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Method Article
Un metodo è descritto per misurare i marcatori biochimici di ischemia-ipossia neonatale. L'approccio utilizza cromatografia liquida ad alta pressione (HPLC) e gas cromatografia spettrometria di massa (GC / MS).
Ischemia ipossia neonatale è caratterizzata da inadeguata perfusione sanguigna di un tessuto o una carenza sistemica di ossigeno. Questa condizione è pensato per causare / esacerbare ben documentate patologie neonatali compresi danni neurologici 1-3. Diminuzione della produzione di adenosina trifosfato si verifica a causa della mancanza di fosforilazione ossidativa. Per compensare questo molecole di energia priva di stato contenenti legami fosfato ad alta energia sono 2 degradati. Questo porta ad aumento dei livelli di adenosina, che viene successivamente degradato a inosina, ipoxantina, xantina, e infine ad acido urico. Gli ultimi due passaggi di questo processo di degradazione sono eseguite da xantina ossidoreduttasi. Questo enzima esiste in forma di xantina deidrogenasi in condizioni di normossia ma viene convertito in xantina ossidasi (XO) con ipossia-riperfusione circostanze 4, 5. A differenza di xantina deidrogenasi, XO genera perossido di idrogeno come sottoprodotto della degradazione delle purine 4, 6. Questo perossido di idrogeno in combinazione con altre specie reattive dell'ossigeno (ROS) prodotte durante l'ipossia, ossida l'acido urico ad allantoina forma e reagisce con le membrane lipidiche per generare malondialdeide (MDA) 7-9. Maggior parte dei mammiferi, esseri umani esentati, in possesso dei uricasi enzima, che converte l'acido urico ad allantoina. Negli esseri umani, tuttavia, allantoina può essere formata da ROS-mediate l'ossidazione dell'acido urico. Per questo motivo, allantoina è considerato un marker di stress ossidativo nell'uomo, ma non nei mammiferi che hanno uricasi.
Descriviamo impiegando metodi ad alta pressione (HPLC) e gas cromatografia e spettrometria di massa (GCMS) per misurare i marcatori biochimici di ischemia ipossia neonatale. Il sangue umano è utilizzato per maggior parte dei test. Sangue animale può essere utilizzato anche, pur riconoscendo il potenziale di uricasi generati allantoina. Metaboliti purinici sono stati legati all'ipossia già nel 1963 e l'affidabilità di ipoxantina, xantina, acido urico e come indicatori biochimici di ipossia neonatale è stato validato da vari ricercatori 10-13. Il metodo HPLC utilizzato per la quantificazione dei composti purinici è veloce, affidabile e riproducibile. Il GC / MS metodo utilizzato per la quantificazione del allantoina, un marker relativamente nuovo di stress ossidativo, è stato adattato da Gruber et al 7. Questo metodo evita certi artefatti e richiede bassi volumi di campione. I metodi utilizzati per la sintesi di MMDA sono stati descritti in altri 14, 15. GC / MS quantificazione basato su MDA è stato adattato da Paroni et al. e Cighetti et al. 16, 17. Xantina ossidasi è stata misurata mediante HPLC quantificando la conversione di pterina a isoxanthopterin 18. Questo approccio si è rivelato sufficientemente sensibile e riproducibile.
1. Esempio di raccolta ed elaborazione
2. Preparazione di standard interno, 2-Aminopurine (2-AP), per Purina e analisi XO
Equazione 1:
Equazione 2:
3. HPLC Misurazione delle purine
Tempo | Flusso (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 |
Tabella 1. Cambiamenti solvente per la misurazione HPLC di composti purinici.
Tempo di conservazione * | Osservato λ max * | Riferito λ max 19 | Riferito ε max 19 | |
UricoAcido | ~ 3.5 min | 288 | 283 [2] | 11.500 [2] |
Ipoxantina | ~ 7,0 min | 248 | 248 [1] | 10.800 [1] |
Xantina | ~ 9,5 min | 267 | 267 [2] | 10.200 [2] |
2-Aminopurine | ~ 12,5 minuti | 305 | 314 [2] | 4000 [2] |
Tabella 2. Tempi di ritenzione tipici e λ max per purine e standard interno. * Determinato su HPLC isocratica con 50 mM tampone formiato di ammonio (pH 5,5) con una portata di 1mL/min. pH è in [].
4. GC / MS misura di Allantoina
5. Preparazione di standard interno, Metil malondialdeide (MMDA), per l'analisi MDA
6. GC / MS Misura della MDA
7. HPLC Misura della xantina ossidasi
8. Rappresentante dei risultati:
Un esempio di quantificazione HPLC dei composti purinici è mostrata in Figura 1A. I tempi di ritenzione specifica e lunghezze d'onda di emissione di ipoxantina, xantina, acido urico e consentono la quantificazione simultanea di composti purinici (Tabella 2). Quando il saggio è eseguito correttamente, i composti avrà un'adeguata separazione e la forma del picco risulta nitida e unimodale. Questi picchi sono poi trasformate in concentrazioni, limiti riportati nella tabella 3, attraverso l'uso di curve standard. Poiché l'elaborazione del campione per questo dosaggio è minimo, i problemi del campione solo sulla base che possono sorgere sarebbe la lisi dei globuli rossi. Se i globuli rossi lisare prima i campioni vengono centrifugati, il plasma assumerà un colore arancio / rosso e non possono essere utilizzati per valutare l'ischemia ipossica. Le altre questioni che possono sorgere quando si misura purine coinvolge il sistema HPLC e la colonna (Figura 1B). Se ci sono bolle d'aria nel sistema HPLC i tempi di ritenzione si sposterà e la pressione di HPLC fluttuerà in modo drammatico. Se la cartuccia di guardia deve essere cambiato, la pressione aumenterà e le vette si allargherà e diventare bi o tri-modale.
Ipoxantina (mM) | Xantina (mM) | Acido urico (mM) | Xantina ossidasi ((prodotto nmol) / min) | Malondialdeide (mM) | Allantoina (mM) | |
Normossia termine | 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 |
Termine da distress respiratorio | 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 |
Ipossico termine | 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 |
Pretermine normossia | 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) |
Pretermine da distress respiratorio | 3.04-8.04 (2) | NA | 327.56-365.11 (2) | NA | 2.40-3.46 (3) | NA |
Min-Max (n)
Tabella 3. Gamme rappresentante per purine, xantina ossidasi, malondialdeide, e allantoina.
Un esempio del GC / MS quantificazione del Allantoina è illustrato nella figura 2. Perché la massa di allantoina derivitized e derivitized allantoina pesante è noto, selezionare la modalità di ioni può essere utilizzato per identificare questi composti sul spettrometro di massa. Se il test è fatto correttamente, due picchi sarà osservato al tempo di ritenzione stesso. Quello corrispondente ad allantoina (398,00 m / z) e l'altra a pesanti allantoina (400.00 m / z). Questi picchi sono poi trasformate in concentrazioni, limiti riportati nella tabella 3, attraverso l'utilizzo di una curva standard. Se il test viene eseguito in modo non corretto, e campioni non sono stati derivitized correttamente, i picchi non possono essere presenti o non possono essere quantitativamente rappresentativi. Ancora una volta, se i globuli rossi lisati il plasma non può essere usato per valutare lo stress ossidativo in ischemia ipossica neonatale.
I risultati per la quantificazione della MDA sono simili a quelli per allantoina con l'eccezione che i due picchi sono osservati a tempi di ritenzione diversi. A ~ 3,5 minuti tempo di ritenzione, un 144,00 m / z picco per MDA e ~ 4 minuti di tempo di ritenzione, un 158,00 m / z di picco per MMDA si osserva (Figura 3). Questi picchi sono poi trasformate in concentrazioni, limiti riportati nella tabella 3, attraverso l'utilizzo di una curva standard. Se il test viene eseguito in modo errato, o campioni non sono derivitized correttamente, senza picchi possono essere osservati al momento della selezione per 144.00m / z e 158.00m / z. Va notato chese c'è un eccesso di lipidi nel plasma da bolo un'alimentazione orale o la somministrazione per via endovenosa di lipidi, il plasma assumerà un aspetto lattiginoso e non può essere usato per valutare lo stress ossidativo in ischemia ipossica neonatale.
Un esempio di HPLC-based quantificazione della xantina ossidasi funzione è mostrata in Figura 4. Se il test viene eseguito correttamente, tre cime devono essere osservati con il rivelatore a fluorescenza, una per pterina, uno per isoxanthopterin, e uno per 2-AP. Questi picchi sono poi trasformate in concentrazioni, limiti riportati nella tabella 3, attraverso l'utilizzo di una curva standard. Ci dovrebbe essere anche un picco corrispondente al isoxanthopterin e 2-AP sullo spettro generato dal rivelatore PDA. Se l'attività enzimatica è assente, il picco corrispondente al isoxanthopterin non si vedrà. Poiché questo saggio misura funzione enzimatica, congelamenti e scongelamenti ripetuti del campione può alterare questo.
Figura 1. Spettro HPLC per l'identificazione dei composti purinici. A). Rappresentante risultati se il test è stato eseguito correttamente. B). risultati rappresentativi se c'è un problema con l'HPLC, colonna, o guardia cartuccia.
Figura 2. GC / MS spettro per la quantificazione del Allantoina. Il picco a ioni di 398,00 m / z corrisponde ad allantoina. Il picco a ioni di 400,00 m / z corrisponde ad allantoina pesanti.
Figura 3. GC / MS spettro per la quantificazione del MDA. Il picco a ioni di 144,00 m / z corrisponde alla MDA. Il picco a ioni di 158,00 m / z corrisponde a MMDA.
Figura 4. Spettro HPLC per la misurazione dell'attività XO. A) I risultati rappresentativi per il tempo 0 min di incubazione e B) dei risultati rappresentativi per il tempo di incubazione di 4 ore. Si noti il picco più alto isoxanthopterine (a ~ 17 min) per il tempo di incubazione di 4 ore. Nello spettro di fluorescenza, 2-AP eluisce prima ~ eluisce 5min e pterine prossima a ~ 10min.
I metodi descritti permettono la valutazione di ischemia ipossia neonatale. Questo protocollo combina la misurazione dei marcatori di energia (ATP) privazione, stress ossidativo, danno ossidativo, l'attività enzimatica e di avere una visione globale biochimiche della presenza o anche il grado di ipossia, ischemia. Nonostante l'utilità di questo metodo, ci sono delle limitazioni potenziale. In primo luogo, ci vogliono circa 1-2 ml di sangue per la raccolta del plasma sufficiente per eseguire tutti i test. Quest...
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Questo lavoro è finanziato dal National Institutes of Health NR011209 R01-03
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome del reagente | Azienda | Numero di catalogo | Commenti (opzionale) |
---|---|---|---|
6ml K3E EDTA K3 tubo | Fisher Scientific | 2204061 | |
Centrifuga 5702R | Fisher Scientific | 05413319 | Con 13 e adattatore 16MM |
Microcentrifuga 1,5 ml tubo | USA scientifico | 1615-5599 | |
2-Aminopurine | Sigma-Aldrich | A3509 | |
Varian Cary 100 spettrofotometro | Agilant Technologies | 0010071500 | |
Savant SpeedVac | Thermo Scientific | SC210A-115 | |
Micron dispositivo centrifugo filtro | Fisher Scientific | UFC501596 | |
Supelcosil LC-18-S Colonna | Sigma-Aldrich | 58931 | |
Supelcosil LC-18-S Supelguard cartuccia e titolare | Sigma-Aldrich | 59629 | |
HPLC | Acque | ||
GCMS Vial | Fisher Scientific | 03376607 | |
DL-Allantoina -13 C-5, 1 -15 N | CDN Isotopi | M-2307 | Lotto # L340P9 |
MTBSTFA | Thermo Scientific | 48920 | |
Piridina | Sigma-Aldrich | 270970 | |
5973E GC / MSD | Agilent Technologies | G7021A | Part # 5975E per GC / MS |
3-Ethoxymethacrolein | Sigma-Aldrich | 232548 | |
Di sodio idrossido | Sigma-Aldrich | S5881 | |
Diclorometano | Sigma-Aldrich | 270997 | |
Benzene | Sigma-Aldrich | 401765 | |
Etere diisopropile | Sigma-Aldrich | 38270 | |
BHT | Sigma-Aldrich | B1378 | |
Etanolo | Sigma-Aldrich | 459844 | |
Fenilidrazina | Sigma-Aldrich | P26252 |
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