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Method Article
Um método é descrito para medir marcadores bioquímicos de hipóxia-isquemia neonatal. A abordagem utiliza cromatografia líquida de alta pressão (HPLC) e Cromatografia Gasosa Espectrometria de Massa (GC / MS).
Isquemia hipóxia neonatal é caracterizada por perfusão sangüínea inadequada de um tecido ou uma falta sistêmica de oxigênio. Esta condição é pensado para causar / agravar bem documentados distúrbios incluindo comprometimento neurológico neonatal 1-3. Trifosfato de adenosina diminuiu a produção ocorre devido à falta de fosforilação oxidativa. Para compensar essa energia moléculas estado privados contendo ligações fosfato de alta energia são duas degradadas. Isso leva a aumento dos níveis de adenosina, que é posteriormente degradado a inosina, hipoxantina, xantina e, finalmente, o ácido úrico. As duas últimas etapas deste processo de degradação são realizadas por xantina oxidoredutase. Esta enzima existe sob a forma de xantina desidrogenase em condições normóxica mas é convertida em xantina oxidase (XO), sob hipóxia-reperfusão circunstâncias 4, 5. Ao contrário de xantina desidrogenase, XO gera peróxido de hidrogênio como um subproduto da degradação da purina 4, 6. Este peróxido de hidrogênio em combinação com outras espécies reativas de oxigênio (ROS) produzidas durante a hipóxia, oxida o ácido úrico a formar alantoína e reage com membranas lipídicas para gerar malondialdeído (MDA) 7-9. A maioria dos mamíferos, os seres humanos isentos, possuem a enzima uricase, que converte ácido úrico em alantoína. Nos seres humanos, no entanto, alantoína só pode ser formado por ROS mediada oxidação do ácido úrico. Devido a isso, alantoína é considerado um marcador de estresse oxidativo em humanos, mas não os mamíferos que têm uricase.
Descrevemos os métodos empregando cromatografia líquida de alta pressão (HPLC) e cromatografia gasosa espectrometria de massa (GCMS) para medir marcadores bioquímicos de isquemia hipóxia neonatal. O sangue humano é usado para a maioria dos testes. Sangue animal também pode ser usado, reconhecendo o potencial de uricase gerado alantoína. Metabólitos de purinas estavam ligados à hipóxia já em 1963 ea confiabilidade de hipoxantina, xantina e ácido úrico como indicadores bioquímicos de hipóxia neonatal foi validada por vários pesquisadores 10-13. O método de HPLC utilizado para a quantificação de compostos de purina é rápido, confiável e reprodutível. O método de GC / MS utilizado para a quantificação de alantoína, um marcador relativamente novo de estresse oxidativo, foi adaptado de Gruber et al 7. Este método evita certos artefatos e requer baixos volumes de amostra. Métodos utilizados para a síntese de MMDA foram descritos em outros 14, 15. GC / MS com base quantificação de MDA foi adaptado a partir Paroni et al. e Cighetti et al. 16, 17. Xantina oxidase atividade foi medida por HPLC, quantificando a conversão de pterin para isoxanthopterin 18. Esta abordagem provou ser suficientemente sensível e reprodutível.
1. Coleta e Processamento de
2. Preparando padrão interno, 2 aminopurina-(2-AP), por Purina e Análise XO
Equação 1:
Equação 2:
3. HPLC Medição de Purinas
Tempo | Fluxo (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 |
Tabela 1. Alterações Solvente para HPLC de medição de compostos de purina.
* Tempo de Retenção | Observado λ max * | Relatado λ max 19 | Relatado ε max 19 | |
ÚricoÁcido | ~ 3,5 min | 288 | 283 [2] | 11.500 [2] |
Hipoxantina | ~ 7,0 min | 248 | 248 [1] | 10800 [1] |
Xantina | ~ 9,5 min | 267 | 267 [2] | 10.200 [2] |
2-aminopurina | ~ 12,5 min | 305 | 314 [2] | 4000 [2] |
Tabela 2. Tempos de retenção típica e λ máximo para purinas e padrão interno. * Determinado em HPLC usando tampão formiato de amônio 50 mM isocrática (pH 5,5) com uma vazão de 1mL/min. pH é entre [].
4. GC / MS Medição de alantoína
5. Preparando padrão interno, metil malondialdeído (MMDA), para análise MDA
6. GC / MS Medição do MDA
7. HPLC de medição da xantina oxidase
8. Resultados representativos:
Um exemplo da quantificação HPLC de compostos de purina é mostrado na Figura 1A. Os tempos de retenção específicos e comprimentos de onda de emissão de hipoxantina, xantina e ácido úrico permitir a quantificação simultânea de compostos de purina (Tabela 2). Quando o ensaio é executado corretamente, os compostos terão separação adequada ea forma de pico serão nítidas e unimodal. Esses picos são então convertidos em concentrações, os intervalos mostrados na Tabela 3, através do uso de curvas padrão. Como o processamento da amostra para este ensaio é mínima, os problemas apenas com base amostra que possam surgir seria a lise das células vermelhas do sangue. Se as células vermelhas do sangue antes de lisar as amostras são centrifugadas, o plasma vai assumir uma cor laranja / vermelho e não podem ser utilizados para avaliar isquemia hipóxica. As outras questões que podem surgir quando se mede purinas envolve o sistema HPLC ea coluna (Figura 1B). Se houver bolhas de ar no sistema de HPLC os tempos de retenção e mudará a pressão HPLC irá flutuar drasticamente. Se o cartucho de guarda precisa ser mudado, a pressão vai aumentar e os picos irá ampliar e tornar-se bi ou tri-modal.
Hipoxantina (M) | Xantina (M) | Ácido úrico (M) | Xantina oxidase ((produto nmol) / min) | Malondialdeído (M) | Alantoína (M) | |
Normoxic prazo | 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 |
Angústia Respiratória prazo | 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 prazo | 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 |
Prematuros 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) |
Angústia Respiratória prematuro | 3.04-8.04 (2) | NA | 327.56-365.11 (2) | NA | 2.40-3.46 (3) | NA |
Min-Max (n)
Tabela 3. Faixas de Representante para purinas, xantina oxidase, malondialdeído e alantoína.
Um exemplo da quantificação GC / MS de Alantoína é mostrado na Figura 2. Porque a massa de alantoína e ácido úrico derivitized pesados derivitized é conhecido, selecionar o modo de íons pode ser usado para identificar estes compostos na especificação de massa. Se o teste for feito corretamente, dois picos serão observados no mesmo tempo de retenção. Uma correspondendo a alantoína (398,00 m / z) ea outra para alantoína pesados (400,00 m / z). Esses picos são então convertidos em concentrações, os intervalos mostrados na Tabela 3, através do uso de uma curva padrão. Se o ensaio é executado de forma incorreta, e as amostras não foram derivitized corretamente, os picos podem não estar presentes ou não pode ser quantitativamente representativa. Mais uma vez, se as células vermelhas do sangue lisado o plasma não pode ser usado para avaliar o estresse oxidativo em isquemia hipóxica neonatal.
Os resultados para a quantificação do MDA são semelhantes aos de alantoína com a ressalva de que os dois picos são observados em diferentes tempos de retenção. Em ~ 3,5 minutos o tempo de retenção, a 144,00 m / z de pico para MDA e em ~ 4 minutos o tempo de retenção, a 158,00 m / z de pico para MMDA é observado (Figura 3). Esses picos são então convertidos em concentrações, os intervalos mostrados na Tabela 3, através do uso de uma curva padrão. Se o ensaio é executado de forma incorreta, ou amostras não são derivitized adequadamente, não picos podem ser observados na seleção de 144.00m / z e 158.00m / z. Note-se quese houver um excesso de lipídios no plasma de bolus feedings administração oral ou intravenosa de lipídios, o plasma terá uma aparência leitosa e não pode ser usado para avaliar o estresse oxidativo em isquemia hipóxica neonatal.
Um exemplo da quantificação HPLC baseado em xantina oxidase função é mostrado na Figura 4. Se o ensaio é executado corretamente, três picos devem ser observados com o detector fluorescente, um para pterin, um para isoxanthopterin, e um para 2-AP. Esses picos são então convertidos em concentrações, os intervalos mostrados na Tabela 3, através do uso de uma curva padrão. Também deve haver um pico correspondente a isoxanthopterin e 2-AP sobre o espectro gerado a partir do detector PDA. Se a atividade da enzima está ausente, o pico correspondente ao isoxanthopterin não será visto. Porque este ensaio mede a função da enzima, congelamento e descongelamento repetidos da amostra pode alterar isso.
Figura 1. HPLC espectro para a identificação de compostos de purina. A). Resultados representativos se o ensaio foi executado corretamente. B). resultados representativos, se houver um problema com a HPLC, coluna ou cartucho de guarda.
Figura 2. GC / MS espectro para a quantificação da Alantoína. O pico de íon 398,00 m / z corresponde a alantoína. O pico de íon 400,00 m z / corresponde a alantoína pesado.
Figura 3. GC / MS espectro para a quantificação do MDA. O pico de íon 144,00 m z / corresponde ao MDA. O pico de íon 158,00 m z / corresponde a MMDA.
Figura 4. HPLC espectro para a medição da atividade XO. A) Os resultados representativos para o tempo de incubação 0 min e os resultados B) representante para o tempo de incubação de 4 horas. Observe o pico mais alto isoxanthopterine (at ~ min 17) para o tempo de incubação de 4 horas. No espectro de fluorescência, 2-AP elui primeiro em ~ elui 5min e pterine próxima em ~ 10min.
Os métodos descritos aqui permitir a avaliação da isquemia hipóxia neonatal. Este protocolo combina as medições de marcadores de privação de energia (ATP), stress oxidativo, dano oxidativo e atividade de enzimas para obter uma imagem global bioquímicos da presença ou até mesmo o grau de isquemia hipóxica. Apesar da utilidade deste método, existem limitações em potencial. Em primeiro lugar, que leva cerca de 1-2 ml de sangue para coletar plasma suficiente para executar todos os ensaios. Este não será um ...
Não há conflitos de interesse declarados.
Este trabalho é financiado pelo National Institutes of Health NR011209 R01-03
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome do reagente | Companhia | Número de catálogo | Comentários (opcional) |
---|---|---|---|
6ml K3E EDTA K3 tubo | Fisher Scientific | 2204061 | |
Centrífuga 5702R | Fisher Scientific | 05413319 | Com 13 e adaptador de 16MM |
Tubo de microcentrífuga de 1,5 ml | EUA Scientific | 1615-5599 | |
2-aminopurina | Sigma-Aldrich | A3509 | |
Varian Cary 100 espectrofotômetro | Agilant Technologies | 0010071500 | |
Savant SpeedVac | Thermo Scientific | SC210A-115 | |
Micron dispositivo centrífugo filtro | Fisher Scientific | UFC501596 | |
Supelcosil Coluna LC-18-S | Sigma-Aldrich | 58931 | |
Supelcosil LC-18-S Supelguard cartucho e titular | Sigma-Aldrich | 59629 | |
HPLC | Águas | ||
Vial GCMS | Fisher Scientific | 03376607 | |
DL-Alantoína-5 -13 C; 1 -15 N | CDN Isótopos | M-2307 | Lot # L340P9 |
MTBSTFA | Thermo Scientific | 48920 | |
Piridina | Sigma-Aldrich | 270970 | |
5973E GC / MSD | Agilent Technologies | G7021A | Part # 5975E para GC / MS |
3-Ethoxymethacrolein | Sigma-Aldrich | 232548 | |
Hidróxido de sódio | Sigma-Aldrich | S5881 | |
Diclorometano | Sigma-Aldrich | 270997 | |
Benzeno | Sigma-Aldrich | 401765 | |
Diisopropil éter | Sigma-Aldrich | 38270 | |
BHT | Sigma-Aldrich | B1378 | |
Etanol | Sigma-Aldrich | 459844 | |
Fenil | Sigma-Aldrich | P26252 |
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