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Identification of biomarkers on kidney failure by Raman spectroscopy
Journal of Raman Spectroscopy ( IF 2.4 ) Pub Date : 2021-07-28 , DOI: 10.1002/jrs.6210 Shokhid Gulyamov 1 , Maftuna Shamshiddinova 1 , Woo‐Hyun Bae 1 , Yun Cheol Park 2 , Hyo Jin Kim 2 , Won‐Bo Cho 3 , Yong‐Moon Lee 1
Journal of Raman Spectroscopy ( IF 2.4 ) Pub Date : 2021-07-28 , DOI: 10.1002/jrs.6210 Shokhid Gulyamov 1 , Maftuna Shamshiddinova 1 , Woo‐Hyun Bae 1 , Yun Cheol Park 2 , Hyo Jin Kim 2 , Won‐Bo Cho 3 , Yong‐Moon Lee 1
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Chronic kidney disease (CKD) is a global health problem. Our study employed Raman spectroscopy for the first time to analyze potential biomarker such as tryptophan (Trp) on kidney failure and show the difference between normal and CKD groups. Adenine model of CKD characterized most of the physiological changes observed in human CKD. For that, 6-week-old Wistar male rats were assigned to the two groups: the control group, 0.5% carboxymethyl cellulose (CMC) was administered; the CKD group, adenine was administered to rats at a dose 600 mg/kg for 10 days. The Raman spectra were obtained in the spectral range of 100–2500 cm−1. The excitation source was 532 nm, the laser power was ~40 mW, and the analyzed tissue area was 10.02 × 82.12 μm2. The results showed a significant reduction in the case of Raman peak intensities at 748, 1359, 1554, and 1636 cm−1, which can be assigned as Trp. Moreover, it was shown that tyrosine at 1169 cm−1 and phenylalanine at 1001 cm−1 decreased in the CKD group. Trp and kynurenine (Kyn) levels in kidney tissue and plasma were analyzed by using the high-performance liquid chromatography (HPLC). The Trp concentrations in plasma and kidney tissue significantly decreased in CKD 7.4 μg/ml and 0.1 μg/mg, respectively. However, Kyn level was not a statistically significant change in kidney tissue. In this work, we showed that Raman spectroscopy usage in CKD model and Raman spectroscopy can be considered a promising technique for semi-quantitative analysis of potential biomarkers such as phenylalanine, tyrosine, and Trp of renal function because of the little or no need for sample preparation, and it is easily observing several biomarkers at the same time. The utilization of multivariate analysis method, such as partial least square analysis can be considered as a promising tool for the discrimination of control and CKD groups.
中文翻译：
拉曼光谱法鉴定肾功能衰竭的生物标志物
慢性肾病 (CKD) 是一个全球性的健康问题。我们的研究首次使用拉曼光谱来分析潜在的生物标志物，例如色氨酸 (Trp) 对肾衰竭的影响，并显示正常组和 CKD 组之间的差异。CKD 的腺嘌呤模型表征了在人类 CKD 中观察到的大部分生理变化。为此，将 6 周龄的 Wistar 雄性大鼠分为两组：对照组，给予 0.5% 羧甲基纤维素 (CMC)；CKD组，腺嘌呤以600mg/kg的剂量给药于大鼠10天。拉曼光谱在100-2500 cm -1的光谱范围内获得。激发源为 532 nm，激光功率为 ~40 mW，分析的组织面积为 10.02 × 82.12 μm 2. 结果显示，在 748、1359、1554 和 1636 cm -1处的拉曼峰强度显着降低，可以指定为 Trp。此外，还表明 1169 cm -1处的酪氨酸和 1001 cm -1处的苯丙氨酸CKD 组降低。使用高效液相色谱 (HPLC) 分析肾组织和血浆中的色氨酸和犬尿氨酸 (Kyn) 水平。CKD 血浆和肾组织中的色氨酸浓度分别显着降低 7.4 μg/ml 和 0.1 μg/mg。然而，Kyn 水平在肾组织中没有统计学意义的变化。在这项工作中，我们表明拉曼光谱在 CKD 模型和拉曼光谱中的使用可以被认为是半定量分析潜在生物标志物的有前途的技术，如苯丙氨酸、酪氨酸和肾功能的 Trp，因为很少或不需要样品准备，并且很容易同时观察多个生物标志物。利用多元分析方法，
更新日期：2021-07-28
中文翻译：
拉曼光谱法鉴定肾功能衰竭的生物标志物
慢性肾病 (CKD) 是一个全球性的健康问题。我们的研究首次使用拉曼光谱来分析潜在的生物标志物，例如色氨酸 (Trp) 对肾衰竭的影响，并显示正常组和 CKD 组之间的差异。CKD 的腺嘌呤模型表征了在人类 CKD 中观察到的大部分生理变化。为此，将 6 周龄的 Wistar 雄性大鼠分为两组：对照组，给予 0.5% 羧甲基纤维素 (CMC)；CKD组，腺嘌呤以600mg/kg的剂量给药于大鼠10天。拉曼光谱在100-2500 cm -1的光谱范围内获得。激发源为 532 nm，激光功率为 ~40 mW，分析的组织面积为 10.02 × 82.12 μm 2. 结果显示，在 748、1359、1554 和 1636 cm -1处的拉曼峰强度显着降低，可以指定为 Trp。此外，还表明 1169 cm -1处的酪氨酸和 1001 cm -1处的苯丙氨酸CKD 组降低。使用高效液相色谱 (HPLC) 分析肾组织和血浆中的色氨酸和犬尿氨酸 (Kyn) 水平。CKD 血浆和肾组织中的色氨酸浓度分别显着降低 7.4 μg/ml 和 0.1 μg/mg。然而，Kyn 水平在肾组织中没有统计学意义的变化。在这项工作中，我们表明拉曼光谱在 CKD 模型和拉曼光谱中的使用可以被认为是半定量分析潜在生物标志物的有前途的技术，如苯丙氨酸、酪氨酸和肾功能的 Trp，因为很少或不需要样品准备，并且很容易同时观察多个生物标志物。利用多元分析方法，
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