Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Описан метод для измерения биохимических маркеров неонатальной гипоксии-ишемии. Подход использует высокого давления жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC / MS).
Neonatal hypoxia ischemia is characterized by inadequate blood perfusion of a tissue or a systemic lack of oxygen. This condition is thought to cause/exacerbate well documented neonatal disorders including neurological impairment 1-3. Decreased adenosine triphosphate production occurs due to a lack of oxidative phosphorylation. To compensate for this energy deprived state molecules containing high energy phosphate bonds are degraded 2. This leads to increased levels of adenosine which is subsequently degraded to inosine, hypoxanthine, xanthine, and finally to uric acid. The final two steps in this degradation process are performed by xanthine oxidoreductase. This enzyme exists in the form of xanthine dehydrogenase under normoxic conditions but is converted to xanthine oxidase (XO) under hypoxia-reperfusion circumstances 4, 5. Unlike xanthine dehydrogenase, XO generates hydrogen peroxide as a byproduct of purine degradation 4, 6. This hydrogen peroxide in combination with other reactive oxygen species (ROS) produced during hypoxia, oxidizes uric acid to form allantoin and reacts with lipid membranes to generate malondialdehyde (MDA) 7-9. Most mammals, humans exempted, possess the enzyme uricase, which converts uric acid to allantoin. In humans, however, allantoin can only be formed by ROS-mediated oxidation of uric acid. Because of this, allantoin is considered to be a marker of oxidative stress in humans, but not in the mammals that have uricase.
We describe methods employing high pressure liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography mass spectrometry (GCMS) to measure biochemical markers of neonatal hypoxia ischemia. Human blood is used for most tests. Animal blood may also be used while recognizing the potential for uricase-generated allantoin. Purine metabolites were linked to hypoxia as early as 1963 and the reliability of hypoxanthine, xanthine, and uric acid as biochemical indicators of neonatal hypoxia was validated by several investigators 10-13. The HPLC method used for the quantification of purine compounds is fast, reliable, and reproducible. The GC/MS method used for the quantification of allantoin, a relatively new marker of oxidative stress, was adapted from Gruber et al 7. This method avoids certain artifacts and requires low volumes of sample. Methods used for synthesis of MMDA were described elsewhere 14, 15. GC/MS based quantification of MDA was adapted from Paroni et al. and Cighetti et al. 16, 17. Xanthine oxidase activity was measured by HPLC by quantifying the conversion of pterin to isoxanthopterin 18. This approach proved to be sufficiently sensitive and reproducible.
1. Взятия пробы и перерабатывающей
2. Подготовка внутреннего стандарта, 2-аминопурин (2-AP), для пуриновых и XO Анализ
Уравнение 1:
Уравнение 2:
3. ВЭЖХ Измерение Пурины
Время | Поток (мл / мин) | % | % 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 |
Таблица 1. Растворитель изменения для ВЭЖХ измерения пуриновых соединений.
* Время хранения | Наблюдаемые λ макс * | Отмеченные λ макс 19 | Отмеченные ε макс 19 | |
МочевойКислота | ~ 3,5 мин | 288 | 283 [2] | 11500 [2] |
Гипоксантин | ~ 7,0 мин | 248 | 248 [1] | 10800 [1] |
Ксантин | ~ 9,5 мин | 267 | 267 [2] | 10200 [2] |
2-аминопурин | ~ 12,5 мин | 305 | 314 [2] | 4000 [2] |
Таблица 2. Среднее время удержания и λ макс для пуринов и внутреннего стандарта. * Определяется на ВЭЖХ использованием изократического 50 мМ буфера формиат аммония (рН 5.5) с расходом 1mL/min. рН в [].
4. ГХ / МС Измерение Аллантоин
5. Подготовка внутренних Standard, метил малонового диальдегида (ММДА), для анализа MDA
6. ГХ / МС Измерение MDA
7. ВЭЖХ Измерение оксидазы ксантин
8. Представитель Результаты:
Примером количественного ВЭЖХ пуриновых соединений показана на рисунке 1А. Определенное время удержания и излучения длиной волны гипоксантин, ксантин и мочевую кислоту разрешения одновременного количественного пуриновых соединений (табл. 2). Когда анализ будет работать правильно, соединения будут иметь достаточное разделение и пик формы будет четким и одним видом. Эти пики затем преобразуются в концентрациях, диапазоны приведены в таблице 3, за счет использования стандартных кривых. Поскольку обработку за этого анализа является минимальным, только образец основан проблемы, которые могут возникнуть бы лизирующего из красных кровяных телец. Если эритроциты лизируют перед образцы центрифугировали, плазму возьмет на себя оранжевый / красный цвет и не могут быть использованы для оценки гипоксических ишемии. Другие вопросы, которые могут возникнуть при измерении пуринов включает в себя системы высокоэффективной жидкостной хроматографии и колонки (рис. 1В). Если Есть пузырьков воздуха в системе ВЭЖХ время удерживания будет смещаться и давление ВЭЖХ будет колебаться резко. Если картридж охранник должен быть изменен, то давление будет возрастать, а пики будут расширяться и становиться би или три-модальным.
Гипоксантин (мкМ) | Ксантин (мкМ) | Мочевая кислота (мкМ) | Ксантиноксидазы ((нмоль продукта) / мин) | Малонового диальдегида (мкМ) | Аллантоин (мкМ) | |
Срок гипоксическим | 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) | Не Доступно |
Срок респираторный дистресс | 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) | Не Доступно |
Срок Гипоксическая | 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) | Не Доступно |
Преждевременные гипоксическим | 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) |
Преждевременные респираторный дистресс | 3.04-8.04 (2) | Не Доступно | 327.56-365.11 (2) | Не Доступно | 2.40-3.46 (3) | Не Доступно |
Min-Max (п)
Таблица 3. Представителю диапазоны для пуринов, ксантиноксидазы, малонового диальдегида и аллантоин.
Примером ГХ / МС количественной Аллантоин показано на рисунке 2. Потому что масса derivitized аллантоин и derivitized тяжелых аллантоин, как известно, выберите ионный режим может быть использован для идентификации этих соединений на массу спец. Если анализ будет сделано правильно, два пика будет наблюдаться в то же время хранения. Один соответствующие аллантоин (398,00 м / г) и других тяжелых аллантоин (400,00 м / г). Эти пики затем преобразуются в концентрациях, диапазоны приведены в таблице 3, с помощью калибровочной кривой. Если анализ будет работать неправильно, и образцы не были derivitized должным образом, пики может и не быть или не быть количественно представителя. Еще раз, если красные кровяные клетки лизируются плазме не могут быть использованы для оценки окислительного стресса у новорожденных гипоксической ишемии.
Результаты количественного MDA похожи на тех, для аллантоин с тем исключением, что два пика наблюдаются в разное время хранения. В ~ 3,5 минуты времени удерживания, 144,00 т / г пик MDA и на ~ 4 минуты времени удерживания, 158,00 т / г пик ММДА не наблюдается (рис. 3). Эти пики затем преобразуются в концентрациях, диапазоны приведены в таблице 3, с помощью калибровочной кривой. Если анализ будет работать неправильно, или образцы не derivitized должным образом, нет пиков может наблюдаться при отборе для 144.00m / г и 158.00m / z. Следует отметить, чтоесли есть избыток липидов в плазме от болюсного устные кормления или внутривенного введения липидов, плазменных возьмет на молочно внешний вид и не могут быть использованы для оценки окислительного стресса у новорожденных гипоксической ишемии.
Примером ВЭЖХ основе количественного ксантиноксидазы функции изображен на рисунке 4. Если анализ будет работать правильно, три вершины должны быть соблюдены с флуоресцентным детектором, по одному для pterin, по одному для isoxanthopterin, и один для 2-AP. Эти пики затем преобразуются в концентрациях, диапазоны приведены в таблице 3, с помощью калибровочной кривой. Там также должны быть пик, соответствующий isoxanthopterin и 2-AP на спектр генерируется из КПК детектора. Если активность ферментов отсутствует, пик, соответствующий isoxanthopterin не будет видно. Поскольку этот анализ мер функции ферментов, повторное замораживание и оттаивание образца может изменить это.
Рисунок 1. ВЭЖХ спектра для определения пуриновых соединений. А). Представитель результаты, если анализ был работать правильно. Б). репрезентативные результаты, если есть проблемы с ВЭЖХ, колонки или охранник картриджа.
Рисунок 2. ГХ / МС спектра для количественной оценки Аллантоин. Пик иона 398,00 т / г соответствует аллантоин. Пик при ионной 400,00 т / г соответствует тяжелой аллантоин.
Рисунок 3. ГХ / МС спектра для количественной оценки MDA. Пик иона 144,00 т / г соответствует MDA. Пик при ионной 158,00 т / г соответствует ММДА.
Рисунок 4. ВЭЖХ спектра для измерения XO деятельности.) Представитель результаты для 0 мин времени инкубации и Б) результаты представителем 4 часов инкубационного периода. Обратите внимание, выше isoxanthopterine пика (на ~ 17 мин) для 4-часового инкубационного периода. В спектре флуоресценции, 2-AP элюируется первым на ~ 5 минут и pterine элюируется следующий на ~ 10мин.
Методы, описанные здесь разрешение оценки неонатального ишемии гипоксии. Этот протокол комбинирует измерения маркеров энергии (АТФ), лишения, окислительный стресс, окислительные повреждения, и активность ферментов, чтобы получить общую биохимическую картину наличия или даже степень ...
Нет конфликта интересов объявлены.
Эта работа финансируется Национальным институтом здоровья R01 NR011209-03
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Название реагента | Компания | Номер в каталоге | Комментарии (необязательно) |
---|---|---|---|
6 мл K3E ЭДТА K3 трубки | Fisher Scientific | 2204061 | |
5702R центрифуги | Fisher Scientific | 05413319 | С 13 и 16 мм адаптер |
1,5 мл трубки микроцентрифужных | США Научная | 1615-5599 | |
2-аминопурин | Sigma-Aldrich | A3509 | |
Varian Cary 100 спектрофотометр | Agilant Технологии | 0010071500 | |
Savant SpeedVac | Thermo Scientific | SC210A-115 | |
Micron центробежный фильтр устройства | Fisher Scientific | UFC501596 | |
Supelcosil LC-18-S колонка | Sigma-Aldrich | 58931 | |
Supelcosil LC-18-S Supelguard картридж и держатель | Sigma-Aldrich | 59629 | |
ВЭЖХ | Воды | ||
GCMS флакон | Fisher Scientific | 03376607 | |
DL-Аллантоин-5 -13 С; 1 -15 N | CDN Изотопы | M-2307 | Лот № L340P9 |
МТБСТФА | Thermo Scientific | 48920 | |
Пиридин | Sigma-Aldrich | 270970 | |
5973E GC / MSD | Компания Agilent Technologies | G7021A | Часть # для 5975E ГХ / МС |
3-Ethoxymethacrolein | Sigma-Aldrich | 232548 | |
Едкий натр | Sigma-Aldrich | S5881 | |
Дихлорметан | Sigma-Aldrich | 270997 | |
Бензол | Sigma-Aldrich | 401765 | |
Диизопропил эфир | Sigma-Aldrich | 38270 | |
BHT | Sigma-Aldrich | B1378 | |
Этанол | Sigma-Aldrich | 459844 | |
Фенилгидразином | Sigma-Aldrich | P26252 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены