新型 LC-ICP-MS 法助力探究棕榈酸修饰的 PrRP31 作用机制

【字体: 时间:2025年03月03日 来源:Analytica Chimica Acta 5.7

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  为明确棕榈酸修饰的催乳素释放肽(palm11-PrRP31)作用机制,研究人员开发了 LC-ICP-MS 法并分析相关生物样本。

  肥胖,这一患病率持续攀升的疾病,与诸多危及生命的病症相关,像 2 型糖尿病、高血压、血脂异常以及动脉粥样硬化。尽管肥胖患者数量众多,但目前仍缺乏可用于长期治疗的有效减肥药物。在大脑中产生并发挥作用的厌食神经肽,因具备减少食物摄入的潜力,在减肥治疗方面前景广阔。
催乳素释放肽(PrRP)便是其中之一。1998 年,PrRP 作为 G 蛋白偶联受体 GPR10 的内源性配体被发现。它不仅能与 GPR10 结合,还可与神经肽 FF 受体(NPFF2R)结合,最终产生厌食效果。不过,天然形式的 PrRP 和其他厌食神经肽经外周给药后无效,因为它们无法穿过血脑屏障,所以需要对其结构进行改造。Maletínská 等人开发了一系列经脂质链修饰(脂质化)的更稳定类似物,这些类似物对 GPR10 和 NPFF2R 受体具有高结合亲和力,在血浆中稳定性增强,经外周给药后还能发挥中枢效应。一种颇具潜力的修饰方法是将棕榈酸连接到 PrRP31 的第 11 位赖氨酸上,通过 γ- 谷氨酸连接子将棕榈酸与氨基酸相连,由此得到类似物 palm11-PrRP31。

尽管 palm11-PrRP31 有诸多优势,但其确切作用机制尚不明确。为阐明这一机制,David 等人提出用一种极其稳定的标签标记 palm11-PrRP31。他们研发出一种名为点击拉链(ClickZip)的 1,5 - 三唑桥联超惰性镧系螯合物,其动力学惰性比目前已开发的其他镧系螯合物高出几个数量级。ClickZip 质量标签与大多数镧系离子同构,能与多种化学物质以及体外、体内系统兼容。由于 ClickZip 的稳定性与所使用的 Ln3+离子的原子序数成正比,所以使用携带高原子序数镧系元素(Lu3+及附近元素)的标签颇具实用性。ClickZip 标签可轻松连接到各种氨基酸和结构上,比如通过酰胺键连接到 palm11-PrRP31 N 端的丝氨酸部分。

由于 ClickZip 标签中含有镧系元素,这些肽段能够借助电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)这一高灵敏度技术在极低水平下被监测到。此外,将 ICP-MS 与液相色谱联用(LC-ICP-MS),为化学形态分析提供了独特方法,能够对多种元素的单个化学形态进行定量分析。这一策略不仅能测定样品中的总金属含量,还便于监测所研究肽段可能发生的代谢转化。

然而,LC-ICP-MS 也存在缺点,比如溶剂兼容性有限。反相液相色谱(RP-LC)是最常用的液相色谱分离模式,常被用于肽段分离,尤其是 PrRP31 的分离。但 RP-LC 在分离过程中会使用大量有机溶剂作为流动相,通常是甲醇或乙腈。由于 ICP 等离子体对碳的耐受性较低,使用这类溶剂会导致等离子体猝灭。

为克服这一难题,可采用 “有机 ICP-MS 模式”。该模式需要对仪器进行多种改造,包括但不限于流动相流速分流、柱后流动相稀释,以及选用氧气作为辅助气体来挥发碳元素,防止其在锥口堆积。不过,这些改造会降低 LC-ICP-MS 分析的灵敏度。为在 RP 分离模式下保持良好的分离效果,同时确保与 ICP-MS 兼容,Lajin 等人开发了一种新型流动相,将 1,2 - 己二醇(HE)作为 RP 柱形态分析的替代洗脱剂。研究发现,HE 在浓度高达 30%(v/v)、样品流速为 1.5 mL/min 时,仍具有极高的等离子体耐受性。在 RP 模式下,HE 的洗脱能力优于常用溶剂甲醇、乙腈和异丙醇。在 1-25%(v/v)的浓度范围内,HE 能够分别替代 20-95%、10-85% 和 5-60%(v/v)的甲醇、乙腈和异丙醇。

在本研究中,研究人员制备了用 ClickZip 镧系质量标签标记的脂肽 palm11-PrRP31,以探究这些脂肽在生物体中的作用机制。研究人员用一系列含有不同镧系元素的 ClickZip 标签标记脂肽,这样就能在同一活体动物中,通过静脉注射(i.v.)、皮下注射(s.c.)和腹腔注射(i.p.)等不同给药途径,同时追踪这些标记不同的肽段。为实现快速高效分离,研究人员采用 RP-LC 结合 ICP-MS 作为元素选择性检测器,并以水和 HE 作为流动相,开发、优化并验证了 LC-ICP-MS 方法。

在肽段合成方面,按照先前描述的方法合成并纯化了经棕榈酸稳定的人源 PrRP31 类似物(palm11-PrRP31)。在 ClickZip 复合物制备上,依据之前对 ClickZip 合成的详细描述,通过将 ClickZip 质量标签经酰胺键连接到 PrRP31 N 端的丝氨酸上,制备出 {Ln}-palm11-PrRP31,其中 Ln 代表铥({Tm}-palm11-PrRP31)、镱等元素。

研究人员在之前的研究中对比了 LC-MS、ICP-MS 和 LC-ICP-MS 这三种分析方法,他们分析了完全水解的小鼠肝脏裂解物,以评估样品中相应 {Ln} 标签的浓度。在 LC-MS 分析中,研究人员通过分析对应 {Ln} 标签质量的特定质荷比,再依据合适的标准计算浓度。

最终,研究人员开发了用于识别以极其稳定的 ClickZip 标签形式存在的镧系元素的 LC-ICP-MS 方法。在 LC 分离过程中,使用 1,2 - 己二醇作为与 ICP-MS 兼容的新型流动相。研究人员分析了注射 {Ln} palm11-PrRP31 的 Wistar 大鼠的生物样本,包括两个肝叶、尿液和血浆。在分析过程中,发现了在色谱上可与 {Ln} 标签分离的新镧系元素种类。
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