Time-course monitoring of in vitro biotransformation reaction via solid-phase microextraction-ambient mass spectrometry approaches

The solid-phase microextraction technique quantifies analytes without considerably affecting the sample composition. Herein, a proof-of-concept study was conducted to demonstrate the use of coated probe electrospray ionization (coated-PESI) and coated blade spray (CBS) as ambient mass spectrometry approaches for monitoring drug biotransformation. The ability of these methods was investigated for monitoring the dephosphorylation of a prodrug, combretastatin A4 phosphate (CA4P), into its active form, combretastatin A4 (CA4), in a cell culture medium supplemented with fetal bovine serum. The CBS spot analysis was modified to achieve the same extraction efficiency as protein precipitation and obtained results in 7 min. Because coated-PESI performs extraction without consuming any samples, it is the preferred technique in the case of a limited sample volume. Although coated-PESI only extracts small quantities of analytes, it uses the desorption solvent volume of 5–10 pL, resulting in high sensitivity, thus allowing the detection of compounds after only 1 min of extraction. The biotransformation of CA4P into CA4 via phosphatases occurs within the simple matrix, and the proposed sample preparation techniques are suitable for monitoring the biotransformation.Canada's National Science and Engineering Research Council-Industrial Research Chair Program, Grant IRCPJ 184412-15

Zmienność rytmu zatokowego w nadciśnieniu tętniczym z różnymi typami przerostu i geometrii lewej komory serca

Cel pracy: Ocena równowagi sympatyczno-wagalnej (SVB), wyrażonej parametrami zmienności rytmu zatokowego (HRV), w różnych typach przerostu i geometrii lewej komory serca w nadciśnieniu tętniczym. Materiał i metody: Badaniami objęto 78 chorych, średnia wieku 50,9 ± 11, z łagodnym i umiarkowanym nadciśnieniem tętniczym samoistnym bez objawów choroby niedokrwiennej serca. Wyróżniono: prawidłową geometrię (N) - 15%, koncentryczny remodeling (RK) - 20%, przerost koncentryczny (PK) - 48% i przerost ekscentryczny (PE) - 17%. Grupę kontrolną (GK) stanowiło 16 osób zdrowych, średnia wieku 49 ± 6,8. Przeprowadzono analizę spektralną HRV i obliczano moc widma niskich i wysokich częstotliwości (LF, HF), wskaźnik równowagi sympatyczno-wagalnej (LF/HF). Przeprowadzono 24-godzinne monitorowanie ciśnienia krwi (ABPM). Na podstawie różnicy dzienno-nocnej średniego ciśnienia skurczowego i rozkurczowego wyróżniono model dippers i non-dippers. Wyróżniono arytmię komorową (VA) prostą (klasy = 3 według Lowna, n = 12). Wyniki: U osób z PK i PE znaleziono istotnie niższe wartości mocy widma HF w porównaniu z osobami z N i GK, odzwierciedlające zmniejszone napięcie układu parasympatycznego. Analiza regresji wykazała ujemne korelacje pomiędzy masą lewej komory (LVM) i składową LF i HF, odpowiednio r = -0,38, r = -0,27, oraz dodatnie korelacje pomiędzy zmiennością ciśnienia skurczowego (VSBP), komponentą LF i wskaźnikiem LF/HF, odpowiednio r = 0,41, r = 0,41. Krokowa analiza regresji wykazała, że niezależnymi czynnikami wpływającymi na wielkość składowej LF są LVM i jej wskaźnik oraz zmienność ciśnienia skurczowego w czasie czuwania, LVMI i VSBPD, przy r = 0,68. Czynnikami wpływającymi na komponentę HF okazały się LVM i VSBPD, przy r = 0,58. Wieloczynnikowa analiza, w której uwzględniano wpływ masy lewej komory, parametrów HRV i ABPM, modelu dippers i non-dippers na występowanie złożonej VA wykazała, że jedynie LVMI stanowił niezależny czynnik ryzyka dla występowania VA klasy > = 3 według Lowna - dla LVMI > 125 g/m2, r = 4,0. Wnioski: U osób z nadciśnieniem tętniczym z przerostem lewej komory wykazano zmniejszone napięcie układu przywspółczulnego wyrażone redukcją mocy widma HF w największym stopniu uwidocznione u osób z PK i PE. LVMI i VSBP okazały się najważniejszymi determinantami SVB. Nie wykazano zależności pomiędzy parametrami HRV a stopniem zaawansowania VA

Zmienność rytmu zatokowego w nadciśnieniu tętniczym z różnymi typami przerostu i geometrii lewej komory serca

Cel pracy: Ocena równowagi sympatyczno-wagalnej (SVB), wyrażonej parametrami zmienności rytmu zatokowego (HRV), w różnych typach przerostu i geometrii lewej komory serca w nadciśnieniu tętniczym. Materiał i metody: Badaniami objęto 78 chorych, średnia wieku 50,9 ± 11, z łagodnym i umiarkowanym nadciśnieniem tętniczym samoistnym bez objawów choroby niedokrwiennej serca. Wyróżniono: prawidłową geometrię (N) - 15%, koncentryczny remodeling (RK) - 20%, przerost koncentryczny (PK) - 48% i przerost ekscentryczny (PE) - 17%. Grupę kontrolną (GK) stanowiło 16 osób zdrowych, średnia wieku 49 ± 6,8. Przeprowadzono analizę spektralną HRV i obliczano moc widma niskich i wysokich częstotliwości (LF, HF), wskaźnik równowagi sympatyczno-wagalnej (LF/HF). Przeprowadzono 24-godzinne monitorowanie ciśnienia krwi (ABPM). Na podstawie różnicy dzienno-nocnej średniego ciśnienia skurczowego i rozkurczowego wyróżniono model dippers i non-dippers. Wyróżniono arytmię komorową (VA) prostą (klasy = 3 według Lowna, n = 12). Wyniki: U osób z PK i PE znaleziono istotnie niższe wartości mocy widma HF w porównaniu z osobami z N i GK, odzwierciedlające zmniejszone napięcie układu parasympatycznego. Analiza regresji wykazała ujemne korelacje pomiędzy masą lewej komory (LVM) i składową LF i HF, odpowiednio r = -0,38, r = -0,27, oraz dodatnie korelacje pomiędzy zmiennością ciśnienia skurczowego (VSBP), komponentą LF i wskaźnikiem LF/HF, odpowiednio r = 0,41, r = 0,41. Krokowa analiza regresji wykazała, że niezależnymi czynnikami wpływającymi na wielkość składowej LF są LVM i jej wskaźnik oraz zmienność ciśnienia skurczowego w czasie czuwania, LVMI i VSBPD, przy r = 0,68. Czynnikami wpływającymi na komponentę HF okazały się LVM i VSBPD, przy r = 0,58. Wieloczynnikowa analiza, w której uwzględniano wpływ masy lewej komory, parametrów HRV i ABPM, modelu dippers i non-dippers na występowanie złożonej VA wykazała, że jedynie LVMI stanowił niezależny czynnik ryzyka dla występowania VA klasy > = 3 według Lowna - dla LVMI > 125 g/m2, r = 4,0. Wnioski: U osób z nadciśnieniem tętniczym z przerostem lewej komory wykazano zmniejszone napięcie układu przywspółczulnego wyrażone redukcją mocy widma HF w największym stopniu uwidocznione u osób z PK i PE. LVMI i VSBP okazały się najważniejszymi determinantami SVB. Nie wykazano zależności pomiędzy parametrami HRV a stopniem zaawansowania VA

Application of Nutritional Risk Score-2002 Questionnaire and Other Nutritional Status Parameters Among Hospitalized Elderly

Background: Proper nutritional status is an important factor of successful aging and wellbeing of elderly patients. Screening and then treatment of malnutrition should be one of the main focuses of public health. The main aim of this study is to evaluate the usefulness of Nutritional Risk Score-2002 (NRS-2002), and the anthropometric and biochemical parameters in the context of nutritional status. Methods: Total of 1100 patient records from September 2012 to December 2014 were analyzed in terms of nutritional status assessment. The following were included for the analysis: NRS questionnaire, Body Mass Index (BMI), arm (AC) and calf circumference (CC), and concentration of albumin. Results: Mean age was 80.5 ± 7.3 years. The most frequent NRS-2002 score was indicating “risk of malnutrition” and its value increased with age. Mean albumin concentration was 3.49 ± 0.53 g/dl. Significant correlations between albumin concentration and arm and calf circumferences were found (p < 0.0001). Conclusions: Percentage of patients at nutritional risk determined with NRS was 18.8%. This result was significantly lower than in other studies. With accordance to results of other researchers, values of the NRS increased with age. Results regarding the relationship between the NRS values and albumin concentration, AC and CC (negative correlations) and albumin concentration with CC and AC (positive correlations) were consistent with the results of other researchers. In the assessment of the nutritional status of hospitalized elderly, the NRS-2002 should be combined with basic anthropometric measurements

Untargeted Metabolomic Assay of Prefrail Older Adults after Nutritional Intervention

Frailty is a geriatric syndrome causing a reduction in the body&rsquo;s functional reserves. Proper nutrition may be helpful in delaying transitioning older adults from pre-frail to frailty syndrome. The present study evaluates the nutritional status of pre-frail patients who underwent nutritional intervention and metabolomic changes resulting from this intervention. Sixteen pre-frail patients (68.4 &plusmn; 5.5 years old; 81.3% women) were enrolled for nutritional intervention, and twenty-nine robust elderly people (69.3 &plusmn; 5.3 years old; 82.8% women) were the control group. Pre-frail patients consumed 1.0 g protein/kg BW/day for eight weeks through diet modification and an additional daily intake of a protein powder formula. Taken measurements included: Nutritional anthropometry, assessment of food intake, and blood serum analysis with an untargeted metabolomic assessment. Protein consumption increased by 25.8%; moreover, significant increases in body weight (+1.2 kg; p = 0.023) and muscle mass index (+0.1 kg/m2; p = 0.042) were also observed. The untargeted metabolomic assay showed a significant increase in arachidonic acid (p = 0.038), and valine (p = 0.008) among pre-frail patients. Increased protein consumption is reflected in improved anthropometric and biochemical parameters of pre-frail patients. Moreover, metabolomic assay can be a useful tool in determining compliance with dietary recommendations

The use of solid phase microextraction for metabolomic analysis of non-small cell lung carcinoma cell line (A549) after administration of combretastatin A4

Abstract Use of solid phase microextraction (SPME) for cell culture metabolomic analysis allows for the attainment of more sophisticated data from in vitro cell cultures. Moreover, considering that SPME allows the implementation of multiple extractions from the same sample due to its non/low-depletive nature, time course studies using the same set of samples are thus facilitated via this method. Such an approach results in a reduction in the number of samples needed for analysis thus eliminates inter-batch variability related to biological variation occurring during cell culturing. The current work aims to demonstrate the capability of SPME for measurements of combretastatin A4 (CA4) effectiveness on non-small cell cancer cell line. A cultivation protocol was established in the 96-well plate, and a fiber format of SPME was selected for metabolite extraction. The extracellular metabolic pattern of cells was changed after administration of the tested drug. This suggests pharmacological activity of the administered compound towards the studied cell line model. Results support that the use of direct immersion SPME for analysis of cell cultures does not affect cells growth or contaminate sample. Consequently, SPME allows the attainment of accurate information regarding drug uptake, metabolism, and metabolomic changes in the studied cells induced by exposure to the drug simultaneously in a single experiment

Application of Thin-Film Microextraction to Analyze Volatile Metabolites in A549 Cancer Cells

Volatile organic compounds (VOCs) have been proposed in the last two decades as biomarkers for disease detection and therapeutic monitoring. Model in vitro experiments with established cell lines are fundamental to clarify whether given VOCs originate from normal human cells or pathogens, including transformed cancer cells. Due to the trace concentrations of target metabolites, adsorptive enrichment is needed before gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis, with solid-phase microextraction (SPME) being perfectly suited for this purpose. Here, a modification of SPME, the thin-film microextraction (TFME) technique, is proposed for analysis of cellular VOCs, which utilizes a planar mesh coated with stationary phase to increase the extraction phase volume and active surface area. In this study, four different adsorbents were compared: carboxen, divinylbenzene, hydrophobic−lipophilic balanced and polydimethylsiloxane. Amongst them, HLB sheets using poly(divinylbenzene-co-N-vinyl-pyrrolidone) skeleton structure proved to be the most versatile, enabling the most sensitive analysis of VOCs with a broad polarity and volatility. For HLB, sampling type (internal static headspace, external bi-directional headspace), extraction temperature and extraction time were also examined. An established method was successfully applied to analyze metabolites produced by A549 cells revealing five volatiles at significantly higher (additionally benzaldehyde at lower) levels in cell culture medium compared to the cell-free reference medium headspace

Arytmia komorowa w różnych typach przerostu i geometrii lewej komory serca w nadciśnieniu tętniczym

Wstęp: Dotychczas nie ustalono jednoznacznie, który typ przerostu i geometrii lewej komory w nadciśnieniu tętniczym wiąże się z najczęstszym występowaniem arytmii komorowej (VA). Cel pracy: Ocena częstości występowania i stopnia zaawansowania VA w różnych typach przerostu i geometrii lewej komory w nadciśnieniu tętniczym. Badano również zachowanie się wskaźników funkcji skurczowej i rozkurczowej lewej komory w zależności od stopnia zaawansowania VA u chorych z nadciśnieniem. Materiał i metody: Badaniami objęto 78 chorych w wieku 50,9 &plusmn; 11 lat, w tym 42 mężczyzn i 36 kobiet, z łagodnym i umiarkowanym nadciśnieniem tętniczym samoistnym, bez objawów choroby wieńcowej. U każdej osoby wykonano badanie echokardiograficzne w prezentacjach M i 2D, 24-godzinne ambulatoryjne monitorowanie ciśnienia tętniczego krwi (ABPM) i 24-godzinne monitorowanie EKG metodą Holtera. Na podstawie wskaźnika masy lewej komory (LVMI) i względnej grubości ściany (RWT) wyróżniono 4 typy przerostu i geometrii lewej komory: prawidłową geometrię (N, n = 12), remodeling koncentryczny (RK, n = 16), przerost koncentryczny (PK, n = 37) i przerost ekscentryczny (PE, n = 13). Na podstawie 24-godzinnego monitorowania EKG metodą Holtera podzielono chorych na 2 grupy: z VA prostą (klasa > = 3 wg Lowna, n = 66) i z VA złożoną (klasa < = 3 wg Lowna, n = 12). Wyniki: Złożona VA występowała częściej u chorych z PE (25%) i PK (23%) niż u pacjentów z RK (13%). Nie zanotowano form złożonej VA w typie N. Wartości średnie LVM i LVMI były istotnie wyższe u chorych ze złożoną VA. Nie zanotowano istotnych różnic w wartościach średnich wskaźników funkcji skurczowej i rozkurczowej lewej komory pomiędzy grupami w zależności od stopnia zaawansowania VA według Lowna ( = 3). W analizie wieloczynnikowej badano niezależny wpływ: wieku, wskaźników przerostu, wskaźników funkcji skurczowej i rozkurczowej lewej komory i wartości ciśnienia z ABPM (dippers i non-dippers) na występowanie złożonych form VA w nadciśnieniu tętniczym. Wykazano, że niezależnymi czynnikami determinującymi występowanie złożonej VA były: wiek i LVMI. Dla osób powyżej 55 rż. wskaźnik względnego ryzyka (RR) wystąpienia złożonej VA wynosił 2,9 (p 125 g/m2 - 4,0 (p < 0,01). Wnioski: 1. Złożoną arytmię komorową (klasy > = 3 wg Lowna) zanotowano częściej u osób z przerostem koncentrycznym i ekscentrycznym niż u osób z remodelingiem koncentrycznym i prawidłową geometrią lewej komory. 2. Spośród analizowanych danych klinicznych, wskaźników echokardiograficznych oraz wartości ciśnienia pochodzących z ABPM, jedynie wiek i wskaźnik masy lewej komory stanowiły niezależne czynniki determinujące występowanie złożonej VA w wypadku nadciśnienia tętniczego

Metabolomic Phenotyping of Gliomas: What Can We Get with Simplified Protocol for Intact Tissue Analysis?

Glioblastoma multiforme is one of the most malignant neoplasms among humans in their third and fourth decades of life, which is evidenced by short patient survival times and rapid tumor-cell proliferation after radiation and chemotherapy. At present, the diagnosis of gliomas and decisions related to therapeutic strategies are based on genetic testing and histological analysis of the tumor, with molecular biomarkers still being sought to complement the diagnostic panel. This work aims to enable the metabolomic characterization of cancer tissue and the discovery of potential biomarkers via high-resolution mass spectrometry coupled to liquid chromatography and a solvent-free sampling protocol that uses a microprobe to extract metabolites directly from intact tumors. The metabolomic analyses were performed independently from genetic and histological testing and at a later time. Despite the small cohort analyzed in this study, the results indicated that the proposed method is able to identify metabolites associated with different malignancy grades of glioma, as well as IDH and 1p19q codeletion mutations. A comparison of the constellation of identified metabolites and the results of standard tests indicated the validity of using the characterization of one comprehensive tumor phenotype as a reflection of all diagnostically meaningful information. Due to its simplicity, the proposed analytical approach was verified as being compatible with a surgical environment and applicable for large-scale studies

Investigating the Potential Use of Chemical Biopsy Devices to Characterize Brain Tumor Lipidomes

The development of a fast and accurate intraoperative method that enables the differentiation and stratification of cancerous lesions is still a challenging problem in laboratory medicine. Therefore, it is important to find and optimize a simple and effective analytical method of enabling the selection of distinctive metabolites. This study aims to assess the usefulness of solid-phase microextraction (SPME) probes as a sampling method for the lipidomic analysis of brain tumors. To this end, SPME was applied to sample brain tumors immediately after excision, followed by lipidomic analysis via liquid chromatography-high resolution mass spectrometry (LC-HRMS). The results showed that long fibers were a good option for extracting analytes from an entire lesion to obtain an average lipidomic profile. Moreover, significant differences between tumors of different histological origin were observed. In-depth investigation of the glioma samples revealed that malignancy grade and isocitrate dehydrogenase (IDH) mutation status impact the lipidomic composition of the tumor, whereas 1p/19q co-deletion did not appear to alter the lipid profile. This first on-site lipidomic analysis of intact tumors proved that chemical biopsy with SPME is a promising tool for the simple and fast extraction of lipid markers in neurooncology