Semi-gerichte ultra-high-performance chromatografie gekoppeld aan massaspectrometrie analyse van fenolische metabolieten in plasma van oudere volwassenen

Sarcopenie is een progressieve skeletaandoening gerelateerd aan een versneld spierverlies bij de oudere bevolking. Deze aandoening verhoogt het risico op vallen en leidt tot beperkte activiteiten van het dagelijks leven. Sarcopenie is aanwezig bij ongeveer 5%-10% van de personen ouder dan 65 jaar en ongeveer 50% van de personen van 80 jaar of ^ouder1. Er zijn geen specifieke geneesmiddelen goedgekeurd voor de behandeling van sarcopenie, dus preventie met fysieke activiteit en een uitgebalanceerd dieet is ^{belangrijk1,2}. Voedingsinterventies met speciaal samengestelde voedingsmiddelen verrijkt met zuiveleiwitten en essentiële aminozuren hebben positieve resultaten laten zien bij het voorkomen van sarcopenie2. In andere studies hebben auteurs vitamines en antioxidanten, zoals vitamine E en isoflavonen, in het dieet opgenomen, waardoor de voordelen voor spiergroei op de taille en heupen ^toenemen3.

Brosimum alicastrum Sw. (Ramón) is een boom die groeit in de Mexicaanse tropische gebieden; het is geconsumeerd door Maya-culturen vanwege de hoge ^{voedingswaarde4}. Het is een goede bron van eiwitten, vezels, mineralen en fenolische antioxidanten, zoals chlorogeenzuur5. Omdat het kan worden vermalen tot poeder en kan worden gebruikt in bakproducten of geconsumeerd in dranken, hebben recente studies de opname van Ramón-zaadmeel (RSF) in verschillende voedingsmiddelen geëvalueerd om hun voedingswaarde te verbeteren. Een RSF-aangevulde drank met cappuccino-smaak werd geformuleerd, die rijk was aan voedingsvezels en meer dan 6 g eiwit per portie bevatte, en zeer werd geaccepteerd door consumenten; het werd dus beschouwd als een potentieel alternatief om aan speciale dieetwensen te ^voldoen6. In een vervolgstudie werd RSF ook gebruikt om een muffin en een nieuwe drank te formuleren die rijk is aan eiwitten, voedingsvezels, micronutriënten en fenolische antioxidanten. De muffin en drank werden gebruikt in een dieetinterventie voor ouderen, die beide producten twee keer per dag gedurende 30 dagen consumeerden. Na deze periode verbeterde de voedings- en sarcopeenstatus van de deelnemers en nam het totale fenolgehalte van plasma ^toe7. De bepaling van de totale fenolverbindingen in plasma werd echter uitgevoerd met een spectrofotometrische methode, zodat identificatie van de werkelijke fenolverbindingen die werden geabsorbeerd niet mogelijk was; bovendien is deze methode niet volledig specifiek voor fenolverbindingen, dus enige overschatting kan ^optreden8.

Identificatie en kwantificering van de fenolverbindingen die worden geabsorbeerd na consumptie van voedingsmiddelen die rijk zijn aan deze antioxidanten is een moeilijke taak, maar is noodzakelijk om de biologische activiteit van deze fytochemicaliën aan te tonen. De biologische beschikbaarheid van de meeste fenolverbindingen is laag; minder dan 5% van hen kan worden gevonden zonder structurele transformatie in plasma. Fenolverbindingen ondergaan verschillende biotransformaties, zoals methylatie, sulfonatie of glucuronidering, die worden uitgevoerd door enterocyten en hepatocyten9. Fenolverbindingen worden ook door de microbiota biotransformeerd in bacteriële katabolieten die hun gunstige effecten in het lichaam kunnen uitoefenen nadat ze in het plasma zijn ^opgenomen10. Fenylazijnzuur is bijvoorbeeld een product van de bacteriële transformatie van flavonoïden en oligomere proanthocyanidinen, die tot 40% van de bacterie (Escherichia coli) adhesie in de urinewegen kunnen remmen na ^{cranberryconsumptie11}.

De structurele diversiteit van natuurlijk voorkomende fenolverbindingen, toegevoegd aan de diversiteit van hun metabolieten en hun lage biologische beschikbaarheid, maakt hun identificatie in plasma nog uitdagender. Metabolomische profilering, met behulp van spectroscopische analyseplatforms zoals nucleaire magnetische resonantie (NMR) en tandemmassaspectroscopie (MS / MS), is waarschijnlijk de beste aanpak om dit doel te bereiken; helaas is de apparatuur niet gemakkelijk toegankelijk en is de ontwikkeling van analyseprotocollen nog ^beperkt12. Verschillende studies hebben MS/MS in combinatie met een scheidingssysteem (zoals vloeistofchromatografie) gerapporteerd als een strategie om de complexiteit van massaspectra in metabolomische studies te verminderen. De recente introductie van ultra-high-performance vloeistofchromatografie (UPLC) scheidingsmethoden heeft de analysetijd verkort en de resolutie en gevoeligheid verhoogd in vergelijking met conventionele high-performance vloeistofprotocollen, zodat UPLC-MS / MS-systemen snel algemeen zijn geaccepteerd door de analytische metabolomics-gemeenschap13. Op deze manier hebben sommige studies fenolmetabolieten onderzocht en glucuronideerde derivaten van cafeïnezuur, quercetine en ferulazuur gedetecteerd, evenals gesulfoneerde derivaten van syringine en vanillinezuur in het plasma van individuen na ^{cranberry-inname14}. Eerdere protocollen waren bedoeld om fenolverbindingen en fenolische metabolieten te vinden in biofluïden zoals plasma. Deze protocollen waren gebaseerd op identificatie en kwantificering door middel van high-performance vloeistofchromatografie (HPLC) gekoppeld aan een UV-vis ^detector15. Niettemin vereisen dergelijke protocollen het gebruik van authentieke normen om absolute identificatie en nauwkeurige kwantificering te beoordelen. Een breed scala aan studies heeft de meest voorkomende metabolieten in biofluïden (gesulfoneerde, geglucuronideerde en gemethyleerde vormen) door UPLC-MS en UPLC-MS / MS geïdentificeerd; een groot deel van de bacteriële metabolieten is echter niet gemeld vanwege het ontbreken van databases die hun volledige informatie ^bevatten16. De identificatie van metabolieten wordt bemoeilijkt door de kosten en commerciële beschikbaarheid van metabolietnormen. Daarom kan de beste strategie ongerichte of semi-gerichte MS/MS-metabolietanalyse zijn, die afhankelijk is van het gebruik van moleculaire kenmerkinformatie (m/z, exacte mono-isotoopische massa, isotopische distributie en fragmentatiepatroon) om de chemische identiteit te bepalen en deze vergelijkt met vrij beschikbare online databases die polyfenolmetabolieten bevatten die in biofluïden zijn geïdentificeerd na de consumptie van polypolyfenol-richts12 . De belangrijkste databases die worden gebruikt in UPLC-MS /MS-studies voor de identificatie van fenolverbindingen en hun metabolieten zijn de Human Metabolome Database (HMDB), LipidBlast Library, METLIN Library en andere aanvullende databases, zoals PubChem, ChemSpider en Phenol ^Explorer17.

In deze studie werd een semi-gerichte UPLC-MS/MS-methode ontwikkeld om de plasmamonsters te analyseren van de groep ouderen die betrokken waren bij de RSF-bevattende muffin- en ^{drankconsumptiestudie7}. Gegevens uit verschillende gratis online databases van plasmametabolieten werden verzameld en geïntegreerd in een gespecialiseerde database. Deze database kan automatisch worden geopend door de software van de apparatuur om de polyfenolische metabolieten in de vijf plasmamonsters voor en na de 30-daagse voedingsinterventie te identificeren. Dit wordt gedaan om de belangrijkste fenolverbindingen of hun metabolieten te identificeren die worden geabsorbeerd uit de speciaal geformuleerde functionele voedingsmiddelen die zijn ontworpen voor de preventie van sarcopenie.