一种基于化学衍生的尿液中甾体激素的检测方法
【专利摘要】本发明涉及甾体激素高灵敏度检测，具体说是一种基于化学衍生的尿液中甾体激素的检测方法。采用一种新型的衍生化试剂4-二甲氨基苯甲酸对含羟基的甾体激素进行酯化，酯化产物用于液相色谱-质谱联用分析，由于衍生化反应提高了甾体激素的质谱离子化效率，从而实现了甾体激素高灵敏度检测，对21种甾体激素衍生化后的检测灵敏度高（均达到<1ng/mL）。本发明不但可实现高灵敏度检测，且可检测的甾体激素覆盖面广（包括雄激素、雌激素、皮质激素、孕激素）。该方法具有特异性好、精确、重复性高等特点。
【专利说明】—种基于化学衍生的尿液中留体激素的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及分析化学和医学领域，是一种基于化学衍生技术用于提高尿液中甾体激素检测灵敏度的新方法。
【背景技术】
[0002]留体激素，又称类固醇激素，是一类具有环戊烷多氢菲母核的四环脂肪烃化合物。甾体类激素在人体内具有极其重要的生理作用，表现在维持生命，调节性功能，机体的生长发育、免疫调节、皮肤功能等各个方面。当体内的留体激素代谢失衡时，会导致各种各样的疾病。近年来研究还发现留体激素在前列腺癌、乳腺癌、肝癌等肿瘤的发生发展中具有重要作用。因此，测定人体体液中一系列的留体激素(即留体激素代谢组)，即通过代谢组学的方法检测留体激素，对于研究疾病的发生发展机制、人体对疫病的应答以及更好的个性化的给药治疗方案都具有积极的意义。
[0003]在以往的留体激素检测中，往往是通过免疫分析(immunoassay)的方法对单个激素进行检测。但是免疫分析的方法由于基质干扰效应和批次之间较大的差异性，使得检测的特异性、准确性和重复性均较低。气相色谱-质谱联用(GC-MS)和液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)可以提高留体激素检测的特异性，而且可以进行多种激素的同时检测。但是气相色谱-质谱联用技术由于前处理比较繁琐而且灵敏度相对较低，在临床检测中并不常用。液相色谱-质谱联用技术是目前较理想的对留体激素代谢组进行检测的技术。
[0004]直接(不经过衍生化)液相色谱-串联质谱检测方法(LC-MS/MS)是目前较为常用的方法，具有前处理较为简单，方法稳定可靠的优点，但是由于不同的留体激素在离子化过程中的差异较大，许多留体激素在电喷雾离子源中的离子化效率很低，造成其检测灵敏度很差。因此在实际检测中，只有部分留体激素可以被高灵敏度检测和定量。衍生化方法是提高离子化效率一种比较常用的方法。目前通过丹磺酰氯衍生化的方法可以提高雌激素的检测灵敏度，并被用于尿液和血浆中留体激素的检测。但是丹磺酰氯对分子结构中不含酚羟基的雄激素、皮质激素和孕激素不能进行衍生化，使其适用范围不能覆盖整个留体激素代谢组。进一步对已有衍生化方法的文献报道进行检索，也没有一种可以覆盖整个留体激素代谢组的方法。针对上述情况，我们提出了一种有望覆盖整个留体激素代谢组的新的衍生化技术。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术不足，提供一种基于化学衍生的尿液中留体激素的检测方法，使其用于检测人体尿液中留体激素，为了解机体的生理过程、疾病的发生发展机制、机体对病变和药物的应答以及个性化治疗方案提供有效的信息和依据。该方法具有灵敏度高、精确、重复性和稳定性好的优点。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]具体步骤如下，[0008]第一步:收集尿液，离心后保存。
[0009]所述保存，其温度-20 0C。
[0010]第二步:取第一步得到的尿液，采用SPE柱提取其中的留体激素。
[0011]所述尿液，其用量为500 iiL，所用的SPE柱为Waters Oasis HLB柱(30mg)。SPE洗脱步骤如下:
[0012]I) SPE柱先用2mL甲醇平衡；
[0013]2)然后用2mL去离子水水洗；
[0014]3)上样:在500 u L尿液中加入50 ii L水和450 y L甲醇，并将这ImL的溶液上样至SPE柱上；
[0015]4)淋洗:正压条件下用lmL45%甲醇溶液淋洗3次；
[0016]5)洗脱:正压条件下用1.5mL90%甲醇溶液进行洗脱。
[0017]第三步:过SPE柱的洗脱液进行冷冻干燥；
[0018]第四步:进行衍生化反应:在冷冻干燥的离心管内，加入4-二甲氨基苯甲酸(DMAB)，4-二甲氨基吡啶(DMAP)和1_ (3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)的二氯甲烧溶液，涡旋混匀，转移至玻璃进样小瓶中，盖上瓶盖密封，水浴加热进行衍生化，然后蒸干二氯甲烷溶液。
[0019]所述DMAB浓度为2mg/mL，溶液为二氯甲烷，体积为80 u L。
[0020]所述DMAP浓度为2mg/mL，溶液为二氯甲烷，体积为80 u L。
[0021]所述EDC浓度为5mg/mL，溶液为二氯甲烷，体积为80 y L。
[0022]所述水浴加热温度为75°C，水浴时间为5小时。
[0023]所述蒸干二氯甲烷溶液温度为45°C，时间约为10分钟。
[0024]第五步:加溶解液涡旋溶解残渣，等待液相色谱-质谱联用进样分析。
[0025]所述溶解残渣的溶剂为50%乙腈/水溶液，体积200 u L0
[0026]所述溶解残渣的涡旋时间为I分钟。
[0027]第六步，进行液相色谱-质谱联用检测分析甾体激素。
[0028]所述液相色谱-质谱联用检测的仪器为LTQ-Orbitrap XL (Thermo FisherScientific, USA)。
[0029]所述液相色谱柱为BEH C18 柱(IOcmX 2.lmm, 1.7 U m, Waters, USA)。
[0030]所述流动相为0.1%甲酸/水溶液以及乙腈。
[0031]本发明具有如下优点:
[0032]留体激素是人体内最重要的代谢产物之一，其含量的变化不仅能反应人体正常情况下的生理状况，同时也能反应外界环境刺激和病变引起的变化。留体激素分析是一种表征人体综合状况的方法。本发明采用4-二甲氨基苯甲酸作为一种新型衍生化试剂，结合高分辨高灵敏度的液相色谱-质谱检测仪器用于检测衍生化后的尿中留体激素，一次分析可以得到20-30个重要留体激素的浓度信息，从而得到留体激素信息，使得可以从代谢通路的角度了解人体内整体的留体激素的变化和应答。这比目前临床上根据单个激素的检测结果来诊断病人的疾病状况要更加准确可靠。而且，通过检测多个留体激素并结合统计方法，可以用于疾病早期的生物标记物的发现，从而为疾病的诊断提供新的思路和疾病的治疗提供可能新的靶标。[0033]尿液，作为人体代谢的最终排泄物，含有较为丰富的留体激素，而且尿样的采样属于无创伤性的，适合于临床的体检筛查。本发明具有检测范围覆盖面广(包括雄激素、雌激素、皮质激素、孕激素等)、灵敏度高(对21个标样最低检测限均低于Ing/mL)、特异性好、精确、重复性高的特点，而且这是首次采用4-二甲氨基苯甲酸作为一种新型衍生化试剂用于提高LC-MS检测灵敏度，之前未有相关文献报道。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本发明DMAB作为衍生化试剂衍生21种甾体激素LC-MS分析的提取离子流色谱图(EIC)。数字代表的激素名词为:1.Aldosterone, 2.Hydrocortisone, 3.E3, 4.Corticosterone, 5.5a_THS，6.Cortexolone, 7.THSj 8.DOC, 9.E2, 10.E1, 11.Testosterone, I2.5-Androstenediol, 13.2-0H E1, 14.Androsterone, 15.170H_Preg，16.DHEAj 17.5 a -DHTj18.5 0 -DHTj 19.16 a -OH E1, 20.Mesterolone, 21.Pregnenolone.[0035]图2是本发明DMAB作为衍生化试剂衍生男性尿液LC-MS分析的提取离子流色谱图(EIC)。图上数字为峰保留时间。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0037]SPE柱为Waters Oasis HLB柱，填料颗粒直径为30 U m,填料量为30mg。
[0038]实施例1
[0039]取_20°C冻融的21种甾体激素(具体名词见表I)的混合水溶液500 U L，浓度分别为8ng/mL，过SPE柱。SPE的具体流程为:1)SPE柱先用2mL甲醇平衡；2)然后用2mL去离子水水洗；3)上样:在500 ii L的21种留体激素的水溶液中加入50 ii L水和450 u L甲醇，并将这ImL的溶液上样至SPE柱上；4)淋洗:正压条件下用ImL体积浓度45%甲醇溶液淋洗3次；5)洗脱:正压条件下用1.5mL体积浓度90%甲醇溶液进行洗脱。洗脱得到的溶液进行冷冻干燥。然后加入80 V- L2mg/mL的4- 二甲氨基苯甲酸(DMAB), 80 V- L2mg/mL的4- 二甲氨基吡啶(DMAP)和80iiL2mg/mL的1_(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)的二氯甲烷溶液，涡旋混匀，转移至玻璃进样小瓶中，盖上瓶盖密封，75°C水浴加热5小时进行衍生化，然后45°C蒸干二氯甲烷溶液。残渣用200 UL体积浓度50%乙腈/水溶液涡旋溶解，涡旋时间为I分钟。然后进行LC-MS分析，进样体积为20 yL。结果如附图1所示。21种甾体激素可以得到很好的分离和检测，而且灵敏度均很好，与未衍生化直接检测相比，衍生化的检测最低限和灵敏度提高倍数如表I所示，对部分留体激素的灵敏度提高倍数甚至可以达到1000以上。
[0040]实施例2
[0041]取_20°C冻融的男人尿液500ii L，过SPE柱。SPE的具体流程为:1)SPE柱先用2mL甲醇平衡；2)然后用2mL去离子水水洗；3)上样:在500 ii L的21种甾体激素的水溶液中加入50 ii L水和450 ii L甲醇，并将这ImL的溶液上样至SPE柱上；4)淋洗:正压条件下用lmL45%甲醇溶液淋洗3次；5)洗脱:正压条件下用1.5mL90%甲醇溶液进行洗脱。洗脱得到的溶液进行冷冻干燥。然后加入80ii L2mg/mL的4-二甲氨基苯甲酸(DMAB), 80 y L2mg/mL的4- 二甲氨基吡啶(DMAP)和80 u L2mg/mL的1_ (3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)的二氯甲烷溶液，涡旋混匀，转移至玻璃进样小瓶中，盖上瓶盖密封，75°C水浴加热5小时进行衍生化，然后45°C蒸干二氯甲烷溶液。残渣用200y L50%乙腈/水溶液涡旋溶解，涡旋时间为I分钟。然后进行LC-MS分析，进样体积为20 yL。结果在男性尿液中共检测到19个未酶解的留体激素。
[0042]发明效果:
[0043]本发明采用一种新型的衍生化试剂4- 二甲氨基苯甲酸对含有羟基的留体激素进行衍生化，衍生化产物采用高分辨的质谱检测器进行高灵敏检测分析。与现有的文献报道的方法相比，具有以下几点显著的优势:
[0044]1、本发明提出的衍生化试剂4-二甲氨基苯甲酸为一种新型的衍生化试剂，之前未有作为LC-MS衍生化试剂的文献报道；
[0045]2、对留体激素的覆盖面广:可以对含羟基的雄激素、雌激素、孕激素、皮质激素都有很好的衍生化效果；
[0046]3、对留体激素的灵敏度的提高效果显著:衍生化后的留体激素的最低检测限范围为 5-500pg/mL，而衍生化前为 50->200000pg/mL ；
[0047]4、衍生化后甾体激素离子化差异变小，缩小了质谱检测对于动态范围的需求。
[0048]表1衍生化后留体激素的检测灵敏度以及提高倍数
[0049]
【权利要求】
1.一种基于化学衍生的尿液中留体激素的检测方法，其特征在于:采用4-二甲胺基苯甲酸作为衍生化试剂进行酯化，液相色谱-质谱联用检测衍生化后的留体激素，包括以下步骤: 第一步，收集尿液，离心除杂质后保存； 第二步，取第一步得到的尿液，采用SPE柱提取其中的留体激素； 第三步，过SPE柱的洗脱液进行冷冻干燥； 第四步，在冷冻干燥的离心管内，加入4-二甲氨基苯甲酸(DMAB)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)的二氯甲烷溶液，涡旋混匀，转移至玻璃进样小瓶中，盖上瓶盖密封，水浴加热进行衍生化，然后蒸干二氯甲烷溶液； 第五步，加溶解液涡旋溶解残渣，等待液相色谱-质谱联用进样分析； 第六步，进行液相色谱-质谱联用检测分析留体激素。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，第一步中，所述的离心后尿样的保存温度为-20°C。
3.根据权利要求1或2所述一种基于化学衍生的尿液中留体激素的检测方法，其特征在于，第二步中，以所用尿液体积为500 ii L为基准，SPE柱为Waters Oasis HLB柱，填料量为30mg,洗脱步骤为: 1)SPE柱先用1.5-3mL甲醇平衡； 2)然后用1.5-3mL去离子水水洗； 3)上样:在500u L尿液中加入50 ii L水和450 u L甲醇，并将这ImL的溶液上样至SPE柱上； 4)淋洗:正压条件下用lmL45%甲醇溶液淋洗，重复淋洗共3次； 5)洗脱:正压条件下用1.5mL90%甲醇溶液进行洗脱。
4.根据权利要求1所述一种基于化学衍生的尿液中留体激素的检测方法，其特征在于，第四步中，所用的DMAB和DMAP的二氯甲烷溶液浓度为2mg/mL，EDC的二氯甲烷溶液浓度为5mg/mL,加入体积均为80 u L。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，第四步中，水浴加热进行衍生化温度为65-75°C，水浴时间为4-6小时，水浴蒸干二氯甲烷的温度为40-50°C。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，第五步中，溶解残渣所用溶液为200 u L50%乙腈/水溶液，涡旋时间为I分钟。
7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，第五步中，液相色谱-质谱联用进样分析的体积为20 u L0
8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，第三步中，冷冻干燥时间为3-5小时。
9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，第一步，尿液置于低温高速离心机中离心IOmin去除杂质后保存，低温高速离心机转速为10000转/分钟，温度4°C。
【文档编号】G01N30/06GK103698414SQ201210374874
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】许国旺, 戴伟东, 尹沛源, 路鑫 申请人:中国科学院大连化学物理研究所