1. Standard- und interne Standardmischungen
- Vor der Lipidextraktion muss man eine Standardmischung (SM) und eine interne Standardmischung (ISM) herstellen. Für die SM aliquotiert das äquivalente Volumen von 1 μg jedes Standards (insgesamt 25), das in der nachstehenden Reagenzientabelle aufgeführt ist, unter Verwendung einer kalibrierten Spritze in einen 10-ml-Messkolben. Die Standards werden unter Stickstoff getrocknet und in 10 ml Acetonitril (ACN) rekonstituiert. Die Endkonzentration der Standardmischung beträgt 100 pg/μl. In 1 mL Aliquot aufteilen und bis zur Verwendung bei -80 °C lagern.
- Aus dieser Standardmischung können 6 Standardverdünnungen für insgesamt 7 Kalibrierstandards (1 pg/μL, 2 pg/μL, 5 pg/μL, 10 pg/μL, 20 pg/μL, 50 pg/μL und 100 pg/μL) hergestellt werden. Diese Standards sind mit jeder Probencharge durchzuführen, die vorbereitet wurde, um die Kalibrierkurve zu entwickeln, die in der quantitativen Analyse verwendet wird.
- Für die ISM aliquotieren Sie das äquivalente Volumen von 1 μg jedes IS (14 insgesamt), das in der nachstehenden Reagenzientabelle aufgeführt ist, unter Verwendung einer kalibrierten Spritze in einen 10-ml-Messkolben und trocknen Sie es unter Stickstoff ab. Rekonstituieren Sie das ISM in 10 mL ACN und teilen Sie es in 1 mL Aliquote. Die Endkonzentration des ISM sollte 100 pg/μL betragen. Es ist genug ISM vorhanden, um 1000 Proben zu verarbeiten.
- Lagern Sie SM und ISM bei -80 °C.
2. Sammlung von Medien und Zelllysat
- Für jede 10 cm große Platte mit adhärenten Zellen (~ 1 x 107) werden 3 ml Medium in einem 10-ml-Glaszentrifugenröhrchen gesammelt. Als nächstes waschen Sie die Zellen 2 Mal mit phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS). Geben Sie 1 ml PBS in die Platte, kratzen Sie die Zellen von der Platte ab und pipettieren Sie sie in ein zweites 10-ml-Glaszentrifugenröhrchen. Zu diesem Zeitpunkt können Zellen und Medien gespeichert werden, wenn der Vorgang zu diesem Zeitpunkt nicht fortgesetzt wird. Lagern Sie die Proben für die Langzeitlagerung bei -80 °C oder weniger als eine Woche bei -20 °C.
3. Extraktion von Lipiden aus Medien
- Freie bioaktive Lipide befinden sich in den Zellmedien und lassen sich mit einem einstufigen l-l-Extraktionsverfahren leicht extrahieren. Zu den gesammelten Medien (2.1) werden 10 μl ISM zugegeben. Zu diesem Zeitpunkt sollten 8 weitere 10-ml-Glaszentrifugenröhrchen für die Kalibrierstandards mit #0-7 gekennzeichnet werden. Geben Sie 3 mL PBS in jedes dieser Röhrchen und geben Sie dann 10 μl des entsprechenden SM in die Röhrchen 1-7 (1-7 von 1,1).
- Lassen Sie das ISM in jedem Kalibrierstandard und jeder Probe 10 Minuten lang äquilibrieren und fügen Sie dann 5 mL Diethylether hinzu. Die Proben und Kalibrierstandards werden dann bei niedriger Geschwindigkeit für 30 Minuten bei Raumtemperatur in den Schüttler gegeben.
- Nach dem Schütteln werden alle Kalibrierstandards und Proben 10 Minuten lang bei 1935 x g zentrifugiert. Anschließend wird die obere Phase (organisch) mit einer Pasteurpipette in ein neues 10-ml-Glaszentrifugenröhrchen überführt und unter Stickstoff getrocknet.
4. Extraktion von Lipiden aus Zelllysat
- Die Zellproben werden in den Glaszentrifugenröhrchen bei 1935 X g 5 Minuten lang heruntergeschleudert. Entsorgen Sie den Überstand; Geben Sie 2 ml PBS in jedes Röhrchen und wirbeln Sie es kurz auf. Entnehmen Sie 25 μl der Probe für die Proteinquantifizierung. Das Gesamtprotein wird für die Normalisierung des Zelllysats verwendet.
- Übertragen Sie anschließend die Hälfte des Lysat/PBS-Gemisches in ein separates 10-ml-Glaszentrifugenröhrchen. Fügen Sie jeder Probe weitere 2 mL PBS zusammen mit 10 μl ISM hinzu. Befolgen Sie den für Medien in 3.2 und 3.3 beschriebenen l-l-Extraktionsprozess. Dieses Aliquot wird verwendet, um freie Lipide in den Zellen zu messen und einen alkalischen Abbau von Lipiden, wie z.B. den Prostaglandinen, zu vermeiden. Dieses Aliquot wird den unten beschriebenen Schritten 4.3 und 4.4 nicht unterzogen.
- Der erste Schritt des Extraktionsprozesses für verestertes Lipid l-l erfordert die Zugabe von 5 mL CHCl3/MeOH (2:1) zu jeder der Proben. Die Proben werden in einem Shaker bei niedriger Geschwindigkeit für 30 Minuten eingestellt. Nach dem Schütteln werden die Proben bei 1935 x g für 10 Minuten zentrifugiert. Anschließend übertragen Sie mit einer Pasteurpipette die untere (organische) Schicht der l-l-Extraktion in ein neues 10-ml-Glaszentrifugenröhrchen und trocknen die Probe unter Stickstoff.
- Veresterte Lipide müssen vor der Quantifizierung verseift werden. Sobald die Proben trocken sind, geben Sie 0,5 mL 0,4 N KOH in 80 % MeOH in jedes Röhrchen. Die Proben werden dann 1 h lang bei 60°C inkubiert. Fügen Sie nach der Inkubation 2 ml PBS hinzu. Stellen Sie den pH-Wert mit konzentrierter HCl-Säure (~30 μL) auf 6 ein. Geben Sie 10 μl ISM zu jeder Probe. Der Rest des Verfahrens ist der gleiche wie bei der Lipidextraktion aus Medien und kann in 3.2 und 3.3 nachvollzogen werden.
- Werden diese Extraktionen gleichzeitig mit den Medienproben durchgeführt, können die gleichen Kalibrierstandards zur Erstellung einer Kalibrierkurve verwendet werden; werden diese Proben jedoch zu einem anderen Zeitpunkt durchgeführt, müssen auch die Kalibrierstandards wie in 3.1-3.3 beschrieben verarbeitet werden.
5. Derivatisierung von Pentafluorylbenzylbromid (PFB)
- Zu den getrockneten Proben und Kalibrierstandards werden 100 μl wasserfreies Dichlormethan (CH2Cl2) gegeben, gefolgt von 100 μl 20 % (v/v) N,N-Diisopropylethylamin in wasserfreiem CH2Cl2 und schließlich 100 μl 20 % (v/v) PFB in wasserfreiem CH2Cl2.
- Nach der Zugabe von Derivatisierungsreagenzien werden die Proben vortexed, 1 h bei 60°C inkubiert und unter Stickstoff getrocknet. Die Proben und Kalibrierstandards können bei -80 °C gelagert werden, wenn sie nicht sofort analysiert werden, oder bei -20 °C für bis zu einer Woche.
6. Analyse der stabilen Isotopenverdünnung Chirale Flüssigkeitschromatographie Elektroneneinfang Atmosphärendruck Chemische Ionisations-Massenspektrometrie (SID-LC-ECAPCI-MS)
- Die getrockneten Proben und Kalibrierstandards werden in 100 μl Hexan/Ethanol (97:3) rekonstituiert. Die gesamte Probe kann dann in das HPLC-Fläschchen mit Insert überführt werden. Geben Sie die Proben in den gekühlten Autosampler (4 °C) und erstellen Sie eine Probenliste für die Analyse.
- Richten Sie als Nächstes die HPLC- und MS-Methoden mit den in Tabelle 1 und Tabelle 2 beschriebenen Parametern ein. Tabelle 3 enthält spezifische Informationen zu Verbindungen, einschließlich der MRM-Übergangs- und Kollisionsenergie (CE) für jedes Lipid sowie der geschätzten Retentionszeit aus der Waters 2695/Thermo Fisher TSQ Quantum Ultra-Analyse. Die CE wird bestimmt, indem jedes einzelne Lipid während der Methodenentwicklung abgestimmt wird.
- Für die normale Phasentrennung wird eine auf 30°C beheizte Chiralpak AD-H Säule (4,6 x 250 mm, 5 μ) verwendet. Die mobile Ausgangsphase besteht zu 98 % aus Hexan und zu 2 % aus Methanol/Isopropanol (1:1). Nach der HPLC-Trennung wird Methanol nach der Säule (0,75 mL/min) zugegeben, um eine Ablagerung auf der Corona-Nadel zu vermeiden, die zu einer Abnahme der Empfindlichkeit führen würde. Der MS wird mit Hilfe der APCI-Quelle in den negativen Ionenmodus versetzt. Wenn die Quelle von ESI auf APCI umgestellt werden muss, stellen Sie sicher, dass Sie eine Corona-Nadel einführen.
- Die erste Probe, die ausgeführt werden sollte, ist immer ein Hexanrohling. Dadurch wird die Säule ausgeglichen und es wird auch festgestellt, ob sich auf der Säule Verunreinigungen befinden, die den Kalibrierstandard und die Probenanalyse beeinträchtigen könnten.
- Der nächste Probenlauf sollte die Kalibrierstandardproben in der Reihenfolge 0-7 sein (Erhöhung der SM-Konzentration). Diese Standards werden verwendet, um eine Kalibrierkurve zu erstellen, die das Verhältnis von Standardfläche/IS-Fläche auf der y-Achse und Standardkonzentration bzw. -masse auf der x-Achse enthält. Aus der aus diesem Diagramm abgeleiteten Gleichung y = mx + b kann das Verhältnis von Probenfläche/IS-Fläche (y) verwendet werden, um die Menge oder Konzentration (x) der Probe (unbekannt) zu bestimmen.
- Die Menge an bioaktiven Lipiden, die in den Medien gefunden wird, kann auf das Gesamtvolumen der Medien normiert werden, und die Menge an Lipiden, die im Zelllysat gefunden wird, kann entweder auf die Gesamtzahl der Zellen/Platte oder auf die Menge des Gesamtproteins/der Platte normalisiert werden. Während des Abschnitts 4.1 des Protokolls sollten Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass die Zellen gezählt oder das Protein quantifiziert wird.
7. Repräsentative Ergebnisse:
Die Chromatogramme in Abbildung 1 sind repräsentativ für ein gezieltes Lipidomik-Profil. Das erste Bild (Abbildung 1A) zeigt 13- und 9-HODE zusammen mit dem entsprechenden 13- und 9-OxoODE, das von Linolsäure abgeleitet ist. Darüber hinaus ist 15-OxoETE, der oxidierte Metabolit von 15-HETE, im zweiten Panel ebenfalls dargestellt. Die unteren beiden Felder zeigen 20-HETE und das 20-HETE-IS, [2H6]-20-HETE. Abbildung 1B zeigt die Trennung und die eindeutigen Übergänge, die für die HETE-Stereoisomere bestimmt wurden und aus der enzymatischen Oxidation von AA oder durch ROS resultieren. Abbildung 1C ist eine Darstellung von PGs, isoPs und LTB4. Für einige der Standards ist kein deuteriertes IS im Handel erhältlich; Daher wird ein IS verwendet, der in der Retentionszeit ähnlich ist, zur Quantifizierung. Zum Beispiel wird [2H8]-12(S)-HETE verwendet, um 11-HETE- und 8-HETE-Spezies zusätzlich zu 12(R)-HETE und 12(S)-HETE zu quantifizieren.
Aus den repräsentativen Chromatogrammen geht hervor, dass es eine kleine Verschiebung in der Retention des deuterierten IS im Vergleich zum unmarkierten Standard gibt. Diese Verschiebung zu einer späteren Retentionszeit ist ein Ergebnis der Deuterium-Wechselwirkung mit der Normalphasensäule. Deuterium ist polarer als Wasserstoff; Daher kommt es zu einer stärkeren Wechselwirkung mit der Normalphase der Säule. Wenn diese Trennung mit einer umgekehrten Phasensäule stattfinden würde, würde die Verschiebung zu einer früheren Retentionszeit erfolgen, da eine polarere Einheit eine schwächere Wechselwirkung mit der umgekehrten Phase hätte.

Abbildung 1. Diese Abbildung ist ein repräsentatives Beispiel für eine gezielte Lipidomik-Analyse. Abbildung 1A zeigt die Gesamtionenchromatogramme (TIC) für mehrere oxidierte LA- und AA-Metaboliten, darunter 13-OxoODE und 9-OxoODE im ersten Feld, 15-OxoETE im zweiten Feld, 13-HODE und 9-HODE (Felder 3 und 5) und 20-HETE (Feld 7). Die HODEs und 20-HETE haben einen entsprechenden deuterierten IS im Panel darunter (4, 6 und 8). Die TICs in Abbildung 2B zeigen die Trennung und die einzigartigen Übergänge der von AA abgeleiteten HETE-Stereoisomere. Abbildung 2C zeigt eine Darstellung von PGs, isoPs und LTs. Die Kollisionsenergie (CE), die MRM-Übergänge und die Retentionszeit (RT, min) wurden mit einem Waters 2695 LC optimiert, der mit einem Thermo Fisher TSQ Quantum Ultra gekoppelt ist, und sind in Tabelle 3 für jede Verbindung aufgeführt.
kg
kg
| Zeit (min) | % A | % B |
| 0 | 98 | arabische Ziffer |
| 3 | 98 | arabische Ziffer |
| 11 | 96,4 | 3,6 |
| Nr. 15 | 92 | 8 |
| 27 | 92 | 8 |
| 30 | Nr. 50 | Nr. 50 |
| 38 | Nr. 50 | Nr. 50 |
| 39 | 98 | arabische Ziffer |
| 45 | 98 | arabische Ziffer |
Tabelle 1. HPLC-Gradientenbedingungen für die chirale Normalphasen-Lipidomik-Trennung. Lösungsmittel A besteht zu 100 % aus Hexanen und Lösungsmittel B aus Methanol/Isopropanol (1:1).
| Parameter der Massenspektrometrie | Einstellung |
| Quelle | APCI |
| Modus | Negatives Ion |
| Länge der Methode | ca. 40 Minuten |
| MRM-Scan-Breite | 0,002 m/z |
| MRM-Scan-Zeit | 0,15 Sek. |
| MRM Peak Breite | 0,70 FWHM |
| Tubus-Linse | 164 V |
| Quelle CID | 10 eV |
| Q2 Kollisionsgas | 1,5 Stück |
| Temperatur des Verdampfers | 450°C |
| Kapillar-Temperatur | 250°C |
| Entladestrom | 0 μA |
| Mantel Gasdruck | 25 Stück |
| Ionen-Sweep-Druck | 3 Stück |
| Hilfsgasdruck | 5 Stück |
Tabelle 2. Oben aufgeführt sind die optimierten massenspektrometrischen Parameter für die Messung von bioaktiven Lipiden. Diese Parameter wurden von einem Thermo Fisher TSQ Quantum Ultra übernommen.
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
| Verbindung | Übergang | CE (eV) | RT (min) |
| 13-OxoODE | 293,03 → 113,10 | 21 | 9,9 |
| 9-OxoODE | 293,03 → 113,10 | 21 | 17,9 |
| 15-OxoETE | 317.05 → 113.18 | 18 | 8,1 |
| 13(R)-HODE | 295,03 → 195,12 | 18 | 12,5 |
| 13(S)-HODE | 295,03 → 195,12 | 18 | 14,8 |
| [2H4]-13(S)-HODE | 299,03 → 198,12 | 18 | 14,9 |
| 9(R)-HODE | 295,03 → 171,10 | 18 | 13,7 |
| 9(S)-HODE | 295,03 → 171,10 | 18 | 21,2 |
| [2H4]-9(S)-HODE | 299,03 → 172,12 | 18 | 21,2 |
| 20-HETE | 319.03 → 289.10 | 18 | 12,4 |
| [2H6]-20-HETE | 325.03 → 295.10 | 18 | 12,4 |
| 5(R)-HETE | 319.04 → 115.04 | 16 | 15,7 |
| 5(S)-HETE | 319.04 → 115.04 | 16 | 16,2 |
| [2H8]-5(S)-HETE | 327.04 → 116.04 | 16 | 16,4 |
| 12(R)-HETE | 319.04 → 179.11 | 14 | 11,7 |
| 12(S)-HETE | 319.04 → 179.11 | 14 | 12.3 |
| [2H8]-12(S)-HETE | 327.13 → 184.11 | 14 | 12,5 |
| 15(R)-HETE | 319.04 → 219.12 | 13 | 12,4 |
| 15(S)-HETE | 319.04 → 219.12 | 13 | 15,9 |
| [2H8]-15(S)-HETE | 327.03 → 226.12 | 13 | 16.1 |
| 11(R)-HETE | 319.04 → 167.11 | 16 | 11.1 |
| 11(S)-HETE | 319.04 → 167.11 | 16 | 12,5 |
| 8(R)-HETE | 319.04 → 155.09 | 16 | 11,7 |
| 8(S)-HETE | 319.04 → 155.09 | 16 | 12,6 |
| LTB4 | 335,03 → 195,10 | 18 | 32,0 |
| [2H4]-LTB4 | 339,03 → 197,10 | 18 | 32,0 |
| PGE2 | 351,03 → 271,15 | 18 | 31,2 |
| [2H4]-PGE2 | 355,03 → 275,15 | 18 | 31,2 |
| PID2 | 351,03 → 271,15 | 25 | 32,5 |
| [2H4]-PID2 | 355,03 → 275,15 | 25 | 32,5 |
| 8-iso-PGE2 | 351,03 → 271,15 | 18 | 37,4 |
| 11β-PGF2 | 353,03 → 193,11 | 25 | 27,6 |
| [2H4]-11β-PGF2 | 357,03 → 197,11 | 25 | 27,6 |
| PGF2α | 353,03 → 193,11 | 25 | 33,1 |
| [2H4]-PGF2α | 357,03 → 197,11 | 25 | 33,1 |
| 8-Iso-PGF2α | 353,03 → 193,11 | 25 | 34,4 |
| [2H4]-8-iso-PGF 2α | 357,03 → 197,11 | 25 | 34,4 |
Tabelle 3. In dieser Tabelle sind die Verbindungen aufgeführt, die in den Gesamtionenchromatogrammen in Abbildung 1A-C nachgewiesen wurden. Die zweite Spalte enthält den für MRM/MS verwendeten Übergang, die dritte Spalte die Kollisionsenergie (CE, eV) und die letzte Spalte die Verweilzeit (RT, min). Die Parameter wurden mit einem Waters 2695 Trennmodul optimiert, das mit einem Thermo Fisher TSQ Quantum Ultra gekoppelt war.