RU2663571C1 - Способ определения ароматических микробных метаболитов в форме фенилкарбоновых кислот в сыворотке крови - Google Patents

Способ определения ароматических микробных метаболитов в форме фенилкарбоновых кислот в сыворотке крови Download PDF

Info

Publication number
RU2663571C1
RU2663571C1 RU2017128745A RU2017128745A RU2663571C1 RU 2663571 C1 RU2663571 C1 RU 2663571C1 RU 2017128745 A RU2017128745 A RU 2017128745A RU 2017128745 A RU2017128745 A RU 2017128745A RU 2663571 C1 RU2663571 C1 RU 2663571C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blood serum
pca
analysis
determination
trimethylsilyl
Prior art date
Application number
RU2017128745A
Other languages
English (en)
Inventor
Алиса Константиновна Паутова
Павел Дмитриевич Соболев
Александр Игоревич Ревельский
Наталья Владимировна Белобородова
Original Assignee
Федеральное Агентство Научных Организаций Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Агентство Научных Организаций Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр) filed Critical Федеральное Агентство Научных Организаций Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр)
Priority to RU2017128745A priority Critical patent/RU2663571C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2663571C1 publication Critical patent/RU2663571C1/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/487Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49Blood
    • G01N33/491Blood by separating the blood components

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно способу анализа сыворотки крови (СК) пациентов и может быть использовано в клинической лабораторной диагностике для определения продуктов метаболизма бактерий. Для этого проводят определение ароматических микробных метаболитов в форме фенилкарбоновых кислот (ФКК) в образцах СК пациентов. Способ включает извлечение ФКК из подкисленного раствора сыворотки крови путем микросорбционного концентрирования в шприце, заполненном силикагелем с привитой фазой С18, их элюирования диэтиловым эфиром, упаривания элюата досуха, дериватизации с использованием N,O-бис(триметилсилил)трифторацетамида и анализа полученных триметилсилильных производных методом газовой хроматомасс-спектрометрии. Заявленное изобретение позволяет определить содержание ФКК в сыворотке пациента для определения степени тяжести больных с наличием инфекции бактериальной этиологии или сепсиса. 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к способам анализа биологических материалов, а именно сыворотки крови (СК). Предлагаемый способ может быть использован в клинической лабораторной диагностике для определения продуктов метаболизма бактерий в форме фенилкарбоновых кислот (ФКК): бензойной (БК), фенилпропановой (ФПК), фенилмолочной (ФМК), 4-гидроксибензойной (n-ГБК), 4-гидроксифенилуксусной (n-ГФУК), фенилпропеновой (коричной), 3-метокси-4-гидроксифенилуксусной (гомованилиновой, ГВК), 4-гидроксифенилпропановой (n-ГФПК) и 4-гидроксифенилмолочной (n-ГФМК) кислот в образцах СК здоровых доноров и пациентов.
Уровень техники
В настоящее время одним из самых распространенных способов извлечения ФКК при анализе СК является способ жидкость-жидкостной экстракции (ЖЖЭ). К числу известных способов анализа СК с использованием ЖЖЭ относится способ лабораторной диагностики сепсиса, который предусматривает оценку уровня содержания метаболитов, т.е. продуктов жизнедеятельности живых микроорганизмов в сыворотке крови, а именно низкомолекулярных химических соединений - ФКК (RU 2423704).
Способ включает количественное определение n-ГФМК, ФМК, n-ГФУК и ГВК кислот в образцах СК с помощью хроматомасс-спектрального анализа (ГХ/МС) после пробоподготовки путем ЖЖЭ. Однако использование указанного способа пробоподготовки предусматривает использование большого объема органических растворителей, что требует специально оборудованного помещения, а также значительных временных затрат, связанных с необходимостью двукратной экстракции и упаривания органического элюата. Известный способ не может быть автоматизирован из-за необходимости использования центрифуги.
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является способ определения n-ГФМК, 4-гидроксифенилпировиноградной кислоты и тирозина в плазме крови здоровых людей методом изотопного разбавления с детектированием ГХ/МС, представленный в работе J.C. Deutsch (Deutsh J.C. Determination of p-hydroxyphenylpyruvate, p-hydroxyphenyllactate and tyrosine in normal human plasma by gas chromatography-mass spectrometry isotope-dilution assay. // J. Chromatogr. B. 1997. V. 690. P. 1-6). Выбран в качестве прототипа.
При использовании способа-прототипа для извлечения указанных соединений из плазмы крови применяли сорбционное концентрирование на патронах с анионообменным сорбентом (50 мг). При этом необходимый объем анализируемой плазмы крови составляет 500 мкл. Элюирование проводили растворами уксусной и соляной кислот, а в качестве дериватизирующего (силилирующего) агента использовали N-метил-N-(трет-бутилдиметилсилил)трифторацетамид. Известная методика позволяет проводить определение указанных соединений на уровне 10-200 нг/мл и используется при диагностике заболеваний печени и нарушений метаболизма тирозина.
К числу причин, по которым при использовании способа-прототипа не могут быть достигнуты технические результаты заявляемого способа, относятся следующие.
- Использование плазмы крови вместо сыворотки может привести к потере целевых компонентов.
- Необходимость использования для анализа значительного количества (500 мкл) плазмы.
- Использование патронов с сорбентом массой порядка десятков мг уменьшает степень концентрирования и приводит к увеличению объемов органических элюентов, что, в свою очередь, приводит к увеличению продолжительности пробоподготовки из-за необходимости упаривания элюата перед дериватизацией.
- Автоматизация известного способа более трудоемкая, чем заявляемого.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи определения продуктов метаболизма бактерий в форме ФКК в СК.
Заявляемый способ является экспрессным, полуавтоматическим, чувствительным, воспроизводимым; для его выполнения нужны малые объемы пробы сыворотки (80 мкл) и органических растворителей.
Использование микросорбционного концентрирования (МСК) в шприце, при котором сорбцию проводят многократно через патрон с сорбентом, позволяет увеличить степень концентрирования, а также уменьшить объем органических элюентов и продолжительность пробоподготовки.
Указанные технические результаты при осуществлении изобретения достигаются за счет того, что так же как в известном способе определение ФКК осуществляют путем сорбционного концентрирования образца крови с последующим силилированием и анализом полученных производных методом ГХ/МС.
Особенность заявляемого способа заключается в том, что извлечение ФКК из подкисленного раствора СК осуществляют путем МСК в шприце, заполненном силикагелем с привитой фазой С18, их элюирования диэтиловым эфиром, упаривания элюата досуха, дериватизации с использованием N,O-бис(триметилсилил)трифторацетамида и анализа полученных триметилсилильных производных на газовом хроматомасс-спектрометре.
Раскрытие сущности изобретения
Метаболомные исследования с использованием СК являются важным и актуальным направлением, поскольку СК представляет собой сложный набор высоко- и низкомолекулярных компонентов в разных концентрациях, отражающих состояние организма. Для работы с такой сложной матрицей необходимо использование высокотехнологичных методов разделения, концентрирования и детектирования с целью определения содержания определенного набора химических или биологических соединений. Решение указанной проблемы заключается в расширении арсенала аналитических средств.
Для извлечения ряда низкомолекулярных ароматических метаболитов из СК авторами выбран наиболее перспективный полуавтоматический метод пробоподготовки, включающей в себя МСК в шприце, заполненном сорбентом.
Способ заключается в проведении МСК в шприце, заполненном силикагелем с привитой фазой С18, для извлечения 9 ФКК из подкисленного раствора СК, их элюировании диэтиловым эфиром, упаривании элюата досуха, дериватизации с использованием N,O-бис(триметилсилил)трифторацетамида (БСТФА) и анализом полученных триметилсилильных производных (ТМС) на газовом хроматомасс-спектрометре.
Далее получают хроматограммы, из которых строят масс-хроматограммы по характеристичным значениям m/z, определяют площади пиков ТМС производных ФКК по их временам удерживания, делят на площадь стандарта 2,3,4,5,6-D5-бензойной кислоты (D5-БK), которую вводят в сыворотку до проведения процедуры пробоподготовки. Полученные относительные сигналы используют для количественного определения ФКК с использованием градуировочных коэффициентов, полученных предварительно по методу добавок ФКК в известных концентрациях в сыворотку здорового добровольца. Продолжительность пробоподготовки составляет 21 мин, продолжительность ГХ/МС анализа - 25 мин. Степени извлечения ароматических кислот из сыворотки здорового добровольца с добавками кислот составили: БК - 50±10%; ФПК - 70±10%; Коричной - 40±10%; ФМК - 60±10%; n-ГБК - 30±5%; n-ГФУК - 40±10%; n-ГФПК - 50±10%; ГВК - 60±10%; n-ГФМК - 40±5%. Для всех ФКК выявлены области линейной зависимости в диапазоне 90-2200 мкг/л, что для большинства ФКК составляет 0.5-18 мкМ.
Применение разработанной методики позволяет сократить продолжительность и соответственно повысить производительность процедуры анализа. Кроме того, использование заявляемого способа в лабораторной практике позволяет снизить объем анализируемого образца крови, а также объем органических растворителей, применяемых на стадии пробоподготовки.
Способ осуществляют следующим образом.
До начала МСК к 75 мкл размороженной до комнатной температуры СК добавляют водный раствор внутреннего стандарта D5-БК, подкисляют до pH<2 и разбавляют водой в 2 раза. Патрон с сорбентом (силикагель с привитой фазой С18) предварительно кондиционируют метанолом, водой, 0.1-1% раствором муравьиной кислоты (3×50 мкл, скорость загрузки для каждого растворителя 100-1000 мкл/мин). Затем проводят сорбцию целевых компонентов (10-25 раз по 50 мкл, 100-1000 мкл/мин), высушивание сорбента путем пропускания воздуха (5-20 раз по 50 мкл, 100-1000 мкл/мин), промывание сорбента 0.05-0.1% водным раствором кислоты (2-5 раз по 20 мкл, 100-1000 мкл/мин), десорбцию подходящим органическим растворителем, например диэтиловым или метил-трет-бутиловым эфиром. Полученный элюат высушивают досуха, дериватизируют с добавлением силилирующего реагента, например БСТФА, аликвоту полученного раствора (или разбавленного инертным растворителем) силильных производных анализируют методом ГХ/МС.
Анализ методом ГХ/МС проводят с использованием кварцевой капиллярной колонки типа TR-5ms (95% диметилполисилоксан + 5% фенилполисилоксан, толщина неподвижной фазы 0.25 мкм, длина 30 м, внутренний диаметр 0.25 мм). Условия газохроматографического разделения: температура инжектора 200°C, расход газа-носителя 1.5 мл/мин. Режим программирования температуры термостата колонок: начальная температура 80°C в течение 4 мин; далее нагревание со скоростью 10°C/мин до 250°C, выдержка при этой температуре в течение 4 мин. Условия масс-спектрометрического анализа: электронная ионизация, энергия электронов 70 эВ, температура интерфейса 250°C, температура ионизационной камеры 200°C, диапазон сканирования m/z 50-450 а.е.м., скорость сканирования 3 скана/с.
Площади пиков силильных производных ФКК, зарегистрированные на масс-хроматограммах по фрагментным характеристичным ионам, деленные на площадь пика производного стандарта D5-BK (представлены в табл.1), используют в количественном анализе. Значения m/z характеристичных ионов выбраны исходя из информативности (отражения структуры вещества) и их отсутствия в фоновом масс-спектре. Масс-спектры исследуемых компонентов совпадают с соответствующими масс-спектрами из библиотеки NIST. Степень извлечения ароматических кислот рассчитывают путем деления относительного сигнала каждой кислоты после проведения МСК из СК здорового добровольца с добавкой ароматических кислот на относительный сигнал соответствующей кислоты из модельного раствора без пробоподготовки. Статистическую обработку данных проводят по результатам трех параллельных опытов с применением программы Microsoft Excel 2010.
Figure 00000001
Примеры выполнения
Проведен анализ образцов СК здорового донора и четырех реанимационных больных разной степени тяжести с наличием инфекции бактериальной этиологии или сепсисом. Приведено сравнение полученных результатов с аттестованной методикой, включающей в себя ЖЖЭ и дающей достоверные данные о концентрациях ФКК в образцах СК. Таким образом, подтверждено, что результаты, получаемые методом МСК, сопоставимы с результатами, получаемыми методом ЖЖЭ, и могут быть использованы в практике.

Claims (1)

  1. Способ определения фенилкарбоновых кислот (ФКК) в сыворотке крови, включающий сорбционное концентрирование из образца крови с последующим силилированием и анализом полученных производных методом газовой хроматомасс-спектрометрии, отличающийся тем, что извлечение ФКК из подкисленного раствора сыворотки крови осуществляют путем микросорбционного концентрирования в шприце, заполненном силикагелем с привитой фазой С18, их элюирования диэтиловым эфиром, упаривания элюата досуха, дериватизации с использованием N,O-бис(триметилсилил)трифторацетамида и анализа полученных триметилсилильных производных на газовом хроматомасс-спектрометре.
RU2017128745A 2017-08-11 2017-08-11 Способ определения ароматических микробных метаболитов в форме фенилкарбоновых кислот в сыворотке крови RU2663571C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128745A RU2663571C1 (ru) 2017-08-11 2017-08-11 Способ определения ароматических микробных метаболитов в форме фенилкарбоновых кислот в сыворотке крови

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128745A RU2663571C1 (ru) 2017-08-11 2017-08-11 Способ определения ароматических микробных метаболитов в форме фенилкарбоновых кислот в сыворотке крови

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2663571C1 true RU2663571C1 (ru) 2018-08-07

Family

ID=63142726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017128745A RU2663571C1 (ru) 2017-08-11 2017-08-11 Способ определения ароматических микробных метаболитов в форме фенилкарбоновых кислот в сыворотке крови

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2663571C1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2423704C1 (ru) * 2009-11-30 2011-07-10 Наталья Владимировна Белобородова Способ лабораторной диагностики сепсиса
RU2543335C2 (ru) * 2012-09-27 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского" Российской академии медицинских наук Способ лабораторной оценки эффективности антибактериальной терапии

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2423704C1 (ru) * 2009-11-30 2011-07-10 Наталья Владимировна Белобородова Способ лабораторной диагностики сепсиса
RU2543335C2 (ru) * 2012-09-27 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт общей реаниматологии имени В.А. Неговского" Российской академии медицинских наук Способ лабораторной оценки эффективности антибактериальной терапии

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DEUTSCH J.C. Determination of p-hydroxyphenylpyruvate, p-hydroxyphenyllactate and tyrosine in normal human plasma by gas chromatography-mass spectrometry isotope-dilution assay, J. of Chromatography B, 1997, 690, рр. 1-6, найдено 24.04.2018 в Интернете [on line] на сайте https://documents.tips/documents/determination-of-p-hydroxyphenylpyruvate-p-hydroxyphenyllactate-and-tyrosine.html. *
DEUTSCH J.C. Determination of p-hydroxyphenylpyruvate, p-hydroxyphenyllactate and tyrosine in normal human plasma by gas chromatography-mass spectrometry isotope-dilution assay, J. of Chromatography B, 1997, 690, рр. 1-6, найдено 24.04.2018 в Интернете [on line] на сайте https://documents.tips/documents/determination-of-p-hydroxyphenylpyruvate-p-hydroxyphenyllactate-and-tyrosine.html. ВАХРУШЕВ М.К. и др. Разработка условий дериватизации фенилкарбоновых кислот, выделенных из сыворотки крови, с использованием метода газовой хроматографии/масс-спектрометрии, Масс-спектрометрия, 2012, 9, 1, стр.36-42, найдено 24.04.2018 в Интернете [on line] на сайте elib.sfu-kras.ru›handle/2311/841. БЕДОВА А.Ю. Фенилкарбоновые кислоты при бактериальных воспалительных процессах, дис. кбн, 2015, стр. 41-43, найдено 24.04.2018 в Интернете [on line] на сайте http://niiorramn.ru/docs/dissertatsii/bedova/%D0%94%D0%B8%D1%81%D1%81%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F%20%D0%91%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0 *
БЕДОВА А.Ю. Фенилкарбоновые кислоты при бактериальных воспалительных процессах, дис. кбн, 2015, стр. 41-43, найдено 24.04.2018 в Интернете [on line] на сайте http://niiorramn.ru/docs/dissertatsii/bedova/%D0%94%D0%B8%D1%81%D1%81%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F%20%D0%91%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9%20%D0%90.%D0%AE.pdf. *
ВАХРУШЕВ М.К. и др. Разработка условий дериватизации фенилкарбоновых кислот, выделенных из сыворотки крови, с использованием метода газовой хроматографии/масс-спектрометрии, Масс-спектрометрия, 2012, 9, 1, стр.36-42, найдено 24.04.2018 в Интернете [on line] на сайте elib.sfu-kras.ru›handle/2311/841. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zeki et al. Integration of GC–MS and LC–MS for untargeted metabolomics profiling
Montesano et al. Determination of illicit drugs and metabolites in oral fluid by microextraction on packed sorbent coupled with LC-MS/MS
Villas‐Bôas et al. Mass spectrometry in metabolome analysis
Helfer et al. Direct analysis of the mushroom poisons α-and β-amanitin in human urine using a novel on-line turbulent flow chromatography mode coupled to liquid chromatography–high resolution-mass spectrometry/mass spectrometry
JP6462020B2 (ja) 質量分析による逆トリヨードサイロニンの検出法
Zheng et al. UPLC-ESI-MS-MS determination of three β 2-agonists in pork
EP3749952A2 (en) A method of processing a biological sample
US9146219B2 (en) Sensitive method for measuring cis-diol containing compounds in plasma using 2D-LC-MS/MS
Versace et al. Automated DBS extraction prior to Hilic/RP LC–MS/MS target screening of drugs
CN110988193B (zh) 一种检测水产品中晚期糖基化终末产物的方法
Li et al. Hollow fiber–stir bar sorptive extraction and microwave assisted derivatization of amino acids in biological matrices
Trivedi et al. Do not just do it, do it right: urinary metabolomics–establishing clinically relevant baselines
Pautova et al. Microextraction of aromatic microbial metabolites by packed hypercrosslinked polystyrene from blood serum
Yao et al. Development, validation, and application of a liquid chromatography–tandem mass spectrometry method for the determination of 4-(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanol in human hair
Jin et al. High‐performance liquid chromatography coupled with electrospray ionization tandem mass spectrometry for the determination of flocoumafen and brodifacoum in whole blood
EP2435832A1 (en) Methods and reagents for the quantitative determination of metabolites in biological samples
Koryagina et al. Chromatography–mass spectrometry determination of alkyl methylphosphonic acids in urine
Páleníková et al. Microextraction in packed syringe: solvent-minimized sample preparation technique
Sobolev et al. Microextraction of aromatic microbial metabolites by packed sorbent (MEPS) from model solutions followed by gas chromatography/mass spectrometry analysis of their silyl derivatives
RU2663571C1 (ru) Способ определения ароматических микробных метаболитов в форме фенилкарбоновых кислот в сыворотке крови
RU2302632C2 (ru) Способ определения гистамина в плазме крови
RU2687887C1 (ru) Способ определения 1-гидроксипирена в моче методом хромато-масс-спектрометрического анализа
RU2688184C1 (ru) Способ определения производных катехоламинов в моче
CN115078554A (zh) 一种同时检测多种鞘磷脂代谢物的方法
Li et al. Rapid and inexpensive nylon-66-filter solid-phase extraction followed by gas chromatography tandem mass spectrometry for analyzing perfluorinated carboxylic acids in milk