Kilélegzett izoprén és aceton újszülötteknél és cukorbetegségben szenvedő gyermekeknél

Absztrakt

Új analitikai módszerrel, UV-spektrofotometriával kombinált gázkromatográfiával mérték az izoprént és az acetont a kilégzett légzésben, négy különböző gyermekcsoportból összegyűjtve: 1) egészséges újszülöttek, 2) egészséges óvodáskorú gyermekek, 3) egészséges iskolás gyermekek, és 4) cukorbeteg gyermekek különböző anyagcsere-állapotban. Az izoprén és az aceton egyaránt könnyen meghatározható egy 250 ml-es levegőminta egyetlen elemzésével. Az újszülötteknél az első posztnatális héten a kimerült levegőben kimutathatatlan vagy nagyon alacsony izoprénszint volt, katabolikus vagy anabolikus állapottól függetlenül. A légzés izoprénje az életkor előrehaladtával nőtt, és az egészséges iskolás gyermekek szintje magasabb volt, mint az egészséges óvodáskorúaké. Az egészséges és a cukorbeteg gyermekek között nem találtak szignifikáns különbséget a lehelet izoprénben. Megállapították, hogy a légzési aceton korrelál az anyagcserével az újszülötteknél és a cukorbetegeknél egyaránt. Ezek az eredmények szemléltetik egy új technika alkalmazását a légzéselemzésre anyagcserezavarral küzdő gyermekeknél.

A kilégzett illékony szénhidrogének elemzésével foglalkozó számos jelentés egyik problémája az izoprén és a pentán megkülönböztetésének hiánya. Mivel az izoprén és a pentán a legtöbb kromatográfiás oszlopon koelutálódik (18, 19), sok korábbi jelentés öntudatlanul számolt be arról, hogy az izoprén izoprén és pentán kombinációja. Nemrégiben egy nagyon érzékeny és specifikus módszert írtunk le az izopren emberi légzésben történő elemzésére (20), gázkromatográfián alapuló diódasoros UV detektálással (21). Ezzel a módszerrel az izoprén egyértelmű azonosítása lehetséges a biológiai minta UV-abszorpciós spektrumának autentikus izoprén-standarddal való összehangolásával. Sőt, ezzel az elemzési módszerrel a lehelet izoprén nem keverhető össze a lehelet pentánnal, mert a telített szénhidrogének, például a pentán és az etán, nem szívják fel az UV sugárzást ugyanazon hullámhossztartományban, mint az izoprén.

Annak a hipotézisnek a tesztelésére, hogy a légzési izoprén fokozódhat a cukorbetegségben, most ezt a módszert alkalmaztuk különböző életkorú egészséges gyermekek és különböző anyagcsere-állapotú cukorbeteg gyermekek légzésben történő izoprénjének meghatározására. Ezenkívül annak megvizsgálására, hogy a légzési izoprént befolyásolja-e az újszülöttkori anyagcsere-állapot, meghatároztuk a légzési izoprént különböző anyagcsere-állapotú (katabolikus és anabolikus) újszülötteknél. Az acetont ugyanazokban a leheletmintákban határozták meg, ezáltal lehetővé téve az izoprén kilégzésének összehasonlítását a jól bevált metabolikus markerével. A tanulmányt az Egészségtudományi Kar Etikai Bizottsága hagyta jóvá.

MÓD

Tárgyak. A vizsgálatban résztvevő gyermekeket négy kategóriába sorolták, újszülöttként, óvodáskorúként, iskolásként és cukorbetegségben. Az újszülöttek esetében nyolc teljes idejű csecsemő lejárt levegőjét elemezték. Valamennyi újszülött egészséges volt, perinatális szövődmények nélkül, terhességi korának megfelelő születési súlyokkal. A spontán kilégzett levegőt 1-3 nap múlva (amikor a posztnatális súlycsökkenés 3,0 és 10,8% között volt) és d 4-7 után (mivel a tömeg 1,1-6,4% -kal nőtt) gyűjtöttük össze. 23 egészséges, 1,5 hónapos és 6 éves korú óvodás korú gyermeknél a lejárt levegő mintáit vették a rendes ellenőrzésen a kútbaba klinikán.

Izoprén és aceton gázkromatográfia-UV elemzése a kilégzett légzésben. A háromdimenziós cselekmény megmutatja 1) az UV-spektrális hullámhossz (nanométerben) a x tengely, 2) a két vegyület abszorbanciája (arányos a koncentrációval) a y tengely, és 3az elválasztott vegyületek retenciós ideje (másodpercben) a z tengely.

A mennyiségi meghatározásokat a 214,5 nm-nél (izoprén) és 193,9 nm-nél (aceton) készített kromatogramokból végeztük. A mintaelemzés integrált értékeit összehasonlítottuk a közvetlenül a készülékbe injektált standardok értékeivel. Az aceton és az izoprén léggőz standardokat 0,2% (térfogat/térfogat) acetont és 0,02% (térfogat/térfogat) hexánban található izoprént tartalmazó törzsoldatokból készítettük. Standard görbéket kaptunk úgy, hogy pontosan mért térfogatokat (1, 2, 3 és 4 ul) injektáltunk az oldatba a gázkromatográfba, diódasoros UV detektálással történő elemzés céljából. A detektálási válasz lineáris volt a leheletmintákban tapasztalt koncentrációtartományban. Ezenkívül, amikor a környezeti szobai levegőt (250 ml) kontroll kísérletek során elemeztük, az acetont és az izoprént nem sikerült kimutatni.

Ugyanannak a leheletmintának az ismételt elemzése 9% -os variációs koefficienst mutatott mind az izoprén, mind az aceton esetében. Az izoprén és az aceton koncentrációi a teflonzacskóban 1 napig stabilak voltak, de ezt követően csökkentek; A vegyületeknek az adszorbens csövekre történő adszorpcióját ezért a lehelet mintavételét követő 1 napon belül elvégeztük.

A vizsgálat során felhasznált összes vegyszer és oldószer analitikai minőségű volt, és a Merck szállította (Darmstadt, Németország). Az izoprént (99% -os tisztaságú) a Sigma Chemical Co.-tól (St. Louis, MO) vásároltuk.

Statisztikai meghatározások. A különbségek jelentősége, megadva o értékeket a Wilcoxon aláírt rangteszt (a kapcsolódó minták) és a Wilcoxon teszt (független minták) számára számítottuk ki, az SPSS számítógépes csomagot (SPSS Inc., Chicago, IL) felhasználva. Az életkor és a lélegzet koncentráció közötti összefüggéseket lineáris regresszióval elemeztük, az életkor független változó.

EREDMÉNYEK

Izoprén. Az egészséges és cukorbeteg gyermekek kilégzett levegőjében található izoprén és aceton koncentrációit az 1. táblázat, valamint a 2. és a 3. ábra szemlélteti. Az újszülött csecsemőknél kimutathatatlan vagy nagyon alacsony volt az izoprén mennyisége a kilégzett levegőben, de néhány hét múlva általában valamivel nagyobb a kiválasztódás. Néhány hónapos korban növekvő izoprén koncentrációkat találtak a leheletben, és az életkor előrehaladtával tendencia volt a magasabb koncentrációk felé (r = 0,55; o 1. táblázat: Az egészséges és cukorbeteg gyermekek kilégzett lélegzetében található aceton- és izoprénkoncentráció

Izoprénszint a kilégzett lélegzetben 41 különböző életkorú egészséges gyermek (23 óvodás és 18 iskolás gyermek). Az életkor és a lélegzet izoprén közötti kapcsolat lineáris regressziós elemzésének eredményei láthatók, az életkor független változó.

41 különböző életkorú egészséges gyermek (23 óvodás és 18 iskolás gyermek) kilégzési leheletének acetonszintje. Az életkor és a lehelet aceton közötti kapcsolat lineáris regressziós elemzésének eredményei láthatók, az életkor független változó.

Sem az anabolikus, sem a katabolikus állapotban lévő újszülöttek között nem találtak különbséget a lehelet izoprénjében (o = 0,463), sem cukorbeteg és nem cukorbeteg gyermekek között (o = 0,229). Ezenkívül a kilégzési izoprén koncentrációja körülbelül ugyanolyan volt a cukorbetegeknél, függetlenül attól, hogy éheztek, vagy inzulint és ételt kaptak (o = 0,674).

Aceton. A 3. ábra különféle életkorú egészséges gyermekeknél mutatja a lehelet-acetont. Az életkor előrehaladtával hajlamosak alacsonyabb koncentrációkra. Az egészséges iskolás gyermekek értéke alacsonyabb volt, mint az egészséges óvodáskorú gyermekeké (o = 0,010).

A katabolikus állapotban lévő újszülöttek nagyobb koncentrációjú acetont lélegeztek ki, mint anabolikus állapotban az újszülöttek (o = 0,012). Ezenkívül a cukorbeteg gyermekeknél sokkal magasabb volt a koncentráció, mint az egészséges gyermekeknél (o = 0,001). A reggeli terhelés után a cukorbetegek egy részénél a légzés acetonjának további növekedése volt megfigyelhető.

VITA

Az izoprén szintjét illetően kimutathatatlan vagy nagyon alacsony szintet találtunk az újszülöttek kilégzett légzésében. Ezek az eredmények megerősítik Jansson és Larsson (9) korai megállapításait. Érdekes módon ezek az úttörő nyomozók arról számoltak be, hogy egyáltalán nem találtak izoprént az újszülöttek (legfeljebb 1 hét idősebbek) lejárt levegőjének mintáiban. Alig néhány hetes életkor után egyre növekvő mennyiségű lélegeztetési izoprént választunk ki, és adataink összefüggést sugallnak a lélegzet izoprén koncentrációja és az életkor között (2. ábra). A diabéteszes gyermekeknél a metabolikus állapottól függetlenül meglehetősen állandó volt a légzés izoprén koncentrációja, és hasonló nagyságrendű volt, mint az egészséges gyermekeknél (1. táblázat).

A lélegzetizoprén biológiai következményeit még tisztázni kell. Korábbi jelentések szerint a lélegzet útján távozó izoprén mennyiségét nem az étrend, az életkor, a szex vagy az éhezés befolyásolja (11), hanem az alvási szokások (22, 23). Az izoprént endogén vegyületnek tekintik (24,25), de az exogén anyagok, például a dohányfüst (26,27) vagy az ózon (16) expozíciója is befolyásolja, és a közelmúltban bebizonyosodott, hogy több szervi neopláziát vált ki rágcsálók belélegzés után (28). Így az izoprén bioszintézise, forgalma és kiválasztódási mintázata tükrözhet néhány alapvető biokémiai folyamatot, amelyet még fel kell tárni. Sőt, még ha az izoprént meghatározták is az emberi vérben (23,25), még nem világos, hogy a lehelet izoprén tükrözi-e a tüdőben keringő vér koncentrációját, vagy lokálisan keletkezik-e a tüdőben és/vagy a felső légutakban.