基于气相色谱-质谱联用技术的比格犬血浆中糖代谢相关单糖与糖醇异构体同步分离检测新方法

本研究针对糖代谢相关单糖（如葡萄糖、果糖）和糖醇（如甘露醇、山梨醇）因高极性和异构体共存导致的分析难题，开发了一种创新的气相色谱-质谱（GC-MS）方法。通过优化衍生化条件（羟胺盐酸盐肟化/乙酸酐乙酰化）和中极性毛细管柱（6%氰丙基苯基-94%二甲基聚硅氧烷），实现了11种目标物的同步分离与绝对定量（LOQ低至0.2 ng/mL），解决了传统方法中多峰共存和酮糖衍生效率低的问题，为糖尿病药物（如多扎格列汀与二甲双胍）的代谢机制研究提供了新工具。

　　

糖代谢是生命活动的核心能量来源，其紊乱与心血管疾病、糖尿病等密切相关。然而，监测糖代谢相关单糖（如葡萄糖、半乳糖）和糖醇（如山梨醇、赤藓糖醇）的浓度变化一直面临巨大挑战——这些分子不仅具有高极性多羟基结构，还存在大量难以区分的异构体。更棘手的是，酮糖（如果糖）因羰基位于碳链中部，空间位阻大，衍生化效率极低。传统分析方法如液相色谱（LC-MS）使用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（PMP）衍生化时对酮糖无效，而气相色谱（GC-MS）常用的还原/乙酰化策略会掩盖单糖与糖醇的原始信息。如何实现这些分子的同步精准检测，成为代谢研究领域亟待突破的技术瓶颈。

针对这一难题，中国药科大学的研究团队在《Analytica Chimica Acta》发表了一项突破性研究。他们创新性地将羟胺盐酸盐肟化与乙酸酐乙酰化相结合，开发出高效GC-MS分析方法。通过单因素和响应面优化衍生条件，并选用6%氰丙基苯基-94%二甲基聚硅氧烷毛细管柱，成功在15分钟内完成比格犬血浆中11种单糖和糖醇的基线分离。该方法不仅避免了醛糖衍生产生的顺反异构体多峰问题（如葡萄糖仅出单峰），还将酮糖的检测灵敏度提升至0.2-50 ng/mL，为糖代谢全景研究提供了全新工具。

关键技术包括：1）基于GC-MS的平台构建，采用中极性色谱柱优化分离；2）创新衍生化策略（羟胺盐酸盐+乙酸酐），同步处理单糖（转化为肟乙酰衍生物）和糖醇（乙酰化衍生物）；3）通过响应面法提升酮糖衍生效率；4）使用比格犬血浆样本验证方法可靠性。

【背景】糖代谢通过氧化磷酸化、糖酵解和磷酸戊糖途径（PPP）调控能量供应。除葡萄糖外，半乳糖通过Leloir途径、果糖经果糖激酶、甘露糖通过磷酸甘露糖异构酶参与代谢。糖醇如赤藓糖醇（PPP产物）和山梨醇（多元醇途径产物）也是重要代谢节点。但现有技术无法同步监测这些分子的动态变化。

【结果】研究建立的GC-MS方法实现了11种分析物的绝对定量，包括醛糖（葡萄糖Glu）、酮糖（果糖Fru）和糖醇（山梨醇Sor）。关键突破在于：1）醛糖肟化后经乙酸酐脱水生成氰基，避免异构体；2）酮糖Z/E异构体通过乙酰化稳定；3）中极性色谱柱使甘露糖（Man）与半乳糖（Gal）等难分离对实现基线分离（R_s

1.5）。方法验证显示所有分析物线性良好（R²
0.99），回收率85%-115%，可耐受10倍血浆基质稀释。

【应用】将该方法用于多扎格列汀（dorzagliatin）与二甲双胍（metformin）的降糖机制比较，首次揭示两种药物对PPP途径（赤藓糖醇水平变化）和多元醇途径（山梨醇波动）的差异化调控，为靶向代谢干预提供新依据。

这项研究的意义在于：1）突破酮糖检测的技术瓶颈，首次实现糖代谢全谱分子同步分析；2）为糖尿病等代谢疾病的机制研究提供高精度工具；3）通过衍生化创新，将传统GC-MS的分离能力与新型质谱的灵敏度完美结合。正如通讯作者Zunjian Zhang强调的，该方法“将糖代谢研究从单纯的葡萄糖监测拓展至系统代谢网络层面”，为精准医学时代的代谢组学研究树立了新标杆。