Flüssigchromatograph-Massenspektrometer

• Subject Area: Medicine
• Term: Funded in 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 115036127

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Das Gerät wurde hauptsächlich zur quantitativen Bestimmung folgender Substanzen/Substanz-Klassen sowie der Aktivität entsprechender Enzyme in biologischen Flüssigkeiten (Blut, Plasma, Urin, BAL, Mikrodialysat) im Rahmen von klinischen und klinisch-pharmakologischen Studien sowie in Tierexperimenten eingesetzt. Alle LC-MS/MS-Methoden wurden entwickelt, validiert und in internationalen peer-reviewed Fachzeitschriften veröffentlicht. 1. Endocannabinoide (Anandamid, 2- und 1-Arachidonoylglycerol) and verwandte Lipide (Ethanolamid-Derivate von ungesättigten und gesättigten Fettsäuren). Die LC-MS/MS-Methoden wurden mittels GC-MS/MS validiert und in vielen tierexperimentellen und klinischen Studien erfolgreich eingesetzt. 2. Bestimmung der Aktivität von FAAH (Fatty acid amide hydrolase), MAGL (Monoacylglycerol lipase) und COX (Cyclooxygenase) und Interaktion zwischen FAAH, MAGL und COX. 3. Arzneimittel (Ivabradin, Reboxetin, Metoprolol). Die LC-MS/MS-Methode erlaubt die gleichzeitige quantitative Bestimmung dieser Arzneistoffe im Humanplasma und wurde zu deren Bestimmung in einer klinisch-pharmakologischen Studie erfolgreich eingesetzt. 4. Biomarker des oxidativen Stresses (Di-Paracetamol und 3-Nitro-Paracetamol). Di-Paracetamol und 3-Nitro-Paracetamol wurden in Plasma, Erythrozyten und Urin von Probanden gemessen, die Paracetamol (500 mg) oral eingenommen haben. Es wurde ein minimal invasives Modell des oxidativen Stresses am Menschen entwickelt, welches auf der Messung von Di-Paracetamol und 3-Nitro-Paracetamol in den oben genannten Matrices mittels LC-MS/MS beruht. Diese Biochemischen Parameter werden als Biomarker für den oxidativen bzw. nitr(os)ativen Stress vorgeschlagen. Die Evaluation des Modells an größeren Kollektiven von Gesunden und Patienten mit verschiedene Erkrankungen steht noch aus. Parallel zur Nitriterung von Paracetamol mittels Peroxynitrit wurden auch Untersuchungen zur Nitrierung der mengenmäßig wichtigsten Fettsäure Ölsäure in Humanplasma mittels LC-MS/MS untersucht. Die Ergebnisse bestätigen das Vorkommen von Nitro-Ölsäuren in Humanplasma bei Konzentrationen auf der pM/nM-Schwelle. Die extrem niedrigen Nitrierungsrate von Ölsäure erklärt die sehr niedrigen Nitro-Ölsäure-Konzentrationen in Plasma von Gesunden. 5. Biomarker des L-Arginin/NO-Stoffwechselweges in Humanplasma (S-Nitroso-Glutathion, Nitrit, Citrullin). a) Mit Hilfe unserer LC-MS/MS-Methode wurde die Konzentration von S-Nitroso-Glutathion in Plasma von gesunden Menschen zu kleiner als 2.8 nM bestimmt. Dadurch wurde eine 20-Jahre alte Frage bezüglich der Konzentration von S-Nitroso-Glutathion und anderen S-Nitrosothiolen in der humanen Zirkulation definitiv beantwortet. b) Die Konzentration von Nitrit in Humanplasma wurde mittels einer LC-MS/MS-Methode im Bereich 400 bis 600 nM bestimmt. Dieser Konzentrationsbereich für Plasma-Nitrit wurde auch mit einer im hiesigen Institut entwickelten und in klinischen und experimentellen Studien vielfach eingesetzten und erprobten GC-MS-Methode bestimmt. Diese Ergebnisse bestätigen die Richtigkeit der von unserem Institut publizierten Studien über Nitrit. 6. Bestimmung der Aktivität von NOS (NO-Synthase) und Untersuchung des „NOS-uncoupling“ Phänomens. Es wurde eine GC-MS-validierte LC-MS/MS-Methode zur Messung von Citrullin im nM-Bereich entwickelt und in verschiedenen Studien engesetzt. a) In Thrombozyten von gesunden Menschen war weder mit dem LC-MS/MS- noch mit dem GC-MS-Assay NOS-Aktivität messbar. b) Weder Nitrit (das Autooxidationsprodukt von NO) noch GSSG (das Glutathion-Disulfid) entkoppeln die NOS. Diese Ergebnisse widersprechen Publikationen von anderen Arbeitsgruppen und unterstreichen die Notwendigkeit der Massenspektrometrie in diesem Forschungsgebiet.

Publications

• Changes of blood endocannabinoids during anaesthesia: a special case for fatty acid amide hydrolase inhibition by propofol? Br J Clin Pharmacol. 2012;74(1):54-9
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• Simultaneous UPLC-MS/MS quantification of the endocannabinoids 2-arachidonoyl glycerol (2AG), 1-arachidonoyl glycerol (1AG), and anandamide in human plasma: minimization of matrix-effects, 2AG/1AG isomerization and degradation by toluene solvent extraction. J Chromatogr B 2012;883-884:161-71
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• A validated, rapid UPLC-MS/MS method for simultaneous ivabradine, reboxetine, and metoprolol analysis in human plasma and its application to clinical trial samples. J Chromatogr B 2013;927:105-11
  Zoerner AA, Schroeder C, Kayacelebi AA, Suchy MT, Gutzki FM, Stichtenoth DO, Tank J, Jordan J, Tsikas D
  
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• Endocannabinoid crosstalk between placenta and maternal fat in a baboon model (Papio spp.) of obesity. Placenta 2013;34(11):983-9
  Brocato B, Zoerner AA, Janjetovic Z, Skobowiat C, Gupta S, Moore BM 2nd, Slominski A, Zhang J, Schenone M, Phinehas R, Ferry RJ Jr, Dick E Jr, Hubbard GB, Mari G, Schlabritz-Loutsevitch N
  
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• UPLC-MS/MS measurement of S-nitrosoglutathione (GSNO) in human plasma solves the S-nitrosothiol concentration enigma. J Chromatogr B 2013;927:147-57
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• Analysis of eicosanoids by LC-MS/MS and GC-MS/MS: A historical retrospect and a discussion. J Chromatogr B 2014
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• GC-MS/MS and LC-MS/MS studies on unlabelled and deuteriumlabelled oleic acid (C18:1) reactions with peroxynitrite (ONOO-) in buffer and hemolysate support the pM/nM-range of nitro-oleic acids in human plasma. J Chromatogr B 2014
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• LC-MS/MS and GC-MS/MS measurement of plasma and urine diparacetamol and 3-nitro-paracetamol: Proof-of-concept studies on a novel human model of oxidative stress based on oral paracetamol administration. J Chromatogr B 2014;959:71-81
  Trettin A, Modun D, Madunic S, Vukovic J, Radman M, Batkai S, Thum T, Jordan J, Tsikas D
  
• Pacemaker current inhibition in experimental human cardiac sympathetic activation: a double-blind, randomized, crossover study. Clin Pharmacol Ther. 2014;95(6):601-7
  Schroeder C, Heusser K, Zoerner AA, Großhennig A, Wenzel D, May M, Sweep FC, Mehling H, Luft FC, Tank J, Jordan J