Способ определения производных катехоламинов в моче
METHOD FOR DETERMINING CATECHOLAMINE DERIVATIVES IN URINE

Изобретение относится к способу определения производных катехоламинов в биологической жидкости (моче), который может найти применение в клинической диагностике.
Известен способ определения катехоламинов в моче методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием (Nohta, H. High-performance liquid chromatographic determination of urinary catecholamines by direct pre-column fluorescence derivatization with 1,2-diphenylethylenediamine / H. Nohta, A. Mitsuiand, Y. Ohkura // J. Chromatogr. 1986. V. 380. P. 229-231), предусматривающий предварительную дериватизацию катехоламинов. Подготовку проб осуществляли путем добавления к 100 мкл мочи 1 мл 2.0 М фосфатного буфера (pH 6.2). Смесь пропускали через патрон CM-Sephadex С25. Элюирование осуществляли 800 мкл 2.0 М хлоридом натрия. Далее добавляли 1.2 мл этанола и 100 мкл 0.1 М раствора дериватизирующего агента (1,2-дифенилэтилендиамин). Смесь инкубировали при 37°C в течение 40 минут. Супернатант вводили в систему ВЭЖХ.
В качестве аппаратурного оформления использовали систему высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), состоящую из насоса, автоматического дозатора проб, термостата и флуориметрического детектора. Для хроматографического разделения использовали колонку TSK-gel ODS-120T (250 mm × 4.6 mm, 5 μm). В качестве подвижной фазы использовали систему - диоксан : трис(гидроксиметил)аминометан гидрохлорид. Анализ вели при скорости потока подвижной фазы 1.0 мл/мин.
Недостатком указанного способа является продолжительность получения производных катехоламинов из-за необходимости инкубирования реакционной смеси.
Известен также способ определения в моче катехоламинов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием (van der Hoorn, F.A.J. Improved measurement of urinary catecholamines by liquid-liquid extraction, derivatization and high-performance liquid chromatography with fluorometric detection // F.A.J, van der Hoorn, F. Boomsma, A.J.  M.A.D.H. Schalekamp // J. Chromatogr. 1991. V. 563. P. 348-355). Дериватизацию катехоламинов проводили с использованием 1,2-дифенилэтилендиамина. Подготовку проб осуществляли путем проведения жидкость-жидкостной экстракции мочи. После упаривания органического слоя, пробу перерастворяли в 200 мкл ацетонитрила. Далее добавляли 50 мкл N,N-бис(2-гидроксиметил)глицина и 100 мкл дериватизирующего агента. Смесь инкубировали при 37°C в течение 60 минут. Супернатант вводили в систему ВЭЖХ. В качестве аппаратурного оформления использовали систему высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), состоящую из насоса, автоматического дозатора проб, термостата и флуориметрического детектора. Для хроматографического разделения использовали колонку MicroSpher С18 (100 mm × 4.6 mm, 3 μm). В качестве подвижной фазы использовали систему - ацетат натрия : ацетонитрил : метанол. Анализ вели при скорости потока подвижной фазы 1.0 мл/мин.
Недостатком указанного способа является также продолжительность получения производных катехоламинов из-за длительного инкубирования реакционной смеси при повышенных температурах и наличия стадии предварительной подготовки проб мочи путем проведения жидкость-жидкостной экстракции.
Известен способ определение колистина в плазме человека методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием (Li, J.A simple method for the assay of colistin in human plasma, using pre-column derivatization with 9-fluorenylmethyl chloroformatein solid-phase extraction cartridges and reversed-phase high-performance liquid chromatography / J. Li, R.W. Milne, R.L. Nation, J.D. Turnidge, K. Coulthard, D.W. Johnson // J. Chromatogr. B. 2001. V. 761. P. 167-175) с предварительной его дериватизацией на патроне для твердофазной экстракции. Подготовку проб осуществляли путем нанесения на патрон для твердофазной экстракции подготовленного образца плазмы, промывали патрон 1 мл карбонатного буфера (pH 10) и пропускали 30 мкл дериватизирующего агента (100 Мм 9-флуоренил-метоксикарбонил хлорида в ацетонитриле). Патрон выдерживали при комнатной температуре 10 минут. Элюирование осуществляли 900 мкл ацетона, после чего к элюату добавляли 600 мкл раствора борной кислоты (0.2 М), смесь перемешивали в течение 2 минут. Супернатант вводили в систему ВЭЖХ.
Для этого используют систему высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), состоящую из насоса, автоматического дозатора проб, термостата и флуориметрического детектора. Для хроматографического разделения использовали колонку Ultrasphere С18 (250 mm × 4.6 mm, 5 μm). В качестве подвижной фазы использовали систему - ацетонитрил : тетрагидрофуран : вода. Анализ вели при скорости потока подвижной фазы 1.0 мл/мин.
Особенностью проведения анализа является отбор крови для получения плазмы, что представляет собой инвазивную процедуру, сопряженную со стрессом и требует привлечения квалифицированного медицинского персонала, в то время как отбор мочи является неинвазивной процедурой.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ определения катехоламинов в моче методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием (Chan, E.C.Y. High-performance liquid chromatographic assay for catecholamines and metanephrines using fluorimetric detection with pre-column 9-fiuorenylmethyloxycarbonyl chloride derivatization / E.C.Y. Chan, P.Y. Wee, P.Y. Ho, P.C. Ho // J. Chromatogr. B. 2000. V. 749. P. 179-189), включающий дериватизацию катехоламинов. Подготовку проб осуществляли путем добавления к 100 мкл мочи 100 мкл 1.0 М боратного буфера (pH 8.0) и 200 мкл дериватизирующего агента (9-флуоренил-метоксикарбонил хлорид). Смесь выдерживали при комнатной температуре 15 минут. Затем к смеси добавляли 800 мкл хлороформа, встряхивали на горизонтальном шейкере при 200 об/мин в течение 5 мин, затем центрифугировали при 500 об/мин в течение 2 мин. Удаляли верхний водный слой и дополнительно экстрагировали 800 мкл хлороформа. Объединенные экстракты (1600 мкл) упаривали в токе азота. Перерастворяли в 400 мкл реакционной смеси (100 мкл воды, 100 мкл буфера, 200 мкл ацетонитрила). Супернатант вводили в систему ВЭЖХ.
В качестве аппаратурного оформления использовали систему высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), состоящую из насоса, автоматического дозатора проб, термостата и флуориметрического детектора. Для хроматографического разделения использовали колонку Spherisorb С8 (150 mm × 4.6 mm, 5 μm). В качестве подвижной фазы использовали систему - раствор уксусной кислоты : ацетонитрил. Анализ вели при скорости потока подвижной фазы 1.0 мл/мин. Способ определения потребует не менее 80 мин и подразумевает неселективную дериватизацию пробы с дальнейшей экстракцией всех слабополярных и неполярных компонентов, присутствующих в пробе.
Структуры полученных дериватизированных производных подтверждали использованием масс-спектрометра LCQ MS (Thermo Fisher Scientific, Германия).
Недостатками указанного способа являются продолжительность подготовки и анализа проб, его трудоемкость, что обусловлено проведением процедуры жидкость-жидкостной экстракции производных катехоламинов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение способа, сокращение времени анализа, снижение трудоемкости.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе определения производных катехоламинов в моче используют систему ультра высокоэффективной жидкостной хроматографии (УВЭЖХ) с тандемным масс-спектрометрическим детектированием, состоящую из тройного квадрупольного масс-спектрометра с нагреваемым источником электрораспылительной ионизации и жидкостного хроматографа, включающего бинарный градиентный насос, автоматический дозатор проб и термостат. Для хроматографического разделения используют аналитическую колонку, позволяющую работать с соединениями в широком диапазоне pH и при низких давлениях. В качестве подвижной фазы используют двухкомпонентную систему, а именно, ацетонитрил: 0,1% муравьиную кислоту, обеспечивающих эффективное разделение и симметричность пиков определяемых компонентов благодаря высокой элюирующей силе ацетонитрила. Скорость потока подвижной фазы поддерживают постоянной равной 0.45 мл/мин, что обеспечивает возможность реализации быстрого хроматографического разделения без потери в эффективности и селективности, наблюдаемые при увеличении скорости потока подвижной фазы с использованием колонок подобного типа. Детектирование определяемых веществ проводят в режиме мониторинга заданных реакций. Пробоподготовку осуществляют, пропуская образец исследуемой мочи через патрон для твердофазной экстракции, добавляя боратный буфер, имеющий pH 9.5, и дериватизурующий агент - 9-флуоренил-метоксикарбонил хлорид, в результате чего происходит образование следующих веществ:
Реакция протекает на патроне при комнатной температуре в течение 20 минут, после чего элюируют 5% раствором ацетата аммония в метаноле, обеспечивающим наибольшую элюирующую силу, и обеспечивающим полноту извлечения определяемых веществ с патрона для твердофазной экстракции. Ионизацию осуществляют при атмосферном давлении, при напряжении на капилляре 4000 В; температуре капилляра 320°C электрораспылением в режиме регистрации положительных ионов.
Отличительными признаками заявляемого способа от наиболее близкого аналога, взятого за прототип, являются:
- проведение процедуры дериватизации на патроне для твердофазной экстракции;
- применение масс-спектрометрического детектирования.
Заявляемые отличительные признаки позволяют сократить время пробоподготовки и получать менее полярные производные катехоламинов непосредственно на патроне для твердофазной экстракции, что особенно важно для их количественного анализа в режиме обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии, поскольку обеспечивает их лучшее удерживание на сорбенте.
На рисунке 1 представлены зависимости полноты протекания реакции от времени дериватизации: (а) - для 9-флуоренил-метоксикарбонил адреналина; (б) - для 9-флуоренил-метоксикарбонил октопамина; (в) - 9-флуоренил-метоксикарбонил дофамина. На рисунке 2 - хроматограммы результатов анализов проб мочи, полученных от добровольцев: (а) - 9-флуоренил-метоксикарбонил октопамина, (б) - 9-флуоренил-метоксикарбонил дофамина, (в) - 9-флуоренил-метоксикарбонил адреналина.
Изобретение может быть осуществлено следующим образом.
Готовят стандартные растворы катехоламинов 1 мг/мл путем растворения точной навески вещества в 0.1% муравьиной кислоте, из которых затем готовят рабочие растворы путем последовательного разбавления ацетонитрилом. Готовят раствор дериватизирующего агента (9-флуоренил-метоксикарбонил хлорида) 1 мг/мл путем растворения точной навески вещества в ацетонитриле. Для элюирования готовят 5% раствор ацетата аммония в метаноле.
Проводят оптимизацию масс-спектрометрического детектирования путем напуска определяемых веществ в камеру источника с использованием шприцевого ввода, что возможно только для источников с атмосферным типом ионизации, проводят оптимизацию по следующим параметрам: энергия соударений, давление газа-мишени в ячейке соударений, напряжение на экстрагирующей линзе.
При определении наилучших условий осуществления действий, позволяющих получить технический результат, изучали зависимость полноты протекания реакции от времени дериватизации (рис. 1). Установлено, что реакция дериватизации полностью завершается через 20 минут при комнатной температуре.
После оптимизации условий масс-спектрометрического детектирования проводят подготовку проб.
Образец исследуемой мочи пропускают через патрон для твердофазной экстракции, наносят на патрон боратный буфер и 9-флуоренил-метоксикарбонил хлорид. Патрон оставляют при комнатной температуре в течение 20 минут. Проводят элюирование 5% раствором ацетата аммония. Элюат переносят в виалы и анализируют с использованием УВЭЖХ-МС/МС.
Пример конкретного выполнения.
Образец исследуемой мочи, объемом 1 мл пропускают через патрон для твердофазной экстракции ISOLUTE SCX 100 mg 1 ml (Biotage UK, Великобритания), промывают патрон 1 мл раствором 1% муравьиной кислоты в воде и 1 мл метанола, далее пропускают 500 мкл боратного буфера (pH 9.5) и 500 мкл дериватизирующего агента (раствор 9-флуоренил-метоксикарбонил хлорида 1 мг/мл), после чего патрон выдерживают при комнатной температуре в течение 20 минут. Элюирование производных катехоламинов осуществляют 5% раствором ацетата аммония в метаноле. Элюат переносят в виалы.
Анализ ведут при скорости потока подвижной фазы 0.45 мл/мин. Для разделения применяют градиентное элюирование при следующих условиях: 0 мин 5% А; 1.7 мин 40% А; 6.5 мин 10% А, 10.5 мин 5% А, общее время анализа с учетом стабилизации системы перед вводом следующего образца составляет 10.5 мин. Ионизацию при атмосферном давлении осуществляют электрораспылением в режиме регистрации положительных ионов. Детектирование определяемых веществ проводят в режиме мониторинга заданных реакций (табл. 1). Далее проводят обработку полученных данных с применением программного обеспечения Xcalibur версии 2.2 (Thermo Scientific, США).
В качестве вспомогательного оборудования могут быть использованы: одноканальные механические дозаторы с объемом дозирования 100 мкл, 250 мкл, 500 мкл (Biohit, Финляндия), одноканальный механический дозатор с варьируемым объемом дозирования 100-1000 мкл (Eppendorf, Германия).
Предлагаемый способ позволяет определять производные катехоламинов в моче человека, полученные в процессе твердофазной экстракции методом УВЭЖХ-МС/МС (рис. 2).
Полный цикл подготовки и анализа проб с использованием предложенного способа занимает не более 40 мин и позволяет провести предварительную очистку пробы от матричных компонентов благодаря применению твердофазной экстракции, в то время как способ, описанный в прототипе, потребует не менее 80 мин и подразумевает неселективную дериватизацию пробы с дальнейшей экстракцией всех слабополярных и неполярных компонентов, присутствующих в пробе. Помимо этого, описанные процедуры позволяют повысить чувствительность определения.
Предлагаемый способ является новым, обладает изобретательским уровнем и может широко применяться в практике клинической диагностики при установлении и лечении различных заболеваний.