d instytut fizyki jądrowej s im. henryka e ego polskiej ... · ppt ppb ppm 0,1% fg pg ng μ g mg...
TRANSCRIPT
Rozpoznać chorobę w oddechu
Badania chromatograficzne
Instytut Fizyki Jądrowej
im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej
Akademii Nauk
Zakład Fizykochemii Ekosystemów
Depa
rtm
ent o
f Ecosystems
Physic
ochemistryof
Beata Grabowska-Polanowska
17-10-2013,
Seminarium Interdyscyplinarnego Centrum Nauk Fizycznych, Chemicznych i Medycznych
2
Plan seminarium
• Skład ludzkiego oddechu
• Podstawy analizy chromatograficznej
• Procedura analityczna badania składu oddechu z wykorzystaniem
chromatografii gazowej.
• Geneza testów oddechowych i współczesne trendy
• Schorzenia w centrum naszej uwagi
• Metaboliczne ścieżki powstawania wybranych lotnych związków
wykrywanych w oddechu
• Wyniki badań przeprowadzonych wśród pacjentów z PChN
• Czy chorobę można wykryć w oddechu?
17-10-2013,
Seminarium Interdyscyplinarnego Centrum Nauk Fizycznych, Chemicznych i Medycznych
3
Związek Skład powietrza atmosferycznego (2011) osoby zdrowe
N2 78,084 ± 0,001 % 78,084 ± 0,001 %
O2 20,946 ± 0,002 % 17 %
H2O 40ppm – 4% do 6%
Ar 9340 ± 10 ppm 9340 ± 10 ppm
CO2 390 ppm 4,5 – 5,0 %
Ne 18,18 ± 0,04 ppm 18,18 ± 0,04 ppm
He 5,24 ± 0,04 ppm 5,24 ± 0,04 ppm
CH4 1,9 ppm 2 – 10 ppm
Kr 1,14 ± 0,01 ppm 1,14 ± 0,01 ppm
H2 0,55 ppm 1 – 100 ppm
CO 0,12 ppm 1 – 10 ppm
Xe 0,087 ± 0,001ppm 0,087 ± 0,001ppm
NH3 0,006 – 0,02 ppm 0,25-2,9 ppm
aceton 6,9-8.0 ppb (obszar miejski)
<3 (obszar wiejskie) 100-430 ppb
izopren 0,3-6,0 ppb (obszar miejski)
0,3-04ppb (obszar wiejski) 60-320 ppb
NO 2 ppb 10 – 50 ppb
COS 0,5 ppb 0,5 -1
H2S < 0,2 ppb < 75 ppb
SF6 8 ppt
DMS << 1 ppt 7 ppb
(CH3)2S2 <<1 ppt 5,6 - 8,2 ppb
CH3NO2 5-10 ppt 10-14 ppt
air
air ?
eluent -
faza
ruchoma
gaz nośny
faza
stacjonarna
fragment kolumny (stopiona krzemionka SiO2)
Chromatografia jako metoda rozdzielania składników
polisiloksany
Michał Cwiet 1905
rosyjski botanik
5
μECD
ECD
TCD
FID
FPD (S)
FPD (P)
MSD SIM SCAN
μECD
ECD
10-15 10-12 10-9 10-6 10-3
ppt ppb ppm 0,1%
fg pg ng μg mg
Porównanie wykrywalności wybranych detektorów
6
Schemat wymiany gazowej w pęcherzykach płucnych
III rzędowe
krtań
tchawica odgałęzienie tętnicy płucnej
drobna żyła płucna
przewód pęcherzykowy
wcięcie
sercowe
pęcherzyki płucne
oskrzele
główne
oskrzeliki
II rzędowe
Przygotowanie próbki wydychanego powietrza do analizy
Worek typu Flex-Foil PET/NY/AL/CPE kapnograf
naphion
Breath sampler
czujnik CO2
grzałka ustnik
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
4,5 9,5 14,5 19,5 24,5 29,5
czas/min
inte
ns
yw
no
ść
izobuta
n
eta
no
l
heksa
n
2-m
ety
lope
nta
n
feno
l
aceto
n
izopro
panol
2-m
ety
lope
nta
n
me
tylo
cyklo
pe
nta
n
cyklo
he
kxa
n
N,N
-dim
ety
loaceta
mid
octa
nbuty
lu
Kw
as o
cto
wy
Tło pomieszczeń do pobierania próbek / room-air
laboratorium
szpital
Komora dla wentylcji płuc
Tenax TA
Polimer
2,6-dimethylofenolu
Przygotowanie próbki do analizy
rurka
z polimerem
worek Flex-Foil
suszarka
1 2
3 4
Proces termicznej desorpcji (TD)
Parametry pracy termicznego desorber a (Unity (Markes)
Tenax TA
kondycjonowanie
temperature [°C] Time [min]
100 30
200 30
300 120
desorpcja z rurki 280°C, 10min
mikropułapka
(cold trap)
Trap Low -10°C
Trap High 280°C
Heating Rate Max.
Trap Hold 5 min
4 etapy termicznej desorpcji
węglowe sita
molekularne
wata
szklana
11
TD
linia
transferowa
GC MSD
dozownik TD
TD
Parametry pracy GC/ MSD
kolumna
DB-1,60mx320umx5um
tryb Stałe ciśnienie
cisnienie [psi] 19,3
przepływ He [60°C] 1,8 ml/min
tryb dozownika bez podziłału
Parametry
pieca:
Tstart= 60°C
narost
temp/°C/min końcowa temp. [°C] czas [min]
60 6
5 120 0
15 230 6
MS Agilent 5795
Zakres skanowanych mas 32-150 amu
Tryb pracy MSD SCAN, SIM
Analiza
chromatograficzna
z zastosowaniem
układu GC /MSD Agilent
6890N z detektorem
masowym 5795
12
System rejestrowania
danych - komputer
komora
jonizacyjna
jonizacja
strumieniem
elektronów -EI
TD - desorpcja analitów
analizator
kwadrupol
detektor - fotopowielacz
kolumna GC - rozdział analitów
jony
anality
linia transferowa
rozdział jonów
o różnym
stosunku masy
do ładunku m/z
Fizyczne podstawy działania detektora MSD
Rozwój badań nad analizą oddechu ● Hipokrates- Ojciec Medycyny (460 – 377 p.n.e.) – obserwacja chorego,
zmiana w składzie oddechu człowieka chorego i zdrowego
A. Amann, D. Smith - opracowanie „Breath Analysis for Clinical Diagnosis and Therapeutic Monitoring”- Singapore 2005
A. Amann, D. Smith - opracowanie „Non-Invasive Diagnosis in Physiology and Medicine” 2013 Elsevier
Obecne kierunki badań
• Produkty utleniania nienasyconych kwasów tłuszczowych - (ostre zaburzenia oddechowe (ARDS),
ogólnoustrojowe reakcje zapalne (SISR), SEPSA, choroby niedokrwienne serca, wątroby)
• NO - w astmie oskrzelowej
• NO i CO - w astmie i stanach zapalnych płuc
• Nowotwory płuc, zmiany zapalne w płucach -bakterie Staphylococus areus, Psudomonia aeruginosa
• Mukowiscydoza- Pseudonas aeruginosa - prawdopodobnie emitują HCN
• Kondensat oddechowy - wybrane nielotne produkty peroksydacji lipidów, białek i DNA
• Zwiazki siarkowe-niewydolnoscią watroby, cyklem menstruacyjnym
• Związki aromatyczne (furan, toluen, o-tolualdehyd, naphtalen, ksyleny) –niewyjaśnione pochodzenie
• Halogenopochodne organiczne – interesujące toksykologicznie
Rozwój technik umożliwiających pomiar oddechu online
• 1998 PTR/MS – spektrometria z jonizacją z przeniesieniem protonu (W.
Lindinger i współ. University of Innsbruck) (jonizacja chemiczna:
H3O+ +VOC → VOCH+ +H2O)
• 2003 SIFT/MS - S.M. Abbot, J.B. Elder, P.Spanel, D.Smith (Keele
University U.K.) – spektrometria z jonizacją z przeniesieniem innych
jonów (H3O+, NO+, O2+)
XVIII / XIXwiek - pierwsze próby analizy składu wydychanego powietrza:
● Detekcja CO2 w roztworze Ca(OH)2 (Lavoisier)
● Analiza oddechu u chorych na cukrzycę (analiza acetonu - reakcja
jodoformowa) (A. Nebelthau)
● Badania kolorymetryczne nad metabolizmem alkoholu (F.E. Anstie)
14
2002 międzynarodowe gremium Kidney Disease Improving Global
Outcom (KDIGO)
Definicja PChN:
zespół objawów chorobowych spowodowany krańcowym
upośledzeniem funkcji nerek, prowadzący do ich niewydolności,
a spowodowany postępującym procesem niszczenia nefronów.
przewlekła niewydolność nerek (4 mln osób)
choroby
sercowo - naczyniowe
nadciśnienie tętnicze
(2000 rok 9 mln osób)
cukrzyca
(2008 rok 2 mln osób)
Choroby cywilizacyjne
otyłość
(2008 ponad 2 ml osób)
Zaburzenie równowagi
oksydacyjno - redukującej
stres oksydacyjny
Częstość występowania
PCHN
% ogólnej populacji 7-18
% w grupie ryzyka 50
% bez schorzeń
współtowarzyszących 3
schorzenia neurodegradacyjne
(Parkinson, Alzheimer)
Częstość występowania
cukrzycy
% ogólnej dorosłej
populacji 5,6
% typ 1 10
% typ2 90
15
Tworzenie reaktywnych form tlenu
NO + ē NOˉ
tlenek anion
azotu nitroksylowy
NO + •OH NO++ OHˉ
kation
nitrozoniowy
NO + O2ˉ ONOOˉ
nadtlenoazotyn
ONOO− + H+ → ONOOH → •NO2 + •OH
ONOO− + CO2 → ONOOCO2−
ONOOCO2− → •NO2 + O=C(O•)O−
dwutlenek azotu
•NO + •NO2 ↔ N2O3
tritlenek azotu
2 H2O
+ energia
O2
+4ē
+4 H+
1O2
tlen singletowy
+ē
•O2¯
+ ē
+ H+ +ē HO2• rodnik
wodoronatlenkowy
+H+
H2O2 • OH rodnik
hydroksylowy
H2O
+ē
+H+
OH- +
anionorodnik
ponadtlenkowy
i azotu
Powstawanie markerów stresu oksydacyjnego –utlenianie lipidów
Wodoronatlenki
kwasów tłuszczowych
LOOH
L• + O2 → LOO•
LOO• + LH → LOOH + L•
propagacja
terminacja
NIELOTNE PRODUKTY:
sprzężone dieny
wodoronatlenki lipidów
malondialdehyd
4-hydroksy-2-nonenal
Izoprostany (8-izo-
prostaglandyna)
inhalowne
z powietrza
metabolizowane
przez cytochromie P450
alkilowe rodniki kwasów
tłuszczowych L•
rodniki nadtlenkowe LOO•
Wielonienasycone kwasy
tłuszczowe –
składniki lipidów (L) + •OH
H2O
LOTNE PRODUKTY:
etan, pentan,
rozgałęzione alkany
utlenianie lipidów
O2
+LOOH
aldehydy
utlenianienie
nieenzymatyczne
prostaglandyny
tromboksany
leukotrieny
utlenianie
enzymatyczne
cyklooksygenaza
5-lipooksygenaza
inicjacja
Produkty uleniania białek i DNA
wdychane
z powietrzem
otoczenia
B-Cys-SH + O2- + H+ B-Cys-S• + H2O
rodnik tiyolowy
2B-Cys-SH +H2O2 2B-Cys-S• + 2H2O
B-Cys-SH +OH• B-Cys-S•+H2O
2B-Cys-S•B-Cys-S-S-Cys-B
disulfidy
metabolizm
bakterii
jelitowych
RFT
propan
butan
Białka (B)
-nadtlenki białek
-rozerwanie łańcucha
polipeptydowego
-dimery i oligomery białek
-utrata funkcyjności
enzymów regulatorowych
czy transporterów błonowych
modyfikacja
białek
z resztą -SH
(cysteina,
metionina)
O2-,
H2O2
OH•
- o-tyrozyna
Kwas nukleinowy
- uszkodzenie zasad
purynowych i
pirymidynowych
- uszkodzenie reszt
cukrowych rozerwanie
wiązań fosfodiestrowych
łączących nukleotydy
1O2
HO•
- 8-hydroksy2-
deoksyguaniana
- 8-hydroksyguaniana
18
Metabolizm acetonu i izoprenu
Glukoza
Dekarboksylacja
nieenzymatyczna
Pirogronian
glikoliza
triacyloglicerole
Dehydrogenaza
D-3 nydroksymaslanowa
lipoliza
WKT
Acylo-CoA
Acetylo-CoA
estryfikacja
CO2
Cykl kwasu
cytrynowego
Aceto-acetylo-CoA
3-hydroksy-3-metylo-glutarylo-CoA
acetooctan
D-3-hydroksomaslan
aceton
B oksydacja
tiolaza
syntaza
liaza
CO2
chlesterol
mewalonian
pirofosforan
izopentylu
Pirofosforan
genarylu
Pirofosforan
farnezylu
skwalen
Pirofosforan
dimetyloallilu
3-hydroksy-3-metylo-glutarylo-CoA
izopren
utlenianie
CH3 O O
O O
CH2=CCH2CH2-O-P-O-P-O-
--
Stężenie acetonu (linia czerwona) i izoprenu (niebieska) w wydychanym powietrzu
zdrowego ochotnika podczas snu zarejestrowane przy zastosowaniu spektrometrii mas z
jonizacją przez przeniesienie protonu (PTRMS- proton transfer reaction mass
spectrometry ).
Etapy snu są przedstawione różnymi kolorami tła: (zielony- faza1, niebieski –faza 2,
różowy-faza REM) Poruszanie ciała zaznaczono symbolem ‘+’. Stężenie acetonu ma
raczej stabilny charakter, wzrastający w ciągu nocy. Natomiast izopren wykazuje wzrost
stężenia podczas poruszania ciałem lub podczas zmiany fazy snu.
Źródła amin alifatycznych DMA,TMA w wydychanym powietrzu
sarkozyna
Lecytynaza,
fosfataza
lecytyna
cholina
Metionina
(donor grupy
metylowej)
METYLOAMINA (MA)
TRIMETYLOAMINA (TMA)
TLENEK TRIMETYLOAMINY (TMAO)
Flora bakteryjna
CO2 + NH3
FMO3
(flawina zawierająca
monooxygenazę 3)
DIMETYLOAMINA (DMA)
transmetylacja
demetylacja
Wzrost stężenia asymetrycznej
dimetyloargininy (ADMA):
- choroby nerek
- schorzenia kardiologiczne
Rzadka mutacja genetyczna:
niedobór produkcji enzymu
FMO3 - trimetyloaminuria
Wzrost stężenia TMA :
przy krańcowej niewydolności
nerek (ESRD), spadek stężenia
izoprenu
Simenhoff, M.L., Burke, J.F., Saukkonen, J.J., Ordinario,
A.T., and Doty, N Engl J Med, 1977. 297(3): 132-5.
białko ADMA cytrulina +DMA
arginina NO + cytrulina NOS**
prokteazy DDAH*
(-)
Związki siarkowe w wydychanym powietrzu - metabolizm metioniny :
J.Bełtowski, Postepy Hig Med Dosw., 2004; 58: 285-291,
S.Kraczkowska, Z.Suchocka,J.Pachecka, 2005, Biuletyn Wydz. Farmaceutycznego AM
w Warszawie, http://www.farm.amwaw.edu.pl/-axzimni/biuletyn/
Białko diety
metionina
homocysteina
cystationina
mleczan+NH3 + H2S
B6, CBS (β syntaza
cystationiny)
CSE lub CBS
tran
ssu
lfu
racja
mety
lacja
rem
ety
lacja
,
B12,
kw.
foliowy
Syntaza
metioninowa
CSE
( γ-liaza
cystationiny)
L-cysteina+kw.α-ketomasłowy +NH4+
Stęż. homocysteiny ↔ stężenie H2S
Stęż H2S w osoczu 50 µM w osoczu
transaminacja
Kw, 2-okso-4-metylotiomasłowy
3-metylotioprppionylo CoA
metanetiol
3-metylotioprppionylo CoA
3-metylotiopropenylo CoA
Siarczek dimetylu
Disiarczek dimetylu
CS2
Wybrane parametry biochemiczne w grupie kontrolnej i z PChN
Wybrane parametry
biochemiczne
grupa
kontrolna
pacjenci
PChN
pacjenci
dializowani
HD
(wartości
przed dializą)
Wartości
normalne
min max min max min max
wiek [lata] 34 60 33 87 25 70 -
kreatynina (µmol L-1) 47 80 61.0 317.0 374 1421 62 - 124
mocznik (µmol L-1) 2.9 4.5 5.4 18.7 16.9 41.3 2.5 – 6.4
*GFR [mLmin-1(**1.73) -
1m-2] >90 17.0 80.0 3 17 > 90
Grupa badana obejmowała 14 chorych (4 mężczyzn i 10 kobiet) z przewlekłą
niewydolnością nerek (PCHN) oraz 22 pacjentów dializowanych (9 kobiet i 13 mężczyzn),
pozostających pod opieką Poradni Kliniki i Katedry Nefrologii UJCM.
Średni wiek wynosił 64,6 +/- 15,8 lat.
Wśród badanej grupy z PChN u 2 osób rozpoznano stadium I, u 2 w stadium II, u 4 w
stadium III i w stadium IV u 6 osób. U 6 chorych z PChN rozpoznano cukrzycę typu 2 lub
nietolerancję glukozy. Średni czas trwania choroby wynosił około 11 lat.
związek liniowość (ppb) R2 RSD (%) LOD (ppb) LOQ (ppb)
propan 1.50-150 0.9799 2.8 1.49 4.49
butan 0.32-240 0.9976 4.36 0.33 0.99
metanetiol 0.96-150 0.9589 5.47 0.78 2.34
dimetyloamina 4.37-200 0.9717 7 4.6 13.8
trimetyloamina 0.31-200 0.9938 4.00 0.33 0.99
aceton 0.02-240 0.9731 4.89 0.02 0.06
pentan 0.06-240 0.9937 3.33 0.07 0.21
izopren
(2-metylo-1,3-
butadien)
0.04-150 0.9989 4.66 0.04 0.13
siarczek dimetylu
(DMS) 0.04-150 0.9917 4.48 0.04 0.13
disiarczek węgla
(CS2) 0.03-150 0.9917 5.8 0.03 0.09
etanethiol 0.23-150 0.9996 7.5 0.13 0.39
heksan 0.04-240 0.9902 0.5 0.04 0.14
Parametry walidacyjne
Discussio
n
SCAN
SIM
Rys.A
Rys.B
Chromatogramy:
w trybie: SCAN (Rys. A),
w trybie SIM (RysB):
1) Siarczek karbonylu,
2)propan,
3) butan,
4) metanetiol,
5) trimetyloamina,
6) etanol,
7) acetonitryl,
8) 2-propanal,
9) aceton,
10) izopropanol,
11) pentan,
12) izopren,
13) siarczek dimetylu,
14) disiarczek węgla,
15) Kwas octowy,
16) 2,3-butanedione,
17) 2-metylopentan,
18) 2-metylopropanal,
19) 2-metylofuran,
20) 3-metylopentan,
21) heksan,
22) kwas propionowy,
23) benzen.
Chromatogram wydychanego powietrza pacjenta z PChN
wybrane
związki
oznaczane
w oddechu
Wyniki analizy wydychanego powietrza
zakres stężeń
w grupie
kontrolnej
(ppb)
mediana
[ppb]
częstość
występowania
związku
w grupie
kontrolnej
zakres stężeń
w grupie
pacjentów
PChN
(ppb)
mediana
[ppb]
częstość
występowania
związku
w grupie
pacjentów
PChN
TMA < LOD - 0/9 1.76 - 38.02 3.44 14/14
isopren 57.17 - 329.8 104,5 9/9 27.99 - 143.77 79.5 14/14
propan 3.72 - 20.02 14.9 7/9 4.39 - 26.82 11.42 10/14
butan 0.41 - 3.07 0.70 7/9 0.97 - 42.31 2.03 9/14
pentan 0.25 - 48.89 5.29 8/9 0.10 -1.41 0.80 5/14
heksan 0.22 -12.86 2.91 6/9 0.11-13.50 0.77 13/14
aceton 73.11 - 437.14 145.58 2.876 - 17.194 9/9 26.52 - 329.46 104.47
MeSH 1.82 - 2.88 2.35 0.072- 0.113 2/9 1.00 - 6.25 2.80
DMS 0.28 - 8.09 2.13 0.011 - 0.318 9/9 0.32 - 13.42 0.86
CS2 0.24- 10.67 4.71 0,009 - 0.419 6/9 0.27 – 5.97 0.33
Porównanie wyników analizy oddechu w grupie kontrolnej u pacjentów z PChN
r = -0.193 p = 0.056
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 20 40 60 80 100
GFR (mLmin-1
(1.73)-1
m-2
)
TM
A c
on
cen
tra
tio
n
(pp
b)
Korelacja miedzy stężeniem TMA oznaczanej w wydychanym powietrzu,
a parametrem wydajności przerzesączenia kłębuszkowego (GFR).
Descriptive Statistics for selected parameters of study group
Variable
Valid N Mean Std. Dev. Median Minimum Maximum normal
values
age [years]
blood analysis
GFR before [mLmin-1(1.73)-1m-2 ]
GFR after [mLmin-1(1.73)-1m-2 ]
urea before [mmolL-1]
urea after [mmolL-1]
creatinine before [molL-1]
creatinine after [molL-1]
breath analysis
TMA before [ppb]
TMA after [ppb]
isoprene before [ppb]
isoprene after [ppb]
22 51.1 13,6 55.0 25.0 70.0
22 5.4 3.6 4.0 3.0 17.0 >90
22 16.3 8.6 14.0 9.0 42.0
22 26.9 5.9 25.7 16.9 41.3 2.5-6.4
22 8.3 2.2 8.1 4.2 11.9
22 1036.1 244.7 1073.5 374.0 1421.0 62-164
22 392.9 135.1 389.0 170.0 696.0
22 2.78 2.60 1.93 0.61 11.72 <0,21
22 0.33 0.23 0.295 0.21 1.27
22 57.71 49.65 36.76 6.01 247.08 ~100
22 127.57 131.78 98.07 27.13 665.66
Zmiana wartości parametrów biochemicznych oznaczanych w osoczu
i w wydychanym powietrzu przed i po dializie
Parametry biochemiczne oznaczono u 22 pacjentów (9 kobiet i 13 mężczyzn) z Kliniki Nefrologii
CM UJ. Próbki pobierano przed i po hemodializie (HD). Dializatory - Hemodialysers Fresenius
4008H i Braun-Dioalog z jednakową polisulfonową membraną. Średni czas dializyHD- 244.2 min.
Pacjenci byli wybierani przypadkowo z sesji porannej HD (06:00÷11:00).
Analiza danych –
pacjenci dializowani
Statystycznie istotne
różnice w zmianach
stężenia TMA i izoprenu
przed i po dializie
(nieparametryczny test U
Mann–Whitney’s)
Median 25%-75% 5%-95%
TMA before TMA after0
2
4
6
8
10
12
TM
A c
on
ce
ntr
atio
n [
pp
b]
TMA concentration in breath of patients (n=22) before and after HD
Median 25%-75% 5%-95%
isoprene before isoprene after
0
200
400
600is
op
ren
e c
on
ce
ntr
atio
n [
pp
b]
Isoprene concentration of patients (n=22) in breath before and after HD
p=0.00004
p=0.00029
40% 50% 60% 70% 80%
curea
20%
40%
60%
80%
100%
c
TM
A
curea : cTMA : r = 0.6135; p = 0.0040
Dependence of cTMA against curea after and before HD
40% 50% 60% 70% 80%
ccreatinine
20%
40%
60%
80%
100%
c
TM
A
ccreatinine : cTMA : r = 0.4642; p =0.0393
Dependence cTMA against ccreatinine before and after HD
Fig. 8 Fig. 7
Analiza danych
– pacjenci dializowani
Zmiana stężeń TMA w funkcji
zmian stężeń mocznika
(rys.A) i kreatyniny (rys.B)
oznaczanych przed i po
dializie. Zależności były
wyznaczone dla 22/22 osoby
badane. Dwa przypadki
odrzucono (outliers) ze
względu na stosunkowo małą
zmianę parametrów
biochemicznych w porównaiu
z zmianą stężenia TMA
(np. TMA obniżenie 90%,
mocznik tylko 30% ).
Co wyczytaliśmy z analiz oddechu pacjentów z PChN ?
1. Wykazano zmiany składu wydychanego powietrza w grupie kontrolnej i u osób z PChN w
różnych stadiach choroby. TMA była wykryta tylko w próbkach oddechu osób z przewlekłą
niedomogą nerek. Otrzymane wyniki pozwalają proponować TMA jako marker schorzeń
nefrologicznych.
2. Węglowodory takie jak: propan, butan, pentan i heksan oznaczono w grupie kontrolnej,
jak również z PChN. Bez analizy ilościowej wykrywano także 2-metylopentan i 3-
metylopentan.
3. Wyższe wartości propanu i butanu zaobserwowano u 2 na 9 badanych osób (kobieta,
mężczyzna) w 4 stadium PChN. Bie osoby były czynnymi palaczami. Dodatkowo mężczyzna
był cukrzykiem typ2 oraz cierpiał na POCHP.
4. Średnie wartości pentanu były wyższe w grupie kontrolnej.
5. W przypadku pacjentów notowano nieco wyższe stężenia heksanu.
6. Podczas dializy obserwowano znaczne obniżenie stężenia TMA (od 60% do prawie 100%).
Wykazano również statystycznie istotną korelację z malejącym stężeniem mocznika we krwi.
(p=0.004). Słabsza zależność obserwuje się ze stężeniem kreatyniny (p=). Wyniki pozwalają
proponować oznaczaną w oddechu TMA, jako parametr wydajności dializy.
7. Wyższe średnie stężenia izoprenu były obserwowane u osób zdrowych. Tendencja
wzrostu stężenia izoprenu w oddechu podczas dializy nie wykazała istotnych statystycznie
korelacji z parametrami biochemicznymi.
8. Badania przeprowadzone w Innsbrucku przy pomocy PTR/MS, w rzeczywistym czasie
pomiaru, wykazały, że obserwowane zmiany stężenia izoprenu mogą być wynikiem zmian
hemodynamicznych układu krązeniowo- oddechowego (rzut minutowy serca, wentylacja
pęcherzykowa) [1]. [1] King, H. Koc, K. Unterkofler, P. Mochalski, A. Kupferthaler, G. Teschl, S. Teschl, H. Hinterhuber, A. Amann, Journal of Theoretical Biology, 267
(2010) 626-637
Instytut Fizyki Jądrowej
Zakład Fizykochemii
Ekosystemów
Prof. Ireneusz Śliwka
Dr Jacek Faber
Dr Beata Grabowska-Polanowska
Mgr Monika Skowron
Klinika Nefrologii UJ
Prof. Władysław Sułowicz
Dr Przemysław Miarka
Wydział Farmaceutyczny CM UJ
Zakład Radioligandów
Małopolska Wyższa Szkoła im. Dietla
Prof. Marek Stępniewski
Katedra Farmakobiologii
Dr Agata Pietrzycka
Instytut Fizyki Jądrowej
Wydział Farmaceutyczny CM UJ
Zakład Bromatologii
Dr hab. Paweł Zagrodzki
Breath Research Institute
Austrian Academy of Sciences
w Insbrucku
Prof. Dr Anton Amann
Publikacje:
B. Grabowska - Polanowska, J. Faber, M. Skowron, P. Miarka, A. Pietrzycka, P. Zagrodzki, I. Śliwka,
W. Sułowicz, M. Stępniewski, Nowe możliwości diagnostyki chorób nerek przy wykorzystaniu chromatografii
gazowej, (ang. New opportunities of renal diseases diagnostics using gas chromatography), Przegląd
Lekarski, 69 (2012) 3
B. Grabowska - Polanowska, J. Faber, M. Skowron, P. Miarka, A. Pietrzycka, I. Śliwka, A. Amann, Detection of
potential CKD marker in breath using GC/MS coupled with thermal desorption method, J. Chromatogr. A ,
1301 (2013) 179-189
Breath Analysis Summit
B. Grabowska-Polanowska, J. Faber, M. Skowron, P.
Zagrodzki, A. Pietrzycka, P. Miarka, G. Chmiel, I. Śliwka, A.
Amann, Hemodialysed patients breath profile determined by
GC/MS and TD technique, BREATH ANALYSIS Summit 2013 ‐ International Conference of Breath Research w
Saarbrücken/Wallerfangen, Germany ‐ June 9 – 12, 2013
B. Grabowska-Polanowska, J. Faber, I.Śliwka, The trace
analysis of amines in gaseous samples using GC/MS and
chosen preconcentration methods, Breath Analysis Summit
2011 – International Conference on Breath Research, Parma,
Włochy, 11-14.08.2011
B. Grabowska, P. Mochalski, Ireneusz Śliwka, Anton Amann,
Analytical problems with determination of DMA and TMA in
gaseous samples for medical diagnostic purposes - the
application of GC-MS, PTR-MS, Conference on Breath
Research, Greifswald, Niemcy, 7-8.06.2010
Projekty bilateralne z Austrią:
1. „Analiza wydychanego powietrza ukierunkowana na wykrywanie nowotworów górnych dróg oddechowych
i pokarmowych” – Projekt realizowany w ramach porozumienia o współpracy naukowej między PAN a
Austriacką Akademią Nauk w latach 2008 - 2010 - wpisany do protokołu
2. Określenie profilu oddechowego pacjentów z cukrzycą typ 2 przy zastosowaniu chromatografii gazowej ze
spektrometrem masowym (GC-MS) oraz spektrometrii mas z jonizacją przez przeniesienie protonu
(PTRMS), nr umowy 003/2012/2013/2014 8559/R12/R14
Projekt bilateralny w ramach umowy międzynarodowej o współpracy naukowej i naukowo – technicznej z
Austrią na lata 2012-2014.
3. Zgłoszony projekt: w ramach umowy międzynarodowej o współpracy naukowej i naukowo – technicznej z
Austrią na lata 2014-2015.
„Badania nad oddechowymi markerami stresu oksydacyjnego wśród pacjentów z przewlekłą chorobą nerek”
Konferencje interdyscyplinarne i medyczne:
1. B. Grabowska-Polanowska, J. Faber, M. Skowron, I. Śliwka, P. Miarka, G. Chmiel, A. Pietrzycka
Chromatographic analysis of exhaled breath as potential medical diagnostic device, "Innovative
Technologies in Biomedicine", Szpital Jana Pawła w Krakowie, 15-16 października 2013
4. P. Miarka, B. Grabowska-Polanowska, J, Faber, M. Skowron, G. Chmiel, A. Pietrzycka, P. Zagrodzki, I.
Śliwka, W. Sułowicz, Trimetyloamina nowy potencjalny marker adekwatności hemodializy, Zjazd Polskiego
Towarzystwa Nefrologicznego, Wrocław 20-22 czerwca 2013
7. P. Miarka, B. Grabowska-Polanowska, J. Faber, M. Skowron, A. Pietrzycka,P. Zagrodzki, I. Sliwka, W.
Sułowicz, American Society Nephology, Kidney Week 2012, Oct 30 - Nov 4, San Diego, CA, Gas
Chromatography: A New Opportunity of Renal Diseases Diagnostics, J. Am. Soc. Nephrol. 23: 2012, SA-
PO819, p. 830A
Per scientiam ad salutem aegroti
Dziękuję za uwagę