高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)干血點(diǎn)樣品中25-羥基維生素D2和25-羥基維生素D3的方法

高 潔 李 靜 王 剛 文 婷 盧曉宇*

(1.陜西博薈精準(zhǔn)醫(yī)療科技有限責(zé)任公司，西安710000；2.陜西友誼醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室，西安710000)

1 引言

維生素為結(jié)構(gòu)上互不相關(guān)的一組化學(xué)物質(zhì)，人體內(nèi)可分為脂溶性維生素和水溶性維生素。維生素D是體內(nèi)重要的營(yíng)養(yǎng)素，維生素D本身不具備生理功能，只有轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚孕问讲拍馨l(fā)揮生理活性。維生素D的主要活性形式有：25(OH)D2/D3、1,25-(OH)2D2/D3、24,25-(OH)2D2/D3等。維生素D攝入后首先經(jīng)過(guò)肝臟活化成25(OH)D2/D3進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，部分單羥基VD進(jìn)入腎臟活化為活性更強(qiáng)但半衰期更短的1,25-(OH)2D2/D3。由于雙羥基VD在血液中穩(wěn)定性差且含量極少，一般不推薦作為臨床檢驗(yàn)的檢測(cè)指標(biāo)。維生素D各種活性形式在人體肌肉與骨骼系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、腎臟系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等發(fā)揮著類(lèi)激素效應(yīng)，最近的研究顯示, 維生素D缺乏還與腫瘤、心血管疾病、自身免疫性疾病、糖尿病等慢性疾病相關(guān)[1, 2]。

維生素D的過(guò)量或缺乏都會(huì)導(dǎo)致健康問(wèn)題的發(fā)生：缺乏可能會(huì)導(dǎo)致兒童佝僂病，成人骨軟化，增加繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)、骨密度降低、骨折、糖尿病、心血管疾病、自身免疫學(xué)疾病、腎臟疾病等發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)；孕婦增加妊娠糖尿病、先兆子癇、細(xì)菌性陰道炎、產(chǎn)后及絕經(jīng)后婦女骨質(zhì)疏松風(fēng)險(xiǎn)，影響新生兒智力發(fā)育。過(guò)量可能會(huì)導(dǎo)致高鈣血癥、肌無(wú)力頭痛、厭食、嘔吐、骨痛、異位性鈣化、蛋白尿、高血壓和心律失常；兒童過(guò)量補(bǔ)充導(dǎo)致小兒骨髓過(guò)早形成，生長(zhǎng)停滯。其中，兒童、孕產(chǎn)婦及老年人是維生素D缺乏的高危人群。有研究表明，孕產(chǎn)婦維生素D缺乏率可高達(dá)75%以上[3]。

目前，檢測(cè)維生素D的方法有免疫法、放射免疫法、液相色譜法以及液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法等。美國(guó)內(nèi)分泌學(xué)會(huì)推薦采用25(OH)D水平評(píng)價(jià)患者體內(nèi)的維生素D狀況，不推薦使用血清1,25-(OH)2D2/D3檢測(cè)評(píng)價(jià)維生素D缺乏，僅在監(jiān)測(cè)特定情況如獲得性和遺傳性維生素D和磷酸鹽代謝紊亂時(shí)應(yīng)用。隨著LC-MS/MS分析靈敏度的提高，已經(jīng)可以同時(shí)測(cè)量25(OH)D2和25(OH)D3，由于檢測(cè)更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定，被認(rèn)為是檢測(cè)維生素D的金標(biāo)準(zhǔn)[4]。

目前，多篇文章報(bào)道了有關(guān)血液樣本測(cè)量25(OH)D2和25(OH)D3的檢測(cè)方法，脂溶性維生素A、E、K、D聯(lián)檢的方法也有報(bào)道。但是，這些檢測(cè)方法前處理比較繁瑣，血液樣本在運(yùn)輸途中十分不便，樣本用量大，信號(hào)靈敏度不夠。本文方法通過(guò)專(zhuān)用的干血點(diǎn)(DBS)樣本，通過(guò)分析物衍生過(guò)程，增強(qiáng)了分析物在電噴霧正離子源(ESI+)中的離子化效率，提高檢測(cè)的靈敏度，從而降低了樣本用量和試劑使用量。只要需要一個(gè)8mm孔徑大小的全血DBS樣本；使用0.3%甲酸甲醇溶液進(jìn)行超聲提取分析物。簡(jiǎn)化了樣本前處理過(guò)程，提高檢測(cè)的靈敏度。分析物通過(guò)超高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜平臺(tái)檢測(cè)降低了系統(tǒng)誤差，使用同位素內(nèi)標(biāo)消除基質(zhì)效應(yīng)，同時(shí)增加了被檢測(cè)物質(zhì)信號(hào)信噪比，從而更準(zhǔn)確穩(wěn)定測(cè)量DBS中25(OH)D2和25(OH)D3含量。

DBS采樣法方便快捷，只需要將全血滴在專(zhuān)用的干血片濾紙上。與常規(guī)采樣相比有不受時(shí)間、地點(diǎn)、儲(chǔ)存及運(yùn)輸方便的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)樣本的儲(chǔ)存過(guò)程的穩(wěn)定性大大提高。這樣DBS樣本在疾病篩查中的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯出來(lái)。

本研究基于LC-MS/MS 與自動(dòng)化液體處理平臺(tái)聯(lián)用, 建立了一種樣本消耗量低、準(zhǔn)確、靈敏、快速檢測(cè)DBS 樣本中25(OH)D2和25(OH)D3的方法。

2 實(shí)驗(yàn)及方法

2.1 儀器、試劑與材料

日本島津8050CL液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀，島津C18柱(50 mm×2.1 mm, 日本島津公司); Whatman 903 CF12 濾紙(美國(guó)GE 公司); 96 通道氮吹儀(上海巴玖實(shí)業(yè)有限公司); 96孔樣品板(單孔容積450 微升)、標(biāo)準(zhǔn)品25(OH)D2(純度95%，江蘇豪思生物)、標(biāo)準(zhǔn)品25(OH)D3(純度98%，江蘇豪思生物); 穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)25(OH)D2-D6(純度≥95%, 江蘇豪思生物); 穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)25(OH)D3-D3(純度≥98%, 江蘇豪思生物); 4-苯基-1,2,4-三唑啉-3,5-二酮(PTAD, 純度≥98%, 美國(guó)Sigma-Aldrich 公司); 甲酸銨(純度≥98%, 美國(guó)Fisher公司); 甲酸(FA)、乙睛、甲醇(HPLC級(jí), 美國(guó)Fisher公司); 無(wú)水乙醇(HPLC級(jí)，美國(guó)Fisher公司)、乙酸乙酯(HPLC級(jí)，美國(guó)Fisher公司); 10×PBS 緩沖液(pH 7.4, 美國(guó)Thermo Fisher 公司);全血樣本采自友誼檢驗(yàn)所各業(yè)務(wù)醫(yī)院。

工作試劑的配制：分別將標(biāo)準(zhǔn)品25(OH)D2和25(OH)D3按照江蘇豪思生物試劑盒配比濃度配置，試劑盒穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)25(OH)D2-D6 和25(OH)D3-D3-80℃保存?zhèn)溆?使用時(shí)根據(jù)需要取配制成所需濃度的工作液。準(zhǔn)確稱(chēng)取適量的PTAD, 溶于乙酸乙酯中, 制成0.2 mg/mL 的PTAD溶液。

2.2 DBS樣本采集

樣本來(lái)自于陜西省友誼實(shí)驗(yàn)室各業(yè)務(wù)醫(yī)院。醫(yī)院采樣標(biāo)準(zhǔn)：1歲以?xún)?nèi)嬰兒采用足跟采血、1歲以上兒童采用指尖采血。用一次性采血針(推薦規(guī)格：21G23G)刺中指或無(wú)名指指尖或者新生兒足跟的兩側(cè)，深度小于2毫米，擦去第一滴血，從采集點(diǎn)的下方捏住穿刺位點(diǎn)，輕柔、間歇性地對(duì)周?chē)M織施加壓力，增加血流量；將濾紙片血圈中心接觸血滴，切勿觸及皮膚，使血液自然滲透至濾紙背面，避免重復(fù)滴血，至少采集2個(gè)血斑；手持消毒干棉球輕壓采血部止血；將血片懸空平置，自然晾干呈深褐色。避免陽(yáng)光或紫外線照射、烘烤、受潮以及揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)污染；及時(shí)將檢驗(yàn)合格的濾紙干血片置于密封袋內(nèi)，密閉保存在28攝氏度冰箱中。

合格末梢血血片標(biāo)準(zhǔn)：?jiǎn)纹咧睆綖?mm(50微升以上)；血斑自然滲透，濾紙正反面一致；血斑無(wú)污染；血斑無(wú)滲出血環(huán)；采集信息完整、字跡清晰可見(jiàn)。

2.3 DBS 樣本前處理

用8mm的打孔器在DBS樣本上打孔1個(gè)備用；制備標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)載體，使用干凈的干濾紙片依次用8mm的打孔器打出9個(gè)空白紙片；使用北京豪斯生產(chǎn)的試劑盒分別配置標(biāo)準(zhǔn)曲線S1～S7備用；精密量取30μL 的S1～S7標(biāo)準(zhǔn)品和質(zhì)控品分別滴于9個(gè)空白濾紙片上標(biāo)記;精密量取15μL的內(nèi)標(biāo)溶液滴于DBS樣本上，徹底晾干。

分別將干燥標(biāo)準(zhǔn)品、質(zhì)控品、DBS樣本的濾紙片置于1.5m的離心管中；密移取200μL的0.3%甲酸的甲醇溶液，超聲30分鐘；將超聲后的離心管置于1000rmp離心機(jī)中5分鐘，吸取180μL上清液，于96MTP板中，氮?dú)獯蹈桑幌蛭⒖装鍢颖局屑尤?0μL的PTAD溶液，于500rmp、20℃震蕩混勻器，混勻1小時(shí)；向的微孔板中加入160μL的無(wú)水乙醇溶液，靜置10min，氮?dú)獯蹈?。精密移?0μL 50%甲醇水(1∶1/V∶V)溶液，分別加入至氮?dú)獯蹈傻臉颖?6MTP板中，1000rpm渦旋振蕩10分鐘，震蕩均勻;復(fù)溶樣本于4 ℃、4000 rpm離心20 分鐘，準(zhǔn)備上機(jī);將含樣本的96孔板置于LC-MS/MS中進(jìn)行檢測(cè)。

2.4 色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析

液相色譜條件：色譜柱：Shim-pack Velox C18 色譜柱(2.1mmI.D.x50mm L, 2.7μm)；流動(dòng)相：流動(dòng)相A(0.1%甲酸-2mM乙酸銨水溶液)；流動(dòng)相B(0.1%甲酸甲醇溶)；流速：0.5mL/min；色譜柱溫：40攝氏度; 進(jìn)樣量：10μL；自動(dòng)進(jìn)樣器溫度：4攝氏度；洗脫方式：梯度洗脫，B相初始濃度為80%，時(shí)間程序設(shè)定見(jiàn)表1。

表1 色譜時(shí)間程序

質(zhì)譜條件：離子源：ESI(+)；霧化氣流速：3.0L/min；加熱氣流速：10.0L/min；干燥氣流速：10.0L/min；DL溫度：160℃；加熱模塊溫度：500℃；接口溫度：350 ℃；駐留時(shí)間：19.0 ～41.0 ms；最大循環(huán)時(shí)間：0.44s；掃描模式：多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)，MS掃描參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 MS掃描參數(shù)

3 結(jié)果與討論

3.1 高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜的條件優(yōu)化

離子對(duì)衍生化優(yōu)化：由于25(OH)D電噴霧電離條件下很難被電離, 為提高25(OH)D離子化效率, 獲得更佳的靈敏度, 通常使用PTAD對(duì)25(OH)D 進(jìn)行衍生化反應(yīng), 通過(guò)反應(yīng)引入一個(gè)含豐富氮原子的基團(tuán), 該基團(tuán)會(huì)使衍生化產(chǎn)物在ESI+模式下很容易形成加氫峰[5]。本研究分析DBS樣本, 由于8mm DBS 樣本片中全血含量很少, 使得分析物的量遠(yuǎn)低于常規(guī)的血清樣本LC-MS/MS 分析方法, 須使用PTAD 試劑對(duì)分析物進(jìn)行衍生化, 以提高檢測(cè)靈敏度。PTAD 與25(OH)D 進(jìn)行Diels-Alder 反應(yīng)生成的25(OH)D2和25(OH)D3衍生化產(chǎn)物均存在6S和6R構(gòu)型, 本方法在流動(dòng)相添加甲酸銨或甲酸, 調(diào)節(jié)流動(dòng)相比例及流速, 實(shí)現(xiàn)6S和6R構(gòu)型的分離(圖1), 獲得了更佳的分離度、保留時(shí)間和峰形, 提高了分析的準(zhǔn)確度。優(yōu)化后選擇流動(dòng)相為甲醇(含0.1%甲酸)-水(0.1%甲酸、2mM甲酸銨，80:20，V/V), 洗脫時(shí)間為7min。對(duì)于25(OH)D衍生化產(chǎn)物存在的6S 和6R 兩種構(gòu)型, 為方便定量, 選擇主峰6S 構(gòu)型進(jìn)行定量分析。PTAD衍生化產(chǎn)物在質(zhì)譜環(huán)境中，容易失去一分子水，形成的準(zhǔn)分子離子脫水峰是該衍生物ESI一級(jí)質(zhì)譜的主峰，因此，MRM定量分析時(shí)選擇[M+H-H2O]+作為母離子。

圖1 25(OH)D3衍生化過(guò)程

提取試劑優(yōu)化：本研究方法優(yōu)化了從DBS樣本從提取25(OH)D提取率；分別使用了乙酸乙酯、甲醇、乙腈、正己烷4組從DBS樣本從提取25(OH)D。同條件下比較甲醇組的提取效率相對(duì)較高。對(duì)甲醇組繼續(xù)優(yōu)化，分別對(duì)照了提取時(shí)間30min和15min，兩個(gè)時(shí)間段無(wú)明顯差異；對(duì)甲醇組用水分別配置20%、40%、60%、80%、100%比例的濃度進(jìn)行提取無(wú)顯著差異。對(duì)甲醇組用甲酸分別配置0.1%、0.2%、0.3%、0.5%濃度的比例進(jìn)行提取對(duì)比，結(jié)果表明3%甲酸甲醇溶液提取信號(hào)峰面積最大。最終確定用0.3%甲酸甲醇溶液作為提取劑在超聲模式下提取15min。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從DBS樣本測(cè)量25(OH)D含量，標(biāo)準(zhǔn)品中25(OH)D2和25(OH)D3的濃度為1ng/mL、2ng/mL、5ng/mL/、10ng/mL、20ng/mL、100、ng/mL；質(zhì)控品的濃度為20ng/mL、100ng/mL。全血中分析物25(OH)D2和25(OH)D3和相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)25(OH)D2-D6和25(OH)D3-D3的峰面積比值為y, 濃度為x(ng/mL), 進(jìn)行線性回歸擬合, 結(jié)果表明, 25(OH)D2和25(OH)D3在1～100ng/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好, 線性決定系數(shù)R2均大于0.99(圖2)。

圖2 質(zhì)譜檢測(cè)峰及定量曲線

3.3 DBS樣本中25(OH)D與血清中的換算關(guān)系

DBS樣本25(OH)D的含量定量：DBS樣本與血漿維生素D水平的換算公式：(Hematocrit Fraction與性別有關(guān)，女性0.41，男性0.45)

目前已經(jīng)檢測(cè)52個(gè)DBS樣本。做DBS樣本同時(shí)檢測(cè)血漿中25(OH)D的含量定量。兩組數(shù)據(jù)采用配對(duì)T檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)差異比較，成對(duì)樣本相關(guān)系數(shù)0.983(P<0.01)，成對(duì)樣本檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t=2.19(P<0.05)，得出結(jié)論兩種方法統(tǒng)計(jì)學(xué)差異度小。

4 結(jié)論

本研究建立了一種基于LC-MS/MS 檢測(cè)DBS樣本中25(OH)D的方法, 檢測(cè)僅需要1個(gè)8mm孔徑全血的DBS樣本, 前處理使用PTAD衍生化，以及超聲提取。本方法方便快速, 靈敏度高, 準(zhǔn)確度好, 樣本穩(wěn)定性佳, 適用于有限采血條件下的25(OH)D2/D3檢測(cè)及相關(guān)疾病的大規(guī)模篩查。