Целью данного протокола является обнаружение фенольных метаболитов в плазме с помощью полуцелевого метода хроматографии-масс-спектрометрии.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Целью данного протокола является обнаружение фенольных метаболитов в плазме с помощью полуцелевого метода хроматографии-масс-спектрометрии.
Группе из 23 пожилых людей давали функциональное питание (напиток и кекс), специально разработанное для профилактики саркопении (возрастной потери мышечной массы). Образцы плазмы брали в начале вмешательства и через 30 дней употребления функциональных приемов пищи. Для выявления фенольных соединений и их метаболитов была проведена полуцелевая ультравысокоэффективная хроматография в сочетании с анализом тандемной массы (UPLC-MS/MS). Белки плазмы осаждали этанолом, а образцы концентрировали и повторно суспендировали в подвижной фазе (1:1 ацетонитрил: вода) перед инъекцией в инструмент UPLC-MS/MS. Разделение проводили с помощью реверсивной фазовой колонны C18 , и соединения идентифицировали с использованием их экспериментальной массы, изотопного распределения и структуры фрагментов. Интересующие соединения сравнивались с соединениями банков данных и внутренней полуцелевой библиотеки. Предварительные результаты показали, что основными метаболитами, выявленными после вмешательства, были фенилуксусная кислота, глицитин, 3-гидроксифенилвалеровая кислота и гомизин М2.
Саркопения является прогрессирующим скелетным расстройством, связанным с ускоренной потерей мышц у пожилого населения. Такое состояние увеличивает риск падений и приводит к ограниченной деятельности повседневной жизни. Саркопения присутствует примерно у 5-10% лиц старше 65 лет и около 50% лиц в возрасте 80 лет и старше1. Для лечения саркопении не было одобрено никаких специфических препаратов, поэтому важна профилактика с физической активностью и сбалансированной диетой1,2. Питательные вмешательства со специально разработанными продуктами, обогащенными молочным белком и незаменимыми аминокислотами, показали положительные результаты в предотвращении саркопении2. В других исследованиях авторы включили в рацион витамины и антиоксиданты, такие как витамин Е и изофлавоны, увеличивая преимущества для увеличения мышечной массы на талии и бедрах3.
Brosimum alicastrum Sw. (Ramón) — дерево, произрастающее в мексиканских тропических регионах; он потребляется культурами майя из-за его высокой питательной ценности4. Это хороший источник белка, клетчатки, минералов и фенольных антиоксидантов, таких как хлорогеновая кислота5. Поскольку его можно измельчать в порошок и использовать в хлебобулочных изделиях или потреблять в напитках, недавние исследования оценили включение семенной муки Рамона (RSF) в различные продукты для улучшения их питательной ценности. Был разработан напиток со вкусом капучино, дополненный RSF, который был с высоким содержанием пищевых волокон и содержал более 6 г белка на порцию и был высоко принят потребителями; таким образом, он рассматривался в качестве потенциальной альтернативы для удовлетворения особых диетических требований6. В последующем исследовании RSF также использовался для приготовления кекса и нового напитка, богатого белком, пищевыми волокнами, микроэлементами и фенольными антиоксидантами. Кекс и напиток использовались в диетическом вмешательстве для пожилых людей, которые потребляли оба продукта два раза в день в течение 30 дней. После этого периода улучшился питательный и саркопенический статус участников, а общее фенольное содержание в плазме увеличилось7. Однако определение общих фенольных соединений в плазме проводили спектрофотометрическим методом, поэтому идентификация фактических фенольных соединений, которые были поглощены, была невозможна; более того, этот метод не является полностью специфичным для фенольных соединений, поэтому может произойти некоторое завышение8.
Идентификация и количественная оценка фенольных соединений, которые всасываются после потребления продуктов, богатых этими антиоксидантами, является сложной задачей, но необходима для демонстрации биологической активности этих фитохимических веществ. Биодоступность большинства фенольных соединений низкая; менее 5% из них можно обнаружить без структурной трансформации в плазме. Фенольные соединения подвергаются нескольким биотрансформациям, таким как метилирование, сульфирование или глюкуронизация, которые осуществляются энтероцитами и гепатоцитами9. Фенольные соединения также биотрансформируются микробиотой в бактериальные катаболиты, которые могут оказывать свое благотворное влияние на организм после всасывания в плазму10. Например, фенилуксусная кислота является продуктом бактериальной трансформации флавоноидов и олигомерных проантоцианидинов, которые могут ингибировать до 40% адгезии бактерий (Escherichia coli) в мочевыводящих путях после потребления клюквы11.
Структурное разнообразие встречающихся в природе фенольных соединений, в сочетании с разнообразием их метаболитов и их низкой биодоступностью, делает их идентификацию в плазме еще более сложной. Метаболомное профилирование с использованием платформ спектроскопического анализа, таких как ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и тандемная масс-спектроскопия (MS / MS), вероятно, является лучшим подходом для достижения этой цели; к сожалению, оборудование не является легкодоступным, а разработка протоколов анализа по-прежнему ограничена12. В нескольких исследованиях сообщалось о РС / МС в сочетании с системой разделения (такой как жидкостная хроматография) в качестве стратегии снижения сложности масс-спектров в метаболомических исследованиях. Недавнее внедрение методов разделения сверхвысокопроизводительной жидкостной хроматографии (UPLC) сократило время анализа и повысило разрешение и чувствительность по сравнению с обычными высокопроизводительными жидкостными протоколами, поэтому системы UPLC-MS/MS быстро получили широкое признание сообщества аналитической метаболомики13. Таким образом, некоторые исследования исследовали фенольные метаболиты и обнаружили глюкуронизированные производные из кофейной кислоты, кверцетина и феруловой кислоты, а также сульфированные производные из сиринговой и ванильной кислоты в плазме лиц после приема клюквы14. Предыдущие протоколы предназначались для поиска фенольных соединений и фенольных метаболитов в биожидкостях, таких как плазма. Эти протоколы были основаны на идентификации и количественной оценке с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), соединенной с УФ-ви-детектором15. Тем не менее, такие протоколы требуют использования аутентичных стандартов для оценки абсолютной идентификации и точной количественной оценки. Широкий круг исследований выявил наиболее распространенные метаболиты в биожидкостях (сульфированные, глюкуронизированные и метилированные формы) UPLC-MS и UPLC-MS/MS; однако большая часть бактериальных метаболитов не была зарегистрирована из-за отсутствия баз данных, содержащих их полную информацию16. Идентификация метаболитов осложняется стоимостью и коммерческой доступностью стандартов метаболитов. Поэтому наилучшей стратегией может быть нецелевой или полуцелевой анализ метаболитов РС/МС, который опирается на использование информации о молекулярных признаках (m/z, моноизотопная точная масса, изотопное распределение и паттерн фрагментации) для определения химической идентичности и сравнивает ее со свободно доступными онлайн-базами данных, содержащими полифенольные метаболиты, идентифицированные в биожидкостях после потребления полиполифенол-рихттов12 . Наиболее важными базами данных, используемыми в исследованиях UPLC-MS / MS для идентификации фенольных соединений и их метаболитов, являются база данных метаболомов человека (HMDB), библиотека LipidBlast, библиотека METLIN и другие дополнительные базы данных, такие как PubChem, ChemSpider и Phenol Explorer17.
В настоящем исследовании был разработан полуцелевой метод UPLC-MS/MS для анализа образцов плазмы группы пожилых людей, участвующих в исследовании потребления кекса и напитков, содержащих RSF7. Данные из различных бесплатных онлайн-баз данных метаболитов плазмы были собраны и интегрированы в специализированную базу данных. Эта база данных может быть автоматически доступна программному обеспечению оборудования для идентификации полифенольных метаболитов в пяти образцах плазмы до и после 30-дневного вмешательства в питание. Это делается для выявления основных фенольных соединений, или их метаболитов, которые всасываются из специально разработанных функциональных продуктов, предназначенных для профилактики саркопении.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Образцы плазмы, используемые в этом протоколе, были собраны в предыдущем исследовании в соответствии со всеми этическими принципами и одобрены Комитетом по институциональной этике и биоэтике (CIEB-2018-1-37) из Автономного университета Сьюдад-Хуареса. Полный протокол экстракции и идентификации фенольных соединений и метаболитов в плазме методом UPLC-MS/MS представлен на фиг.1.

Рисунок 1: Схематическое изображение экстракции и идентификации фенольных соединений и метаболитов в плазме полуцелевым методом UPLC-MS/MS. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
1. Пробоподготовка
2. Анализ UPLC-MS/MS
| Время (мин) | Растворитель А (0,1 % муравьиной кислоты в воде ВЭЖХ) | Растворитель B (100% ацетонитрил) |
| 0 до 1 | 90 | 10 |
| 1 до 4 | 70 | 30 |
| 4 до 6 | 62 | 38 |
| 6 до 8 | 40 | 60 |
| от 8 до 8,5 | 40 | 60 |
| 8.5 до 9 | 90 | 10 |
Таблица 1: Градиент подвижной фазы, используемый для разделения фенольных соединений по UPLC.
| Режим ионизации | Отрицательная |
| Сушильный газ | Азот при 340 °C, расход 13 л/мин |
| Давление небулайзера | 60 фунтов/кв. дюйм |
| Капиллярное напряжение | 175 В |
| Ms сканирующие массы | 100-1100 м/з |
| Ms/MS сканирующие массы | 50-1000 м/з |
Таблица 2: Параметры ионизации для анализа MS/MS.
3. Построение базы данных
4. Анализ данных
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Пошаговый процесс идентификации фенольных метаболитов с помощью полуцелевого анализа UPLC-MS/MS в отрицательном режиме образцов плазмы показан на рисунке 2. Во-первых, общая ионная хроматограмма (ТИЦ) из экстракта фенолов плазмы (полученная после осаждения белка из общего образца плазмы) была получена с помощью качественного программного обеспечения прибора. Затем использовали извлеченную ионную хроматограмму, а точную массу и структуру фрагментации (ms/MS анализ) каждо...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Идентификация и количественная оценка биологически активных фитохимических веществ, которые поглощаются после употребления пищи или пищевой добавки, имеют решающее значение для демонстрации и понимания пользы для здоровья этих соединений и продуктов, содержащих их. В настоящей работе был разработан метод UPLC-MS/MS, направленный только на идентификацию основных фенольных соединений и их метаболитов, увеличившихся в концентрации в плазме после 30-дневного питательного вмешательства двумя пищевыми продуктами, специально ра...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Авторы благодарны за финансовую поддержку со стороны CONACYT, Мексика (CB-2016-01-286449) и UACJ-PIVA (проекты 313-17-16 и 335-18-13). OAMB хотел бы поблагодарить CONACYT за его стипендию Ph.D. Мы с благодарностью благодарим техническую поддержку от офиса Multimedia Production от UACJ.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Ацетонитрил | Tedia | Al1129-001 | LC Масс-спектрометрия |
| Автосамплер | Agilent Technologies | G4226A | 1290 Infinity series |
| C18 обратная фазовая колонка | Agilent Technologies | 959757-902 | Zorbax Eclipse plus C18 2,1x50 мм, 1,8 μ m; Центрифуга высокого разрешения HD |
| Eppendorf | 5452000018 | Mini Spin; Ротор F-45-12-11 | |
| Колонный отсек с термостатом | Agilent Technologies | G1316C | серии 1290 Infinity |
| (UV-Vis) | Agilent Technologies | G4212B | Серия Infinity 1260 |
| Источник ионизации электроспрея | Agilent Technologies | G3251B | Двойной распылитель источник ESI |
| Муравьиная кислота | J.T. Baker | 0128-02 | Реагент Baker, ACS |
| Mass Hunter Сбор данных | Agilent Technologies | G3338AA | |
| Mass Hunter Персональный компаунд Datbase и менеджер библиотеки | Agilent Technologies | G3338AA | |
| Mass Hunter Качественный анализ | Agilent Technologies | G3338AA | |
| Микроцентрифужная пробирка | Торговая | марка BR780546 | Микроцентрифужная пробирка, 2 мл с крышкой |
| Pure этанол | Sigma-Aldrich | E7023-1L | 200 proof, для молекулярной биологии |
| Q-TOF LC/MS | Agilent Technologies | G6530B | 6530 Точный массовый |
| четвертичный насос | Agilent Technologies | G4204A | 1290 серии Infinity |
| Шприцевой фильтр | Thermo Scientific | 44514-NN | 17 мм, 0,45 μ m, нейлоновая мембрана |
| Термостат | Agilent Technologies | G1330B | 1290 Бесконечная серия |
| Флакон | Agilent Technologies | 8010-0199 | Янтарь, PFTE красный силикон 2 мл с завинчивающейся крышкой и синими колпачками |
| Вкладыш для флаконов | Agilent Technologies | 5183-2089 | Вкладыш для флаконов 200 μ L для стандартного отверстия 2 мл, конический |
| Water | Tedia | WL2212-001 | LC Масс-спектрометрия |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.