Nous présentons une méthode pour détecter des modifications chimiques des protéines atmosphériques 3-nitrotyrosine avec 6 mm de diamètre tours coupés d’air échantillonneur préfiltres à l’aide d’un détecteur électrochimique-chromatographie liquid haute performance (HPLC-DCE).
3-nitrotyrosine (3-NT) est généré à partir du résidu tyrosine en bio-aérosols atmosphériques protéines via une réaction avec l’ozone (O3) et de dioxyde d’azote (NO2). 3-NT stable est un marqueur spécifique des dommages oxydatifs et aurait un effet promoteur pour provoquer des allergies. Dans la présente étude, nous rapportons l’élaboration d’un dosage très sensible pour quantifier 3-NT dans les filtres à air échantillonneur de recueillir < 2,5 µm de particules fines (PM2.5) de l’air environnement urbain, y compris les bio-aérosols. Dans cette méthode, un diamètre de 6 mm trous ronds fut coupé des filtres des échantillonneurs d’air et mélangés avec une cocktail de protéase non spécifique afin d’hydrolyser les protéines. Les échantillons de protéines digérées au niveau des acides aminés ont été testés pour 3-NT à l’aide d’un détecteur électrochimique-chromatographie liquid haute performance (HPLC-DCE). La teneur maximale en 3-NT a été détectée dans un préfiltre pour les particules de tailles de 4,5 à 7,3 µm, avec une limite de détection de 1,13 pg/m3.
Aérosol ou aéroportée PM contient des protéines de différentes origines biologiques, y compris les virus, les procaryotes, champignons, plantes (pollen) et animaux (insectes, homme)1. Le rapport entre la teneur en protéines de PM est estimée à près de 5 %, ce qui a joué un rôle à jouer un rôle majeur comme un allergène aéroporté2. Des rapports récents suggèrent qu’aérosol ambiant urbain de diverses tailles contiennent des acides aminés avec ratios variant entre 0,5 % et 2 %3. En outre, des modifications chimiques des protéines de PM ont été suggérées pour être générés par les réactions des protéines avec divers polluants, tels que O3, dioxyde d’azote (NO2) et le dioxyde de soufre (SO2)4.
3-NT — une modification des protéines — est généré par la nitration des résidus tyrosine. Une concentration plus élevée de O3 et NO2 a été démontrée pour promouvoir la nitration des molécules de protéine dans l’espace pseudo-atmosphérique5,6. La nitration des résidus de tyrosine dans la chaîne polypeptidique améliore le potentiel allergène de pollen protéines7. Ainsi, la quantification et l’évaluation d’aéroporté 3-NT est un aspect important en répondant aux préoccupations de santé environnementale.
3-NT sont également connu sous le nom des biomarqueurs de l’oxydant et nitrosative insiste sur8. Un corps émergent de la preuve a montré une association significative de la teneur en 3-NT avec plusieurs maladies humaines9,10. En raison de ses effets néfastes, la détection et l’estimation quantitative des 3-NT dans un échantillon biologique tenir grande utilité dans la détermination de l’état de santé d’un individu. Ces dernières années, diverses méthodes ont été introduites pour estimer la teneur en 3-NT, y compris les dosages immuno-enzymatiques, HPLC et LC/MS11. Dans des études précédentes, nous avons rapporté une méthode de détection en utilisant la technique HPLC-DCE conférée avec plusieurs avantages par rapport aux méthodes précédentes. Par exemple, l’HPLC-DPE ne nécessite pas une procédure d’extraction ou de dérivation qui en fait un système relativement simple test12. Nous avons confirmé que cette méthode est applicable pour détecter 3-NT à partir d’échantillons biologiques (plasma de l’homme et le rat).
Bien que de nombreuses enquêtes ont insisté sur la détection des 3-NT dans des échantillons biologiques, sa détection dans des échantillons non biologiques reste insaisissable, et c’est pourquoi la présente étude a été poursuivie. En fait, pour évaluer les effets néfastes des aéroportés 3-NT, une méthode quantitative qui permet de détecter 3-NT directement à partir de particules est nécessaire ; par conséquent, nous avons appliqué la méthode HPLC-DCE existante pour détecter 3-NT de PM2.5 recueillies sur un filtre en fibre de verre. À l’aide de la technique, 3-NT a pu être détectée directement à partir de petites pièces (trous ronds de 6 mm de diamètre) de l’échantillon d’un filtre de collecte des PM. Plus loin, nous avons évalué le contenu de 3-NT pour différentes tailles de PM et mesurée à la limite de détection de 3-NT. Le présent article propose une méthode haute sensibilité et le haut débit pour détecter 3-NT directement à partir des échantillons tant biologiques et non biologiques.
Cet article décrit une méthode de quantification pour évaluer 3-NT dans aéroporté PM recueillie sur les filtres quartz en utilisant des techniques HPLC-DCE hautement sensibles.
En général, les méthodes de mesure 3-NT ont été développés comme biomarqueurs du stress oxydatif dans les maladies humaines. Méthodes axées sur les anticorps (par exemple, le dosage immuno-enzymatique) sont considérés comme semiquantitative parce qu’il n’y a aucune validation de dosage strict et il est difficile d’évaluer la fiabilité du test. HPLC avec détection électrochimique (DCE) et les essais basé sur la spectrométrie de masse ont suffisamment de sensibilité pour la quantification des 3-NT13. Bien qu’ils soient sensibles, méthodes basées sur la spectrométrie de masse comme GC-MS ou GC-MS/MS exigent la dérivation des acides aminés, et le processus de dérivation souvent conduit à la formation des artefacts14.
Par rapport aux techniques de la LC et GC, HPLC-DCE est relativement moins cher et a une sensibilité suffisante à la mesure 3-NT. en outre, l’étape de dérivation en GC-MS et LC-MS nécessite souvent un délai supplémentaire. Bien que la méthode présentée ici nécessite 16 heures pour l’étape de digestion des protéines, elle peut, néanmoins, effectué pendant la nuit (comme décrit ci-dessus, environ 30 minutes de temps de pratique est nécessaire par exemple). Mesure de répétition automatique à l’aide d’un échantillonneur automatique peut prévoir un système de mesure de haut débit. Des études antérieures ont signalé des méthodes immunologiques pour mesurer 3-NT PM2,7; Cependant, ces méthodes pas peuvent détecter 3-NT dans la saison d’hiver en raison de la faiblesse de la 3-NT dans la PM15.
La méthode HPLC-DCE a des avantages supplémentaires par rapport aux autres méthodes standard ; par exemple, (i) un processus d’extraction n’est pas nécessaire dans cette méthode, (ii) il est complètement sans détergent, (iii) il a besoin de l’échantillon minimal et, surtout, (iv) il a une sensibilité élevée. Les particules qui sont collectées sur des filtres sont fréquemment séparés par sonication à des investigations supplémentaires, y compris la quantification des différents composants. Détergents sont également utilisés pour isoler les protéines liées à PM de filtres. Toutefois, ces étapes supplémentaires augmentent le risque de contamination, la perte de l’échantillon et une sous-estimation en raison de l’efficacité de l’extraction, et en outre, la plupart des détergents sont incompatibles avec la LC/MS. Dans la présente méthode HPLC-DCE, échantillons HPLC peuvent être facilement séparés du filtre à l’aide d’un simple coup de poing creux et sans l’obligation d’un processus de préparation d’échantillon supplémentaire. La zone de l’échantillon de forme ronde est 28,3 mm2, qui est très faible par rapport à la taille du filtre quartz original (8 x 10 pouces = 203,2 x 254 mm = 51 600 mm2).
La condition de HPLC-DCE a été examinée soigneusement pour éviter l’interférence au signal 3-NT, comme décrit plus haut12. Un pH acide solide de la phase mobile et une concentration suffisante de l’acétonitrile sont importants pour la détection. En utilisant ces conditions, les autres composés, y compris la base, nitro peuvent être séparés de nitrotyrosine. L’état actuel est approprié pour la détection des 3-NT des échantillons avec une autre propriété physique (p. ex., les matières particulaires et plasma).
Pour évaluer 3-NT dans l’air, la mesure de la masse de filtre et l’élimination de l’arrière-plan sont des étapes critiques. En général, sur environ 100 mg de PM7 sont collectées sur une période de quatre à sept jours ; Toutefois, plusieurs facteurs affectent le poids du filtre avant et après le prélèvement de7 PM, y compris l’humidité et la charge électrique statique. Pour éviter ces effets, la stabilisation du poids filtre pendant de longues périodes est nécessaire sous l’humidité et de température subégaux. L’emplacement d’installation de la balance électronique devrait être maintenue dans un environnement stable. Pour la préparation de l’échantillon, il est important de corriger les effets de fond de la protéase non spécifique du cocktail et la membrane d’ultrafiltration, qui font souvent preuve d’une crête semblable à 3-NT.
Cette méthode peut être appliquée aux autres particules, y compris ceux dans les environnements intérieurs. La nitration des protéines peut augmenter leur potentiel allergène2. Par conséquent, cette méthode peut aider à évaluer la propreté environnementale et prévenir le stress nitrosative.
Dans cette étude, nous présentons une méthode de mesure très sensibles pour atmosphérique 3-NT des filtres à air échantillonneur avec appareil facile à manipuler et peu coûteux. La génération de 3-NT dans l’atmosphère est associée à des polluants environnementaux tels que O3, N°2, protéines de PM et les éléments météorologiques qui affectent les humaine allergénicité. En conclusion, la méthode développée dans cette étude peut aider à évaluer la réaction atmosphérique de O3, divers polluants et protéines de PM dans diverses conditions météorologiques. Avec ces efforts de développement de HPLC-DPE pour une estimation de 3-nitrotyrosine dans l’atmosphère, nous prévoyons mieux la propreté environnementale, améliorer la santé humaine.
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs remercient Masayuki Kubo de la US Environmental Protection Agency pour son aide avec l’échantillonnage de2,5 c. à thé/PM. Ce travail a été en partie soutenu par JSPS KAKENHI Grant nombre JP16K15373 et JP18H03039.
Quartz filter, backup quartz filter | PALL life sciences | 7204 | Tissuquatrz 2500QAT-UP, 8x10in |
High-volume air sampler | SIBATA SCIENTIFIC TECHNOLOGY | HV-1000F | |
Particle size selector for SPM | SIBATA SCIENTIFIC TECHNOLOGY | 080130-061 | SPM (suspended particulate matters) is defined in Japan that particles with 10 um of 100% cut-off diameter. SPM is almost identical to PM7. |
Low-volume air sampler | SIBATA SCIENTIFIC TECHNOLOGY | AH-600F | |
Size classification unit for PM2.5 | SIBATA SCIENTIFIC TECHNOLOGY | AH-600 | |
Quartz filters for classification (PM4.5–2.5, PM7.3–4.5, PM15–7.3, and TSP-PM15) | Tokyo Dylec | AHQ-630 | |
Non-specific protease cocktail | Roche | 11459643001 | Pronase from Streptomyces griseus |
3-Nitrotyrosine | SIGMA | N7389 | |
Ultrafiltration membranes | Millipore | UFC5010BK | AMICON ULTRA 0.5 mL – 10kDa cutoff |
ECD | Eicom | HTEC-500, PEC-510 | standalone HPLC-ECD unit (HTEC-510) and Pre-electrolysis cell (PEC-510), includes pump |
HPLC column | Eicom | SC-5ODS | |
Data processor | Eicom | EPC-300 | |
Injector | Hitachi High-Tech Science | L-7200 | Auto sampler |
Analyzing software | eDAQ Japan | ES280 | PowerChrom software |