いわき市の歯科【メロー歯科】

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【活性酸素・フリーラジカル自動分析装置】

 体内の「酸化ストレス度」と「抗酸化力」を短時間で簡単測定遠心分離機能と専用の光学測定器が内包された、総合的分析システムです。 「医療用具許可番号:13B3X00366」

 近年、世界各地で活性酸素・フリーラジカルについての研究が進み、老化や疾患との関連性が明白になってきています。 過剰に発生した傷害因子としての活性酸素やフリーラジカルは様々な疾患に関わっており(下記表参照)、これらが関与しない病態は存在しないとまでいわれています。 ところが活性酸素・フリーラジカルそのものは短い寿命と高い反応性のために、生体内の状態を測定するのは極めて困難でした。 イタリアの科学者DR.カラテッリとナポリ大学医学部教授Dr.イオリオを中心とした研究チームは、12年間の研究を経て生体内の活性酸素・フリーラジカルのレベルを測定するシステムを開発しました。 FRAS4では生体の“酸化ストレス度(活性酸素・フリーラジカルによる酸化的傷害)”と“抗酸化力(活性酸素・フリーラジカル消去能)”を簡便・短時間・高い再現性で測定することができます。

活性酸素・フリーラジカルの関与する主な変性と疾病
老 化  
動脈硬化  
皮膚の変性 しみ、しわ
脳神経 パーキンソン病、アルツハイマー型痴呆、筋萎縮性側索硬化症、てんかん
眼疾患 糖尿病性網膜症、白内障など
呼吸器 気管支喘息、喫煙による気道障害など
循環器 虚血性不整脈、心筋梗塞、高血圧
消化器 急性胃粘膜障害、胃潰瘍、大腸炎、膵炎、脂肪肝など
腎 臓 腎不全、尿毒症など
糖尿病  
アレルギー、リウマチ性疾患 免疫不全、膠原病など
発ガン  
後天性免疫不全症候群(AIDS)  

 今まで、活性酸素・フリーラジカルの反応は、化学的には研究されてきましたが、生化学的には研究途上であり、生理的・臨床的な分野では、いまだ未開拓といっても過言ではありません。 しかし、本システムを使うことで、欧米では、血漿総コレステロール値が正常値である人の約半分である48%の人は、活性酸素・フリーラジカルレベルが過剰な状態であったこと、また、糖尿病患者では血糖値は下がっても逆に活性酸素種が増加するケース、サプリメントの抗酸化作用の判定など、多くの分野で臨床的研究が行われ、その研究成果が医療の現場で応用されています。 活性酸素やフリーラジカルレベルが高い状態が続くと、老化が進み、何らかの疾患に罹るリスクが高くなることから、本システムは予防医学を初め、循環器、内科、整形外科、新生児、救命救急等々の各臨床現場はもちろんのこと、抗加齢医学、美容外科、スポーツ医学、獣医学、歯科領域などさまざまな分野でご活用いただけます。

酸化ストレス度測定【d-ROMs Test】 Reactive Oxygen Metabolites

酸化ストレスとは“生体の酸化反応と抗酸化反応のバランスが崩れ、酸化状態に傾き、生体が酸化的障害を起こすこと”です。 本テストは、生体内の活性酸素やフリーラジカルを直接計測するのではなく、それらにより生じた血中のヒドロペルオキシド(ROOH:活性酸素・フリーラジカルにより酸化反応を受けた脂質・たんぱく質・アミノ酸・核酸などの総称。酸化ストレス度のマーカー)濃度を呈色反応で計測し、生体内の酸化ストレス度の状態を総合的に評価するものです。

■d-ROMs Test の仕組み

呈色液クロモゲン、N,Nジエチルパラフェニレンジアミン(DEPPD:FRAS開発元特許の芳香族化合物)はフリーラジカルにより酸化されると、無色から赤紫色のラジカル陽イオンになる。赤紫色のラジカル陽イオンを光度計で計測し、ヒドロペルオキシドの量を定量化する方法。

■d-ROMs Testの測定手順【全行程 約6分】

FRAS4イメージ・キャピラリーに20μ採血   キャピラリーに20μ採血
   
FRAS4イメージ・酸性緩衝液に入れる   酸性緩衝液に入れる
   
FRAS4イメージ・混合   混合
   
FRAS4イメージ・呈色液クロモゲンを滴下   呈色液クロモゲン入りキュベットに移す
   
FRAS4イメージ・混合   混合
   
FRAS4イメージ・遠心分離1分   遠心分離1分
   
FRAS4イメージ・光度計で測定5分   光度計で測定5分
   
FRAS4イメージ・測定結果が自動印刷   測定結果が自動印刷

指先からキャピラリーで20μlの全血を採血し、pH4.8の酢酸緩衝液に入れ混合します。ここで、サンプル中の水素イオン濃度が安定化します。また、酸性培地において血中蛋白質から2価鉄(Fe2+)と3価鉄(Fe3+)がイオン化し、これらの鉄イオンが触媒となってフェントン反応により、酸化の過程で形成されたヒドロペルオキシド群(ROOH)がアルコキシルラジカル(RO・)とペルオキシラジカル(ROO・)に分解され、フリーラジカルとなります。

次に呈色液クロモゲン(N,Nジエチルパラフェニレンジアミン)入りキュベットに移します。このクロモゲンはフリーラジカルに触れると酸化され、フリーラジカルの量に応じて赤紫色のラジカル陽イオンに変化する特性があります。赤紫色に変化した色の濃度は血中にあるヒドロペルオキシドの濃度を反映し、活性酸素・フリーラジカルの影響を受けた細胞、分子の副産物である活性酸素代謝物(ROMs:Reactive Oxygen Metabolites)の量に直接比例します。

血液の赤さとクロモゲン反応の赤紫色を区別するために、FRAS4内臓の温度管理された遠心分離器に1分間かけ、血球細胞を分離した後、光度計(波長は505nm)に入れます。キネティックモードで5分間計測され、測定結果が数値化され印刷されます。

血中の多種類あるヒドロペルオキシドの濃度を測定していることから、測定結果の数値は任意の単位として、開発者Dr.CARRATELLIの名を冠し、U.CARR(ユニット・カール)としています。

1U.CARRは0.08mg/100mlH2O2に相当します。

欧州にて約7000人のサンプリングの結果から測定数値が300U.CARR以下なら正常、それ以上の数値では酸化ストレス状態を示します。

200~300 U.CARR 正常
301~320 U.CARR ボーダーライン
321~340 U.CARR 軽度の酸化ストレス
341~400 U.CARR 中程度の酸化ストレス
341~400 U.CARR 強度の酸化ストレス
501 U.CARR かなり強度な酸化ストレス

生体の血漿には、活性酸素・フリーラジカルに対抗する抗酸化物質が多く存在します。内因性抗酸化物質はアルブミン、トランスフェリン、セルロプラスミン、ビリルビン、尿酸、還元グルタチオンなどがあり、外因性抗酸化物質にはトコフェロール、カロテン、ユビキノン、アスコルビン酸、メチオニン、フラボノイド、ポリフェノールなどがあります。 本BAPテストでは、これらの血漿中抗酸化物質が活性酸素・フリーラジカルに電子を与え、酸化反応を止める還元能力を計測し、抗酸化力を評価するものです。

■BAP Testの仕組み

三価鉄塩FeCl3は、ある特定のチオシアン酸塩誘導物を含む無色の溶液に溶解すると三価鉄Fe3+イオンの機能として赤くなるが、血漿を添加すると血漿中の抗酸化物質の作用で二価鉄Fe2+イオンに還元され、脱色される。色の変化を光度計で測定し、血漿の抗酸化力を評価する方法。

■BAP Testの測定手順【全行程 約7分】

FRAS4イメージ・採血100~150μl   採血100~150μl
   
FRAS4イメージ・遠心分離90秒   遠心分離90秒
   
FRAS4イメージ・試薬+呈色液   試薬+呈色液
   
FRAS4イメージ・混合   混合
   
FRAS4イメージ・光度計で測定3秒   光度計で測定3秒
   
FRAS4イメージ・血漿を10μl採る   血漿を10μl採る
   

抗酸化力測定

10μlの血漿または血清を採取するために、専用ミクロキュベットで指先から約100μl採血し、90秒遠心分離機にかけます。

チオシアン酸塩誘導体を含む試薬に三価鉄塩を含む試薬を50μl滴下し、混合し赤く呈色させ、光度計で三価鉄イオン濃度を3秒間で測定します。遠心分離してできた血漿を専用ピペットで10μl採り、三価鉄イオンが呈色している試薬に入れ、混合し、再び光度計に入れます。光度計は37℃で温度管理されており、自動的に5分後の三価鉄イオン濃度が計測されます。

血漿中の抗酸化物質が三価鉄イオンに電子を与えると、二価鉄イオンに還元し、脱色します。脱色の度合いは検体血漿がもつ還元能力に比例します。血漿を入れる前の色と血漿を入れてから5分後の色との比較で何μモルの三価鉄を還元したかが計算され、自動的に印刷されます。

血漿または血清の電子を与える還元能力から、抗酸化力を評価します。

抗酸化物質を無秩序に摂取することが逆に酸化促進反応を起こすということもあり、酸化と抗酸化のバランスを保つためにも、抗酸化活動の評価は重要といえます。

2201μmol/l 以上 適値
2200~2001 μmol/l ボーダーライン
2000~1801 μmol/l 抗酸化力がやや不足
1800~1601 μmol/l 抗酸化力が不足
1600~1401 μmol/l 抗酸化力がかなり不足
1400 μmol/l 以下 抗酸化力が大幅に不足
FRAS4イメージ・血漿を入れる FRAS4イメージ・混合 FRAS4イメージ・光度計で測定5分 FRAS4イメージ・測定結果が自動印刷
血漿を入れる   混合   光度計で測定5分   測定結果が自動印刷

酸化ストレスと抗酸化力の両方を測定することの意義

図・frasmatrix

酸化ストレス度の低い人が必ずしも抗酸化力が高いとは限りません。また、同じ様に酸化ストレス度の高い人が、抗酸化力が低いとも限りません。

そこで、生体のマイナス面(酸化度)とプラス面(酸化防止力)の両方を測定することで、より正確に被験者の状態を把握できます。

d-ROMs Test + BAP Test 結果解釈の概要

Aゾーン 酸化ストレス度(正常)   抗酸化力(正常)   最適な状態。
Bゾーン 酸化ストレス度(高い)   抗酸化力(正常)   酸化ストレス度が抗酸化力によって相殺されている状態。改善しないと将来的に問題がおこる可能性あり。
Cゾーン 酸化ストレス度(正常)   抗酸化力(低い)   全体的に免疫活動が低下している。
慢性疾患の可能性。
Dゾーン 酸化ストレス度(高い)   抗酸化力(低い)   自己防衛機能の低下の可能性あり。
かなり注意が必要。

FRASを活用した研究論文の例

■ Res. Chem. Intermed. Vol. 23 No. 3, pp. 253-267 (2000)(c) VSP 2000
N,N-ジエチルパラフェニレンジアミンのラジカルカチオン: 生体検体における酸化ストレス指標としての可能性

【論文の抜粋】

 三価ブチルヒドロペルオキシドのケースで観察された場合と同様に、少量のDEPPDの水溶液をヒト血清の酢酸緩衝液に添加すると、はじめは無色であった液が、時間とともに紫赤色に変化する。 この溶液はEPR活性があることも証明され、観察されたスペクトラムは同様の条件下でのヒドロペルオキシドでのモデル実験の際に検知されたものとまったく一致していた。観察されたEPRスペクトラムがN,Nジエチルpパラフェニレンジアミンのラジカルカチオンに属するものであるのは間違いなく、そして、これはおそらくはジアミンとアルコキシラジカルのET反応(6)から生成されたものであろう。

 また、後者の種は、ヒト血清中のヒドロペルオキシドと、酸性媒体中の鉄から放出された二価鉄と三価鉄との反応から得られたものである。還元ポテンシャルとしては目立たないものの、ペルオキシラジカルも、ジアミンの酸化に貢献していると考えられる。いずれにしても、A505の値とEPR信号の強度は、ヒト血清検体にはじめからあったヒドロペルオキシドの量を示すものであり、つまり、その検体が得られた生体が受けている酸化ストレスを示すものである。

International Journal of Cosmetic Science 2002年11月
酸化ストレスの改善のための局所及び栄養サプリメントの役割
P. Morganti , C. Bruno, F. Guarneri, A. Cardillo, P. Del Ciotto, F.Valenzano
J. Cell Mol. Med 2002年9月
癌患者の活性酸素種、抗酸化機能、血清サイトカインレベル:抗酸化治療の影響
C. Mantovaoni, A. Maccio, C. Madeddu, L. Mura, E. Massa, G. Gramignano, M. R. Lusso, V. Murgia, P. Camboni, L. Ferreli
MEETING COMMUNICATION. IN PRESS. 2002年
腎移植における酸化状態
M. Campise, A. Tarantino, F. Bamonti, C. Novembrino, S. Ippolito, S. Lonati, G. Montanino, C. Ponticelli, U. Cornelli
Sleep Breath. 2003. 7(3):105-10.
閉塞性睡眠時無呼吸患者の酸化ストレス指数としての活性酸素種
K. Christou, N. Markoulis, AN. Moulas,C. Pastaka, KI. Gourgoulianis.
Progress in Nutrition. 2000. 2,3:37-50.
老化とフリーラジカル
U. Cornelli, M Cornelli, R Terranova, S. Luca, G. Belcaro
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