CO2 + H22
【0038】つぎに、本発明の測定方法について、前記
糖化アミン酸化分解酵素としてFAOD、糖酸化分解酵
素としてGODをそれぞれ用いて、血球中の糖化タンパ
ク質を測定する例をあげて説明する。
【0039】まず、全血から遠心分離等の常法により血
球画分を分離し、これを溶血する。この溶血方法は、特
に制限されず、例えば、界面活性剤を用いる方法、超音
波による方法、浸透圧の差を利用する方法等が使用でき
る。この中でも、操作の簡便性等の理由から、界面活性
剤を用いる方法が好ましい。
【0040】前記界面活性剤としては、例えば、Tri
tonX−100、Tween−20、Brij35等
が使用できる。前記界面活性剤による処理条件は、通
常、処理溶液中の血球濃度が、1〜10体積%の場合、
前記処理溶液中の濃度が0.1〜1重量%になるように
前記界面活性剤を添加し、室温で、5秒〜1分程度攪拌
すればよい。
【0041】つぎに、前記溶血試料に対し、プロテアー
ゼ処理を行う。前記プロテアーゼの種類は、特に制限さ
れず、例えば、プロテアーゼK、ズブチリシン、トリプ
シン、アミノペプチダーゼ、パパイン等が使用でき、こ
の他にも、例えば、糖化アミノ酸遊離酵素等が使用でき
る。前記プロテアーゼ処理は、通常、緩衝液中で行わ
れ、その処理条件は、使用するプロテアーゼの種類、糖
化タンパク質の種類およびその濃度等により適宜決定さ
れる。
【0042】プロテアーゼとしてトリプシンを用いて、
前記溶血試料を処理する場合、通常、反応液中のプロテ
アーゼ濃度100〜6,000U/リットル、反応液中
の血球濃度0.2〜5体積%、反応温度20〜50℃、
反応時間10分〜20時間、pH6〜9の範囲である。
また、前記緩衝液の種類も特に制限されず、例えば、ト
リス塩酸緩衝液、リン酸緩衝液、EPPS緩衝液、PI
PES緩衝液等が使用できる。
【0043】つぎに、前記プロテアーゼ処理により得ら
れた分解物を、FAODで処理する。このFAOD処理
により、前記式(化1)に示す反応が触媒される。
【0044】このFAOD処理は、前記プロテアーゼ処
理と同様に緩衝液中で行うことが好ましく、前記緩衝液
としては、特に制限されず、前記プロテアーゼ処理と同
様の緩衝液が使用できる。
【0045】つぎに、前記FAOD処理物を、GODで
処理する。これにより、前記FAOD処理で過酸化水素
と共に生成された糖を酸化分解し、さらに過酸化水素を
生成させる。前記FAOD処理とこのGOD処理とによ
り、理論的には1モルの糖化アミノ酸残基から2モルの
過酸化水素が生成されることになる。
【0046】このGOD処理は、前述のように、GOD
を反応溶液に、濃度1,000〜5000,000U/
リットルの範囲になるように添加することが好ましく、
反応条件は、通常、温度15〜37℃の範囲、反応時間
1〜30分の範囲である。また、前記プロテアーゼ処理
や前記FAOD処理等と同様に緩衝液中で行うことが好
ましい。前記緩衝液としては、例えば、トリス塩酸緩衝
液、リン酸緩衝液、EPPS緩衝液、PIPES緩衝
液、クエン酸緩衝液等の緩衝液が使用できるが、操作の
簡便性等の点から、前記プロテアーゼ処理や前記FAO
D処理と同じ緩衝液を使用することが好ましい。
【0047】そして、前記FAOD処理で生成した過酸
化水素と、前記GOD処理で生成した過酸化水素とを、
PODおよび前記PODの発色性基質を用いた酸化還元
反応を利用して測定する。
【0048】前記酸化還元反応は、通常、緩衝液中で行
われ、その条件は、過酸化水素濃度等により適宜決定さ
れる。また、前記緩衝液は、特に制限されず、前記FA
OD処理およびGOD処理等と同様の緩衝液等が使用で
きる。
【0049】なお、前記過酸化水素量は、前記ペルオキ
シダーゼ等を用いた酵素的手法の他に、例えば、電気的
手法により測定することもできる。
【0050】前記発色性基質を用いた場合は、その発色
(反応液の吸光度)を分光光度計で測定することによ
り、過酸化水素の濃度を測定でき、これから試料中の糖
化タンパク質濃度を知ることができる。このように、本
発明の測定方法によれば、測定対象物を高精度で測定で
きる。
【0051】この測定において、各処理工程は、前述の
ように別々に行ってもよいが、例えば、以下に示すよう
な組み合わせで同時に行ってもよい処理工程がある。 1:溶血処理+プロテアーゼ処理 2:プロテアーゼ処理+FAOD処理 3:FAOD処理+GOD処理 4:FAOD処理+GOD処理+POD酸化還元処理 5:プロテアーゼ処理+FAOD処理+GOD処理+P
OD酸化還元処理
【0052】また、前記FAODと、GODと、POD
および発色性基質の添加順序も、特に制限されない。
【0053】また、試料中にGODとの反応により過酸
化水素を生成する物質(GOD基質)が存在する場合
は、前記FAOD処理等を行う前に、試料(例えば、血
球の場合は溶血試料)の前処理として、予め前記試料に
GODを添加して、前記GOD基質を消去させてもよ
い。また、この前処理において十分量のGODを試料に
添加すれば、後で行うFAOD処理物に対するGOD処
理において、再度GODを添加しなくてもよい。この場
合は、GODを反応液に、濃度1,000〜5000,
000U/リットルの範囲になるように添加することが
好ましい。
【0054】前記試料の前処理によって生じた過酸化水
素は、例えば、溶血試料中に最初から存在するカタラー
ゼにより消去させてもよいし、別途カタラーゼを添加し
て消去させてもい。なお、前記試料の前処理を行い、か
つ前処理によって生成した過酸化水素を前記カタラーゼ
により消去した場合、このカタラーゼによって、後に行
うFAOD処理およびGOD処理で生成する過酸化水素
が消去されることを防ぐために、FAODの添加と共
に、過剰量のPODおよび発色性基質を添加することが
好ましい。この場合、PODは、前記カタラーゼの添加
量(U)に対し、5〜100倍の活性(U)量を添加す
ることが好ましい。
【0055】
【実施例】(実施例1および比較例1)各濃度のフルク
トシルバリン(以下、「FV」という)溶液10μl
に、下記GOD溶液40μlをそれぞれ添加した。そし
て、これらの溶液に、下記酸化還元反応液A 50μl
をそれぞれ添加して酸化還元反応を開始し、各反応液の
主波長694nm、副波長884nmにおける吸光度
を、生化学自動分析装置JCA−BM8(日本電子社
製)を用いて測定した。また、前記GOD溶液の代わり
に水(D.W)を用いた以外は、前述の方法と同様にし
て吸光度の測定を行ったものを比較例1とした。これら
の結果を、表1および図1のグラフに示す。同図は、F
Vの終濃度と吸光度との関係を示すグラフであり、同図
において●はGOD処理したもの(実施例1)、はGO
D未処理(D.W添加)のもの(比較例1)を示す。
【0056】(FV溶液)バリン(ペプチド研究所社
製)とグルコースとを用いて、定法によりFVを調製し
た。そして、前記FVを、所定の濃度(62.5、12
5、250、500、1000μmol/リットル)に
なるように蒸留水に添加した。
【0057】(緩衝液)100mM NaH2PO4溶液
と、100mM K2HPO4溶液とを混合して、100
mMリン酸緩衝液(pH8.0)を調製した。
【0058】 (酸化還元反応液Aの組成) DA64(和光純薬社製) 40μmol/リットル POD(TypeIII:東洋紡社製) 200KU/リットル FAOD(旭化成社製) 10KU/リットル 緩衝液 100mmol/リットル
【0059】(GOD溶液)GOD(東洋紡社製)を
2,000KU/リットルの濃度になるように精製水に
溶解した。
【0060】(実施例2および比較例2)前記実施例1
で使用した前記酸化還元反応液Aにおいて、前記リン酸
緩衝液の代わりに、100mMトリス塩酸緩衝液(pH
7.0)を使用した以外は、実施例1と同様にして吸光
度の測定を行った。また、前記GOD溶液の代わりに水
を、前記リン酸緩衝液の代わりに前記トリス塩酸緩衝液
をそれぞれ用いた以外は、実施例1と同様にして測定を
行ったものを比較例2とした。これらの結果を、表2お
よび図2のグラフに示す。同図は、FVの終濃度と吸光
度との関係を示すグラフであり、同図において●はGO
D処理したもの(実施例2)、はGOD未処理(D.W
添加)のもの(比較例2)を示す。
【0061】
【表1】 FV終濃度 実施例1 比較例1 (μmol/リットル) (Abs.) (Abs.) 0 0 0 0.625 0.045 0.038 1.25 0.098 0.076 2.5 0.208 0.151 5.0 0.444 0.304 10.0 0.950 0.623
【0062】
【表2】 FV終濃度 実施例1 比較例1 (μmol/リットル) (Abs.) (Abs.) 0 0 0 0.625 0.021 0.010 1.25 0.078 0.047 2.5 0.204 0.126 5.0 0.476 0.292 10.0 1.097 0.662
【0063】前記表1、2および図1、2に示すよう
に、実施例では、GOD処理を行ったことにより、生成
された過酸化水素量を示す吸光度が比較例に比べて増加
した。また、その検出感度は、比較例に対して、実施例
1では約1.5倍、実施例2では約1.7倍であった。
この結果より、本発明の測定方法によれば、測定精度を
向上できることがわかる。
【0064】
【発明の効果】以上のように、本発明の測定方法によれ
ば、試料中の糖化アミンを、簡便かつ高精度で測定でき
る。このため、本発明の測定方法を、例えば、赤血球中
のHbA1cの測定の際に適用すれば、従来よりも測定
精度が向上し、HbA1cの糖尿病診断等の指標物質と
しての重要性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の測定方法の一実施例において、試料中
のFV濃度と吸光度との相関関係を示したグラフであ
る。
【図2】本発明の測定方法のその他の実施例において、
試料中のFV濃度と吸光度との相関関係を示したグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/72 G01N 33/72 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料中の糖化アミンを測定する方法であ
    って、糖化アミン酸化分解酵素により、前記糖化アミン
    を糖とアミンとに酸化分解し、糖酸化分解酵素により、
    前記糖を酸化分解し、前記両酸化分解反応による同一生
    成物または同一消費物の量を測定して、この測定値から
    前記糖化アミンの量を決定する測定方法。
  2. 【請求項2】 糖酸化分解酵素を反応溶液に、濃度1,
    000〜5000,000U/リットルの範囲になるよ
    うに添加する請求項1に記載の測定方法。
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