多囊卵巢綜合征相關(guān)雄性激素的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)

曹 正，劉 穎，叢宇婷，盧一凡，董 瑩，劉京瑞，唐國(guó)棟,3，翟燕紅*

(1.首都醫(yī)科大學(xué) 附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院 檢驗(yàn)科,北京 100020；2.上海愛(ài)博才思分析儀器貿(mào)易有限公司,上海 200050；3.北京市海淀區(qū)婦幼保健院 產(chǎn)前診斷中心,北京 100080)

多囊卵巢綜合征(PCOS)是一種常見(jiàn)的婦科內(nèi)分泌疾病，起病多見(jiàn)于青春期，臨床上多以月經(jīng)不調(diào)為主要癥狀，可有不孕[1]、多毛痤瘡、肥胖、黑棘皮癥等多種不同臨床表現(xiàn)[2]。一直以來(lái)，PCOS病因未明且缺乏統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]，給臨床工作造成諸多不便。美國(guó)生殖醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)與歐洲人類(lèi)生殖和胚胎學(xué)會(huì)于2003年修訂PCOS診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]：① 稀發(fā)排卵或無(wú)排卵；② 高雄性激素的臨床或生化表現(xiàn)；③ 經(jīng)超聲提示單側(cè)或雙側(cè)卵巢多囊性改變。凡符合上述三條標(biāo)準(zhǔn)中的兩條，并排除其他疾病導(dǎo)致的類(lèi)似臨床表現(xiàn)即可診斷為PCOS。

高雄性激素血癥被普遍認(rèn)為是PCOS關(guān)鍵的病理生理改變[5]，對(duì)雄性激素的檢測(cè)是臨床診斷PCOS的重要指標(biāo)[6]。在女性體內(nèi)存在多種雄性激素，其中，睪酮(T)的血清水平高于其他雄性激素，是PCOS中主要的病源性雄性激素[7]。目前，臨床大多依靠檢測(cè)睪酮血清水平判斷患者是否存在高雄性激素血癥[5]。對(duì)睪酮的檢測(cè)主要有總睪酮(TT)和游離睪酮(FT)，其中在人體中發(fā)揮有效生物活性的是FT[8]。美國(guó)近期的最佳實(shí)踐總結(jié)中認(rèn)為FT是診斷女性雄性激素過(guò)剩最敏感的指標(biāo)[7-9]。臨床對(duì)FT的直接測(cè)定具有較多限制且結(jié)果的靈敏度和準(zhǔn)確性較低。但可通過(guò)檢測(cè)TT進(jìn)而計(jì)算FT含量[10]。此外，硫酸脫氫表雄酮(DHEAS)、雄烯二酮(A4)、17-羥基孕酮(17-OHP)、雙氫睪酮(DHT)也是人體內(nèi)重要的雄性激素類(lèi)型，一些研究表明，這些激素的血清水平在PCOS患者與正常人群中存在差別[7]，可為PCOS的診斷提供參考。50%的PCOS病人會(huì)出現(xiàn)血清DHEAS水平的升高，其中5%的患者有且只有DHEAS這一種雄性激素特異性升高”[11]，同時(shí)檢測(cè)T和DHEAS可以提高PCOS的診斷率。A4是T的直接前體，因此往往在評(píng)估高雄性激素血癥時(shí)會(huì)檢測(cè)A4，據(jù)報(bào)道，雄性激素檢測(cè)中如果加入A4，大約可以提高9%的PCOS檢出率[9]；DHT是睪酮經(jīng)過(guò)5α-Reductase作用轉(zhuǎn)化而來(lái)，其雄性激素活力最強(qiáng)，因此在睪酮水平正常的PCOS病人中，檢測(cè)DHT能夠幫助解釋局部目標(biāo)組織中雄性激素活性過(guò)高的現(xiàn)象[9]；17-OHP是類(lèi)固醇合成通路中的中間物質(zhì)，同時(shí)也是鹽皮質(zhì)激素和雄性激素的前體[9]，其血清水平在非典型腎上腺皮質(zhì)增生(Non-classic CAH)病人中異常升高，因此17-OHP被許多相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)會(huì)推薦用于PCOS病患診斷，以排除 Non-classic CAH[7,9]。

臨床實(shí)驗(yàn)室多采用自動(dòng)化免疫法檢測(cè)雄性激素，但其特異性差，易受溫度、pH值、離子強(qiáng)度、試劑免疫活性、異噬性抗體等因素干擾而造成假陽(yáng)性或假陰性結(jié)果，特異性和準(zhǔn)確性有待提高[12-13]。近年來(lái)液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)(LC-MS/MS)開(kāi)始應(yīng)用于雄性激素的檢測(cè)，其因所需樣本量少，可同時(shí)檢測(cè)多種物質(zhì)，且精密度和準(zhǔn)確性高，被認(rèn)為是雄性激素檢測(cè)的“金標(biāo)準(zhǔn)”[14]。有指南建議，在PCOS診斷中，將LC-MS/MS應(yīng)用于臨床高雄性激素血癥的檢測(cè)，此前有將T和DHT、T和A4進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)的報(bào)道，其研究結(jié)果表明聯(lián)合檢測(cè)能達(dá)到較好的特異性和精確性[15-16]，但目前對(duì)上述5種雄性激素進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)的報(bào)道較少。本研究建立了液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法聯(lián)合檢測(cè)DHEAS、A4、T、17-OHP、DHT 5種雄性激素的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

AB SECIX TRIPLE QUADTM5500 三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜儀，配有電噴霧離子源(ESI)以及Analyst 1.4.1數(shù)據(jù)處理軟件(美國(guó) Applied Biosystem 公司)；島津高效液相色譜系統(tǒng)(日本)。96孔蛋白沉淀板(Agela Cleanert Protein Precipitation Plate，CAT#96CD2025-Q),96孔PEP板(Agela Cleanert PEP 96 Well Microplates，CAT#PE00501-MW)。

甲醇、乙腈(Optima@LC/MS，4 L，美國(guó)Fisher Scientific公司)；標(biāo)準(zhǔn)品：T、A4、DHEAS、DHT、17-OHP均為1.0 mg/mL，1 mL/支；睪酮內(nèi)標(biāo)(T-C3)、雄烯二酮內(nèi)標(biāo)(A4-C3)、硫酸脫氫表雄酮內(nèi)標(biāo)(DHEAS-D5)、雙氫睪酮內(nèi)標(biāo)(DHT-C3)、17-羥基孕酮內(nèi)標(biāo)(17-OHP-C3)均為100 μg/mL，1 mL/支；上述標(biāo)準(zhǔn)品和內(nèi)標(biāo)均購(gòu)自美國(guó)Cerilliant公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

1.2.1 色譜條件色譜柱：Agela Venusil MP C18(3.0 mm×50 mm，3 μm)，流動(dòng)相A：蒸餾水(含0.02%甲酸),流動(dòng)相B：甲醇(含0.1%甲酸)，采用梯度洗脫，梯度洗脫程序?yàn)椋?～0.5 min，55% B；0.5～3.5 min，55%～90% B；3.5～4.5 min，90% B；4.5～4.6 min，90%～55% B；4.6～6.0 min，55% B，流速0.6 mL/min，柱溫40 ℃，進(jìn)樣量10 μL。

1.2.2 質(zhì)譜條件離子源為電噴霧離子源(ESI)，檢測(cè)方式為正-負(fù)離子多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式(MRM)。電噴霧電壓(IS)為5 500 V；霧化溫度(TEM)為550 ℃；碰撞氣(CAD)為8 L/min；氣簾氣(CUR)為35 L/min。霧化氣(GS1)為80 L/min；輔助加熱氣(GS2)為70 L/min。5種雄性激素的質(zhì)譜參數(shù)見(jiàn)表1，選取Q1質(zhì)量數(shù)為母離子，Q3質(zhì)量數(shù)為子離子進(jìn)行定量分析。

表1 5種雄性激素的質(zhì)譜參數(shù)

*DP：declustering potential；CE：collision energy；CXP：collision cell exit potential

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

取適量標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇定容后，用甲醇稀釋成不同質(zhì)量濃度的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。稀釋后A4的質(zhì)量濃度0.10、0.20、0.40、1.20、6.00、12.00 ng/mL，T、DHT和17-OHP為0.05、0.10、0.20、0.60、3.00、6.00 ng/mL，DHEAS為10.00、20.00、40.00、120.00、600.00和1 200.00 g/mL，上述即為標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)C1～C6標(biāo)準(zhǔn)溶液，將標(biāo)準(zhǔn)溶液置于-20℃保存，使用前取出在室溫下放置0.5 h，混勻后，即可進(jìn)樣分析。DHEAS、A4、T、17-OHP和DHT的內(nèi)標(biāo)用甲醇乙腈(1∶1)分別稀釋至5.00、2.00、10.00、2.00、20.00 ng/mL。

1.4 樣本前處理

取50 μL血清樣品，加入10 μL內(nèi)標(biāo)溶液和150 μL甲醇，振搖2 min，過(guò)蛋白沉淀板，加入150 μL水，振搖1 min。200 μL甲醇和200 μL水活化PEP板，加載樣品，分別經(jīng)200 μL的 20%乙腈、正己烷淋洗后，用50 μL甲醇洗脫，在洗脫液中加入50 μL水渦旋混勻，取10 μL上機(jī)檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

2.1.1 前處理方法的優(yōu)化因雄性激素在體內(nèi)的含量均較少，因此對(duì)樣本的前處理關(guān)系到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)對(duì)比了蛋白沉淀法和固相萃取法，其中前者快速、簡(jiǎn)便，但處理的樣品凈化程度低，對(duì)于體內(nèi)含量較少的雄性激素并不是最優(yōu)方法。本實(shí)驗(yàn)采用蛋白沉淀+固相萃取的方法對(duì)樣本進(jìn)行前處理，將已經(jīng)進(jìn)行蛋白沉淀的樣品通過(guò)萃取柱，可有效去除樣品基質(zhì)中的干擾物，濃縮目標(biāo)分析物，提高檢測(cè)靈敏度，減少基質(zhì)效應(yīng)，適用于對(duì)雄性激素的檢測(cè)。

2.1.2 色譜-質(zhì)譜條件的優(yōu)化考察了甲醇、乙腈、甲醇-乙腈混合物分別與水、0.1%甲酸、0.02%甲酸組成的不同流動(dòng)相對(duì)5種雄性激素的分離效果及色譜圖峰形的影響。在對(duì)比了不同流動(dòng)相以及加入甲酸前后的分離結(jié)果后，最終選擇甲醇與水為流動(dòng)相體系，并分別加入0.1%甲酸和0.02%甲酸，以使目標(biāo)分析物的響應(yīng)強(qiáng)度得到明顯提高，且所得峰形良好。進(jìn)一步考察了不同柱溫下(35、40、45 ℃)5種雄性激素的響應(yīng)強(qiáng)度及分離情況，結(jié)果表明在柱溫40 ℃下，可得到較理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

采用ESI正-負(fù)離子電離模式掃描分析，在一級(jí)質(zhì)譜分析確定母離子后，進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜的子離子分析掃描，對(duì)去簇電壓(DP)、碰撞能量(CE)以及碰撞室出口電壓(CXP)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的質(zhì)譜條件見(jiàn)表1。此時(shí)各雄性激素的檢測(cè)信號(hào)高，峰形良好。

圖1 5種雄性激素的色譜圖

在優(yōu)化條件下，5種雄性激素的色譜圖見(jiàn)圖1。從圖中可觀(guān)察到各雄性激素的色譜圖清晰，峰形良好，在相關(guān)保留時(shí)間附近無(wú)干擾峰，DHEAS、A4、T、17-OHP和DHT的保留時(shí)間分別為2.47、3.15、3.49、3.63、4.08 min，表明各雄性激素可在5 min內(nèi)完成分離檢測(cè)。

2.2 線(xiàn)性關(guān)系、定量下限及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

將標(biāo)準(zhǔn)溶液按照正常樣本進(jìn)行處理后進(jìn)樣分析，考察各雄性激素的線(xiàn)性關(guān)系。以樣品中待測(cè)物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(X,ng/mL)，待測(cè)物和內(nèi)標(biāo)物的峰面積比值作為縱坐標(biāo)(Y)，用加權(quán)(1/X2)最小二乘法進(jìn)行回歸計(jì)算，得到回歸方程。結(jié)果顯示(見(jiàn)表2)，5種雄性激素在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線(xiàn)性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)(r2)均大于0.995。以信噪比(S/N)=10，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于20%作為各成分的定量下限(LOQ)，計(jì)算得到5種雄性激素的LOQ為0.025～5.00 ng/mL，RSD均小于20%，滿(mǎn)足統(tǒng)計(jì)學(xué)要求。

表2 5種雄性激素的線(xiàn)性范圍、相關(guān)系數(shù)、定量下限及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

表3 5種雄性激素的批內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、批間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差及回收率

2.3 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差與加標(biāo)回收率

以5個(gè)患者血清混合作為本底，取40 μL混合人血清與一定量的雄性激素標(biāo)準(zhǔn)溶液混合，制成低、高濃度的質(zhì)控血清(具體濃度見(jiàn)表3)。在1天內(nèi)分別對(duì)低、高2個(gè)濃度水平的質(zhì)控血清進(jìn)行10次重復(fù)處理，檢測(cè)5種雄性激素含量，計(jì)算批內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(Intra-RSD)；對(duì)低、高2個(gè)濃度水平的質(zhì)控血清測(cè)定5次，連續(xù)測(cè)定5 d(n=25)，檢測(cè)5種雄性激素含量，計(jì)算批間RSD(Inter-RSD)，觀(guān)察精密度，同時(shí)計(jì)算加標(biāo)回收率。結(jié)果顯示，5種雄性激素的批內(nèi)RSD為3.7%～8.7%，批間RSD為4.1%～8.2%，加標(biāo)回收率為96.0%～105%，表明本方法對(duì)不同質(zhì)量濃度標(biāo)本檢測(cè)均具有較好的精密度和準(zhǔn)確度。

2.4 樣本的穩(wěn)定性

取未處理血清樣本，在4 ℃下保存3 d，分別于第0、1、3 d按本方法檢測(cè)雄性激素的含量；將第0 d處理后的樣本于15 ℃下放置3天，分別于第0、1、3 d檢測(cè)雄性激素含量，將檢測(cè)值與第0 d的結(jié)果作比較，觀(guān)察樣本穩(wěn)定性。檢測(cè)結(jié)果顯示(見(jiàn)表4)，按本方法處理后的雄性激素樣本，在4 ℃與15 ℃下的穩(wěn)定性均在80%～120%范圍內(nèi)，說(shuō)明本方法的穩(wěn)定性良好。

表4 5種雄性激素的穩(wěn)定性

2.5 臨床樣本的檢測(cè)

3組不同臨床血清樣本(PCOS病人-血清型高雄性激素、PCOS病人-臨床型高雄性激素、非PCOS-正常女性)各20例，采用上述方法進(jìn)行樣本前處理，并對(duì)血清中DHEAS、A4、T、17-OHP 、DHT進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，以觀(guān)察此方法在臨床中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。結(jié)果顯示，對(duì)PCOS病人中血清型高雄性激素及臨床型高雄性激素患者的檢出率均大于90%，與單純檢測(cè)一種雄性激素相比，檢測(cè)的精確度與準(zhǔn)確性大大提升，在一定程度上解決了女性體內(nèi)雄性激素水平低、檢測(cè)難的問(wèn)題(見(jiàn)表5)。研究結(jié)果表明，利用本方法進(jìn)行上述5種雄性激素的聯(lián)合檢測(cè)，對(duì)臨床診斷高雄性激素血癥及PCOS病人具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

(續(xù)表5)

GroupDHEASA4T17-OHPDHT1474.170.460.660.240.231692.610.801.150.420.38?1613.250.900.601.240.72?1357.511.241.014.27?0.37?1622.810.820.692.98?0.94?1326.180.930.953.45?0.16702.870.960.532.07?0.211758.830.912.041.970.262966.60?1.061.100.450.251461.491.060.541.940.081132.420.590.834.31?0.11876.940.980.802.73?0.171151.221.150.793.04?0.23

reference interval:DHEAS:280.00～2 500.00 ng/mL,A4:0.30～2.00 ng/mL,T:0.08～6.00 ng/mL,17-OHP:<2.00 ng/mL,DHT:<0.3 ng/mL

3 結(jié) 論

本研究建立了LC-MS/MS聯(lián)合檢測(cè)血清中DHEAS、A4、T、17-OHP、DHT的分析方法，討論了LC-MS/MS法在臨床中高雄性激素血癥診斷中的應(yīng)用價(jià)值，從而為PCOS的診療提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本方法快速簡(jiǎn)便，具有較高的精確性和準(zhǔn)確性，可保證在血清濃度較低的條件下獲得較為理想的檢測(cè)結(jié)果，滿(mǎn)足臨床大量檢測(cè)的需求，對(duì)臨床高雄性激素血癥和PCOS的診斷具有重要意義。