الهدف من هذا البروتوكول هو الكشف عن المستقلبات الفينولية في البلازما باستخدام طريقة قياس الطيف الكتلي الكروماتوغرافي شبه المستهدفة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الهدف من هذا البروتوكول هو الكشف عن المستقلبات الفينولية في البلازما باستخدام طريقة قياس الطيف الكتلي الكروماتوغرافي شبه المستهدفة.
أعطيت مجموعة من 23 شخصا من كبار السن وجبات وظيفية (مشروب وكعك) وضعت خصيصا للوقاية من ساركوبينيا (فقدان كتلة العضلات المرتبط بالعمر). تم أخذ عينات البلازما في بداية التدخل وبعد 30 يوما من استهلاك الوجبات الوظيفية. تم إجراء كروماتوغرافيا شبه مستهدفة فائقة الأداء مقترنة بتحليل الكتلة الترادفية (UPLC-MS/MS) لتحديد المركبات الفينولية ومستقلباتها. تم ترسيب بروتينات البلازما بالإيثانول وتم تركيز العينات وإعادة تعليقها في المرحلة المتنقلة (1: 1 acetonitrile: water) قبل الحقن في أداة UPLC-MS/MS. تم إجراء الفصل باستخدام عمود الطور العكسي C18 ، وتم تحديد المركبات باستخدام كتلتها التجريبية وتوزيعها النظيري ونمط الشظايا. وتمت مقارنة المركبات ذات الأهمية بمركبات بنوك البيانات والمكتبة الداخلية شبه المستهدفة. أظهرت النتائج الأولية أن المستقلبات الرئيسية التي تم تحديدها بعد التدخل كانت حمض الفينيلاسيتيك ، والجليسيتين ، وحمض 3-هيدروكسي فينيل فاليريك ، وغوميسين M2.
ساركوبينيا هو اضطراب هيكلي تدريجي مرتبط بفقدان العضلات المتسارع لدى كبار السن. تزيد هذه الحالة من خطر السقوط وتؤدي إلى أنشطة محدودة للحياة اليومية. ساركوبينيا موجودة في حوالي 5٪ -10٪ من الأشخاص الذين تزيد أعمارهم عن 65 عاما وحوالي 50٪ من الأشخاص الذين تتراوح أعمارهم بين 80 عاما أو أكثر1. لم تتم الموافقة على أي أدوية محددة لعلاج ساركوبينيا ، لذلك من المهم الوقاية من خلال النشاط البدني واتباع نظام غذائي متوازن بشكل جيد1,2. أظهرت التدخلات الغذائية مع الأطعمة المصممة خصيصا والمخصبة ببروتين الألبان والأحماض الأمينية الأساسية نتائج إيجابية في الوقاية من ساركوبينيا2. في دراسات أخرى ، أدرج المؤلفون الفيتامينات ومضادات الأكسدة ، مثل فيتامين E والايسوفلافون ، في النظام الغذائي ، مما زاد من فوائد اكتساب العضلات على الخصر والوركين 3.
Brosimum alicastrum Sw. (Ramón) هي شجرة تنمو في المناطق الاستوائية المكسيكية. وقد استهلكته ثقافات المايا بسبب قيمته الغذائية العالية4. وهو مصدر جيد للبروتين والألياف والمعادن ومضادات الأكسدة الفينولية ، مثل حمض الكلوروجينيك 5. نظرا لأنه يمكن طحنه إلى مسحوق واستخدامه في منتجات الخبز أو استهلاكه في المشروبات ، فقد قيمت الدراسات الحديثة دمج دقيق بذور رامون (RSF) في الأطعمة المختلفة لتحسين قيمتها الغذائية. تم صياغة مشروب بنكهة الكابتشينو المكمل من قبل مراسلون بلا حدود ، والذي كان يحتوي على نسبة عالية من الألياف الغذائية وكان يحتوي على أكثر من 6 غرامات من البروتين لكل حصة ، وكان مقبولا للغاية من قبل المستهلكين. وبالتالي، اعتبر بديلا محتملا لتلبية المتطلبات الغذائية الخاصة6. وفي دراسة متابعة، استخدمت مراسلون بلا حدود أيضا لصياغة الكعك ومشروب جديد غني بالبروتين والألياف الغذائية والمغذيات الدقيقة ومضادات الأكسدة الفينولية. تم استخدام الكعك والمشروبات في تدخل غذائي للأفراد المسنين ، الذين تناولوا كلا المنتجين مرتين في اليوم لمدة 30 يوما. بعد هذه الفترة ، تحسنت الحالة الغذائية والساركوبينية للمشاركين ، وزاد المحتوى الفينولي الكلي للبلازما7. ومع ذلك ، تم تحديد المركبات الفينولية الكلية في البلازما بطريقة الطيفية ، لذلك لم يكن من الممكن تحديد المركبات الفينولية الفعلية التي تم امتصاصها ؛ علاوة على ذلك ، هذه الطريقة ليست محددة تماما للمركبات الفينولية ، لذلك قد يحدث بعض المبالغة في التقدير8.
يعد تحديد المركبات الفينولية التي يتم امتصاصها بعد استهلاك الأطعمة الغنية بمضادات الأكسدة هذه مهمة صعبة ولكنها ضرورية لإثبات النشاط البيولوجي لهذه المواد الكيميائية النباتية. التوافر البيولوجي لمعظم المركبات الفينولية منخفض. يمكن العثور على أقل من 5٪ منها دون تحول هيكلي في البلازما. تخضع المركبات الفينولية للعديد من التحولات الحيوية ، مثل المثيلة أو السلفونات أو الجلوكورونايد ، والتي يتم تنفيذها بواسطة الخلايا المعوية وخلايا الكبد9. كما يتم تحويل المركبات الفينولية بيولوجيا بواسطة الميكروبات إلى هدم بكتيري قد يمارس آثاره المفيدة في الجسم بعد امتصاصه في البلازما10. على سبيل المثال ، حمض الفينيلاسيتيك هو نتاج التحول البكتيري للفلافونويد والبروانثوسيانيدينات قليلة القلة ، والتي يمكن أن تمنع ما يصل إلى 40 ٪ من التصاق البكتيريا (الإشريكية القولونية) في المسالك البولية بعد استهلاك التوت البري 11.
إن التنوع الهيكلي للمركبات الفينولية التي تحدث بشكل طبيعي ، بالإضافة إلى تنوع مستقلباتها وانخفاض توافرها البيولوجي ، يجعل تحديدها في البلازما أكثر تحديا. وربما يكون التنميط الأيضي، باستخدام منصات التحليل الطيفي مثل الرنين المغناطيسي النووي (NMR) والتحليل الطيفي الكتلي الترادفي (MS/MS)، أفضل نهج لتحقيق هذا الهدف؛ ولسوء الحظ، لا يمكن الوصول إلى المعدات بسهولة، ولا يزال تطوير بروتوكولات التحليل محدودا12. أبلغت العديد من الدراسات عن MS / MS إلى جانب نظام فصل (مثل الكروماتوغرافيا السائلة) كاستراتيجية للحد من تعقيد أطياف الكتلة في الدراسات الأيضية. أدى الإدخال الأخير لطرق فصل الكروماتوغرافيا السائلة فائقة الأداء (UPLC) إلى تقليل وقت التحليل وزيادة الدقة والحساسية مقارنة بالبروتوكولات السائلة التقليدية عالية الأداء، لذلك سرعان ما تم قبول أنظمة UPLC-MS/MS على نطاق واسع من قبل مجتمع الأيض التحليلي13. وبهذه الطريقة ، حققت بعض الدراسات في مستقلبات الفينول واكتشفت مشتقات الجلوكورونيدات من حمض الكافيين والكيرسيتين وحمض الفيروليك ، وكذلك المشتقات الكبريتية من حمض المحاقن والفانيليك في بلازما الأفراد بعد تناول التوت البري14. كانت البروتوكولات السابقة تهدف إلى العثور على المركبات الفينولية والمستقلبات الفينولية في السوائل الحيوية مثل البلازما. وقد استندت هذه البروتوكولات إلى تحديد الهوية والقياس الكمي بواسطة كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء (HPLC) مقترنة بكاشف الأشعة فوق البنفسجية15. ومع ذلك، تتطلب هذه البروتوكولات استخدام معايير أصيلة لتقييم التحديد المطلق والقياس الكمي الدقيق. وقد حددت مجموعة واسعة من الدراسات المستقلبات الأكثر شيوعا في السوائل الحيوية (الأشكال الكبريتية والجلوكورونيدات والميثيلية) بواسطة UPLC-MS و UPLC-MS/MS؛ ومع ذلك ، لم يتم الإبلاغ عن جزء كبير من المستقلبات البكتيرية بسبب عدم وجود قواعد بيانات تحتوي على معلوماتها الكاملة16. تحديد الأيض معقد بسبب التكلفة والتوافر التجاري لمعايير الأيض. لذلك ، قد تكون أفضل استراتيجية هي تحليل مستقلب MS / MS غير المستهدف أو شبه المستهدف ، والذي يعتمد على استخدام معلومات المعالم الجزيئية (m / z ، الكتلة الدقيقة أحادية النظائر ، توزيع النظائر ، ونمط التجزئة) لتحديد الهوية الكيميائية ومقارنتها بقواعد البيانات المتاحة مجانا عبر الإنترنت التي تحتوي على مستقلبات البوليفينول المحددة في الموائع الحيوية بعد استهلاك polypolyphenol-richts12 . أهم قواعد البيانات المستخدمة في دراسات UPLC-MS/MS لتحديد المركبات الفينولية ومستقلباتها هي قاعدة بيانات الأيض البشري (HMDB) ومكتبة LipidBlast ومكتبة METLIN وقواعد البيانات التكميلية الأخرى ، مثل PubChem و ChemSpider و Phenol Explorer17.
في هذه الدراسة، تم تطوير طريقة UPLC-MS/MS شبه المستهدفة لتحليل عينات البلازما لمجموعة كبار السن المشاركين في دراسة استهلاك الكعك والمشروبات المحتوية على مراسلون بلا حدود7. تم جمع البيانات من قواعد بيانات مجانية مختلفة على الإنترنت لمستقلبات البلازما ودمجها في قاعدة بيانات متخصصة. يمكن الوصول إلى قاعدة البيانات هذه تلقائيا بواسطة برنامج المعدات لتحديد مستقلبات البوليفينول في عينات البلازما الخمس قبل وبعد التدخل الغذائي لمدة 30 يوما. يتم ذلك لتحديد المركبات الفينولية الرئيسية ، أو مستقلباتها ، التي يتم امتصاصها من الأطعمة الوظيفية المصممة خصيصا للوقاية من ساركوبينيا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم جمع عينات البلازما المستخدمة في هذا البروتوكول في دراسة سابقة باتباع جميع المبادئ التوجيهية الأخلاقية ووافقت عليها لجنة الأخلاقيات المؤسسية وأخلاقيات البيولوجيا (CIEB-2018-1-37) من جامعة سيوداد خواريز المستقلة. ويمثل الشكل 1 البروتوكول الكامل لاستخراج وتحديد المركبات الفينولية والمستقلبات في البلازما بواسطة UPLC-MS/MS.

الشكل 1: التمثيل التخطيطي لاستخراج وتحديد المركبات الفينولية والمستقلبات في البلازما بواسطة طريقة UPLC-MS/MS شبه المستهدفة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
1. إعداد العينات
2. تحليل UPLC-MS / MS
| الوقت (دقيقة) | المذيب A (0.1٪ حمض الفورميك في ماء HPLC) | المذيب B (100٪ الأسيتونيتريل) |
| 0 إلى 1 | 90 | 10 |
| 1 إلى 4 | 70 | 30 |
| 4 إلى 6 | 62 | 38 |
| 6 إلى 8 | 40 | 60 |
| 8 إلى 8.5 | 40 | 60 |
| 8.5 إلى 9 | 90 | 10 |
الجدول 1: تدرج الطور المتنقل المستخدم لفصل المركبات الفينولية بواسطة UPLC.
| وضع التأين | سالب |
| غاز التجفيف | النيتروجين عند 340 درجة مئوية، معدل التدفق 13 لتر/دقيقة |
| ضغط البخاخات | 60 رطل لكل بوصة مربعة |
| الجهد الشعري | 175 فولت |
| كتل فحص التصلب المتعدد | 100-1100 م / ز |
| MS / MS كتل المسح الضوئي | 50-1000 م / ز |
الجدول 2: بارامترات التأين لتحليل MS/MS.
3. بناء قاعدة البيانات
4. تحليل البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويبين الشكل 2 العملية خطوة بخطوة لتحديد المستقلبات الفينولية من خلال تحليل UPLC-MS/MS شبه المستهدف، في الوضع السلبي، لعينات البلازما. أولا ، تم الحصول على كروماتوجرام الأيونات الكلية (TIC) من مستخلص فينولات البلازما (تم الحصول عليه بعد ترسيب البروتين لعينة البلازما الكلية) من خلال البرنامج النوعي للأداة. بعد ذلك ، تم استخدام كروماتوجرام الأيون المستخرج ، وتمت مقارنة نمط الكتلة والتجزئة الدقيق (تحليل MS / MS) لكل إشارة (أو ميزة جزيئية) مع تلك الخاصة بقاعدة بيانات شخصية م...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعد تحديد وقياس المواد الكيميائية النباتية النشطة بيولوجيا التي يتم امتصاصها بعد استهلاك طعام أو مكمل غذائي أمرا بالغ الأهمية لإظهار وفهم الفوائد الصحية لهذه المركبات والأطعمة التي تحتوي عليها. في هذا العمل ، تم تطوير طريقة UPLC-MS / MS ، التي تهدف فقط إلى تحديد المركبات الفينولية الرئيسية ومستقلباتها التي زاد تركيزها في البلازما بعد تدخل غذائي لمدة 30 يوما مع منتجين غذائيين تم إعدادهما خصيصا لكبار السن. وافترض أنه إذا زاد مركب واحد أو ظهر في البلازما فقط بعد فترة التدخل، فإن هذا المركب قد تم امتصاصه و/أو تحويله بيولوجيا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن جميع المؤلفين عدم وجود تضارب في المصالح.
يشعر المؤلفون بالامتنان للدعم المالي المقدم من CONACYT ، المكسيك (CB- 2016-01-286449) ، و UACJ-PIVA (المشروعان 313-17-16 و 335-18-13). يود OAMB أن يشكر CONACYT على منحة الدكتوراه الخاصة به. يتم الاعتراف بالدعم الفني من مكتب إنتاج الوسائط المتعددة من UACJ بامتنان.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Acetonitrile | Tedia | Al1129-001 | LC قياس الطيف الكتلي |
| العينات التلقائية | Agilent Technologies | G4226A | 1290 Infinity series |
| C18 عمود الطور العكسي | Agilent Technologies | 959757-902 | Zorbax Eclipse plus C18 2.1x50 مم ، 1.8 و mu ؛ m; جهاز طرد مركزي عالي الدقة عالي الدقة |
| Eppendorf | 5452000018 | Mini Spin ؛ حجرة العمود الدوار F-45-12-11 | |
| مع ترموستات | Agilent Technologies | G1316C | 1290 Infinity Series |
| كاشف مصفوفة الصمام الثنائي (UV-Vis) | Agilent Technologies | G4212B | 1260 Infinity سلسلة |
| التأين بالرش الكهربائي | Agilent Technologies | G3251B | بخاخ مزدوج مصدر ESI |
| حمض الفورميك | JT Baker | 0128-02 | كاشف بيكر، ACS |
| Mass Hunter Data Acquisition | Agilent Technologies | G3338AA | |
| Mass Hunter Personal Compound Datbase ومدير المكتبة | Agilent Technologies | G3338AA | |
| Mass Hunter التحليل النوعي | Agilent Technologies | G3338AA | |
| أنبوب الطرد المركزي | الدقيق العلامة التجارية | BR780546 | أنبوب الطرد المركزي الدقيق ، 2 مل مع غطاء |
| نقي دليل الإيثانول | سيجما ألدريتش | E7023-1L | 200 ، للبيولوجيا الجزيئية |
| Q-TOF LC / MS | Agilent Technologies | G6530B | 6530 مضخة |
| رباعية | للكتلة Agilent Technologies | G4204A | 1290 Infinity سلسلة |
| مرشح حقنة | Thermo Scientific | 44514-NN | 17 مم ، 0.45 & م ، غشاء النايلون |
| ترموستات | Agilent Technologies | G1330B | 1290 سلسلة إنفينيتي |
| قارورة | Agilent Technologies | 8010-0199 | كهرماني ، PFTE سيليكون أحمر 2 مل مع أعلى المسمار وأغطية زرقاء |
| إدراج قارورة | Agilent Technologies | 5183-2089 | إدراج قارورة 200 مو ؛ L للفتح القياسي 2 مل ، مخروطي |
| الماء | Tedia | WL2212-001 | LC قياس الطيف الكتلي |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.