Screening of organic acids for nutritional and metabolic profiling from dried urine spots using Gas Chromatograph Mass Spectrometer

Význam tématu

Analýza organických kyselin v moči poskytuje cenné informace o nutričním stavu, funkci metabolismu a zdraví střevní mikrobioty. Vyšetření těchto metabolitů z suchých krevních nebo močových skvrn usnadňuje sběr, skladování i přepravu vzorků a umožňuje screening v terénu i v laboratořích s omezenými zdroji.

Cíle a přehled studie / článku

Studie dokazuje průkazné ověření metody pro jednotný screening 65 organických kyselin z vysušených skvrn moči za účelem nutričního a metabolického profilování. Primárním cílem bylo vyvinout rychlý a spolehlivý protokol přípravy vzorků a následné analýzy GC-MS pomocí nástrojů Shimadzu.

Použitá instrumentace

• Shimadzu GCMS-QP2020 NX (plynový chromatograf s hmotnostním spektrometrem)
• Autoinjektor AOC-20i+s
• Kolona SH-Rxi-5Sil MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• Restek TopazTM Liner (s vlnitou výplní)

Použitá metodika

Postup přípravy vzorku zahrnoval:

• Určení potřebného objemu vzorku podle koncentrace kreatininu.
• Nanesení moči na filtrační papír a vysušení.
• Přidání interní standardní směsi (tropic acid, margaric acid + C24).
• Ureázová hydrolýza při 37 °C po dobu 30 min pro odstranění močoviny.
• Odstranění proteinů srážením etanolem, centrifugace a odpaření přebytečné kapaliny pod dusíkem při 60 °C.
• Derivatizace trimethylsilylací (BS-TFA obsahující 1 % TMCS) při 80 °C po dobu 30 min.
• Analýza 1 µl vzorku v režimu split na GC-MS s použitím AART a LRI pro korekci retenčních časů.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila kvalitativní screening až 65 organických kyselin, včetně mléčné, pyrohroznové, šťavelové, anorganické kyseliny fosforečné a dalších. Díky funkci AART (Automatic Adjustment of Retention Time) a vlastní knihovně Smart Metabolite Database byla dosažena vysoká míra shody spekter nezávisle na změnách analytických podmínek. Reprezentativní chromatogramy ukázaly jasné peaky klíčových markantů, které korelují s chronickými poruchami, například autoimunitními onemocněními, metabolickými syndromy či onkologickými onemocněními.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlý postup přípravy a analýzy zkracuje dobu vyšetření na méně než 24 h od odběru vzorku. Možnost práce se suchými skvrnami usnadňuje logistiku sběru ve vzdálených lokalitách a minimalizuje riziko kontaminace. Metoda je vhodná pro výzkum nutričního stavu, monitorování metabolických poruch, screening v neonatologii i sportovní medicíně.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace vysokorychlostních MS systémů s umělou inteligencí pro interpretaci komplexních metabolomických dat.
• Rozšíření databází o nový panel metabolitů spojených s mikrobiomem a imunitními odpověďmi.
• Vyvíjení miniaturizovaných zařízení pro terénní a point-of-care aplikace.
• Personalizované sledování nutričního a metabolického stavu pacientů v reálném čase.

Závěr

Předložená metoda GC-MS screening organických kyselin ze suchých kapiček moči prokázala vysokou robustnost, citlivost a reprodukovatelnost. Využití AART a LRI funkcí společně s kompaktním propojením přípravy vzorků zjednodušuje workflow a otevírá nové možnosti pro klinické i výzkumné aplikace.

Reference

1. Lord R. S., Bralley J. A. Clinical applications of urinary organic acids. Part 2. Dysbiosis markers. Altern Med Rev. 2008;13(4):292–306.
2. Yan R. et al. Fecal metabolites were altered in systemic lupus erythematosus in a GC-MS-based metabolomics study. Front Immunol. 2020;11:2138.
3. Chen Y. Y. et al. Microbiome–metabolome reveals the contribution of gut–kidney axis on kidney disease. J Transl Med. 2019;17:1–11.