Experimental Investigation About Impact of Radioactivity on Blood Aminoacid Concentration Measured Through LC-MS / MS Method

Abstract

Background: In order to avoid complications in congenital metabolic disorders, blood amino acid measurement should be done with LC-MS/MS, which is relatively cheap, reliable and reference method. The concentration of these tests can be affected by many molecules found in the blood matrix. It is not known how radionuclide molecules affect blood amino acid levels in metabolic disorders. The aim of this article is to investigate the effect of interference of Tc99m radionuclide radioactivities on amino acids measured by LC-MS/MS.

Material and Methods: 50 μL of the level 2 amino acid control solution was taken and 10 μL of Tc99m solution was added to perform the interference study. Supernatant was measured through LC- MS/MS instrument. Measurement of supernatant solution was repeated for 1 hour.

Results: False negative results were obtained between (–)0,2% and (-)100% in blood concentrations of norvaline, sarcosine, phenylalanine, alanine, threonine, alloisoleucine, isoleucine, methionine, tyrosine, leucine, 1-methylhistidine, cystathionine, 3-aminoisobutyric acid, carnosine, valine, glutamine, orthophospho-1-serine, glycine, gamma aminobutyric acid (GABA), 2-aminoadipic acid, and cystine. When the measurement was repeated from the control solution after 1 hour, all amino acid results were deviated from the target value in the range of (-)100% to (+)544%. Deviation from (-)138.5% to (+)170% was observed depending on the change in radioactivity in the repeated measurement from the same control solution.

Conclusion: In metabolic disorders, measurement of the blood amino acid level after a scintigraphy monitorizing may cause false negative or false positive results. False negative results increase the risk of developing complications and sequel in patients. False positive results lead to unnecessary hospitalization. In order to prevent the radioactivity interference, amino acid measurements should not be performed immediately after radionuclid injection.

Keywords

• Aminoacid,Radioactivity Interference,Metabolic disorder

LC-MS/MS Yönteminde Radyoaktivitenin Aminoasit Sonuçlarına Etkisinin Deneysel Araştırılması

Abstract

Amaç: Konjenital metabolik hastalıklarda komplikasyonların ortaya çıkmaması için kan amino asit ölçümünün nispeten ucuz, güvenilir ve referans metod olan LC-MS/MS ile yapılması gerekir. Bu testlerin konsantrasyonu kan matriksinde bulunan birçok molekülden etkilenebilir. Diagnostik amaçlı kullanılan radyonüklidlerin metabolik hastalıklarda kan amino asit düzeylerini nasıl etkilediği bilinmemektedir. Bu çalışmanın amacı Tc99m radyonüklidinden kaynaklı pozitronların LC-MS/MS ile ölçülen amino asitler üzerindeki interferans etkisinin deneysel olarak araştırılmasıdır.

Materyal ve Metod: Seviye 2 amino asit kontrol solüsyonundan 50 uL alındı üzerine 10 uL Tc99m solüsyonu eklenerek interferans çalışması yapıldı. Süpernatant LC-MS/MS cihazında okutuldu. Tc99m içerikli aynı solüsyon 1 saat boyunca radyoaktivitenin azalması beklenerek ölçüm tekrarlandı.

Bulgular: Norvalin, sarkozin, fenilalanin, alanin, treonin, alloizolösin, izolösin, metiyonin, tirozin, lösin, 1-metilhistidin, sistatiyonin, 3-aminoizobütirik asit, karnozin, valin, glutamin, ortofosfo-l-serin, glisin, gama aminobütirik asit, 2-aminoadipik asit ve sistin testlerinde %(-)0,2 - %(-)100 oranları arasında yanlış negatif sonuçlar elde edildi. 1 saat bekletilen kontrol solüsyonundan tekrar ölçüm yapıldığında 44 analit düzeyinde %(-)100 - %(+)544 arasında değişen oranlarda hedef değerden sapma gözlendi. Aynı kontrol solüsyonundan yapılan tekrarlı ölçümde radyoaktivite değişimine bağlı olarak %(-)138,5 - %(+)170 oranları arasında sapma gözlemlendi.

Sonuç: Metabolik hastalıklarda, sintigrafi sonrası amino asit kan düzeyinin ölçülmesi, farkında olunmadan yanlış düşük veya yüksek sonuçlara neden olabilir. Yanlış negatif sonuçlar hastalarda komplikasyon gelişme ve sekel kalma riskini arttırabilmektedir. Yanlış pozitif sonuçlar hastanın hastanede gereksiz yatış endikasyonuna ve ebeveynlerde artan psikolojik strese neden olabilmektedir. Radyoaktivite interferansının önlenmesi için LC-MS/MS cihazlarında yapılacak kan amino asit ölçümleri radyonüklid enjeksiyonundan hemen sonra yapılmamalıdır.

Keywords

• Aminoasit,Radyoaktif İnterferans,Metabolik hastalık

References

1. 1. Ombrone D, Giocaliere E, Forni G, Malvagia S, la Marca G. Expanded newborn screening by mass spectrometry: new tests, future perspectives. Mass spectrometry reviews. 2016;35(1):71-84.
2. 2. Saudubray J-M, Baumgartner MR, Walter JH. Inborn metabolic diseases: diagnosis and treatment: Springer; 2016.
3. 3. Johnson JV, Yost RA, Kelley PE, Bradford DC. Tandem-in-space and tandem-in-time mass spectrometry: triple quadrupoles and quadrupole ion traps. Analytical chemistry. 1990;62(20):2162-72.
4. 4. Wang S, Cyronak M, Yang E. Does a stable isotopically labeled internal standard always correct analyte response?: A matrix effect study on a LC/MS/MS method for the determination of carvedilol enantiomers in human plasma. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis. 2007;43(2):701-7.
5. 5. Tang L, Kebarle P. Dependence of ion intensity in electrospray mass spectrometry on the concentration of the analytes in the electrosprayed solution. Analytical chemistry. 1993;65(24):3654-68.
6. 6. Kim H-J, Kang J-S. Matrix effects: Hurdle for development and validation of bioanalytical LC–MS methods in biological samples analyses. Biodesign. 2016;4:46-58.
7. 7. Patel D. Matrix effect in a view of LC-MS/MS: an overview. Int J Pharm Bio Sci. 2011;2:559-64.
8. 8. Weijs PJ, Cynober L, DeLegge M, Kreymann G, Wernerman J, Wolfe RR. Proteins and amino acids are fundamental to optimal nutrition support in critically ill patients. Critical care. 2014;18(6):591.

9. 9. Pourfarzam M, Zadhoush F. Newborn Screening for inherited metabolic disorders; news and views. Journal of research in medical sciences: the official journal of Isfahan University of Medical Sciences. 2013;18(9):801.
10. 10. Huang Y, Shi R, Gee W, Bonderud R. Matrix effect and recovery terminology issues in regulated drug bioanalysis. Bioanalysis. 2012;4(3):271-9.
11. 11. King R, Bonfiglio R, Fernandez-Metzler C, Miller-Stein C, Olah T. Mechanistic investigation of ionization suppression in electrospray ionization. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 2000;11(11):942-50.
12. 12. Gurian EA, Kinnamon DD, Henry JJ, Waisbren SE. Expanded newborn screening for biochemical disorders: the effect of a false-positive result. Pediatrics. 2006;117(6):1915-21.
13. 13. Waisbren SE, Albers S, Amato S, Ampola M, Brewster TG, Demmer L, et al. Effect of expanded newborn screening for biochemical genetic disorders on child outcomes and parental stress. Jama. 2003;290(19):2564-72.