Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Karma mod katyon değiştirme (MCX) 96-kuyulu bir mikroplak üzerinde verimli bir katı faz ekstraksiyonu ile birleşmiş seçici ve duyarlı bir sıvı kromatografi tandem kütle spektrometresi (LC-MS / MS) yöntemi, serbest 3-nitrotirosin 3-NT) insan idrarında yüksek verimle, klinik uygulamalar için uygundur.
Serbest 3-nitrotirosin (3-NT), oksidatif stres için olası bir biyolojik belirteç olarak yaygın şekilde kullanılmıştır. Çok çeşitli patolojik koşullarda artan 3-NT seviyeleri bildirilmiştir. Bununla birlikte, mevcut yöntemler, düşük endojen seviyedeki 3-NT'yi güvenilir bir şekilde ölçmek için gerekli olan yeterli duyarlılık ve / veya özgüllükten yoksundur ve klinik uygulamalar için çok hantaldır. Bu nedenle, 3-NT düzeylerini doğru bir şekilde ölçmek ve patolojik koşullardaki 3-NT rolünü doğrulamak için analitik iyileştirmeye acilen ihtiyaç duyulmaktadır. Bu protokol, non-invaziv biyolojik belirteç olarak insan idrarında 3-NT'nin hızlı ve doğru ölçümü için minik bir katı faz ekstraksiyonu (SPE) ile birlikte yeni bir sıvı kromatografi tandem kütle spektrometresi (LC-MS / MS) algılamasının gelişimini sunar Oksidatif stres için. 96 yuvalı bir plak kullanarak SPE, numune temizleme ve analit zenginleştirmeyi sıkıcı türetme ve buharlaştırma adımları olmadan birleştirerek işlemi basitçe belirginleştirdi, Solvent tüketimini azaltmak, atık bertaraf etmek, kirlenme riski ve genel işlem süresi. SPE elüsyon çözeltisi, pH 9, 25 mM amonyum asetat iş (NH4OAc) esas olarak seçicilik geliştirilmiş. Kütle spektrometresi sinyal tepkisi, çoklu reaksiyon izleme (MRM) geçişlerinin ayarlanması yoluyla geliştirildi. Bir pentaflorofenil (PFP) kolonuna (150 mm x 2.1 mm, 3 μm) katkı maddesi olarak% 0.01 HCOOH kullanılması, sinyal tepkisini 2.5 kat daha geliştirmiş ve toplam çalışma süresini 7 dakikaya kısaltmıştır. 10 pg / mL'nin (0.044 nM) düşük bir niceleme limiti (LLOQ) elde edildi, bu da bildirilen testlere kıyasla önemli bir duyarlılık geliştirmeyi temsil etti. Bu basitleştirilmiş, hızlı, seçici ve duyarlı yöntem, iki pleyt numunesi (n = 192) 24 saatlik bir süre içinde işlenmesine izin verir. Geliştirilen analitik performans ve invaziv olmayan ve ucuz idrar örneklemesi göz önüne alındığında, önerilen test, klinik öncesi ve klinikte faydalıdırçalışmaları.
Son yıllarda oksidatif stresin klinik sunum üzerindeki etkileri ön plana çıkmaktadır 1 . Araştırılan biyolojik belirteçlerden biri, reaktif azot türleri (RNS), katekolamin nörotransmitter öncüsü olan tirozin ile etkileşime girdiğinde oluşan, uçta dengeli bir ürün olan 3-nitrotirosin (3-NT) 'dir. 3-NT, in vivo RNS için bir biyolojik belirteç olarak klinik değeri olabileceği gibi, tirozin özelliklerinin ve işlevlerinin önemli değişiklikleriyle karşılık gelen proteinleri ve hücresel işlevleri olumsuz şekilde etkileyebilir 1 , 2 . Yükselen araştırmalar, 3-NT'nin inflamatuar koşullar 3 , nörodejeneratif bozukluklar 4 , 5 , kardiyovasküler hastalık 6 ve diyabet 7'de ve oksidatif stresle ilgili koşullarda önemli bir rol oynayabileceğini önermektedir. Ancak, bu observations sensitivite ve / veya seçicilik 8, 9, 10, 11 eksik metodolojileri sonuçlarına dayanmaktadır. Daha önce literatürde bildirilen biyolojik numuneler için muazzam 3-NT konsantrasyon aralıkları, ciddi analitik problemlerin bu tahliller ile ilişkili olduğunu ve 3-NT seviyelerini doğru bir şekilde ölçmek ve bu koşulların patolojisindeki rolünü doğrulamak için teknik iyileştirmenin gerek duyulduğunu ortaya koymaktadır .
Biyolojik matristeki serbest 3-NT'nin nicelendirilmesi, insan ve enstrüman için 8 , 9 , 10 , 11 özel bir zorluk ortaya koymaktadır. Birincisi, endojen 3-NT'nin iz seviyesi aşırı duyarlı bir tespit gerektirir; İkincisi, çok sayıda yapısal olarak benzer analogların varlığı, özellikle de tirozin,Aşırı derecede fazlalık, yüksek oranda seçicilik gerektirir; Üçüncüsü, her yerde bulunan nitrat ve nitrit ile tirozin nitrasyonuyla 3-NT'nin artefaktik oluşumu, 3-NT'nin sahte aşırı tahmin edilmesini önlemek için numune hazırlama esnasında özel olarak düşünülmesini gerektirir.
3-NT ölçmek için kullanılan metodolojilerin çeşitli arasında, MS / MS nedeniyle üstün hassasiyet ve seçicilik 11, 12, 13, 14, altın standart yöntem olarak kabul edilmiştir. Gaz kromatografisi (GC), MS / MS en yüksek duyarlılık, ancak, zorunlu örnek türetme adımları çok sıkıcı ve vardır sunmaktadır bağlanmış klinik kullanım 15, 16 için etkili olduğu zaman alır. LC-MS / MS karmaşık numune türetme işlemine ihtiyaç duymaz, bu da daha umut vericidir. Bununla birlikte, üstesinden gelinmesi gereken bazı engeller var.Literatürde bildirilen LC-MS / MS yöntemlerinin nsitivitesi, düşük miktarda 3-NT 7 , 17 , 18 ölçümü için iyileştirilmesi ve yüksek verimli uygulamalar için nispeten uzun dönüş süresi kısaltılmalıdır 12 , 13 , 17 , 19 .
Ek olarak, klinik uygulamalar göz önüne alındığında, kullanılan biyolojik matris önemli bir rol oynamaktadır. Mümkünse bulaşıcı olmayan, kolay ve ucuz olmalıdır 20 , 21 , 22 . Literatürde geleneksel olarak kullanılan örnek olan plazma klinik olarak istenen bir matristir, bu nedenle invaziv olmayan ve maliyet-etkinliği olan idrarı kullanan bir metod aranmıştır.
Rel geliştirmek için çeşitli girişimlerKullanılabilir ve spesifik LC-MS / MS metodolojileri idrar 9 , 10 , 11 kullanılarak yapılmıştır . Bununla birlikte, hepsi seçici, güvenilir ya da klinik kullanım için yeterince etkili olmamaktadır. Geleneksel ters fazlı kartuş (C18 tipi) kullanılarak 3-NT analizi için numune temizliği olarak baskın SPE'nin etkinliği sorgulanmış ve ardışık bir şekilde güçlü katyon değişimi (SCX) ve ters faz C18-OH SPE'si önerilmiştir 6 , 7 , 19 . Yakın zamanda geliştirilen bir LC-MS / MS yöntemi, manuel C18 SPE, preparatif yüksek basınçlı sıvı kromatografisi (HPLC) ve 3-NT 23'ün analizi için online SPE'nin çok aşamalı bir saflaştırma prosesini kullanmıştır. Bu yöntem 0.041 nM LLOQ ile klinik amaçlar için yeterince hassas olsa da, temizleme işlemi yoğun ve sıkıcıydı ve requiKırmızı 3 mL idrar, yüksek verim için fizibilitesini sınırlıyor. Bir moleküler olarak basılmış bir polimer temizleme işlemi 14 verimliliğini artırmak için SPE emici olarak kullanıldı, ancak elde edilen LLOQ (0.7 ug / mL) klinik örnekler için yeterince düşük değildi. Bir başka yöntem, 0.022 nM 24'lük bir saptama limiti (LOD) elde etmek için numunenin temizlenmesi için iki boyutlu (2D) LC-MS / MS ve immünoafinite kromatografisini gerektirdi. Tüm bu yöntemler 3-NT değerlendirmesinde ilerleme kaydederken, hiçbiri klinik uygulamalar için gerekli duyarlılık, güvenilirlik ve verimliliği sağlamamıştır.
Serbest 3-NT patolojisini ve bunun klinik ortamdaki oksidatif stresin bir biyobelirteç olarak rolünü araştırmak için basit, verimli, doğru ve kesin, yüksek verimli klinik uygulamalar için bir yöntem geliştirdik 25 . Minyatür karışık mod katyonuTürevlendirme, buharlaştırma ve 2D-LC'yi gerektiren mevcut yöntemlerde görülen dezavantajları atlayarak basit ve etkili numune temizleme ve 3-NT'nin zenginleştirilmesi için tek bir ekstraksiyonda elde edilen hange (MCX) 96 oyuklu ekstraksiyon mikroplağı uygulandı. Hareketli fazda katkı maddesi olarak% 0.01 HCOOH ile sıvı kromatografisi hızlı çevrim süresi ile gelişmiş bir sinyal yanıtı sundu. Seçicilik daha 3-NT ve iç standart (IS) her ikisi içinde selektif 3-NT ayrıştırma ve MRM geçişi kullanımı için hafif bir NH4OAc elüsyon çözeltisi uygulamasıyla geliştirilmiştir. Matris etkisi, kantifikasyon için indirgenmiş miktarda bir 13 C işaretli izotopik IS kullanılarak telafi edildi. Bu metodolojinin ortaya çıkmasıyla araştırmacılar ve klinisyenler klinik koşullardaki 3-NT rolünü doğrulayacak ve oksidatif stresin etkisini daha da keşfedebileceklerdir.
İnsan idrar örneklerini içeren tüm çalışmalar, Pharmasan / Neuroscience Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanan prosedüre uyularak gerçekleştirildi.
1. İdrar Numunesi Toplama ve Kreatinin (Cr) Tayini
2. Standart, IS ve Kalite Kontrol (QC) Örneklerinin Hazırlanması
3. Katı Faz Çıkarma Prosedürü
4. LC-MS / MS Analizi
Zaman (dak) | modül | Olaylar | Parametre |
0 | Pompalar | Pompa B Kons. | 5 |
0.5 | Pompalar | Pompa B Kons. | 20 |
1 | Pompalar | Pompa B Kons. | 50 |
3 | Pompalar | Pompa B Kons. | 80 |
4 | Pompalar | Pompa B Kons. | 90 |
4.01 | Pompalar | Pompa B Kons. | 95 |
5.5 | Pompalar | Pompa B Kons. | 95 |
5.6 | Pompalar | Pompa B Kons. | 5 |
7 | kontrolör | Dur |
Tablo 1: Sıvı Kromatografi Gradyan Elüsyon Koşulları
5. Tepe Tanımlama, Entegrasyon ve Veri İşlemi
Şekil 1 , 3-NT'nin, optimize edilmiş LC koşulu altında diğer yapısal olarak benzer tirosin analoglarından tamamen kromatografik olarak ayrıldığını göstermekte olup, bu da aşırı derecede aşırı bileşikler nedeniyle oluşan birlikte müdahale etkileşimlerini ortadan kaldırmakta ve dolayısıyla tahlil seçiciliğini arttırmaktadır. Ek olarak MA ve metanolde katkı maddesi olarak% 0.01 HCOOH ile 0.45 mL / dak'lık bir akış oran?...
İnsan idrar örneklerinde endojen serbest 3-NT için literatürde daha önce bildirilen konsantrasyonlarda önemli değişiklikler, mevcut testler 8 , 9 , 10 , 11 ile ilgili metodolojik problemleri ortaya çıkarmaktadır. İnsan idrarı altındaki düşük 3-NT seviyesinin doğru tespiti, örnek hazırlama ve LC-MS / MS analizi için özel tedbirler gerektiren zorlu bir görev olmaya devam e...
Yazarlar, çıkar çatışması olmadığını beyan eder.
Yazarlar Scott Howard ve Abigail Marinack'ın bu çalışmanın genel destek ve koordinasyonu için onaylarlar.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3-Nitro-L-tyrosine | Sigma | N7389-5g | |
3-Nitro-L-tyrosine-13C9 | Sigma | 652296-5.0mg | |
Mass Spec Gold Urine | Golden West Biologicals | MSG 5000-1L | |
Oasis MCX 96-well µElution plate | Waters | 186001830BA | |
2mL 96 well collection plate | Phenomenex | AH0-7194 | |
96 positive processor | Waters | 186005521 | |
LC-MS Ultra CHROMASOLV methanol | Sigma | 14262-2L | |
LC-MS Ultra CHROMASOLV water | Sigma | 14263-2L | |
Formic acid for mass spectrometry | Sigma | 94318-50ML-F | |
Ammonium hydroxide solution | Sigma | 338818-1L | |
Ultra PFP propyl columns | Restek | 9179362 | |
5500 Triple quad | AB Sciex | / | Contact manufacture for more detail |
UFLC-XR | Shimadzu | / | Contact manufacture for more detail |
Integra 400 Plus | Roche | / | Urinary Creatinine Jaffé Gen 2 method |
LCMS certified 12 x 32mm screw neck vial | Waters | 600000751CV | |
LCGC certified 12 x 32mm screw neck total recovery vial | Waters | 186000384C | |
5 mL transport tube | Phenix | TT-3205 | |
50 mL Centrifuge tube | Crystalgen | 23-2263 | |
15 mL Centrifuge tube | Crystalgen | 23-2266 | |
eLine electronic pipette | Sartorius | 730391 | |
Microfuge centrifuge | Beckman Coulter | A46474 | |
OHAUS balance | Kennedy Scales, inc. | 735 | |
Vortex mixer | Bernstead Thermolyne | M16715 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır