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