JP2000501296A - ヘパリン含有量の測定方法 - Google Patents
ヘパリン含有量の測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、下記工程を包含するヘパリン含有量の測定方法に関する:(a)既知濃度の発色源性基質(S)、既知濃度の抗トロンビン(AT)および未知ヘパリン濃度を有する試料を含有する混合物に、既知量のトロンビン(FIIa)または活性化した凝固因子X(FXa)を添加する工程、ここでFIIaまたはFXaの量は、存在するSの多くて20%、好ましくは多くて10%を、存在するFIIaまたはFXaの全部を不活性化するのにATが要する時間中に反応させるように選択する;(b)生じる反応を進行させ、次いで反応完了後に、反応した発色源性基質の最終濃度([pNA]final)を測定する工程、(c)見出された[pNA]finalを用いて、FIIaまたはFXaとATとの反応の速度定数(Kdec)を決定する工程:および(d)ヘパリン濃度に対するKdecの予め作成された計算曲線から、このようにして見出されたKdec値を用いて、試料中のヘパリン濃度を決定する工程。
Description
【発明の詳細な説明】
ヘパリン含有量の測定方法
本発明は、ヘパリン含有量、特に血漿中のヘパリン含有量の測定方法に関する
。
凝固因子XおよびIIは、血液凝固メカニズムにおいて重要な役割を演じる。
血液凝固メカニズムの内在素と外在素とは、凝固因子Xで出会う。活性化した因
子X(FXa)の影響下に、因子II(プロトロンビン)は、活性化され、II
a(FIIaまたはトロンビン)を形成する。トロンビンは次いで、フィブリノ
ーゲンのフィブリンへの変換を触媒し、その結果として、血液凝固が実際に生じ
る。
FXaおよびFIIaの両方の重要なインヒビターは、抗トロンビンIII(
AT)であり、この蛋白質は、血漿で生じ、また不可逆的様相で複合体の形成を
伴い、FXaおよびFIIaを不活性化する。すなわち、ATは、血液凝固を抑
制する。ATがFXaまたはFIIaと不可逆性複合体を形成する反応速度を増
大させることによって、ヘパリンはATの不活性化作用を強化することが知られ
ている。
ヘパリンは、2000から40,000以上まで変化する分子量を有する多糖
類の混合物である。活性ヘパリンは、2種の相違するタイプの活性分子、すなわ
ち5400ダルトン以上の分子量を有するヘパリン分子(ACLM)および54
00ダルトンまたはそれ以下の分子量を有するヘパリン分子(BCLM)から構
成されていることが知られている。ACLM分子は、抗−FXa活性および抗−
FIIa活性の両方を有し、他方、BCLM分子は、抗−FXa活性のみを有す
る。この理由で、抗−FIIa活性と抗−FXa活性との間の比は、ヘパリン混
合物中の多糖類鎖の分布に依存する。
従って、本発明の目的は、中でも、ACLM分子およびBCLM分子の総合ヘ
パリン含有量および個別の含有量を測定することができる方法を提供することに
ある。
試料のヘパリン含有量の測定方法は、公知である。一例として、抗−トロンビ
ン試験、抗−FXa試験、活性化した部分的トロンボプラスチン時間(APTT
)を測定する試験、およびFXaまたはFIIaの分解を測定する各種試験があ
る。上記諸試験の結果は、多くの場合、血漿試料における無作為の変化により影
響される。この理由で、採取された各血漿試料について、ヘパリン標準量に対す
る計算が必要である。これらの方法において、標準値を用いる試験の結果は、被
験試料毎に、同一方法で変化するものと見做される。しかしながら、これは常時
、実際には起きない。この重要な原因は、ヘパリンが2つの相違するタイプの活
性分子からなるという、上記の事実にある。抗−FIIa活性と抗−FXa活性
との間の比は、ヘパリン中の多糖類鎖の分布に依存する。抗凝固作用は、存在す
る抗−FIIa活性の量に依存する。抗−FIIa活性対抗−FXa活性比は、
各試料毎に、および各試料標本毎に変化し、またヘパリンのタイプおよび測定が
行われた後の時間に依存することから、ACLMとBCLMとを区別しない試験
の結果は、試験結果の不正確な解釈を導く。各種試験は、抗−FIIa活性と抗
−FXaとの間の比の変化にはほとんど反応せず、患者の血栓形成挙動
(thrombotic behaviour)について、結論を引き出すこと
が困難である。
従って、本発明の目的はまた、上記2種のタイプのヘパリン分子を区別するこ
とができる、試料中のヘパリン含有量の測定方法にある。
さらにまた、US5,308,755には、未知ヘパリン濃度を有する試料を
、ATおよび因子Xaまたはトロンビン用の基質と混合する、ヘパリン濃度の測
定方法が記載されている。次いで、この試料に、当該酵素がATによって不活性
化され、また基質の一部が、その濃度を測定することができる生成物に変換され
る方法で、因子Xaまたはトロンビンを添加する。
上記刊行物によると、酵素に対して高い親和性を有する基質、例えばS223
8およびS2222が使用される。この結果として、測定値が最終レベルに達す
る前に、比較的長い時間を要する。さらに、この方法では、ATによる酵素阻害
速度定数を測定することはできず、従ってヘパリンの活性にかかわる結論を引き
出すことはできない。
従って、本発明の目的はさらにまた、比較的迅速に、また簡単に実施すること
ができ、また絶対的結果を提供する、試料中のヘパリン活性の測定方法を提供す
ることにある。
この目的およびその他の目的は、本発明に従い達成される。
従って、本発明は、ヘパリン含有量の測定方法に関し、この方法は、下記工程
を包含する:
(a)既知濃度の発色源性基質(S)、既知濃度の抗トロンビン(AT)およ
び未知ヘパリン濃度を有する試料を含有する混合物に、既知量のトロンビン(F
IIa)または活性化した凝固因子X(FXa)を添加する工程、ここでFII
aまたはFXaの量は、存在するSの多くて20%、好ましくは多くて10%を
、存在するFIIaまたはFXaの全部を不活性化するのにATが要する時間中
に、反応させるように選択されている;
(b)生じる反応を進行させ、次いで反応終了後に、反応した発色源性基質の
最終濃度([pNA]final)を測定する工程、
(c)見出された[pNA]finalを用いて、下記関係式を使用し、FIIa
またはFXaとATとの反応の速度定数(Kdec)を決定する工程:
(式中、
Km=ミカエリス定数=(Kcat+K-1)/K1 (2)
Kcat=中間複合体FIIa−SまたはFXa−Sからの生成物pNAの生成
にかかわる速度定数、
K1=FIIaまたはFXaおよびSからの中間複合体FIIa−SまたはF
Xa−Sの生成にかかわる速度定数、
K-1=中間複合体FXa−SまたはFIIa−SのFXaまたはFIIaおよ
びSへの分解にかかわる速度定数、
[S]=基質の初期濃度、
[AT]=ATの初期濃度、および
[E]=FXaまたはFIIaの初期濃度)、
および
(d)ヘパリン濃度に対するKdecの予め作成された計算曲線から、このよう
にして見出されたKdec値を用いて、試料中のヘパリン濃度を決定する工程。
上記方法は、全体を通して温度をほぼ一定にする。
本発明による方法の格別の利点は、終点測定法であること、従って時間−独立
性であることにある。これに対して、現在まで知られている方法の多くは、進行
中の反応からの一時的記録または一連の一時的記録に基づいている。もう一つの
格別の利点は、多くの試料中のヘパリン濃度を、複数個の凹部(一般に、96個
)を有する微量滴定(microtitre)プレートを用いることによって、
同時的に測定することができることにある。さらにまた、本発明による方法は、
測定を血漿に対して直接行うことができるという格別の利点を有する。この目的
のためには、血漿を適当な緩衝液で稀釈するだけでよい。
本発明による方法の工程(a)において、S、ATおよび未知ヘパリン濃度を
有する試料の混合物に、既知量のFIIaまたはFXaを添加する。FIIaま
たはFXaを添加した結果として、2つの反応が生じる:
SのpNAへの変換は、ミカエリス−メンテン速度論に従って進行するものと
推測される。このことは、SがFIIa/FXaに対して大過剰に存在しなけれ
また、ATとFIIaまたはFXaとの反応は、二次元(second ord
er)プロセスであると推測される。ミカエリス定数Kmは、反応式(4)のた
めに測定される(関係式(2)参照)。「一定」の[S]を保証するために、存
在するSの多くて20%のみを、好ましくは多くて10%のみを変換しなければ
ならない。
すでに上記したように、ヘパリンが、一方でFXaまたはFIIaと、他方で
、
ATと、不可逆性複合体を形成する反応速度を実質的に増大させることは知られ
ている。正しい条件が造り出された場合、速度定数Kdecの増大は、ヘパリン濃
度の増加に直接比例する。この結果として、Kdecを測定することによって、試
料中のヘパリン濃度を測定することができる。
正しい速度論的性質を有するかぎり、既知の全部の発色源性基質を、発色源性
基質として使用することができる。適当な基質の加水分解中に、p−ニトロアニ
リド(pNA)が通常、遊離される。遊離したpNAの量は、405nmの波長
で、分光光度測定法により測定することができる。しかしながら、実際に、あま
り適当ではない或る種の基質を用いる実施例もある。酵素(すなわち、FIIa
またはFXa)に対する基質の親和性は、ヘパリン測定に影響する。実際に、こ
の親和性が大きいほど、不可逆性複合体の形成の結果として、ATにより不活性
化させる酵素の全部の取り込みに、より長い時間を要する。換言すれば、FII
aまたはFXaに対して大きい親和性を有する発色源性基質を使用することは、
反応を完了させるために、反応(3)でより長い時間を要することを意味する。
これは、ヘパリン測定がより長い時間を要することを意味する。従って、好まし
くは、FIIaまたはFXaに対してあまり大きくない親和性を有する基質が使
用される。非常に好適な基質の例には、(メチルスルホニルエチル)オキシカル
ボニルバリルアルギニン p−ニトロアニリド(Msc−Val−Arg−pN
A)およびマロニル−α−アミノイソブチリルアルギニン p−ニトロアニリド
メチルエステル モノクロライド(SQ68)がある。
従って、好適態様に従う場合、未知ヘパリン濃度を有する試料として、稀釈し
た血漿を、本発明による方法で使用する。この場合、ヘパリン濃度が計算曲線の
中央部分に適応するように、この血漿を稀釈すると好ましい。実施上で、これは
、血漿を20〜100倍、好ましくは30〜75倍に稀釈すべきことを意味する
。この結果として、最終試料(すなわち、稀釈した試料)中のヘパリン濃度は通
常、0.05U/mlよりも多くない。この単位U/ml(1mlあたりの単位
)は、ヘパリン濃度を表わすための標準単位であり、一般に使用されている。上
記単位の意味および測定方法は、Merton R.E.,Curtis A.
D.およびThomas D.P.による、「活性化した部分的トロンボプラス
チン時
間および英国薬局方試験により得られるヘパリン力価推定の比較」(A com
parison of heparin potency estimates
obtained by activated partial throm
boplastin time and British pharmacop
oeial assays)、 Thromb.Haemost.,1985;
53:116〜117に記載されている。
本方法の工程(b)において、上記反応(3)を優先して進行させる。この反
応が完了した時点で、反応(4)はまた、もはや進行しない。通常、反応剤の量
は、反応(3)が30分間以内に完了するように選択するが、より長い反応時間
を用いても、均等に良好な結果を得ることもできる。何故に反応時間があまり長
くない方が好ましいかの理由は、実用上で許容される時間間隔内に、完全なヘパ
リン測定を行うことができるべきであるという事実にある。反応(3)を完了ま
で進行させ、従ってまた、反応(4)を停止させた後に、反応した発色源性基質
の最終濃度を測定する。この反応した基質は通常、元の基質の加水分解によって
得られ、分光光度測定によって決定することができる。すでに上記したように、
発色源性基質は、FIIaまたはFXaにより加水分解され、このプロセスで、
p−ニトロアニリド(pNA)が遊離される。実際に、pNAの最終濃度[pN
A]finalは、405nmの波長における分光光度測定によって、容易に測定す
ることができる。
次に、工程(c)において、FIIaまたはFXaとATとの反応の速度定数
(Kdec)を、上記関係式(1)を使用し、このようにして見出された[pNA
]finalを用いて決定する。発色源性基質の酵素による加水分解の速度定数Kcat
およびKmは、いわゆるラインウィーバー−バークのプロットから決定すること
ができ、これは、基質濃度の逆数(1/[S]、横軸)を、pNaが形成される
速度の逆数(1/v、縦軸)に対してプロットされたものである。この直線は、
1/Kmで横軸を横切り、従ってKmは容易に決定することができる。この直線
は、1/Vmaxで縦軸を横切る。ここで、Vmax=Kcat*[E]であり、[E]
はFIIaまたはFXaの初期濃度である。この図面からVmaxを読み取
り、次いで既知[FIIa]または[FXa]で割り算することによって、Kca t
値が得られる。これは全て既知である。[S]、[AT]および[E]は既知
であるから、1n[AT]/([AT]−[E])を計算することができる。上
記したように、[pNA]finalは、分光光度測定によって決定することができ
る。
工程(d)において、試料中のヘパリン濃度は、Kdecについて見出された数
値を用いて、ヘパリン濃度に対する予め作成されたKdecの計算曲線から決定す
ることができる。この計算曲線(すなわち、検量線)は、それ自体公知の方法で
プロットすることができる。この計算曲線をプロットする際、試験それ自体に使
用される反応剤と同一の反応剤を使用すべきである。この方法で、試験の精度は
実際に、最適になる。この計算曲線を、測定されるpNA濃度がヘパリン濃度に
強く依存するようなヘパリン濃度領域でプロットしておくと好ましい。実際に、
ATによるFIIa不活性化のKdecの測定は、Kdecが200,000(Ms)-1
よりも小さい、好ましくは100,000(Ms)-1よりも小さい場合に、良
好な信頼度を有する。ATによるFXa不活性化のKdecの測定は、Kdecが10
0,000(Ms)-1よりも小さい、好ましくは50,000(Ms)-1よりも
小さい場合に、充分な信頼度をもって見出されている。これらの限界は、ヘパリ
ン測定が良好な結果をもたらす濃度範囲を決定する。標準ヘパリンの場合、抗−
FIIa試験は、ヘパリン濃度範囲が0〜0.04U/ml)好ましくは0〜0
.02U/mlである場合に、非常に良好な結果をもたらすものと見做されヘる
。抗−FXa測定の場合には、計算曲線の作成において、0〜0.08U/ml
好ましくは0〜0.04U/mlの濃度範囲を、申し分なく使用することができ
る。いうまでもなく、試料はまた、そのヘパリン濃度を計算曲線が作成された範
囲と同一範囲にあるように、稀釈されることが好ましい。従って、ヘパリン濃度
が0〜0.04U/mlであるように試料を稀釈した場合に、最良の結果が得ら
れる。
種々の反応速度および速度定数は、温度に依存することから、この方法の工程
全部にわたり、温度をほぼ一定にすることは重要である。
ヘパリンのACLM分子およびBCLM分子のそれぞれの濃度値を得るために
は、本発明による方法を、FXaおよびFIIaを別々に用い工程(a)〜(d
)を包括的に行う方法で、行う。この場合、抗−FIIa活性は、5400ダル
トンよりも多い分子量を有するヘパリン区分(ACLM分子)に存在する。抗−
FXa活性は、2800ダルトンまたはそれ以上の分子量を有するヘパリン区分
に存在する。抗−FIIa活性および抗−FXa活性は両方ともに、その活性は
ヘパリン分子の大きさに強く依存する。ヘパリンは種々の大きさの分子の混合物
であるから、ACLM分子の量およびBCLM分子の量は、試料中の抗−FII
a活性および抗−FXa活性のみを測定することによっては、容易に決定するこ
とはできない。しかしながら、抗−FIIa活性−抗−FXa活性比は、ヘパリ
ン分子の分子量が小さくなるほど減少する。5400ダルトン未満で、この比は
ゼロであり(すなわち、抗−FIIa活性は存在しない)、他方、8000ダル
トンより大きいと、この比は約3であることが見出された。
本発明を、下記例を引用して説明する。
例
発色源性基質Msc−Val−Arg−pNAのヒトFIIaによる加水分解
の速度論定数KcatおよびKmを、37℃で測定した。このために、Msc−V
al−Arg−pNAの加水分解の速度を、上記温度で、FIIaの濃度の関数
として測定した。これらの結果を表1および図1に示す。 使用溶液は、Msc−Val−Arg−pNA(=S)の5mM溶液、
NaCl 175mM、トリスHCl(pH7.9)50mMおよびオヴァルブ
ミン2mg/mlを含有する緩衝溶液(BOA)、並びに精製ヒトFIIa4.
30μM溶液であった。基質濃度[S]は、この反応混合物の光学密度を316
nmで測定し、次いでSの固有定数(=12900)で割り算することによって
決定した。FIIa、FXaおよびATの濃度はまた、この方法で決定すること
ができるが、この場合の測定は、280nmで行い、また割り算を各蛋白質にか
かわる定数(公知)により行う。各加水分解速度は、405nmで60秒間、p
NA濃度を分光光度測定により測定することによって、2回、測定した。
図1から、37℃におけるMsc−Val−Arg−pNAのFIIaによる
加水分解の速度諭定数は、
Vmax=28.38μM/分、すなわちKcat=1.117/秒、
および
Km=1.011mM
であると推定することができる。
同様の方法で、Msc−Val−Arg−pNAのFXaによる加水分解にか
かわる速度論定数を測定し、下記の数値を得た:
Kcat=1.87/秒
および
Km=5.50mMo
抗−FIIa活性及び抗−FXa活性の両方を測定するために、計算曲線を作
成した。この結果を図2aおよび2bに示す。
この目的には、ヘパリンの抗−FIIa活性及び抗−FXa活性の測定を、2
列キュベットで行った。反応混合物(600μl)は、AT 1.0μM、
Msc−Val−Arg−pNA 2mM、図中に特定されているとおりのヘパ
リンおよび上記の緩衝溶液BOAを含有していた。この反応は、37℃で行い、
FIIa 500nM(キュベットの上列)またはFXa 500nM(キュべ
ットの下列)を加えることによりt=0で開始した。25分間にわたり、各秒毎
に、405nMで光学密度を測定した。この反応定数Kdecは、曲線に合わせて
(−○−)、または25分後の光学密度から計算して(−■−)、決定した。
血漿試料中のヘパリンの測定は、同様の方法で行うことができる。ヘパリン(
0〜1.5U/ml)を含有する血漿試料を、BOAで33×に稀釈した。次い
で、稀釈した血漿100μl、AT 3μM+Msc−Val−Arg−
pNA 6mMの100μlおよびFIIaまたはFXa 1.5μMの100
μlを混合することによって、反応混合物を調製した。25分後に、pNA濃度
を、分光光度測定により測定し(405nmにおいて測定)、Kdecを関係式(
1)に従い計算した。この稀釈した試料の血漿のヘパリン濃度を次いで、図2a
および2bからの計算曲線を用いて決定し、その後、未稀釈試料のヘパリン濃度
を計算した。
Kdec値および未稀釈試料のヘパリン濃度の結果を、表2に示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.下記工程: (a)既知濃度の発色源性基質(S)、既知濃度の抗トロンビン(AT)およ び未知ヘパリン濃度を有する試料を含有する混合物に、既知量のトロンビン(F IIa)または活性化した凝固因子X(FXa)を添加する工程、ここでFII aまたはFXaの量は、存在するSの多くて20%、好ましくは多くて10%を 、存在するFIIaまたはFXaの全部を不活性化するのにATが要する時間中 に反応させるように選択されている; (b)生じる反応を進行させ、次いで反応完了後に、反応した発色源性基質の 最終濃度([pNA]final)を測定する工程、 (c)見出された[pNA]finalを用いて、下記関係式を使用し、FIIa またはFXaとATとの反応の速度定数(Kdec)を決定する工程: (式中、 Km=ミカエリス定数=(Kcat+K-1)/K1 (2) Kcat=中間複合体FIIa−SまたはFXa−Sからの生成物pNAの生成 にかかわる速度定数、 K1=FIIaまたはFXaおよびSからの中間複合体FIIa−SまたはF Xa−Sの生成にかかわる速度定数、 K-1=中間複合体FXa−SまたはFIIa−SのFXaまたはFIIa及び Sへの分解にかかわる速度定数、 [S]=基質の初期濃度、 [AT]=ATの初期濃度、および [E]=FXaまたはFIIaの初期濃度)、 および (d)ヘパリン濃度に対するKdecの予め作成された計算曲線から、このよう にして見出されたKdec値を用いて、試料中のヘパリン濃度を決定する工程、を 包含し、上記工程の全体を通して、温度はほぼ一定である、ヘパリン含有量の測 定方法。 2.未知ヘパリン濃度を有する試料が稀釈した血漿である、請求項1に記載の 方法。 3.ヘパリン濃度が0〜0.04U/mlであるように血漿を稀釈する、請求 項2に記載の方法。 4.発色源性基質として、Msc−Val−Arg−pNAまたはSQ68を 使用する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 5.[pNA]finalを、405nmの波長で分光光度測定法により測定する 、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
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