本文所述方案是一种简便且可重复的方法,采用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)来检测在不同培养条件下慢性淋巴细胞白血病(CLL)细胞的嘌呤代谢情况。
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本文所述方案是一种简便且可重复的方法,采用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)来检测在不同培养条件下慢性淋巴细胞白血病(CLL)细胞的嘌呤代谢情况。
本方法描述了一种灵敏、特异、可靠且可重复的反相高效液相色谱法(RP-HPLC)检测方法,该方法已开发并验证,用于定量检测在不同培养条件下由纯化的慢性淋巴细胞白血病(CLL)细胞产生的细胞外嘌呤核苷酸和核苷。腺苷5'-单磷酸(AMP)、腺苷(ADO)和肌苷(INO)的色谱分离在室温下于基于硅胶的反相色谱柱上进行,该色谱柱可用于极性化合物的保留。该方法采用由7 mM乙酸铵和乙腈组成的二元流动相,流速为1.00 ml/min。使用设定在260 nm波长的光电二极管阵列紫外检测器监测洗脱液。通过生成标准校准曲线,计算出每种嘌呤化合物分析定量的方程。随后进行系统控制、数据采集与分析。应用本方案时,AMP、INO和ADO的洗脱时间分别为7、11和11.9分钟,每个样品的总运行时间为20分钟。该方案可适用于不同类型的细胞和细胞系(包括悬浮和贴壁细胞),并以培养基作为基质。其优点在于样品前处理简便快速,且仅需少量上清液即可完成分析。此外,使用无血清培养基可省略乙腈蛋白沉淀步骤,避免对嘌呤化合物最终浓度造成影响。该方法的一个局限性在于每次单一样品运行前均需进行色谱柱平衡运行,导致实验总运行时间延长,因而不适用于高通量筛选应用。
腺苷(ADO)是一种嘌呤核苷,其腺嘌呤分子通过糖苷键连接到核糖糖基上。当存在于细胞外环境时,它可通过抑制免疫系统的过度反应来保护细胞免受损伤。这一作用已在多种疾病模型中得到证实,例如结肠炎1、糖尿病2、哮喘3、脓毒症4和缺血性损伤5。ADO的主要功能之一是抑制肿瘤微环境中的免疫应答,从而促进肿瘤的免疫逃逸6。因此,参与ADO生成及其信号传导的机制具有重要的治疗研究价值7。
在正常生理条件下,组织微环境中的腺苷(ADO)水平相对较低,且明显低于免疫细胞的检测阈值。然而,在缺氧、缺血、炎症、感染、代谢应激以及肿瘤转化过程中,ADO水平会迅速升高8。细胞外ADO水平的升高作为对组织损伤信号的响应,具有双重功能:一方面以自分泌和旁分泌方式报告组织损伤,另一方面引发可普遍视为细胞保护性的组织反应。
细胞外腺苷(ADO)可通过多种机制生成,包括通过核苷转运蛋白介导从细胞内区室释放,或因腺苷脱氨酶功能受损导致降解受阻而积累。导致细胞外ADO水平升高的主要途径涉及一系列外核苷酸酶的作用,这些酶是膜结合的外切酶,可通过磷酸水解死亡或濒死细胞释放的核苷酸来生成ADO。该途径依次由CD39(外核苷三磷酸二磷酸水解酶-1)和CD73(5'-核苷酸酶)催化完成:CD39将细胞外的腺苷5'-三磷酸(ATP)或腺苷5'-二磷酸(ADP)转化为腺苷5'-单磷酸(AMP),随后CD73将AMP转化为ADO910。
细胞外的腺苷(ADO)通过与四种跨膜腺苷受体(即 A1、A2A、A2B 和 A3)结合,引发其生理反应。每种受体对腺苷的亲和力不同,并具有特定的组织分布。所有这些受体均具有七个跨膜结构域,并与细胞内 GTP 结合蛋白(G 蛋白)偶联,可激活(Gs 蛋白)或抑制(Gi 蛋白)腺苷酸环化酶活性,进而影响细胞内 cAMP 的生成。因此,在生理反应过程中,细胞质中 cAMP 水平的变化会影响细胞内蛋白激酶的活性11。在生理条件下,细胞外腺苷浓度低于 1 µM,可非选择性地激活 A1、A2A 和 A3 受体。然而,A2B 亚型的激活则需要更高的核苷浓度,通常出现在病理生理条件下。另一种可能是,腺苷通过腺苷脱氨酶(ADA)和定位于细胞膜表面的 ADA 复合蛋白 CD26 被降解为肌苷(INO)。此外,腺苷也可通过平衡性核苷转运蛋白(ENT)被细胞摄取,并由腺苷激酶磷酸化为 AMP12,13。
本实验方案旨在描述一种反相高效液相色谱法(RP-HPLC)的分析方法,用于在单次运行中定量检测人淋巴细胞产生的底物AMP以及产物ADO和INO。我们最初的研究经验来源于慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者的细胞,这类患者的特征是存在大量成熟的CD19+/CD5+ B淋巴细胞,这些细胞组成性地表达CD3914,15。我们发现约30%的CLL患者表达CD73外切酶,且该表型与不良预后相关16。这群共表达CD39和CD73的白血病细胞亚群能够从ADP和/或AMP主动生成细胞外ADO。用已知的CD73酶活性抑制剂α,β-亚甲基-ADP(APCP)预孵育CD73+的CLL细胞,可完全阻断细胞外ADO的合成,从而证实CD73是该级联反应中的限速酶16。
慢性淋巴细胞白血病(CLL)细胞还表达腺苷脱氨酶(ADA)及其结合蛋白CD26,二者共同介导腺苷(ADO)转化为肌苷(INO)。通过使用特异性ADA抑制剂,如盐酸赤式-9-(2-羟基-3-壬基)腺嘌呤(EHNA)和脱氧辅酶F(dCF),可阻断细胞外ADO向INO的降解。此外,预先使用ADA抑制剂联合核苷转运体阻断剂双嘧达莫,可增强细胞上清液中ADO的累积。
随后,我们将该方案扩展至来源于其他谱系的细胞,包括T淋巴细胞和髓系细胞,证实了CD73依赖性的腺苷(ADO)生成。这些结果表明,该HPLC方案具有高度的通用性,可适用于不同的细胞谱系及不同的培养条件(图1)。

图1. 细胞外腺苷(ADO)生成相关酶系统的示意图。 腺苷5'-三磷酸(ATP)和/或腺苷5'-二磷酸(ADP)可被CD39降解为腺苷5'-单磷酸(AMP),后者再由CD73转化为核苷腺苷(ADO)。ADO在细胞外生成后,可通过核苷转运蛋白(ENT)重新进入细胞,或转化为肌苷(INO),或与不同类型的P1腺苷受体结合。请点击此处查看该图的放大版本。
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CLL 血液样本的获取遵循机构指南和《赫尔辛基宣言》。
1. 从慢性淋巴细胞白血病患者血液样本中分离白血病淋巴细胞
2. 通过负向分离法纯化白血病B细胞
3. 标准品和抑制剂储备液的配制
4. 编程HPLC方法
| 时间 | 流速 (ml/min) | %A | %B |
| 1.00 | 100 | 0 | |
| 1.24 | 1.00 | 100 | 0 |
| 6.22 | 1.00 | 2 | 98 |
| 18.65 | 1.00 | 2 | 98 |
表1: 平衡色谱柱方法。 色谱柱平衡过程中溶剂变化的示意图。缓冲液A:7 mM 乙酸铵,pH 3.0。缓冲液B:乙腈。
| 时间 | 流速 (ml/min) | %A | %B |
| 1.00 | 0 | 100 | |
| 3.74 | 1.00 | 0 | 100 |
| 13.71 | 1.00 | 15 | 85 |
| 17.00 | 1.00 | 100 | 0 |
| 20.00 | 1.00 | 100 | 0 |
表2:样品运行方法。用于检测嘌呤类化合物的高效液相色谱(HPLC)测定中溶剂变化的示意图。缓冲液A:7 mM乙酸铵,pH 3.0。缓冲液B:乙腈。
5. 每种化合物标准校准曲线的生成
| 保留时间 | λmax | |
| AMP | 8.00 min | 260 |
| INO | 11.00 min | 260 |
| ADO | 11.90 min | 260 |
表3:嘌呤类化合物的保留时间。 AMP、ADO和INO的典型保留时间。紫外检测器设定在260 nm处进行检测。

图 2. 内标标准曲线的建立。 ADO 的代表性校准标准曲线及所得相对方程。请点击此处查看该图的高清版本。
6. 抑制剂预处理及与底物(AMP)孵育
7. 高效液相色谱样品制备
8. 嘌呤的高效液相色谱检测
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为评估一例代表性慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者新鲜纯化的外周血单个核细胞(PBMC)中白血病细胞的百分比(%),使用抗CD19和抗CD5抗体对细胞进行标记。图3左侧面板显示针对活细胞设置的选择性门控的流式细胞术散点图。图3展示了CLL患者PBMC在B细胞纯化前(中面板)和纯化后(右面板)的示例。
CD73+ CLL 细胞中嘌呤类化合物的 HPLC 定量分析示例如图 4A所示。AMP、INO 和 ADO 在 260 nm 处不同的保留时间可实现这些化合物的同步定量。当实验条件正确时,所有核苷酸和核苷的色谱峰均能实现良好的分离。以 200 µM AMP 作为起始底物浓度时,ADO 和 INO 的色谱峰清晰可见,其浓度处于标准曲线的检测范围内。然而,即使使用较低浓度的底物(e.g., 100 µM),也能获得理想的结...
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本文所述方案可用于评估纯化的人白血病细胞培养上清液中CD39/CD73腺苷代谢系统的活性。通过该高效液相色谱(HPLC)方法,可追踪并定量测定由CD73依赖性酶促反应生成的腺苷(ADO),以及其随后被CD26/ADA依赖性途径降解为肌苷(INO)的过程。使用酶抑制剂有助于对实验流程进行控制,并设置内部对照。本方案的优点与创新之处在于:i)适用于处于培养状态的活细胞;ii)所需培养基用量少;iii)样品前处理极为简便。
我们的系统由一个分离模块组成,该模块配备四元低压混合泵、在线真空脱气装置和自动进样器。AMP、ADO 和 INO 的色谱分离是在基于硅胶的反相色谱柱上实现的,该色谱柱用于极性化合物的保留。二元流动相系统由缓冲液 A(7 mM 乙酸铵溶于双去离子水中,用盐酸调节 pH 至 3.0)和缓冲液 B(乙腈)组成。
该HPLC方法灵敏、可靠且可重复,适用于不同的细胞培养模型,包括贴壁细胞和悬浮细胞。该方法也可用于比较不同的培养条件,例如常氧(21% O2)与低氧(1-3% O2)...
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作者无任何利益冲突需要披露。
本工作由意大利癌症研究协会(IG #12754)资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 人血 | |||
| Milli-Q 水 | Millipore | 双去离子水 | |
| Ficoll-Paque Plus | GE-Healthcare | 17-1440-03 | |
| 纯化的抗-CD3、-CD14、-CD16 抗体 | 实验室自制 | 小鼠单克隆抗体 | |
| PE 标记的抗-CD19 抗体 | Miltenyi Biotec | 120-014-229 | |
| FITC 标记的抗-CD5 抗体 | Miltenyi Biotec | 130-096-574 | |
| Dynabeads 羊抗小鼠 IgG 磁珠 | Invitrogen | 11031 | |
| 磷酸盐缓冲液(PBS) | Amresco | E404-200TABS | 片剂 |
| 牛血清白蛋白(BSA) | ID bio | 1000-70 | 标准级 |
| 分离缓冲液 | PBS 含 0.1% BSA 和 2 mM EDTA,pH 7.4 | ||
| AIM V 无血清培养基 | GIBCO | 12055-091 | 液体(研究级) |
| 腺苷 5’-二磷酸(ADP) | Sigma-Aldrich | A2754 | |
| 腺苷 5’-单磷酸(AMP) | Sigma-Aldrich | A1752 | |
| 腺苷(ADO) | Sigma-Aldrich | A9251 | |
| 肌苷(INO) | Sigma-Aldrich | I4125 | |
| α,β-亚甲基-ADP(APCP) | Sigma-Aldrich | M8386 | CD73 抑制剂 |
| EHNA 盐酸盐 | Sigma-Aldrich | E114 | 腺苷脱氨酶抑制剂 |
| 脱氧辅酶霉素(dCF) | Tocris | 2033 | 腺苷脱氨酶抑制剂 |
| 二甲基亚砜(DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| 双嘧达莫 | Sigma-Aldrich | D9766 | 核苷转运体抑制剂 |
| 乙腈(CHROMASOLV Plus) | Sigma-Aldrich | 34998 | HPLC 级 |
| 乙酸铵 | Sigma-Aldrich | 9688 | 7 mM,pH 3.0 |
| 盐酸 | Sigma-Aldrich | 30721-1L | 最低浓度 37% |
| 名称 | 公司 | 目录编号 | 备注 |
| 设备 | |||
| Bürker 细胞计数器 | VWR | 631-0920 | 血细胞计数板 |
| DynaMag-15 磁力架 | Invitrogen | 12301D | Dynal 磁珠分离器 |
| 微量离心安全锁扣管 | Eppendorf | 030-120-0086 | 1.5 ml |
| PET 离心管 | Corning | 430053/430304 | 15 – 50 ml |
| Minisart RC4 注射式滤器 | Sartorius Stedim Biotech | 17821 | 膜孔径 0.2 µm |
| 短螺纹小瓶 | VWR | 548-0029 | 1.5 ml/玻璃 |
| 微量内插管 | VWR | 548-0006 | 0.1 ml/玻璃 |
| 螺旋盖 | VWR | 548-0085 | 9 mm/聚丙烯蓝色 |
| Atlantis dC18 色谱柱 | Waters | 186001344 | 5 µm,4.6 mm × 150 mm |
| Atlantis dC18 保护柱 | Waters | 186001323 | 5 µm,4.6 mm × 20 mm |
| Waters Alliance 2965 分离模块 | Waters | HPLC 分离模块 | |
| Waters 2998 光电二极管阵列(PDA)检测器 | Waters | 紫外检测器 | |
| Waters Empower2 软件 | Waters |
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