A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
השיטה מתוארת למדוד סמנים ביוכימיים של הילוד היפוקסיה, איסכמיה. הגישה מנצל גבוהה כרומטוגרפיה נוזלית בלחץ (HPLC) וגז כרומטוגרפיה ספקטרומטריית מסה (GC / MS).
איסכמיה היפוקסיה ילודים מאופיינת זלוף דם לקויה של רקמה או חוסר מערכתית של חמצן. מצב זה הוא חשב לגרום / להחמיר הפרעות בילוד מתועדת היטב כולל ליקוי נוירולוגי 1-3. ירידה בייצור אדנוזין טריפוספט מתרחשת עקב חוסר זרחון חמצוני. כדי לפצות על האנרגיה הזו מולקולות מקופח במדינה המכיל פוספט גבוה באג"ח אנרגיה 2 מושפל. זה מוביל רמות גבוהות של אדנוזין שהוא מושפל לאחר מכן inosine, hypoxanthine, xanthine, ולבסוף חומצת השתן. הסופי שני שלבים בתהליך זה השפלה מבוצעות על ידי oxidoreductase xanthine. אנזים זה קיים בצורה של דהידרוגנז xanthine בתנאים normoxic אבל מומר מונואמין xanthine (XO) תחת היפוקסיה-reperfusion בנסיבות 4, 5. בניגוד דהידרוגנז xanthine, XO מייצר חמצן כתוצר לוואי של purine השפלה 4, 6. זה מי חמצן בשילוב עם אחרים מינים חמצן מגיב (ROS) המיוצר במהלך היפוקסיה, oxidizes חומצת שתן כדי ליצור allantoin ומגיב עם ממברנות שומנים בדם ליצירת malondialdehyde (מד"א) 7-9. רוב היונקים, בני האדם פטור, להחזיק את uricase האנזים, אשר ממיר חומצת שתן כדי allantoin. אצל בני אדם, לעומת זאת, allantoin יכול להיות רק נוצרו על ידי חמצון ROS בתיווך של חומצת השתן. בגלל זה, allantoin נחשב סמן של עקה חמצונית בבני אדם, אך לא יונקים כי יש uricase.
אנו מתארים שיטות העסקת גבוהה כרומטוגרפיה נוזלית בלחץ (HPLC) גז כרומטוגרפיה ספקטרומטריית מסה (GCMS) כדי למדוד סמנים ביוכימיים של איסכמיה היפוקסיה הילוד. דם האדם משמש עבור רוב הבדיקות. דם בעלי חיים עשוי לשמש גם תוך הכרה פוטנציאל allantoin uricase שנוצר. מטבוליטים purine היו קשורים היפוקסיה מוקדם ככל 1963 ואמינות hypoxanthine, xanthine, וחומצת השתן כאינדיקטורים ביוכימיים של היפוקסיה בילוד היה תוקף על ידי מספר חוקרים 10-13. שיטת HPLC משמש וכימות של תרכובות purine הוא מהיר, אמין לשחזור. השיטה GC / MS המשמש כימות של allantoin, סמן חדש יחסית של סטרס חמצוני, הותאם מ גרובר ואח' 7. שיטה זו מונעת חפצים מסוימים דורש כמויות נמוכות של המדגם. שיטות המשמשות לסינתזה של MMDA תוארו במקום אחר 14, 15. GC / MS כימות מבוסס מד"א הותאם מ Paroni et al. ו Cighetti et al. 16, 17. פעילות מונואמין Xanthine נמדדה על ידי HPLC ידי לכימות ההמרה של pterin כדי isoxanthopterin 18. גישה זו הוכיחה להיות רגיש מספיק לשחזור.
1. לדוגמה איסוף ועיבוד
2. הכנת התקן פנימי, 2-Aminopurine (2-AP), עבור purine וניתוח XO
משוואה 1:
משוואה 2:
3. HPLC מדידה של Purines
זמן | זרימה (mL / min) | % | % B | ג% | |
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 |
טבלה 1. שינויים מרכך למדידה HPLC של תרכובות purine.
זמן השמירה * | נצפה λ max * | מדווחים λ max 19 | מדווחים ε max 19 | |
של שתןחומצה | ~ 3.5 דקות | 288 | 283 [2] | 11,500 [2] |
Hypoxanthine | ~ 7.0 דקות | 248 | 248 [1] | 10,800 [1] |
Xanthine | ~ 9.5 דקות | 267 | 267 [2] | 10,200 [2] |
2-Aminopurine | ~ 12.5 דקות | 305 | 314 [2] | 4000 [2] |
טבלה 2. פעמים השמירה טיפוסיים λ max עבור purines תקן פנימי. * נקבע על HPLC באמצעות formate isocratic 50mm אמוניום חיץ (pH 5.5) עם קצב הזרימה של 1mL/min. pH הוא [].
4. GC / MS מדידה של Allantoin
5. הכנת התקן פנימי, מתיל Malondialdehyde (MMDA), לניתוח מד"א
6. GC / MS מדידה של מד"א
7. HPLC מדידה של מונואמין Xanthine
8. נציג תוצאות:
דוגמה כימות HPLC של תרכובות purine מוצג באיור 1 א. פעמים השמירה ספציפיים אורכי גל הפליטה של hypoxanthine, xanthine, וחומצת השתן לאפשר כימות סימולטני של תרכובות purine (טבלה 2). כאשר assay מנוהלת כראוי, תרכובות תהיה הפרדה נאותה את הצורה השיא יהיה חד unimodal. פסגות אלה מומרות לתוך ריכוזי, הטווחים המוצגים בטבלה 3, באמצעות עקומות סטנדרטיות. בגלל עיבוד המדגם עבור assay זה היא מינימלית, הבעיות רק מדגם מבוסס שתתגלה תהיה lysing של כדוריות דם אדומות. אם בתאי הדם האדומים lyse לפני דוגמאות centrifuged, פלזמה ייקח על צבע כתום / אדום אינו יכול לשמש להערכת איסכמיה hypoxic. סוגיות נוספות אשר עשויות להתעורר כאשר מודדים purines מערבת את מערכת HPLC והעמודה (איור 1B). אם יש בועות אוויר במערכת HPLC פעמים החזקת יעבור והלחץ HPLC תשתנה באופן דרמטי. אם מחסנית השומר צריך להיות שונה, הלחץ יגדל הפסגות תרחיב ולהיות דו או תלת מודאלי.
Hypoxanthine (מיקרומטר) | Xanthine (מיקרומטר) | חומצת השתן (מיקרומטר) | מונואמין Xanthine ((מוצר nmol) / min) | Malondialdehyde (מיקרומטר) | Allantoin (מיקרומטר) | |
טווח Normoxic | 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 |
מצוקה נשימתית לזמן | 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 |
טווח hypoxic | 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 |
מוקדמת Normoxic | 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) |
מצוקה נשימתית מוקדמת | 3.04-8.04 (2) | NA | 327.56-365.11 (2) | NA | 2.40-3.46 (3) | NA |
Min-Max (n)
לוח 3. טווחי נציג עבור purines, מונואמין xanthine, malondialdehyde ו allantoin.
דוגמה כימות GC / MS של Allantoin מוצג באיור 2. בגלל המסה של allantoin derivitized ו allantoin כבד derivitized ידוע, בחר במצב יון יכול לשמש כדי לזהות תרכובות אלו על המפרט את המסה. אם assay הוא נעשה בצורה נכונה, שתי פסגות יקויימו בזמן השמירה זהה. אחת המתאימה allantoin (398.00 מ '/ z) והשני allantoin כבד (400.00 מ' / z). פסגות אלה מומרות לתוך ריכוזי, הטווחים המוצגים בטבלה 3, באמצעות עקומת סטנדרט. אם assay מנוהלת באופן שגוי, דגימות לא היו derivitized כראוי, פסגות לא יכול להיות נוכח או לא להיות נציג כמותית. שוב, אם את כדוריות הדם האדומות lysed הפלזמה לא ניתן להשתמש כדי להעריך סטרס חמצוני של איסכמיה hypoxic הילוד.
התוצאות עבור כימות של מד"א דומים לאלה של allantoin למעט כי שתי פסגות הם נצפו לעתים שימור שונות. ב ~ 3.5 דקות זמן השמירה, 144.00 מ '/ z השיא של מד"א ובזמן ~ 4 דקות שמירה, 158.00 מ' / z השיא MMDA הוא ציין (איור 3). פסגות אלה מומרות לתוך ריכוזי, הטווחים המוצגים בטבלה 3, באמצעות עקומת סטנדרט. אם assay מנוהלת בצורה לא נכונה, או דוגמאות לא derivitized כראוי, פסגות לא אפשר לראות בבחירת עבור 144.00m / z ו 158.00m / z. יצוין כיאם יש עודף של שומנים בפלסמה של האכלות בולוס אוראלי או תוך ורידי הממשל שומנים בדם, בפלסמה ייקח על מראה חלבי ולא ניתן להשתמש בהם כדי להעריך סטרס חמצוני של איסכמיה hypoxic הילוד.
דוגמה כימות HPLC מבוססי הפונקציה מונואמין xanthine מוצג באיור 4. אם assay מנוהלת כראוי, שלוש פסגות יש לשים לב עם גלאי פלורסנט, אחת pterin, אחד isoxanthopterin, ואחד עבור 2-AP. פסגות אלה מומרות לתוך ריכוזי, הטווחים המוצגים בטבלה 3, באמצעות עקומת סטנדרט. צריך להיות גם שיא המתאים isoxanthopterin ו 2-AP בספקטרום שנוצר גלאי ה-PDA. אם פעילות האנזים הוא נעדר, שיא המקביל isoxanthopterin לא יראו. בגלל זה assay מודד תפקוד האנזים, הקפאת חוזרות הפשרת מדגם עשוי לשנות את זה.
באיור 1. HPLC ספקטרום לזיהוי תרכובות purine. A). אם נציג תוצאות assay היה לפעול כראוי. B). תוצאות נציג אם יש בעיה עם HPLC, העמודה או שומר מחסנית.
איור 2. GC / MS ספקטרום עבור כימות של Allantoin. לשיא של 398.00 מ 'יון / z המתאים allantoin. לשיא של 400.00 יון z m / מתאים allantoin כבד.
איור 3. GC / MS ספקטרום עבור כימות של מד"א. לשיא של 144.00 יון z m / מתאים מד"א. לשיא של 158.00 יון z m / מתאים MMDA.
איור 4. ספקטרום HPLC למדידת פעילות XO.) נציג תוצאות עבור זמן הדגירה 0 דקות ו - ב ') תוצאות נציג בפעם הדגירה 4 שעה. הערה השיא isoxanthopterine גבוה יותר (ב 17 דקות ~) בפעם הדגירה 4 שעה. בספקטרום הקרינה, 2-AP elutes הראשון ~ elutes 5min ו pterine הבאה ב ~ 10min.
השיטות שתוארו כאן היתר הערכה של איסכמיה היפוקסיה הילוד. פרוטוקול זה משלב מדידות של סמנים של קיפוח (ATP) באנרגיה, סטרס חמצוני, נזק חמצוני, ופעילות האנזים לקבל תמונה ביוכימיים הכוללת של נוכחות או אפילו את מידת איסכמיה hypoxic. למרות התועלת של שיטה זו, קיימות מגבלות פוטנציאלי?...
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
עבודה זו ממומנת על ידי המכונים הלאומיים לבריאות NR011209 R01-03
Name | Company | Catalog Number | Comments |
שם מגיב | חברה | מספר קטלוגי | הערות (אופציונלי) |
---|---|---|---|
6ml K3E EDTA צינור K3 | פישר סיינטיפיק | 2204061 | |
5702R צנטריפוגות | פישר סיינטיפיק | 05413319 | עם 13 & מתאם 16mm |
Microcentrifuge 1.5ml צינור | ארה"ב מדעי | 1615-5599 | |
2-Aminopurine | סיגמא אולדריץ | A3509 | |
וריאן קארי 100 ספקטרופוטומטר | Agilant טכנולוגיות | 0010071500 | |
מלומד SpeedVac | Thermo Scientific | SC210A-115 | |
מיקרון המכשיר מסנן צנטריפוגלי | פישר סיינטיפיק | UFC501596 | |
Supelcosil LC-18-S טור | סיגמא אולדריץ | 58931 | |
Supelcosil LC-18-S Supelguard מחסנית ומחזיק | סיגמא אולדריץ | 59629 | |
HPLC | ווטרס | ||
GCMS Vial | פישר סיינטיפיק | 03376607 | |
DL-Allantoin-5 -13 C; -15 1 N | CDN איזוטופים | M-2307 | לוט # L340P9 |
MTBSTFA | Thermo Scientific | 48920 | |
פירידין | סיגמא אולדריץ | 270970 | |
5973E GC / MSD | Agilent Technologies | G7021A | חלק # עבור 5975E GC / MS |
3-Ethoxymethacrolein | סיגמא אולדריץ | 232548 | |
סודיום הידרוקסיד | סיגמא אולדריץ | S5881 | |
Dichloromethane | סיגמא אולדריץ | 270997 | |
בנזין | סיגמא אולדריץ | 401765 | |
Diisopropyl האתר | סיגמא אולדריץ | 38270 | |
BHT | סיגמא אולדריץ | B1378 | |
אתנול | סיגמא אולדריץ | 459844 | |
Phenylhydrazine | סיגמא אולדריץ | P26252 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved