Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
Method Article
Une méthode est décrite pour mesurer les marqueurs biochimiques du hypoxie-ischémie néonatale. L'approche utilise la chromatographie liquide à haute pression (HPLC) et chromatographie en phase gazeuse spectrométrie de masse (GC / MS).
L'ischémie néonatale hypoxie est caractérisée par une perfusion sanguine insuffisante d'un tissu ou un manque d'oxygène systémique. Cette condition est pensé pour causer / exacerbent bien documenté troubles néonatals, y compris des troubles neurologiques 1-3. Baisse de la production d'adénosine triphosphate est due à un manque de phosphorylation oxydative. Pour compenser cet état molécules énergétiques privés contenant de fortes liaisons phosphate de l'énergie sont deux dégradées. Cela conduit à des niveaux accrus de l'adénosine qui est ensuite dégradé en inosine, hypoxanthine, la xanthine, et enfin de l'acide urique. Les deux dernières étapes dans ce processus de dégradation sont effectuées par la xanthine oxydoréductase. Cette enzyme existe sous la forme de la xanthine déshydrogénase dans des conditions normoxique mais il est converti en xanthine oxydase (XO) sous hypoxie-reperfusion circonstances 4, 5. Contrairement déshydrogénase xanthine, XO génère du peroxyde d'hydrogène comme sous-produit de dégradation de la purine 4, 6. Ce peroxyde d'hydrogène en combinaison avec d'autres espèces d'oxygène réactif (ROS) produites pendant l'hypoxie, l'acide urique s'oxyde pour former de l'allantoïne et réagit avec des membranes lipidiques pour générer malondialdéhyde (MDA) 7-9. La plupart des mammifères, les humains exemptés, possèdent les uricase, qui convertit l'acide urique en allantoïne. Chez l'homme, cependant, l'allantoïne ne peut être formé par les ROS-oxydation médiée de l'acide urique. Pour cette raison, l'allantoïne est considéré comme un marqueur du stress oxydatif chez les humains, mais pas chez les mammifères qui ont uricase.
Nous décrivons des méthodes employant la chromatographie liquide à haute pression (HPLC) et chromatographie en phase gazeuse spectrométrie de masse (GCMS) pour mesurer les marqueurs biochimiques d'ischémie hypoxie néonatale. Le sang humain est utilisé pour la plupart des tests. Le sang des animaux peuvent également être utilisés, tout en reconnaissant le potentiel d'uricase généré allantoïne. Métabolites de purine ont été liés à l'hypoxie dès 1963 et la fiabilité de hypoxanthine, la xanthine, et l'acide urique comme des indicateurs biochimiques de l'hypoxie néonatale a été validé par plusieurs enquêteurs 10-13. La méthode HPLC utilisée pour la quantification de composés purine est rapide, fiable et reproductible. La méthode GC / MS utilisé pour la quantification de l'allantoïne, un marqueur relativement nouveau du stress oxydatif, a été adapté de Gruber et al 7. Cette méthode évite certains artefacts et nécessite de faibles volumes d'échantillon. Les méthodes utilisées pour la synthèse de MMDA ont été décrits par ailleurs 14, 15. GC / MS quantification basée sur MDA a été adapté à partir Paroni et al. et Cighetti et al. 16, 17. Xanthine oxydase a été mesurée par HPLC en quantifiant la conversion de ptérine d'isoxanthopterin 18. Cette approche s'est avérée être suffisamment sensible et reproductible.
1. Prélèvement et traitement
2. Préparation étalon interne, la 2-aminopurine (2-AP), pour purine et analyse XO
Équation 1:
Équation 2:
3. HPLC Mesure des purines
Temps | Débit (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 |
Tableau 1. Modifications de solvants pour la mesure par HPLC des composés puriques.
* Temps de rétention | Observée λ max * | Rapporté λ max 19 | Rapporté ε max 19 | |
UriqueAcide | ~ 3,5 min | 288 | 283 [2] | 11500 [2] |
Hypoxanthine | ~ 7,0 min | 248 | 248 [1] | 10800 [1] |
Xanthine | ~ 9,5 min | 267 | 267 [2] | 10200 [2] |
2-aminopurine | ~ 12,5 min | 305 | 314 [2] | 4000 [2] |
Tableau 2. Temps de rétention typique et λ max pour les purines et l'étalon interne. * Déterminé sur HPLC isocratique de tampon 50mM utilisant le formiate d'ammonium (pH 5,5) avec un débit de 1mL/min. Le pH est de [].
4. GC / MS Mesure de l'allantoïne
5. Préparation étalon interne, méthyle malondialdéhyde (MMDA), pour l'analyse de la MDA
6. GC / MS Mesure de la MDA
7. HPLC Mesure de la xanthine oxydase
8. Les résultats représentatifs:
Un exemple de la quantification par CLHP des composés puriques est montré dans la figure 1A. Les temps de rétention spécifique et des longueurs d'onde d'émission de hypoxanthine, la xanthine, et l'acide urique permet la quantification simultanée de composés purine (tableau 2). Lorsque le dosage est de fonctionner correctement, les composés auront une séparation adéquate et la forme du pic sera nette et unimodale. Ces pics sont ensuite convertis en concentrations, les plages indiquées dans le tableau 3, à travers l'utilisation des courbes standard. Parce que le traitement des échantillons pour ce dosage est minime, les problèmes de l'échantillon seulement basée pouvant survenir serait la lyse des globules rouges. Si la lyse des globules rouges avant que les échantillons sont centrifugés, le plasma va prendre une couleur orange / rouge et ne peut pas être utilisé pour évaluer l'ischémie hypoxique. Les autres questions qui peuvent surgir lors de la mesure des purines implique le système HPLC et la colonne (figure 1B). S'il ya des bulles d'air dans le système HPLC temps de rétention se déplacent et la pression HPLC va fluctuer considérablement. Si la cartouche de garde doit être changé, la pression va augmenter et les pics se creuser et devenir bi ou tri-modale.
Hypoxanthine (M) | Xanthine (M) | Acide urique (M) | Xanthine oxydase ((produit nmol) / min) | Malondialdéhyde (M) | L'allantoïne (M) | |
Normoxique terme | 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 |
Terme de détresse respiratoire | 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 |
Hypoxique terme | 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 |
Prématurés Normoxique | 1.54-4.39 (9) | 0.03-1.77 (9) | 178.92-593.49 (9) | 2.46x10 -5 - 5.44x10 -4 (2) | 0.95-2.74 (8) | 2.30-5.26 (67) |
Prématuré de détresse respiratoire | 3.04-8.04 (2) | NA | 327.56-365.11 (2) | NA | 2.40-3.46 (3) | NA |
Min-Max (n)
Tableau 3. Gammes Représentant pour les purines, la xanthine oxydase, malondialdéhyde, et de l'allantoïne.
Un exemple de la quantification GC / MS de l'allantoïne est montré dans la figure 2. Parce que la masse de l'allantoïne et derivitized derivitized allantoïne lourds est connue, sélectionnez le mode d'ions peuvent être utilisés pour identifier ces composés sur la spectrométrie de masse. Si le dosage est effectué correctement, deux pics sera observée à la même temps de rétention. Un correspondant à l'allantoïne (398,00 m / z) et l'autre à de lourdes allantoïne (400,00 m / z). Ces pics sont ensuite convertis en concentrations, les plages indiquées dans le tableau 3, par l'utilisation d'une courbe standard. Si le dosage est correctement exécuté, et les échantillons n'ont pas été correctement derivitized, les sommets ne peuvent pas être présents ou ne peuvent pas être quantitativement représentatif. Encore une fois, si les globules rouges lysés le plasma ne peut pas être utilisé pour évaluer le stress oxydatif dans l'ischémie hypoxique néonatale.
Les résultats pour la quantification de la MDA sont semblables à ceux de l'allantoïne, à l'exception que les deux pics sont observés à des temps de rétention différents. A ~ 3,5 minutes de temps de rétention, une 144.00 m / z pointe pour MDA et au temps de rétention ~ 4 minutes, une 158.00 m / z pointe pour MMDA est observé (figure 3). Ces pics sont ensuite convertis en concentrations, les plages indiquées dans le tableau 3, par l'utilisation d'une courbe standard. Si le dosage est correctement exécuté, ou les échantillons ne sont pas derivitized correctement, pas de pics peuvent être observés lors de la sélection pour les 144.00m / z et 158.00m / z. Il convient de noter ques'il ya un excès de lipides dans le plasma des bolus alimentation orale ou l'administration intraveineuse de lipides, le plasma va prendre une apparence laiteuse et ne peuvent pas être utilisées pour évaluer le stress oxydatif dans l'ischémie hypoxique néonatale.
Un exemple de la quantification par CLHP à base de la xanthine oxydase à fonction est montré dans la figure 4. Si le dosage est de fonctionner correctement, trois pics doivent être observées avec le détecteur de fluorescence, une pour ptérine, un pour isoxanthopterin, et un pour les 2-AP. Ces pics sont ensuite convertis en concentrations, les plages indiquées dans le tableau 3, par l'utilisation d'une courbe standard. Il devrait également y avoir un pic correspondant à isoxanthopterin et 2-AP sur le spectre généré par le détecteur PDA. Si l'activité de l'enzyme est absente, le pic correspondant à isoxanthopterin ne seront pas vus. Parce que ce test mesure la fonction enzymatique, congélation et décongélation répétées de l'échantillon peut modifier cela.
Figure 1. Spectre de CLHP pour l'identification des composés de purine. A). Les résultats représentatifs si l'essai a été exécuté correctement. B). résultats représentatifs s'il ya un problème avec la HPLC, colonne ou cartouche de protection.
Figure 2. GC / MS de spectre pour la quantification de l'allantoïne. Le pic à 398,00 ions m / z correspond à l'allantoïne. Le pic à 400,00 ions m / z correspond à l'allantoïne lourds.
Figure 3. GC / MS de spectre pour la quantification de la MDA. Le pic à 144,00 ions m / z correspond à la MDA. Le pic à 158,00 ions m / z correspond à MMDA.
Figure 4. Spectre HPLC pour la mesure de l'activité XO. A) Les résultats représentatifs pour le temps 0 min d'incubation et des résultats représentatifs B) pour le temps d'incubation de 4 heures. Notez le pic plus élevé isoxanthopterine (à ~ 17 min) pour le temps d'incubation de 4 heures. Dans le spectre de fluorescence, 2-AP est élue première élue ~ 5min et pterine prochain à ~ 10min.
Les méthodes décrites ici permettent l'évaluation de l'ischémie hypoxie néonatale. Ce protocole combine les mesures de marqueurs de l'énergie (ATP) la privation, le stress oxydatif, dommage oxydatif, et l'activité enzymatique de gagner une image globale biochimique de la présence ou même le degré d'ischémie hypoxique. Malgré l'utilité de cette méthode, il ya des limites potentielles. Premièrement, il faut environ 1-2 ml de sang pour recueillir suffisamment de plasma pour exécuter ...
Aucun conflit d'intérêt déclaré.
Ce travail est financé par les Instituts nationaux de la santé R01-03 NR011209
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nom du réactif | Société | Numéro de catalogue | Commentaires (optionnel) |
---|---|---|---|
6ml K3E tubes EDTA K3 | Fisher Scientific | 2204061 | |
Centrifugeuse 5702R | Fisher Scientific | 05413319 | Avec 13 et adaptateur 16MM |
Microtube 1.5ml | Etats-Unis scientifique | 1615-5599 | |
2-aminopurine | Sigma-Aldrich | A3509 | |
Varian Cary 100 spectrophotomètre | Technologies Agilant | 0010071500 | |
Savant SpeedVac | Thermo Scientific | SC210A-115 | |
Micron dispositif centrifuge de filtre | Fisher Scientific | UFC501596 | |
Supelcosil LC-18-S Colonne | Sigma-Aldrich | 58931 | |
Supelcosil LC-18-S Supelguard cartouche et titulaire | Sigma-Aldrich | 59629 | |
HPLC | Eaux | ||
Vial SMGC | Fisher Scientific | 03376607 | |
DL-Allantoïne-5 -13 ° C; 1 -15 N | CDN isotopes | M-2307 | Lot # L340P9 |
MTBSTFA | Thermo Scientific | 48920 | |
Pyridine | Sigma-Aldrich | 270970 | |
5973E CPG / MSD | Agilent Technologies | G7021A | Partie # pour 5975E GC / MS |
3-Ethoxymethacrolein | Sigma-Aldrich | 232548 | |
Hydroxyde de sodium | Sigma-Aldrich | S5881 | |
Dichlorométhane | Sigma-Aldrich | 270997 | |
Le benzène | Sigma-Aldrich | 401765 | |
Diisopropyléther | Sigma-Aldrich | 38270 | |
BHT | Sigma-Aldrich | B1378 | |
Éthanol | Sigma-Aldrich | 459844 | |
Phénylhydrazine | Sigma-Aldrich | P26252 |
Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demande d’autorisationThis article has been published
Video Coming Soon