Analysis of Short-Chain Fatty Acids/Organic Acids (3-NPH Derivatives) in Fecal Specimens from SPF and Antibiotic-Fed Mice
Aplikace | 2018 | ShimadzuInstrumentace
Intestinální mikrobiota produkuje krátké mastné kyseliny (KMK) a organické kyseliny, které ovlivňují homeostázu hostitele a jsou spojovány s imunitními i metabolickými onemocněními. Kvalitní kvantitativní analýza těchto látek ve vzorcích stolice je proto klíčová pro pochopení vazeb mezi střevními bakteriemi a zdravím.
Tento článek popisuje metodu derivatizace 3-nitrofenylhydrazinem (3-NPH) pro současnou analýzu C2–C5 krátkých mastných kyselin a vybraných organických kyselin ve stolici myší pomocí LC-MS/MS. Studie porovnává hladiny těchto látek u SPF (Specific Pathogen Free) myší a u myší s výrazně redukovanou mikrobiotou po podání antibiotik.
Vzorky stolice byly suspendovány v ethanolu, centrifugovány a supernatant podroben derivatizaci v roztoku 3-NPH za přítomnosti EDC a pyridinu při pokojové teplotě po dobu 30 min.
MRM chromatogramy prokázaly výrazné snížení koncentrací KMK (octová, propionová, máselná, valeriová, iso-butyrová, iso-valeriová) u antibiotiky ošetřených myší oproti SPF kontrolám. Naopak organické kyseliny s karbonylovou skupinou (např. pyruvát, jantarová, malát) a zejména jantarová kyselina vykázaly zvýšené hladiny v antibiotikách ošetřené skupině. Tyto změny odrážejí potlačení bakteriální aktivity a posun v metabolickém profilu.
Použití 3-NPH derivatizace lze rozšířit na širší spektrum kyselin zahrnujících hydroxy- nebo dikarboxylové deriváty. Kombinace s vysokorozlišovacími hmotnostními analyzátory přinese hlubší vhled do metabolitů střevní mikrobioty. Automatizované platformy vzorkování a datová analýza pak podpoří screening ve velkých koherentních studiích.
Metoda 3-NPH derivatizace s následující LC-MS/MS analýzou umožňuje spolehlivě kvantifikovat krátké mastné kyseliny a organické kyseliny ve vzorcích stolice. Rozdíly mezi SPF a antibiotikem ošetřenými myšmi potvrzují citlivost této metody k detekci změn mikrobiální aktivity.
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Intestinální mikrobiota produkuje krátké mastné kyseliny (KMK) a organické kyseliny, které ovlivňují homeostázu hostitele a jsou spojovány s imunitními i metabolickými onemocněními. Kvalitní kvantitativní analýza těchto látek ve vzorcích stolice je proto klíčová pro pochopení vazeb mezi střevními bakteriemi a zdravím.
Cíle a přehled studie
Tento článek popisuje metodu derivatizace 3-nitrofenylhydrazinem (3-NPH) pro současnou analýzu C2–C5 krátkých mastných kyselin a vybraných organických kyselin ve stolici myší pomocí LC-MS/MS. Studie porovnává hladiny těchto látek u SPF (Specific Pathogen Free) myší a u myší s výrazně redukovanou mikrobiotou po podání antibiotik.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky stolice byly suspendovány v ethanolu, centrifugovány a supernatant podroben derivatizaci v roztoku 3-NPH za přítomnosti EDC a pyridinu při pokojové teplotě po dobu 30 min.
- Kolonka: Mastro™ C18, 2,1 mm × 150 mm, 3 µm.
- Mobilní fáze A: 0,1 % kyselina mravenčí ve vodě; B: acetonitril; gradient, 0,35 mL/min, 40 °C.
- Detekce: LCMS-8060 (Shimadzu).
- Ionizace: ESI v pozitivním a negativním režimu.
- MRM přechody optimalizované pro 3-NPH deriváty.
- Parametry: nebulizér 2,0 L/min, sušení 10,0 L/min, DL 250 °C, heat block 400 °C, interface 300 °C, CID 270 kPa.
Hlavní výsledky a diskuse
MRM chromatogramy prokázaly výrazné snížení koncentrací KMK (octová, propionová, máselná, valeriová, iso-butyrová, iso-valeriová) u antibiotiky ošetřených myší oproti SPF kontrolám. Naopak organické kyseliny s karbonylovou skupinou (např. pyruvát, jantarová, malát) a zejména jantarová kyselina vykázaly zvýšené hladiny v antibiotikách ošetřené skupině. Tyto změny odrážejí potlačení bakteriální aktivity a posun v metabolickém profilu.
Přínosy a praktické využití metody
- Efektivní derivatizace ve vodném prostředí minimalizuje ztráty těkavých složek.
- Jednoznačná separace a citlivá detekce KMK i organických kyselin v jednom běhu LC-MS/MS.
- Vhodné pro farmakologické, nutriční a mikrobiologické studie založené na analýze střevního metabolomu.
Budoucí trendy a možnosti využití
Použití 3-NPH derivatizace lze rozšířit na širší spektrum kyselin zahrnujících hydroxy- nebo dikarboxylové deriváty. Kombinace s vysokorozlišovacími hmotnostními analyzátory přinese hlubší vhled do metabolitů střevní mikrobioty. Automatizované platformy vzorkování a datová analýza pak podpoří screening ve velkých koherentních studiích.
Závěr
Metoda 3-NPH derivatizace s následující LC-MS/MS analýzou umožňuje spolehlivě kvantifikovat krátké mastné kyseliny a organické kyseliny ve vzorcích stolice. Rozdíly mezi SPF a antibiotikem ošetřenými myšmi potvrzují citlivost této metody k detekci změn mikrobiální aktivity.
Reference
- Gut Microbes. 5(3):333-9. 2014. Characterization of the 17 strains of regulatory T cell-inducing human-derived Clostridia. Narushima S., Sugiura Y., Oshima K., Atarashi K., Hattori M., Suematsu M., Honda K.
- Specimen provider: Dr. Yuki Sugiura and Prof. Makoto Suematsu, Department of Biochemistry & Integrative Medical Biology, Keio University School of Medicine.
Podobná PDF
Lipid and Fatty Acid Analysis Solutions
2023|Shimadzu|Aplikace
C10G-E101 Lipid and Fatty Acid Analysis Solutions Lipids and Fatty Acids Lipids are one of the four major biological substances, along with proteins, carbohydrates, and nucleic acids. Fatty acids are also important in living organisms and make up cell membranes…
Klíčová slova
fatty, fattyacids, acidsacid, acidphospholipid, phospholipidlipids, lipidspackage, packageglucosylceramides, glucosylceramidessummary, summaryshort, shortmeasurement, measurementconfiguration, configurationchain, chainbenefits, benefitsmice, micespf
Various Analysis Techniques for Organic Acids and Examples of Their Application
2020|Shimadzu|Příručky
Application Note No. 61 Various Analysis Techniques for Organic Acids and Examples of Their Application Yoshiko Hirao *1{, Minori Nakashima, Yusuke Takemori, Yui Higashi, Tomoaki Kondo, Takanari Hattori, Yusuke Inohana Organic acid Organic acid Contents 1. Introduction 2. Analysis of…
Klíčová slova
acids, acidsread, readorganic, organicacid, acidhere, heredownload, downloadanalysis, analysiselectroconductivity, electroconductivitypeaks, peaksmobile, mobilephase, phaseion, ionexamples, examplesseparation, separationmin
Analysis of Short-Chain Fatty Acids and Organic Acids in Feces Using a Single Quadrupole Mass Spectrometer
2023|Shimadzu|Aplikace
High Performance Liquid Chromatograph Mass Spectrometer Application News LCMS-2050 Analysis of Short-Chain Fatty Acids and Organic Acids in Feces Using a Single Quadrupole Mass Spectrometer Takanari Hattori and Yasuko Shibayama User Benefits The single quadrupole LC-MS system allows for…
Klíčová slova
acid, acidlocation, locationoxaloacetic, oxaloaceticisovaleric, isovalericvaleric, valericisobutyric, isobutyrichydroxybutyric, hydroxybutyricpropionic, propionicbutyric, butyricketoglutaric, ketoglutaricmalonic, maloniclactic, lacticglycolic, glycoliccitric, citricisocitric
Method Package Guidebook
2022|Shimadzu|Příručky
C10G-E094 Method Package Guidebook Fast, Easy, Stable The recent development of high-performance analytical instruments has brought tremendous innovation in a variety of industries. Concurrently, analytical targets are also becoming increasingly What is a Method Package? varied and analytical conditions are…
Klíčová slova
pdf, pdfpackage, packageacids, acidsmethod, methodindex, indexfatty, fattyanalysis, analysischain, chainmetabolites, metabolitesdioxins, dioxinsshort, shortpesticides, pesticidestextiles, textilesresidual, residualregulated