이 프로토콜의 목표는 반표적 크로마토그래피-질량 분광법을 사용하여 혈장에서 페놀 대사 산물을 검출하는 것입니다.
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이 프로토콜의 목표는 반표적 크로마토그래피-질량 분광법을 사용하여 혈장에서 페놀 대사 산물을 검출하는 것입니다.
23 명의 노인 그룹에게 유육종 구균증 (근육 질량의 연령 관련 손실)의 예방을 위해 특별히 공식화 된 기능성 식사 (음료 및 머핀)가 주어졌습니다. 혈장 샘플은 개입의 시작과 기능성 식사를 섭취 한 30 일 후에 채취되었다. 페놀 화합물과 그 대사 산물을 확인하기 위해 탠덤 질량 (UPLC-MS/MS) 분석과 결합 된 반 표적 초고성능 크로마토그래피가 수행되었습니다. 혈장 단백질을 에탄올로 침전시키고, 샘플을 농축하고 UPLC-MS/MS 기기에 주입하기 전에 이동상(1:1 아세토니트릴: 물)에 재현탁시켰다. 분리는 C18 역상 컬럼으로 수행되었고, 화합물은 그들의 실험 질량, 동위원소 분포 및 단편 패턴을 사용하여 확인되었다. 관심있는 화합물은 데이터 뱅크 및 내부 반 표적 라이브러리의 화합물과 비교되었습니다. 예비 결과는 개입 후 확인 된 주요 대사 산물이 페닐 아세트산, 글리시틴, 3-하이드록시 페닐발레르산 및 고미신 M2임을 보여주었습니다.
유육종증은 노인 인구의 근육 손실이 가속화되는 것과 관련된 진행성 골격 장애입니다. 이 상태는 낙상의 위험을 증가시키고 일상 생활의 제한된 활동으로 이어집니다. 사르크로니아는 65세 이상 인구의 약 5%-10%, 80세 이상의 사람의 약 50%에 존재합니다1. 유육종증 치료를 위해 특정 약물이 승인되지 않았으므로 신체 활동과 균형 잡힌 식단으로 예방하는 것이 중요합니다1,2. 유제품 단백질과 필수 아미노산이 풍부한 특수 공식화 식품에 대한 영양 개입은 유육종 감소증을 예방하는 데 긍정적 인 결과를 보여주었습니다2. 다른 연구에서, 저자들은 비타민 E와 이소플라본과 같은 비타민과 항산화제를 식단에 포함시켜 허리와 엉덩이의 근육 증가에 대한 이점을 증가시켰다3.
Brosimum alicastrum Sw. (Ramón)는 멕시코 열대 지방에서 자라는 나무입니다. 그것은 높은 영양 가치로 인해 마야 문화에 의해 소비되었습니다4. 그것은 단백질, 섬유, 미네랄 및 클로로겐산5과 같은 페놀 성 산화 방지제의 좋은 원천입니다. 분말로 분쇄하여 베이킹 제품에 사용하거나 음료에 섭취 할 수 있기 때문에 최근 연구에 따르면 라몬 종자 가루 (RSF)를 다른 식품에 혼입하여 영양 가치를 향상시키는 것으로 평가했습니다. RSF가 보충 된 카푸치노 맛의 음료가 공식화되었으며,식이 섬유가 풍부하고 서빙 당 6g 이상의 단백질을 함유하고 있으며 소비자들에게 높은 평가를 받았습니다. 따라서, 그것은 특별한식이 요구 사항을 충족하기위한 잠재적 인 대안으로 간주되었습니다6. 후속 연구에서 RSF는 머핀과 단백질,식이 섬유, 미량 영양소 및 페놀 성 항산화 물질이 풍부한 새로운 음료를 공식화하는 데에도 사용되었습니다. 머핀과 음료는 30 일 동안 하루에 두 번 두 번 섭취 한 노인을위한식이 중재에 사용되었습니다. 이 기간이 지나면 참가자의 영양 및 유육종 상태가 개선되고 혈장의 총 페놀 함량이 증가했습니다7. 그러나 혈장에서 총 페놀 화합물의 결정은 분광 광도법에 의해 수행되었으므로 흡수 된 실제 페놀 화합물의 확인은 불가능했습니다. 또한,이 방법은 페놀 화합물에 대해 완전히 특이적이지 않으므로 일부 과대 평가가 발생할 수 있습니다8.
이러한 항산화제가 풍부한 식품을 섭취한 후 흡수되는 페놀계 화합물의 동정 및 정량화는 어려운 작업이지만 이러한 파이토케미컬의 생물학적 활성을 입증하기 위해서는 필요하다. 대부분의 페놀 화합물의 생체 이용률은 낮다; 그 중 5 % 미만은 플라즈마에서 구조적 변형없이 발견 될 수 있습니다. 페놀계 화합물은 메틸화, 설폰화 또는 글루쿠로니데이션과 같은 여러 가지 생물변형을 겪으며, 이는 장세포 및 간세포에 의해 수행된다9. 페놀 화합물은 또한 미생물에 의해 박테리아 이화 물질로 생물 변환되어 혈장에 흡수 된 후 신체에서 유익한 효과를 발휘할 수 있습니다10. 예를 들어, 페닐아세트산은 플라보노이드 및 올리고머성 프로안토시아니딘의 박테리아 형질전환의 산물이며, 이는 크랜베리 섭취 후 요로에서의 박테리아(Escherichia coli) 부착을 최대 40%까지 억제할 수 있다11.
자연 발생 페놀 화합물의 구조적 다양성은 대사 산물의 다양성과 낮은 생체 이용률에 추가되어 혈장에서의 식별을 더욱 어렵게 만듭니다. 핵 자기 공명 (NMR) 및 탠덤 질량 분광법 (MS / MS)과 같은 분광학적 분석 플랫폼을 사용하는 대사 체학 프로파일 링은이 목표를 달성하기위한 최선의 방법 일 것입니다. 불행히도 장비에 쉽게 접근 할 수 없으며 분석 프로토콜 개발은 여전히 제한적입니다12. 몇몇 연구는 MS/MS가 분리 시스템(액체 크로마토그래피와 같은)과 결합되어 대사체 연구에서 질량 스펙트럼의 복잡성을 감소시키기 위한 전략이라고 보고했다. 최근 초고성능 액체 크로마토그래피(UPLC) 분리 방법이 도입됨에 따라 기존의 고성능 액체 프로토콜에 비해 분석 시간이 단축되고 분해능과 감도가 향상되어 UPLC-MS/MS 시스템은 분석 대사체학 커뮤니티에서 빠르게 널리 받아들여지고 있습니다13. 이러한 방식으로 일부 연구는 페놀 대사 산물을 조사하고 카페산, 퀘르세틴 및 페룰산의 글루쿠로니다제 유도체뿐만 아니라 크랜베리 섭취 후 개인의 혈장에서 주사기 및 바닐산의 술폰화 유도체를 검출했습니다14. 이전의 프로토콜은 혈장과 같은 생체 유체에서 페놀 화합물과 페놀 대사 산물을 발견하기위한 것입니다. 이들 프로토콜은 UV-vis 검출기(15)에 결합된 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)에 의한 동정 및 정량화에 기초하였다. 그럼에도 불구하고 이러한 프로토콜은 절대 식별 및 정확한 정량화를 평가하기 위해 확실한 표준을 사용해야합니다. 광범위한 연구가 UPLC-MS 및 UPLC-MS / MS에 의한 생체 유체 (황산화, 글루 쿠로 니드 및 메틸화 된 형태)에서 가장 흔한 대사 산물을 확인했습니다. 그러나, 박테리아 대사산물의 상당 부분은 그들의 완전한 정보를 포함하는 데이터베이스의 부족으로 인해보고되지 않았다16. 대사 산물 식별은 대사 산물 표준의 비용과 상업적 가용성으로 인해 복잡합니다. 따라서 가장 좋은 전략은 분자 특징 정보 (m / z, 단일 동위원소 정확한 질량, 동위원소 분포 및 단편화 패턴)의 사용에 의존하여 화학적 동일성을 결정하고 폴리 폴리 페놀 풍부 섭취 후 생체 유체에서 확인 된 폴리페놀 대사 산물을 포함하는 자유롭게 이용 가능한 온라인 데이터베이스와 비교하는 비표적 또는 반 표적 MS / MS 대사 산물 분석 일 수 있습니다.12 . 페놀 화합물 및 그 대사 산물의 식별을 위해 UPLC-MS/MS 연구에 사용되는 가장 중요한 데이터베이스는 HMDB(Human Metabolome Database), LipidBlast Library, METLIN Library, PubChem, ChemSpider 및 Phenol Explorer17과 같은 기타 보완 데이터베이스입니다.
본 연구에서, RSF 함유 머핀 및 음료 소비 연구에 참여한 노인 그룹의 혈장 샘플을 분석하기 위해 반표적 UPLC-MS/MS 방법이 개발되었다7. 혈장 대사 산물의 다른 무료 온라인 데이터베이스의 데이터가 수집되어 특수 데이터베이스에 통합되었습니다. 이 데이터베이스는 장비 소프트웨어에 의해 자동으로 액세스하여 영양 개입 30 일 전후의 다섯 가지 혈장 샘플에서 폴리 페놀 대사 산물을 식별 할 수 있습니다. 이것은 유육종증의 예방을 위해 특별히 공식화 된 기능성 식품에서 흡수되는 주요 페놀 화합물 또는 그 대사 산물을 확인하기 위해 수행됩니다.
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이 프로토콜에 사용 된 혈장 샘플은 모든 윤리적 지침에 따라 이전 연구에서 수집되었으며 Universidad Autónoma de Ciudad Juárez의 기관 윤리 및 생명 윤리위원회 (CIEB-2018-1-37)의 승인을 받았습니다. UPLC-MS/MS에 의한 혈장 내 페놀계 화합물 및 대사산물의 추출 및 확인을 위한 완전한 프로토콜은 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1: 반표적 UPLC-MS/MS 방법에 의한 혈장 내 페놀 화합물 및 대사산물의 추출 및 확인에 대한 개략적인 표현. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
1. 시료 준비
2. UPLC-MS/MS 분석
| 시간(분) | 용매 A (HPLC 물 중 0.1 % 포름산) | 용매 B (100% 아세토니트릴) |
| 0 대 1 | 90 | 10 |
| 1 대 4 | 70 | 30 |
| 4 대 6 | 62 | 38 |
| 6 대 8 | 40 | 60 |
| 8 ~ 8.5 | 40 | 60 |
| 8.5 ~ 9 | 90 | 10 |
표 1: UPLC에 의한 페놀 화합물의 분리에 사용되는 이동상 구배.
| 이온화 모드 | 마이너스 |
| 건조 가스 | 340 °C에서 질소, 유량 13 L/min |
| 분무기 압력 | 60 psi |
| 모세관 전압 | 175 V |
| MS 스캔 매스 | 100-1100 m/z |
| MS/MS 스캔 매스 | 50-1000 m/z |
표 2: MS/MS 분석을 위한 이온화 파라미터.
3. 데이터베이스 구축
4. 데이터 분석
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혈장 샘플의 음성 모드에서 반표적 UPLC-MS/MS 분석을 통해 페놀 대사산물을 확인하기 위한 단계별 공정은 그림 2에 묘사되어 있다. 먼저, 혈장 페놀학 추출물(총 혈장 샘플의 단백질 침전 후 수득됨)로부터의 총 이온 크로마토그램(TIC)을 기기의 정성 소프트웨어를 통해 수득하였다. 그런 다음 추출 된 이온 크로마토그램을 사용하고 각 신호 (또는 분자 특징)의 정확한 질량 및 단편화 패턴 (MS / MS 분석)을 기기의 소프트웨어에서도 생성 된 특정 개인 데이터베이스의 질량과 비교했습니다. 질량 정합이 5 ppm 미만인 신호는 데이터베이스로부터 분자식을 할당받았다. 마지막으로, 각 신호의 동위원소 분포를 최종 잠정 식별을 달성하기 위해 할당된 분자식의 동위원소 분포와 비교하였다. a) 하나의 반복실험에서만 확인되거나 b) 10,000보다 낮은 영역을 제시하는 화합물은 거짓 식별로서 취급되었다. 이 분석으로부터, 총 25개의 페놀계 화...
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식품 또는 식품 보충제를 섭취 한 후에 흡수되는 생리 활성 식물 화학 물질의 식별 및 정량화는 이러한 화합물과 그 함유 식품의 건강상의 이점을 입증하고 이해하는 데 중요합니다. 본 연구에서, UPLC-MS/MS 방법은 노인을 위해 특별히 공식화된 두 가지 식품으로 30일간의 영양 개입 후 혈장 내 농도가 증가한 주요 페놀 화합물과 그 대사 산물의 확인만을 목표로 개발되었다. 하나의 화합물이 개입 기간 후에 만 혈장에서 증가하거나 나타나는 경우, 그 화합물은 개입에 사용 된 식품에서 흡수 및 / 또는 생체 변형되었다고 가정했습니다.
UPLC-MS/MS는 일부 치료 또는 환경 변경의 효과를 평가하기 위해 복잡한 샘플에서 많은 저분자량 화합물을 동시에 분석하는 대사체 연구에 선호되는 기술 중 하나입니다13. 이것은 표적 및 비 표적 (또는 글로벌) 방법을 통해 수행 할 수 있습니다. 표적 분석은 알려진 소수의 관심 대사 산물에 초점을 맞 춥...
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모든 저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
저자는 멕시코 CONACYT (CB- 2016-01-286449) 및 UACJ-PIVA (프로젝트 313-17-16 및 335-18-13)의 재정 지원에 감사드립니다. OAMB는 박사 학위 장학금에 대해 CONACYT에 감사하고 싶습니다. UACJ의 멀티미디어 제작 사무소의 기술 지원은 감사하게 인정됩니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Acetonitrile | Tedia | Al1129-001 | LC 질량 분석기 |
| 자동 샘플러 | Agilent Technologies | G4226A | 1290 Infinity 시리즈 |
| C18 역상 열 | Agilent Technologies | 959757-902 | Zorbax Eclipse plus C18 2.1x50 mm, 1.8 μ m; 빠른 해상도의 HD |
| 원심분리기 | Eppendorf | 5452000018 | Mini Spin; 로터 F-45-12-11 |
| 온도 조절기가 있는 컬럼 컴파트먼트 | Agilent Technologies | G1316C | 1290 Infinity 시리즈 |
| 다이오드 어레이 검출기(UV-Vis) | Agilent Technologies | G4212B | 1260 Infinity 시리즈 |
| 전기 분무 이온화 소스 | Agilent Technologies | G3251B | 이중 분무기 ESI 소스 |
| 포름산 | J.T. Baker | 0128-02 | Baker 시약, ACS |
| Mass Hunter Data Acquisition | Agilent Technologies | G3338AA | |
| Mass Hunter Personal Compound Datbase 및 Library Manager | Agilent Technologies | G3338AA | |
| Mass Hunter 정성 분석 | Agilent Technologies | G3338AA | |
| 마이크로 원심분리기 튜브 | 브랜드 | BR780546 | 마이크로 원심분리기 튜브, 2 mL 뚜껑 포함 |
| 순수 에탄올 | Sigma-Aldrich | E7023-1L | 200 proof, 분자 생물학용 |
| Q-TOF LC/MS | Agilent Technologies | G6530B | 6530 정확한 질량 |
| Quaternary 펌프 | Agilent Technologies | G4204A | 1290 Infinity 시리즈 |
| 주사기 필터 | Thermo Scientific | 44514-NN | 17 mm, 0.45 μ m, 나일론 멤브레인 |
| 온도 조절기 | Agilent Technologies | G1330B | 1290 Infinity 시리즈 |
| 바이알 | Agilent Technologies | 8010-0199 | 호박색, PFTE 빨간색 실리콘 2 mL (나사 상단 및 파란색 캡 포함 |
| 바이알 인서트 | Agilent Technologies | 5183-2089 | 바이알 인서트 200 μ L : 2mL 표준 개구부, 원뿔형 |
| Water | Tedia | WL2212-001 | LC 질량 분석기 |
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