CN106841488A - 一种非衍生化法检测血浆中含硫氨基酸的液相色谱串联质谱方法 - Google Patents

一种非衍生化法检测血浆中含硫氨基酸的液相色谱串联质谱方法 Download PDF

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Abstract

一种非衍生化法检测血浆中含硫氨基酸的液相色谱串联质谱方法其属于生物化学分析检测领域。该方法采用将血浆加入同位素内标溶液，混合均匀，然后再加二硫苏糖醇（DTT）还原，再经沉淀蛋白处理，得到含硫氨基酸的上清液。采用非衍生化法进行样本预处理，方法简单，易于操作，大大简化了样品预处理工序；同位素内标降低了基质对检测的干扰，保证了同型半胱氨酸，半胱氨酸及甲硫氨酸检测的准确度。该方法采用LC‑MS/MS法对血浆中含量硫氨酸进行检测，采用多反应检测MRM扫描方式，并首次发现d 3 ‑甲硫氨酸与同型半胱氨酸（136>90通道）存在交叉干扰，利用色谱梯度的洗脱条件将其基线分离，保证检测的准确性。该方法灵敏度和专属性强、结果准确。

Description

一种非衍生化法检测血浆中含硫氨基酸的液相色谱串联质谱 方法
技术领域
本发明属于生物化学分析检测领域，涉及一种检测血浆中同型半胱氨酸（Hcy）、半胱氨酸（Cys）和甲硫氨酸（Met）的液相色谱串联质谱方法。
背景技术
氨基酸是一类含有氨基和羧基的有机化合物，是构成机体组织细胞的基本组成成分，也是构成蛋白质的基本单位。文献报道，人体血浆中氨基酸的改变与众多疾病的产生都存在密切的相关性。Hcy是存在于血浆中的一种氨基酸，是Met和Cys代谢过程中的一个中间产物，但其本身不参与蛋白质的合成。正常状态下，血浆中Hcy浓度为5~15 μmol/L。遗传或获得性因素，使得Hcy浓度持续高于正常值高限，即称为高同型半胱氨酸血症，较早调查分析结果显示，高同型半胱氨酸血症是冠心病，卒中和深静脉血栓形成的可干预的独立危害因素[1,2],但近来前瞻性研究结果认为，高同型半胱氨酸血症仅仅是动脉硬化的伴随现象[3,4]，由于血浆同型半胱氨酸的升高与心脑血管疾病发病率呈正相关，因此对同型半胱氨酸的测定对心脑血管疾病的预防具有重要意义。
正常情况下同型半胱氨酸通过两种途径转化：一是蛋氨酸循环，Hcy在蛋氨酸合成酶的作用下以维生素B12为辅助因子，5-甲基四氢叶酸作为甲基供体，生成Met；第二种途径是转硫途径，Hcy在胱硫醚合成酶的作用下以维生素B6为辅助因子和丝氨酸缩合成胱硫醚，再进一步生成Cys[5]。从代谢途径中可以看出Met，Cys在同型半胱氨酸的循环中起到非常重要的作用，对Cys和Met的测定能更加全面的反应氨基酸代谢的整体情况。
目前的检测方法多为衍生化法，且集中在仅对同型半胱氨酸的测定，衍生化法步骤繁琐，费时费力，成本较高。本发明采用的高效液相色谱串联质谱法（LC-MS/MS），将色谱的高校分辨能力和质谱的特异、灵敏、多组分检测能力有机结合。LC-MS/MS技术以其强的特异性，排除物质间的相互干扰，实现了氨基酸在非衍生化条件下的测定。本发明同位素内标的使用，排除了基质对待测物的干扰，定量准确。MRM检测方式，发现d 3 -甲硫氨酸与同型半胱氨酸（136>90通道）存在交叉干扰，利用色谱梯度的洗脱条件将其基线分离，保证检测的准确性，对多个待测物同时测定专属，准确，灵敏，高效。
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发明内容
本发明提供了一种非衍生化法检测同型半胱氨酸，半胱氨酸和甲硫氨酸的液质联用方法，该方法先采用二硫苏糖醇（DTT）对结合型氨基酸进行还原，再沉淀蛋白，除去血浆中的蛋白质，得到含有Hcy、Cys和Met的上清液；采用LC-MS/MS法同时对血浆中的Hcy、Cys和Met进行定量，方法中所采用的内标为同位素内标，排除基质的干扰。其中氘代甲硫氨酸对同型半胱氨酸的测定存在交叉干扰，本方法将氘代甲硫氨酸和同型半胱氨酸实现色谱分离，保证检测的准确性。该方法专属性、结果准确、检测时间短，弥补目前多数采用蒸发光对Hcy进行定量的不足，而且能更加全面的反应同型半胱氨酸代谢的整体情况。
本发明所采用的技术方案是：一种非衍生化法检测血浆中Hcy，Cys和Met的液相色谱串联质谱方法，检测方法步骤为：
A. 血浆样品的制备：取血浆样品至EP管中，加入内标溶液后，加入DTT还原，再加入沉淀剂、涡旋、离心进行沉淀蛋白处理，得到含有同型半胱氨酸，半胱氨酸和甲硫氨酸的上清液。
B.利用LC-MS/MS法对上述上清液进行分析和采集。
步骤中A中沉淀蛋白的具体操作为加入600 μL沉淀剂，涡旋30 s，14000 g离心3min。
步骤A中还原反应的具体操作为加入100 μL DTT还原剂，涡旋30 s混匀后30℃水浴反应15 min。
步骤中A中内标溶液为氘代同型半胱氨酸(d 4 -Hcy)，氘代半胱氨酸（d 2 -Cys）和氘代甲硫氨酸（d 3 -Met）的混合溶液。
所述还原剂为二硫苏糖醇（DTT）。
所述色谱柱采用亲水色谱柱。
所述样本为血浆。
所述混合内标溶液为含有d 4 -同型半胱氨酸、d 2 -半胱氨酸、d 3 -甲硫氨酸的溶液。
所述混合内标溶液浓度为：
d 4 -同型半胱氨酸： 10 μmol/L
d 2 -半胱氨酸： 100 μmol/L
d 3 -甲硫氨酸： 20 μmol/L
所述沉淀剂为乙腈、水、稀盐酸/甲酸/乙酸的混合溶液，其中乙腈：水：酸体积比为100:10~30:0.001~0.01。
步骤中B中液相色谱条件：色谱柱：Waters Xbridge 4.6×50mm，3.5 μm，柱温：40℃，进样室温度：4℃，流速：0.6 mL/min，进样体积：1 μL，流动相A: 0.1%甲酸水，流动相B:乙腈，梯度洗脱；质谱条件：离子源为ESI+，脱溶剂气流速：800 L/h；脱溶剂温度：500℃；毛细管电压：3KV。
1)还原剂的配置：室温条件下，5 g还原剂中准确加入100 mL纯化水，涡旋使其溶解。
2)标准曲线（质控品）制备方法：取5 μL标准工作液（质控品）于1.5 mL离心管中，依次加入45 μL稀释液、50 μL内标液、100 μL还原剂，涡旋30 s混匀后，30℃水浴反应15min。加入600 μL沉淀剂，涡旋振荡3 min中，高速离心（14000g）3 min，取100 μL上清液进行串联质谱分析。
3)样本的制备方法：取50 μL样本溶液于1.5mL离心管中，依次加入50 μL内标液、100 μL还原剂，涡旋30 s混匀后，30℃水浴反应15 min。加入600 μL沉淀剂，涡旋振荡3min中，高速离心（14000 g）3min，取100 μL上清液进行串联质谱分析。
本发明的有益效果：该方法采用非衍生化法进行样本预处理，方法简单，易于操作，大大简化了样品预处理工序；同位素内标降低了基质对检测的干扰，保证了同型半胱氨酸，半胱氨酸及甲硫氨酸检测的准确度。该方法采用LC-MS/MS 法对血浆中同型半胱氨酸，半胱氨酸和甲硫氨酸进行检测，采用多反应检测MRM扫描方式，并首次发现d 3 -甲硫氨酸与同型半胱氨酸（136>90通道）存在交叉干扰，利用液相色谱梯度的洗脱条件将其基线分离，保证检测的准确性。该方法灵敏度和专属性强、结果准确。该方法采用MRM扫描，专属性高、采用同位素内标定量准确、排除基质干扰、检测时间短。弥补目前仅对同型半胱氨酸进行定量的不足，能更加全面的反应同型半胱氨酸代谢的整体情况。
附图说明
图1是本发明实施例所述的含Hcy，Cys，Met混合标准品及各待测物内标溶液的MRM色谱图。
图2是本发明实施例所述的血浆样本及内标溶液MRM色谱图。
具体实施方式
以下结合具体实例，进一步阐述本发明。这些应用实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
1.仪器与试剂
液相色谱-质谱联用仪：UHPLC-Xevo Waters
高速冷冻离心机：TECHCOMP 型号CT18RT
恒温混旋仪：THERMO-SHAKER 型号AS20130565138
超声波清洗器：新芝 型号SB-25-12D
甲酸（色谱级），乙腈（色谱级），水（娃哈哈纯净水）
2.标准溶液的制备
分别取Hcy，Cys和Met标准品适量，精密称定，置于EP管中，乙腈将其溶解，制成含Hcy，Cys和Met的混合标准品溶液，备用。用50%的乙腈水溶液稀释上述混合标准品溶液，制成如下浓度的系列标准溶液及QC溶液，见表2。
表2 Hcy，Cys和Met的系列标准溶液及QC溶液
Hcy Cys Met
10 50 20
25 125 50
100 500 400
400 2000 800
1000 5000 2000
QC低 20 100 40
QC中 200 1000 400
QC高 800 4000 1600
3.色谱条件：
色谱柱：Waters Xbridge 4.6×50mm，3.5μm；
流动相：0.1%甲酸水溶液（A），乙腈（B）；
流速：0.6 ml/min；
柱温：40℃；
进样量：1μL
梯度洗脱程序：
Time（min） A（%） B（%）
0.0 10 90
2.5 50 50
2.6 10 90
3.0 10 90
4.质谱条件：
离子源：ESI+
源温：150℃
脱溶解气温度：500 ℃；
脱溶剂气流速：800 L/h；
毛细管电压：3KV；
待测物MRM扫描参数见表3。
表3 Hcy、Cys、Met及内标的MRM扫描参数
名称 锥孔电压（V） 碰撞能（V）
Cys 122 76 30 10
Hcy 136 90 28 6
Met 150 104 30 8
140 94 30 10
124 80 28 10
153 107 30 8
5.前处理方法：
5.1 标准工作液/质控品前处理方法：
取5 μL标准工作液（质控品）于1.5 mL离心管中，依次加入45 μL稀释液、50 μL内标液、100 μL还原剂，涡旋30 s混匀后，30℃水浴反应15 min。加入600 μL沉淀剂，涡旋振荡3 min中，高速离心（14000g）3 min，吸取100 μL上清液进色谱分析。
5.2 血浆样本前处理方法：
取50 μL样本溶液于1.5 mL离心管中，依次加入50 μL内标液、100 μL还原剂，涡旋30 s混匀后，30℃水浴反应15 min。加入600 μL沉淀剂，涡旋振荡3 min中，高速离心（14000g）3min，吸取100 μL上清液进色谱分析。
6.线性方程
按照标准工作液前处理方法制备样本，进行LC-MS/MS分析。分别以Hcy、Cys和Met的浓度为横坐标，以Hcy、Cys和Met与内标的峰面积比为纵坐标，用加权（W=1/C2）最小二乘法进行回归计算，最小二乘法进行回归运算，求得的直线回归方程即为标准曲线。典型的回归方程及线性范围见表4
表4 Hcy、Cys和Met的保留时间，线性方程及线性相关系数
分析物 线性方程 保留时间（min）
Hcy Y=0.177X﹣0.046 0.9960 1.97
Cys Y=0.059X﹣0.107 0.9994 2.41
Met Y=1.915X + 0.118 0.9970 1.82
7.精密度试验
按照QC前处理方法制备样本，每个浓度分别制备6个样本，连续测定3天，并与标准曲线同批测定，以当日的标准曲线计算QC样品的浓度，求得方法的精密度（RSD）和准确度（RE），结果见表5。
表5精密度试验结果
8.回收率试验
精密量取小牛血清45 μL，加入5 μL含各待测物的系列标准溶液，制备Hcy、Cys和Met的低、中、高三个浓度的QC样品（每浓度五样本分析），测得的峰面积记为A1，同时另精密量取小牛血清45 μL，除不加内标外，按“血浆样品的处理”项下同法试验，获得的上清液加入内标溶液和相应浓度的标准溶液各5 µL，涡流混合，进行LC-MS/MS分析，获得相应的峰面积（五次测定的平均值），记为A2，以每一浓度两种处理方法的峰面积比值A1/A2×100%计算提取回收率。结果见表6。
表6 回收率试验结果
9.分析结果的计算
读出待测样品的峰面积，根据步骤4所建立的Hcy，Cys，Met标准曲线，计算得到样品的Hcy，Cys，Met含量分别为10 μmol/L，150 μmol/L和20 μmol/L。如图1所示出峰时间分别为1.81min，2.14min，1.67min。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种非衍生化法检测血浆中含硫氨基酸的液相色谱串联质谱方法，含硫氨基酸为同型半胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸，其特征在于，包括以下步骤：
（1）血浆样品的制备
取血浆样品至EP管中，加入同位素内标溶液后，加入还原剂还原，再加入沉淀剂、涡旋、离心进行沉淀蛋白处理，得到含有同型半胱氨酸，半胱氨酸和甲硫氨酸的上清液；所述同位素内标溶液为含有d 4 -同型半胱氨酸、d 2 -半胱氨酸、d 3 -甲硫氨酸的溶液，还原剂为二硫苏糖醇，沉淀剂为乙腈：水：酸体积比为100:10~30:0.001~0.01的混合溶液，酸为稀盐酸、甲酸或乙酸；
（2）标准曲线的制备
分别以同型半胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸的浓度为横坐标，以同型半胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸与内标的峰面积比为纵坐标，用加权最小二乘法进行回归计算，最小二乘法进行回归运算，求得的直线回归方程即为标准曲线；同型半胱氨酸的标准曲线为Y=0.177X﹣0.046，半胱氨酸的标准曲线为Y=0.059X﹣0.107，甲硫氨酸的标准曲线为Y=1.915X +0.118；
（3）利用LC-MS/MS对上述上清液进行分析和采集
取50 μL样本溶液于1.5mL离心管中，依次加入50 μL内标液、100 μL还原剂，涡旋30 s混匀后，30℃水浴反应15min；
加入600 μL沉淀剂，涡旋振荡3min中，以14000 g高速离心3min，吸取100 μL上清液进行串联质谱分析；
液相色谱条件为色谱柱：Waters Xbridge 4.6×50mm，3.5 μm；柱温：40℃，进样室温度：4℃，流速：0.6 mL/min，进样体积：1μL，流动相A: 0.1%甲酸水溶液，流动相B: 乙腈，梯度洗脱，洗脱程序见表1；质谱条件为：离子源：ESI+；脱溶剂气流速：800 L/h；脱溶剂温度：500℃；毛细管电压：3KV；
表1梯度洗脱程序
Time（min） 流动相A（v%） 流动相B（v%） 0.0 10 90 2.5 50 50 2.6 10 90 3.0 10 90
同型半胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸与内标的峰面积比，分别带入同型半胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸的标准曲线，得到同型半胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种非衍生化法检测血浆中含硫氨基酸的液相色谱串联质谱方法，其特征在于：所述色谱柱采用亲水色谱柱。
3.根据权利要求1所述的一种非衍生化法检测血浆中含硫氨基酸的液相色谱串联质谱方法，其特征在于：所述同位素内标溶液浓度为含d 4 -同型半胱氨酸10 μmol/L，含d 2 -半胱氨酸100 μmol/L，含d 3 -甲硫氨酸20 μmol/L。
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