De beschreven methoden voor het meten van 13C-verrijking van retinol met behulp van GC-C-IRMS kunnen waardevolle gegevens opleveren voor het evalueren van dieetinterventies,18 modellering van vitamine A-kinetiek,19,20,21 klinisch onderzoek, of bevolkingsstudies met RID voor verbeterde schattingen van VA-status 22.
In deze test wordt retinol, gezuiverd uit een biologisch monster, door de GC-kolom gedragen door helium van onderzoekskwaliteit (>99,99999% zuiverheid) met een temperatuurgradiënt, waardoor het wordt gescheiden van de resterende onzuiverheden in het monster. De retinol wordt verbrand om CO2 en water te vormen en het water wordt verwijderd. De CO2 wordt naar het IRMS vervoerd, waar de massa's 44, 45 en 46 worden gemeten en de δ en AT% worden bepaald ten opzichte van een CO2 -gasreferentie, die bovendien is gekalibreerd tegen de sucrosestandaard (IAEA-CH-6).
Bij de bereiding van de retinol voor injectie moet de geëxtraheerde retinol van de grootste zuiverheid zijn om reproduceerbare isotopenverhoudingen te bereiken en om de levensduur van het analytische platform tussen grondige reinigingen te maximaliseren. Oplosmiddelen die voor extractie worden gebruikt, moeten van de hoogst beschikbare zuiverheidsgraad zijn, meestal van MS-kwaliteit. Al het glaswerk, zoals extractiebuisjes, pasteurpipetten en HPLC-injectieflacons moeten nieuw zijn omdat ze moeilijk voldoende te reinigen zijn voor MS-analyse. Het is belangrijk om glazen buisjes en pipetten te gebruiken in plaats van plastic om weekmakers in de extracten die zich ophopen op de GC en verbrandingskolommen te minimaliseren.
Afhankelijk van de specifieke onderzoeksopzet en de steekproefbron kunnen wijzigingen in deze workflow voor monsteranalyse worden aangebracht. Eén HPLC-systeem kan bijvoorbeeld waarschijnlijk worden geoptimaliseerd voor retinolzuivering. Onze ervaring is dat hiervoor water in de mobiele fase nodig is, en dat er ofwel een mobiele fasegradiënt nodig is, ofwel een langere droogtijd van het monster voorafgaand aan de injectie op de GC-C-IRMS. We ontdekten dat het gebruik van twee HPLC-systemen met korte isocratische methoden de analytische vereisten in evenwicht brengt en tegelijkertijd duidelijke signalen op het GC-C-IRMS verkrijgt (Figuur 2). Het gebruik van LC-MS/MS zou een meer gestroomlijnde analytische workflow voor RID-monsters kunnen bieden7. De gevoeligheid van GC-C-IRMS heeft echter duidelijke voordelen van het kunnen gebruiken van lagere dosis- en isotopenlabelhoeveelheden, het kwantificeren van tracers op langere tijdstippen en het analyseren van monsters met een lage monsterverrijking.
Beperkingen van deze methode zijn onder meer het vereisen van meerdere instrumenten, bekwame technische behandeling en beperkingen van de monsterdoorvoer als gevolg van langere monstervoorbereidingstijden. De personele tijd die nodig is om elk monster voor te bereiden, kan worden verbeterd door een HPLC te implementeren met geautomatiseerde fractieverzamelingsmogelijkheden, aangezien de HPLC-zuiveringsstappen gebruik maken van isocratische methoden, wat resulteert in consistente retentietijden voor analyten. De methode kon worden geoptimaliseerd om slechts één HPLC-zuivering te gebruiken. We gebruiken twee systemen parallel om de doorvoer te verhogen en het drogen van monsters te vergemakkelijken voorafgaand aan reconstitutie in hexaan en injectie op de GC-C-IRMS.
Hoewel GC-C-IRMS extreem gevoelig is voor het bepalen van isotopenverhoudingen, vereist het meer totale retinolmassa van het monster voor een adequaat retinolsignaal. De monstervereisten zijn afhankelijk van zowel de monsterhoeveelheid als de VA-concentratie van het monster. Doorgaans is 75 ng retinol gericht op een sterke piek, waardoor variaties in GC-overdracht en verbrandingsefficiëntie mogelijk zijn. In de praktijk hebben we onder optimale bedrijfsomstandigheden een adequaat signaal verkregen met monsters die resulteren in GC-C-IRMS-injecties van slechts 25 ng. Dit komt overeen met een serummonster met een lager volume (~0,4 ml), een lage retinolconcentratie (~0,5 μmol/l) en kleine verliezen in de extractie- en zuiveringsprocedures. Bij de analytische ontwikkeling van de RID-methode was een grote verbetering het overstappen op een PTV-injector. De lage starttemperatuur voorkomt dat het hexaan dat het monster draagt, te snel uitzet, waardoor gesimuleerde injecties van monsters op de kolom mogelijk zijn. Door rechtstreeks in de kolom te injecteren, wordt het signaal van de retinol gemaximaliseerd met als nadeel een iets slechtere piekvorm en constanter onderhoud.
Moedermelk is voorgesteld als vervanging voor serummonsters in de RID-test. Dit is gevalideerd bij Zambiaanse vrouwen die borstvoeding geven en die grotendeels een lage voorraad VA11 hadden. Het moet nog worden gevalideerd bij vrouwen met een hogere inname van voorgevormde VA, zoals men zou vinden in landen met een hoog inkomen of in populaties die meerdere bronnen van VA consumeren, waaronder inname via de voeding, voedselverrijking en suppletie.
VA-beoordeling van moedermelk heeft verschillende voordelen ten opzichte van andere biochemische indicatoren van de VA-status. Het verzamelen van moedermelk is vaak gemakkelijker dan bloed omdat flebotomisten niet nodig zijn en het verzamelen van moedermelk meestal als minder invasief wordt beschouwd voor proefpersonen23. Het gebruik van informele moedermelkmonsters is handig en vereist slechts 5 ml melk. Bovendien hoeven monsters niet onmiddellijk te worden verwerkt, wat de verwerkingstijd van monsters verkort, vooral in veldomgevingen. Standaardisatie van de monsterafname voor volle moedermelkmonsters is echter van cruciaal belang, omdat de concentraties vet en retinol in de achtermelk hoger zijn dan in de voormelk, en de concentraties melkvet en retinol de neiging hebben te variëren met het tijdstip van de dag en het interval sinds de laatste voeding 1,24. Voor informele monsters wordt de retinolconcentratie het best uitgedrukt per g melkvet. Melkvet moet idealiter net na afname worden bepaald met behulp van de creamatocrietmethode25. Monsters moeten worden afgeschermd van licht. Aliquots (meestal 1 tot 5 ml) voor HPLC-analyse moeten worden bereid op het moment van verzameling, omdat melk na invriezen en ontdooien niet homogeen is.
Er zijn twee primaire omstandigheden waarin het meten van de 13C-verrijking van de VA in de lever mogelijk en interessant kan zijn. De meest voorkomende situatie is bij het gebruik van 13C-gelabelde retinol in dierstudies wanneer de lever wordt verzameld. De berekende TBS'en van VA zullen worden vergeleken met de concentratie van VA in de lever zoals bepaald door HPLC/UPLC, maar de 13C-verrijking van de levervoorraden zijn ook nuttig om te bepalen hoe de tracer in circulatie wordt verdeeld ten opzichte van langetermijnvoorraden. Bovendien is het in sommige unieke omstandigheden mogelijk om leverbiopsiemonsters te verkrijgen van mensen die toestemming hebben gegeven en ook een gelabelde dosis vitamine A hebben ingenomen26,27. Deze monsters zijn ook nuttig voor het valideren en testen van 13C-retinolmenging. De verwerking van levermonsters begint met het malen van een afgemeten monster met watervrij natriumsulfaat om water op te vangen en het weefsel af te breken. Dit wordt vervolgens met 50 ml methyleenchloride door filterpapier geëxtraheerd. Een fractie wordt gedroogd onder stikstof en gereconstitueerd in ethanol met 0,1% butylhydroxytolueen toegevoegd als conserveermiddel. Het monster wordt verzeept en geëxtraheerd met dezelfde procedure die wordt gebruikt voor moedermelk.