氣相色譜—質譜法用于人尿中4種二羧酸的含量檢測

馬振菁　黃建明　林綏

[摘要] 目的 建立測定人尿中有機酸二羧酸類含量分析方法。 方法 采用離子轟擊（EI）離子源質譜檢測尿中二羧酸含量。尿液樣品前處理：采用內標法，樣品先進行α-酮肟反應，再硫酸甲醇溶液進行甲酯化處理，氯仿萃取有機二羧酸。 結果 線粒體肌病組辛二酸含量均低于正常組和重癥肌無力組（P < 0.05）；線粒體肌病組和重癥肌無力組庚二酸含量均明顯低于正常組（P < 0.05）。精密度日內RSD為1.00%～2.84%，日間RSD為2.01%～3.87%，加標平均回收率為88.47%～104.09%，RSD為1.24%～4.19%。 結論 氣相色譜質譜法測定尿液二羧酸類有機酸化合物方法簡便準確，重現性好，可用于幫助臨床篩查肉堿循環酶缺陷遺傳代謝病。

[關鍵詞] 二羧酸；氣相色譜-質譜法；線粒體肌病；重癥肌無力；尿液

[中圖分類號] R284.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）03（c）-0097-04

[Abstract] Objective To establish an analytical method for the determination of organic acids dicarboxylic acid in human urine. Methods The content of dicarboxylic acid in the urine was detected by ion bombardment （EI） ion source mass spectrometry. Urine sample pretreatment： by using internal standard method， the sample was taken α-ketoxime reaction first， and then sulfuric acid methanol solution was carried out the process of methyl esterification， chloroform was used for extraction of organic dicarboxylic acid. Results The content of suberic acid in mitochondrial myopathy group was lower than that in normal group and myasthenia gravis group （P < 0.05）. The concentration of pimelic acid in mitochondrial myopathy group and myasthenia gravis group were significantly lower than those in normal group （P < 0.05）. The intra-day RSD was 1.00%-2.84%， and the inter-day RSD was 2.01%-3.87%. The average recovery rate of the added standard was 88.47%-104.09%， and RSD was 1.24%-4.19%. Conclusion The method of gas chromatography-mass spectrometry for determination of urinary dicarboxylic acid organic acid compounds is simple， accurate， with good reproducibility， which can be used to help screening carnitine circulating enzyme deficiency inherited metabolic diseases in clinic.

[Key words] Dicarboxylic acid； Gas chromatography-mass spectrometry； Mitochondrial myopathy； Myasthenia gravis； Urine

隨著1966年K-Tanak首先將氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC/MS）聯用技術應用于遺傳代謝病檢測后，已在歐美等國家得到廣泛應用，尿液中有機酸的異常升高或異常有機酸的出現，往往與體內這些化合物代謝的紊亂有關，其中某些有機酸異常的變化可為遺傳代謝性疾病[1-4]，在遺傳代謝病中肉堿循環酶缺陷影響長鏈脂肪酸轉運，以尿中無二羧酸類代謝物為其特征，因此準確檢測尿液中二羧酸類有機酸含量，對于幫助遺傳代謝病篩查診斷具有重要應用價值。

尿液樣品的前處理有有機酸萃取法和尿素酶法，前者主要應用于歐美國家，使用年限較長，后者是近幾年由日本學者建立，經尿素酶處理后，不經有機溶劑萃取直接進行GC/MS分析，但未經有機溶劑萃取的氣相色譜圖的雜峰甚多，不利結果分析，且無法定量檢測到脂肪二羧酸類代謝物，本研究是對尿液前處理進行改進，使得有機二羧酸類化合物提取與甲酯化在一個體系同步進行，采用GC/MS聯用方法測定樣本中己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸的含量，現報道如下：

1 資料與方法

1.1 樣品來源

45名健康人（正常組）來自福建省醫學科學研究院職工和福建醫科大學學生，其中男21名，女24名，年齡20～60歲。無低血糖病史，無肝、腎、腦疾病病史，無嚴重感染病史，無代謝性疾病病史，無心電圖和腦電圖異常。6例線粒體肌病患者（線粒體肌病組）為2013年6月～2017年3月福建省附屬第一醫院的患者，經過基因檢測確診，其中男3例，女3例，年齡9～48歲。重癥肌無力12例患者（重癥肌無力組）為福建省立醫院2016年6月～2017年6月的就診患者，其中男9例，女3例，年齡21～64歲。遵循程序符合人體試驗委員會制訂的倫理標準，獲得研究對象同意，自愿簽署知情同意書。

1.2 儀器與試劑

Agilent 7890A/5975氣相色譜-質譜儀，配有電子轟擊（EI）離子源及化學工作站（美國Agilent公司）。對照品己二酸（批號：J126G005）、辛二酸（批號：F039G005）、壬二酸（批號：P1168205）由CNW提供；庚二酸（瑞士Adamas-beta公司，批號：P1011072）；正十七酸（Sigma公司，批號：044K1647）；鹽酸羥胺（Fluka公司，批號：LJ0118B0810J）；甲醇為色譜純，濃硫酸為分析純，氯仿為分析純經重蒸餾處理，水為超純水。

1.3 色譜及質譜條件

Hp-5ms（30 m×0.25 mm，0.25 μm）色譜柱，程序升溫：初始40℃保持3 min，以8℃/min升溫至290℃，保持3 min；以氦氣為載氣，流速為1.0 mL/min恒流，采用不分流進樣，1 min開閥，進樣口溫度：260℃，傳輸線：290℃，采用EI離子源質譜檢測；電子能量70 eV；離子源溫度230℃；掃描范圍：m/z 50～550，掃描方式：全掃描和選擇離子掃描（SIM），溶劑延遲3.0 min。

1.4 樣品前處理方法

晨尿經過2200 g離心8 min，取尿液上清液分裝于凍存管中至-20℃保存直至開始實驗。實驗時供試樣品從冰箱中取出，在室溫下解凍，尿樣品以3400 r/min（2200 g）離心5 min，取上清1 mL于10 mL離心管中，加入100 μL內標（568.4 mg/mL正十七烷酸），搖勻，再加入100 μL 2.5%鹽酸羥胺和300 μL 10 mol/L氫氧化鈉溶液，蓋緊充分混勻，靜止1 h。在反應體系里加入130 μL 50%硫酸酸化混勻，再2 mL 10%硫酸-甲醇液進行甲酯化反應，漩渦振蕩1 min，樣品置60℃水浴反應90 min。取出樣品放至室溫，加入1 mL超純水，混勻，用2 mL氯仿提取有機酸甲酯，漩渦振蕩2 min，2200 g離心8 min，取下層溶液經微孔有機濾膜過濾置樣品瓶中，作為供試品溶液。

1.5 統計學方法

采用SPSS 23.0統計軟件，計量資料采用均數±標準差（x±s）表示，組間用單因素方差分析。以P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 標準曲線與檢出限考察

準確稱取辛二酸、庚二酸、己二酸、壬二酸對照品10.0 mg，用甲醇溶液配制成1.0 mg/mL對照品儲備液；儲備液經過超純水不同程度稀釋后得到的不同濃度的對照品混合液按“1.4”項方法處理，在已優化的條件下做工作曲線，測定結果以對照品與內標物質峰面積比值（y）為縱坐標，以其濃度（x）為橫坐標，經線性回歸，得回歸方程如表1所示，線性相關系數為0.991～0.998，線性關系良好。尿液中4種有二羧酸有機酸結果見表1，加對照品混合液尿液總離子流色譜圖見圖1。

2.3 方法學驗證

在已知濃度的健康者混合尿樣中分別加入1.0、10.0 μg/mL 2個濃度的混合標準溶液，按照“1.4”項進行樣品前處理，并照上述質譜條件進行分析。每個濃度的混合標準溶液平行分析4次，分別計算每種濃度的日內相對標準偏差（n = 4）（RSD）為1.00%～2.84%，每個濃度的混合標準溶液制成5份，每天分析1份，計算不同濃度的日間RSD為2.01%～3.87%，計算2種濃度的加標回收率分別為88.47%～98.01%，RSD為1.59%～3.34%；96.31%～104.09%，RSD為1.24%～4.19%。見表3。

2.4 樣品分析

應用本方法測定了45名健康人、6例線粒體肌病和12例重癥肌無力患者的尿液中4種二羧酸類有機酸含量，結果見表4。線粒體肌病組辛二酸含量均低于正常組和重癥肌無力組（P < 0.05），線粒體肌病組和重癥肌無力組庚二酸含量均明顯低于正常組（P < 0.05）。

3 討論

近年來尿有機酸代謝已經引起廣泛關注，研究成果與日俱增[5-11]，為了探討尿有機酸代謝產物在疾病病因學上的作用，本研究采用GC/MS技術對線粒體肌病和重癥肌無力尿樣本進行有機酸二羧酸含量分析，采用單因素方差分析，發現三組二羧酸含量有明顯差異，不考慮體重因素影響，疾病組庚二酸含量均明顯低于正常組（P < 0.05），線粒體肌病組辛二酸含量均低于正常組和重癥肌無力組（P < 0.05），如果把體重因素加入，線粒體肌病組辛二酸含量僅低于正常組，說明體重也會影響二羧酸類代謝；從健康人的測定結果可以看出壬二酸的含量女的比男的高些，總的二羧酸類含量男女有一些差別，但都沒有統計學差異，這可能跟樣本數量有關。

基于質譜技術的不斷發展，分析常用樣品衍生化方法為硅烷化，此法衍生化物質范圍廣，但由于硅烷化試劑遇水立即分解，因此樣品衍生化前需用氮氣吹干；國內對于有機酸衍生化這塊還局限于甲基硅烷化[12-13]，而甲基硅烷化對反應樣品的要求是無水狀態，這對提取的有機酸要求增高，成本增加，必須樣品要氮氣吹干，同時樣品經過多次的萃取增加了操作的復雜程度，也造成損失。

在本研究中經過系列的實驗選擇100 μL 2.5%鹽酸羥胺和300 μL 10 mol/L氫氧化鈉溶液進行α-酮肟反應，此濃度搭配才能使反應進行完全，反應終止時間是1 h，已經達到了反應平臺期，采用130 μL 50%硫酸是正好用來終止反應液中多余的堿量。日本學者應用濾紙收集尿標本，經尿素酶處理后，不經有機溶劑萃取直接進行GC/MS分析，用于遺傳代謝性疾病新生兒群體篩查[14]，但未經有機溶劑萃取的氣相色譜圖的雜峰甚多，不利結果分析，且甚易污染氣相色譜柱和質譜離子源，尿液有機酸萃取預處理法對各種特異性代謝產物的檢出量高于尿素酶預處理法，對于后者無法檢測到的脂肪二羧酸有機酸萃取預處理法仍能檢測出。遺傳代謝病肉堿循環酶缺陷影響長鏈脂肪酸轉運，以尿中無二羧酸為其特征，檢索了國內外還未見有其他文獻報道在一個反應體系里對尿液有機酸脂肪酸萃取并甲酯化同步進行的報道，本研究是基于逼著作者原有GC測定血液游離脂肪酸的方法[15-16]基礎上進行改進，減少了反復萃取的樣品損失，在一個體系里直接對尿液中有機酸脂肪酸進行甲脂化后并萃取，考慮到主要用于有機酸二羧酸類分析，采用容易控制并不懼水的甲酯化反應，并具有操作簡便快捷、準確度和精密度高等優點。本方法適用于幫助臨床遺傳代謝病中肉堿循環酶缺陷篩查診斷和預防醫學分析領域生物樣本中二羧酸類有機酸檢測。

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（收稿日期：2017-10-17 本文編輯：張瑜杰）