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Method Article
Se describe un método para medir los marcadores bioquímicos de la hipoxia-isquemia neonatal. El enfoque utiliza cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y cromatografía de gases espectrometría de masas (GC / MS).
Isquemia hipoxia neonatal se caracteriza por una perfusión inadecuada de la sangre de un tejido o una sistemática falta de oxígeno. Esta condición se piensa que causa / exacerbar bien documentado trastornos neonatales entre ellas el deterioro neurológico 1-3. Disminución de la producción de trifosfato de adenosina se produce debido a la falta de fosforilación oxidativa. Para compensar este estado de energía privados moléculas que contienen enlaces de fosfato de alta energía son dos degradados. Esto lleva a mayores niveles de adenosina, que posteriormente se degrada a inosina, hipoxantina, xantina, y finalmente en ácido úrico. Los dos últimos pasos de este proceso de degradación se llevan a cabo por la xantina oxidorreductasa. Esta enzima existe en la forma de la xantina deshidrogenasa en condiciones normoxic pero se convierte en xantina oxidasa (XO) en circunstancias reperfusión hipoxia-4, 5. A diferencia de xantina deshidrogenasa, XO genera peróxido de hidrógeno como un subproducto de la degradación de purinas 4, 6. Este peróxido de hidrógeno en combinación con otras especies de oxígeno reactivo (ROS) se producen durante la hipoxia, oxida el ácido úrico a alantoína forma y reacciona con las membranas lipídicas para generar malondialdehído (MDA) 7-9. La mayoría de los mamíferos, los humanos exentos, poseen la enzima uricasa, que convierte el ácido úrico en alantoína. En los seres humanos, sin embargo, la alantoína sólo puede estar formado por ROS mediada por la oxidación del ácido úrico. Debido a esto, la alantoína se considera un marcador de estrés oxidativo en los seres humanos, pero no en los mamíferos que han uricasa.
Se describen los métodos que emplean cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y cromatografía de gases espectrometría de masas (GCMS) para medir los marcadores bioquímicos de isquemia hipoxia neonatal. La sangre humana se utiliza para la mayoría de las pruebas. Sangre de los animales también se puede utilizar sin dejar de reconocer el potencial de uricasa generado alantoína. Metabolitos de purinas estaban vinculados a la hipoxia en 1963 y la fiabilidad de hipoxantina, xantina y ácido úrico como indicadores bioquímicos de la hipoxia neonatal fue validada por varios investigadores 10-13. El método de HPLC utilizado para la cuantificación de los compuestos de purina es rápido, fiable y reproducible. El método de GC / MS utilizados para la cuantificación de alantoína, un marcador relativamente nuevo de estrés oxidativo, es una adaptación de Gruber et al 7. Este método evita ciertos artefactos y requiere un volumen bajo de la muestra. Los métodos utilizados para la síntesis de MMDA se describen en otros lugares 14, 15. GC / MS cuantificación base de MDA es una adaptación de Paroni et al. y Cighetti et al. 16, 17. Xantina oxidasa se midió por HPLC mediante la cuantificación de la conversión de pterina a isoxanthopterin 18. Este planteamiento resultó ser lo suficientemente sensibles y reproducibles.
1. Recolección y procesamiento de
2. Preparación del estándar interno, 2-aminopurine (2-AP), de las purinas y Análisis de XO
Ecuación 1:
Ecuación 2:
3. HPLC de medición de las purinas
Tiempo | Flujo (ml / min) | % A | % B | % C | |
1 | 1.00 | 0.0 | 0.0 | 100.0 | |
2 | 16.00 | 1.00 | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
3 | 17.00 | 1.00 | 100.0 | 0.0 | 0.0 |
4 | 22.00 | 1.00 | 100.0 | 0.0 | 0.0 |
5 | 27.00 | 1.00 | 0.0 | 100.0 | 0.0 |
6 | 32.00 | 1.00 | 0.0 | 100.0 | 0.0 |
7 | 33.00 | 1.00 | 100.0 | 0.0 | 0.0 |
8 | 38.00 | 1.00 | 100.0 | 0.0 | 0.0 |
9 | 39.00 | 1.00 | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
10 | 45.00 | 1.00 | 0.0 | 0.0 | 100.0 |
Tabla 1. Cambios solvente para la medición de HPLC de los compuestos de purina.
* El tiempo de retención | Observó max λ * | Informó λ max 19 | Informó ε max 19 | |
ÚricoÁcido | ~ 3.5 min | 288 | 283 [2] | 11500 [2] |
Hipoxantina | ~ 7.0 min | 248 | 248 [1] | 10.800 [1] |
Xantina | ~ 9.5 min | 267 | 267 [2] | 10200 [2] |
2-aminopurine | ~ 12,5 min | 305 | 314 [2] | 4000 [2] |
Tabla 2. Los tiempos típicos de retención y un máximo de λ para los purines y el patrón interno. * Determinada en HPLC isocrático con buffer 50 mM formiato de amonio (pH 5,5) con un caudal de 1mL/min. El pH es entre [].
4. GC / MS medición de la alantoína
5. Preparación del estándar interno, metil malondialdehído (MMDA), para el análisis de la MDA
6. GC / MS La medición de MDA
7. HPLC de medición de la xantina oxidasa
8. Los resultados representativos:
Un ejemplo de la cuantificación por HPLC de los compuestos de purina se muestra en la Figura 1. Los tiempos de retención específicos y longitudes de onda de emisión de hipoxantina, xantina y ácido úrico permiten la cuantificación simultánea de los compuestos de purina (Tabla 2). Cuando la prueba se ejecute correctamente, los compuestos que tienen una separación adecuada y la forma del pico es clara y unimodal. Estos picos se convierten entonces en las concentraciones, los rangos mostrados en la Tabla 3, a través del uso de las curvas de nivel. Dado que el procesamiento de la muestra para este ensayo es mínima, los problemas de la muestra sólo se basa que puedan surgir sería la lisis de las células rojas de la sangre. Si los glóbulos rojos antes de lisar las muestras se centrifugan, el plasma se enfrentará a un color naranja / rojo y no se puede utilizar para evaluar la isquemia hipóxica. Las otras cuestiones que puedan surgir en la medición de las purinas consiste en el sistema HPLC y la columna (fig. 1B). Si hay burbujas de aire en el sistema HPLC los tiempos de retención se desplazará y la presión HPLC fluctúan dramáticamente. Si el cartucho de guardia debe ser cambiado, la presión aumentará y los picos se ensanchan y se vuelven bi o tri-modal.
Hipoxantina (M) | Xantina (M) | El ácido úrico (M) | Xantina oxidasa ((producto nmol) / min) | Malondialdehído (M) | Alantoína (M) | |
Normóxico plazo | 1.13-19.3 (64) | 0.02-3.69 (61) | 107.20-726.12 (63) | 2.47x10 -6 - 3.92x10 -3 (20) | 0.44-3.76 (53) | NA |
Dificultad respiratoria plazo | 1.78-12.59 (27) | 0.07-11.8 (24) | 225.40-653.32 (27) | 0 - 1.03x10 -5 (8) | 0.82-2.73 (24) | NA |
Hipóxico plazo | 0.38-31.80 (13) | 0.11-2.88 (13) | 235.65-1348.13 (13) | 1.20x10 -5 -236.44 (9) | 0.95-2.15 (7) | NA |
Prematuro Normóxico | 1.54-4.39 (9) | 0.03-1.77 (9) | 178.92-593.49 (9) | 2.46x10 -5 a -4 5.44x10 (2) | 0.95-2.74 (8) | 2.30-5.26 (67) |
Dificultad respiratoria prematuro | 3.04-8.04 (2) | NA | 327.56-365.11 (2) | NA | 2.40-3.46 (3) | NA |
Min-Max (n)
Tabla 3. Rangos Representante de purines, la xantina oxidasa, malondialdehído, y alantoína.
Un ejemplo de la cuantificación de GC / MS de la alantoína se muestra en la Figura 2. Debido a que la masa de la alantoína derivitized y alantoína pesados derivitized se sabe, seleccionar el modo de iones puede ser utilizado para identificar estos compuestos en el espectrómetro de masas. Si el ensayo se realiza correctamente, dos picos se observaron en el mismo tiempo de retención. Correspondiente a la alantoína una (398,00 m / z) y el otro a gran alantoína (400,00 m / z). Estos picos se convierten entonces en las concentraciones, los rangos mostrados en la Tabla 3, a través del uso de una curva patrón. Si se realiza el ensayo de forma incorrecta, y las muestras no fueron derivitized correctamente, los picos pueden no estar presentes o no ser cuantitativamente representativas. Una vez más, si los hematíes lisados el plasma no puede ser usado para evaluar el estrés oxidativo en isquemia hipoxia neonatal.
Los resultados de la cuantificación de la MDA son similares a los de la alantoína con la excepción de que los dos picos se observan en los tiempos de retención diferentes. En ~ 3.5 minutos el tiempo de retención, un 144,00 m / z pico de MDA y en el tiempo de retención ~ 4 minutos, un 158,00 m / z pico de MMDA se observa (Figura 3). Estos picos se convierten entonces en las concentraciones, los rangos mostrados en la Tabla 3, a través del uso de una curva patrón. Si se realiza el ensayo de forma incorrecta, o las muestras no son derivitized correctamente, no se pueden observar los picos de la selección de 144.00m / z y 158.00m / z. Cabe señalar quesi hay un exceso de lípidos en el plasma de bolo alimentación por vía oral o la administración intravenosa de lípidos, el plasma tendrá un aspecto lechoso y no se puede utilizar para evaluar el estrés oxidativo en isquemia hipoxia neonatal.
Un ejemplo de la cuantificación basada en HPLC de la xantina oxidasa de función se muestra en la Figura 4. Si el ensayo se ejecuta correctamente, tres picos deben ser observados con el detector de fluorescencia, una para pterina, uno para isoxanthopterin, y una de 2-AP. Estos picos se convierten entonces en las concentraciones, los rangos mostrados en la Tabla 3, a través del uso de una curva patrón. También debe haber un pico correspondiente a isoxanthopterin y AP-2 en el espectro generado por el detector PDA. Si la actividad de la enzima está ausente, el pico correspondiente al isoxanthopterin no se verá. Debido a que este ensayo mide la función enzimática, ciclos de congelación y descongelación de la muestra puede alterar esto.
Figura 1. HPLC de espectro para la identificación de los compuestos de purina. A). Los resultados representativos si el ensayo se realizó correctamente. B). resultados representativos si hay un problema con el HPLC, columna, o un cartucho protector.
Figura 2. GC / MS espectro para la cuantificación de la alantoína. El pico de iones de 398,00 m / z corresponde a la alantoína. El pico de iones de 400,00 m / z corresponde a la alantoína pesados.
Figura 3. GC / MS espectro para la cuantificación de la MDA. El pico de iones de 144,00 m / z corresponde a la MDA. El pico de iones de 158,00 m / z corresponde a MMDA.
Figura 4. Espectro de HPLC para la medición de la actividad de XO. A) Los resultados representativos para el tiempo de incubación mínimo 0 y B) los resultados representativos para el tiempo de incubación de 4 horas. Tenga en cuenta el pico más alto isoxanthopterine (a ~ 17 min) para el tiempo de incubación de 4 horas. En el espectro de fluorescencia, 2-AP eluye primero en ~ eluye próximo 5 minutos y pterine en ~ 10 minutos.
Los métodos descritos aquí permiten la evaluación de la isquemia hipoxia neonatal. Este protocolo combina las mediciones de los marcadores de la energía (ATP) la privación, el estrés oxidativo, daño oxidativo, y la actividad enzimática para obtener una visión global de la bioquímica de la presencia o el grado de isquemia hipóxica. A pesar de la utilidad de este método, existen limitaciones potenciales. En primer lugar, es de unos 1-2 ml de sangre para obtener plasma suficiente para ejecutar todos los ensayos...
No hay conflictos de interés declarado.
Este trabajo está financiado por los Institutos Nacionales de Salud NR011209 R01-03
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nombre del reactivo | Empresa | Número de catálogo | Comentarios (opcional) |
---|---|---|---|
6 ml EDTA K3 K3E tubo | Fisher Scientific | 2204061 | |
Centrífuga 5702R | Fisher Scientific | 05413319 | Con 13 y el adaptador 16MM |
Tubo de microcentrífuga de 1,5 ml | EE.UU. Científico | 1615-5599 | |
2-aminopurine | Sigma-Aldrich | A3509 | |
Varian Cary 100 espectrofotómetro | Agilant Tecnologías | 0010071500 | |
Savant SpeedVac | Thermo Scientific | SC210A-115 | |
Micrones dispositivo centrífugo | Fisher Scientific | UFC501596 | |
Supelcosil LC-18-S Columna | Sigma-Aldrich | 58931 | |
Supelcosil LC-18-S Supelguard cartucho y titular | Sigma-Aldrich | 59629 | |
HPLC | Aguas | ||
GCMS Vial | Fisher Scientific | 03376607 | |
DL-Alantoína-5 -13 C, 1 -15 N | CDN Isótopos | M-2307 | Lote # L340P9 |
MTBSTFA | Thermo Scientific | 48920 | |
Piridina | Sigma-Aldrich | 270970 | |
5973E GC / MSD | Agilent Technologies | G7021A | Parte # 5975E de GC / MS |
3-Ethoxymethacrolein | Sigma-Aldrich | 232548 | |
Hidróxido de Sodio | Sigma-Aldrich | S5881 | |
Diclorometano | Sigma-Aldrich | 270997 | |
Benceno | Sigma-Aldrich | 401765 | |
Diisopropiléter | Sigma-Aldrich | 38270 | |
BHT | Sigma-Aldrich | B1378 | |
Etanol | Sigma-Aldrich | 459844 | |
Fenilhidrazina | Sigma-Aldrich | P26252 |
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