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Harnanalyse Automatisierte Hydrolyse optimiert die Harnanalyse

| Autor / Redakteur: GUIDO DEUßING* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Die LC-MS/MS erweist sich als wertvolles und effizientes Instrument bei der Bestimmung von Stoffwechselprodukten. Optimierungspotenzial findet sich allerdings in der Probenvorbereitung. Wissenschaftler haben dies nun für die automatisierte Urinanalyse überaus effektiv umgesetzt.

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Abb.1: Urinproben, behandelt mit unterschiedlichen Beta-Glucuronidase-Enzymen: Helix-Pomatia (a), Albalone (b) und rekombinantes Protein (c). Das von Oscar G. Cabrices und Kollegen gewählte Enzym (c) ermöglichte die Injektion der Proben gemäß der „Prep-and-Shoot“-Vorgabe, ohne sie unmittelbar vorher noch einmal zentrifugieren zu müssen.
Abb.1: Urinproben, behandelt mit unterschiedlichen Beta-Glucuronidase-Enzymen: Helix-Pomatia (a), Albalone (b) und rekombinantes Protein (c). Das von Oscar G. Cabrices und Kollegen gewählte Enzym (c) ermöglichte die Injektion der Proben gemäß der „Prep-and-Shoot“-Vorgabe, ohne sie unmittelbar vorher noch einmal zentrifugieren zu müssen.
(Bild: Gerstel)

Die Harnblase erweist sich als Sammelbecken einer Vielzahl physiologisch interessanter Information, die Rückschlüsse auf Prozesse im Körperinnern zulassen. Bereits im Altertum versuchten die Ärzte durch die als Harnschau bezeichnete Urinbetrachtung Aufschluss zu erlangen, über eine „unharmonische Mischung der Körpersäfte Schleim, Blut, gelbe und schwarze Galle, auf die man zur damaligen Zeit jede innere Erkrankung zurückführte“ [1]. Die Sachlage ist, wie man mittlerweile weiß, komplizierter.

Wie Nährstoffe werden Medikamente, Toxine, Drogen oder Dopingmittel, die man dem Organismus zuführt, metabolisiert, sprich: umgewandelt und bioverfügbar gemacht. Im Zuge dessen fallen Abbauprodukte an, die ihrer unpolaren bzw. lipophilen Molekülstruktur wegen nicht hinreichend wasserlöslich sind und folglich nicht mit dem Harn oder Stuhl aus dem Körper ausgeschieden werden können. Eine Akkumulation dieser Stoffe würde Lebensgefahr bedeuten.

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Dass es soweit nicht kommt, dafür sorgt die Leber. Sie ist zur Biotransformation schwer wasserlöslicher Verbindungen in der Lage. Toxine, Arzneimittel-, Drogen- und Dopingwirkstoffe sowie auch körpereigene Verbindungen wie die Steroidhormone oder das Bilirubin – sie alle werden in der Leber enzymatisch katalysiert durch Bindung an Glucuronsäure zu Glucuroniden umgewandelt; die Konjugate sind wasserlöslich und lassen sich über Galle und Niere ausscheiden.

Hydrolyse der Konjugate erforderlich

Um herauszufinden, etwa im Rahmen pharmakokinetischer Studien, auf welche Weise der menschliche Organismus Arzneimittel oder Drogen umwandelt und abbaut, sind sowohl die im Urin vorliegenden freien Verbindungen als auch deren biotransformierte wasserlösliche Konjugate zu bestimmen. Üblich und weit verbreitet ist die enzymatische Hydrolyse der Konjugate in ihre Ausgangsform, deren Gesamtmenge im Anschluss erfasst wird und Aufschluss bietet. Ähnlich verfährt man im forensisch-toxikologischen Labor bei der Untersuchung einer möglichen länger währenden Drogenintoxikation. Der als enzymatische Hydrolyse bezeichnete Schritt ist, so man ihn manuell ausführt, durchaus arbeits- und zeitintensiv, beinhaltet er doch herkömmlicherweise neben der Hydrolyse zahlreiche Arbeitsschritte wie Dosieren von Lösungen, Zentrifugieren der Probe, Aufreinigen der Extrakte, Anreichern der Analyten bis zur Injektion der Probe ins LC-MS/MS-System. Um die Effizienz der Analyse und den Probendurchsatz zu steigern sowie die Zahl möglicher Fehlerquellen zu minimieren und das Berichtswesen zu verbessern, empfehlen Experten, die Hydrolyse zu automatisieren. Ebendies haben Applikationsexperten um Oscar G. Cabrices von der Firma Gerstel getan [2].

(ID:43020801)