Optimización de un método analítico para la determinación de Ca, Cu, Fe, Mg Y Zn en suero sanguíneo mediante espectroscopia de emisión óptica con plasma de acoplamiento inductivo y su aplicación a pacientes con síndrome de fibromialgia |  Optimization of an analytical method for the determination of Ca, Cu, Fe, Mg and Zn in blood serum by inductively coupled plasma optical emission spectrometry and its application to patients with fibromyalgia syndrome

Anara González-Carías; Pablo Carrero; Luisa Rojas de Astudillo; Norma Conquista; Ana Ruotolo; José Luis Prin

Optimización de un método analítico para la determinación de Ca, Cu, Fe, Mg Y Zn en suero sanguíneo mediante espectroscopia de emisión óptica con plasma de acoplamiento inductivo y su aplicación a pacientes con síndrome de fibromialgia | Optimization of an analytical method for the determination of Ca, Cu, Fe, Mg and Zn in blood serum by inductively coupled plasma optical emission spectrometry and its application to patients with fibromyalgia syndrome

Anara González-Carías, Pablo Carrero, Luisa Rojas de Astudillo, Norma Conquista, Ana Ruotolo, José Luis Prin

Resumen

La etiología de la fibromialgia (SFM) es aún desconocida y controversial. Algunas hipótesis sugieren que un desequilibrio en las concentraciones de los bioelementos en los tejidos y fluidos biológicos del cuerpo humano podría ser un cofactor de riesgo. El objetivo de este estudio fue el desarrollo de una metodología analítica para la determinación por espectroscopia de emisión óptica con plasma de acoplamiento inductivo de las concentraciones séricas de los elementos Ca, Cu, Fe, Mg y Zn en 49 pacientes adultos con diagnóstico de SFM y su comparación con un grupo control. Las condiciones robustas del plasma se establecieron empleando como criterio práctico la relación Mg II 280 nm/Mg 285 nm. Las características analíticas fueron evaluadas a través de la linealidad, límites de detección, límites de cuantificación, precisión y estudios de recuperación. Los pacientes con fibromialgia mostraron niveles significativamente más bajos de calcio (82,3 mg L^-1), cobre (0,90 mg L^-1), hierro (1,23 mg L^-1), y cinc (0,71 mg L^-1) en comparación con el grupo control, mientras que, los niveles de magnesio no presentaron diferencias significativas entre ambos grupos. Aunque los niveles de los analitos en estudio estuvieron dentro de los valores de referencia para personas sanas, la investigación sugiere que los niveles disminuidos de calcio, cobre, hierro y cinc estarían relacionados con la fisiopatología de la enfermedad.

Palabras clave: ICP-OES, calcio, cobre, cinc, hierro, magnesio.

ABSTRACT

The etiology of fibromyalgia syndrome (FMS) is still unknown and controversial. Some hypotheses suggest that an imbalance of the concentration of bioelements in the tissues and in the biological fluids of the human body could be a risk cofactor. The aim of this study was to develop an analytical methodology for the determination of Ca, Cu, Fe, Mg and Zn by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES) in blood serum of 49 adult patients with FMS and its comparison with a control group. Robust conditions of plasma were established using the practical criterion of Mg II 280 nm/Mg 285 nm ratio. The analytical figures of merit were evaluated by means of linearity, limit of detection, limit of quantification, precision and accuracy through recovery studies. With respect to the control group, patients with fibromyalgia showed significantly lower levels of calcium (82.3 mg L^-1), copper (0.90 mg L^-1), iron (1.23 mg L^-1), and zinc (0.71 mg L^-1), while, there were no significant differences in magnesium levels between the two groups. Although the levels of the analytes under study were within the reference values for healthy people, the research suggests that the decreased levels of calcium, copper, iron and zinc would be related to the pathophysiology of the disease.

Key words: ICP-OES, calcium, copper, zinc, iron, magnesium.

Referencias

ABELES A, PILLINGER M, SOLITAR B, ABELES M. 2007. Narrative review: the pathophysiology of fibromyalgia. Ann. Intern. Med. 146(10):726-734.

AL-KHALIFA I, HASSAN M, AL-DERI S, GORIAL F. 2016. Determination of some essential & Non-essential metals in patients with fibromyalgia syndrome (FMS). IJTPR. 8(5):306-311.

BAGIS S, TAMER L, SAHIN G, BILGIN R, GULER H, ERCAN B, ERDOGAN C. 2005. Free radicals and antioxidants in primary fibromyalgia: An oxidative stress disorder? Rheumatol. Int. 25(3):188-190.

BRENNER I, ZANDER A. 2000. Axially and radially viewed inductively coupled plasmas-a critical review. Spectrochim. Acta Part B. 55(8):1195-1240.

BAZZICHI L, GIANNACCINI G, BETTI L, FABBRINI L, SCHMID L, PALEGO L, GIACOMELLI C, ROSSI A, GIUSTI L, DE FEO F, GIULIANO T, MASCIA G, BOMBARDIERI S, LUCACCHINI A. 2008. ATP, calcium and magnesium levels in platelets of patients with primary fibromyalgia. Clin. Biochem. 41(13):1084-1090.

CARIDE M, ROJAS L, GONZÁLEZ A, PEÑA L, RUOTOLO A, MÁRQUEZ Y, SOLANO L. 2014. Niveles séricos de magnesio, hierro y cobre en la población de adultos de Ciudad Bolívar, estado Bolívar, Venezuela. Saber. 26(1):25-32.

CAROLI S, ALIMONTI A, FEMMINE D, PETRUCCI F, SENOFONTE O, VIOLANTE N, MENDITTO A, MORISI G, MENOTTI A, FALCONIERI P. 1992. Role of inductively coupled plasma atomic emission spectrometry in the assessment of reference values for trace elements in biological matrices. J. Anal. At. Spectrom. 1992(7):859-864.

CASTRO N. 2008. Fibromialgia y comorbilidad. Med. Leg. Costa Rica. 25(1):67-72.

CNER (CENTRO NACIONAL DE ENFERMEDADES REUMÁTICAS). 2011. Reporte asistencial y reporte epidemiológico, año 2011. Centro Nacional de Enfermedades Reumáticas, Venezuela. Disponible en línea en: http://www.cner.org.ve/paginas/Indice_registro.htm. (Acceso 15.09.2016).

CORDERO M, DE MIGUEL M, MORENO A. 2011. La disfunción mitocondrial en la fibromialgia y su implicación en la patogénesis de la enfermedad. Med. Clin. 136(6):252-256.

DENNAUD J, HOWES A, POUSSEL E, MERMET JM. 2001. Study of ionic-to-atomic line intensity ratios for two axial viewing-based inductively coupled plasma atomic emission spectrometers. Spectrochim. Acta Part B. 56(1):101-112.

FARO M, SÁEZ-FRANCÀS N, CASTRO-MARRERO J, ALISTE L, COLLADO A, ALEGRE J. 2014. Impacto de la fibromialgia en el síndrome de fatiga crónica. Med. Clin. 142(12):519-525.

GARAIGORDOBIL M, GOVILLARD L. 2013. Fibromialgia: Discapacidad funcional, autoestima y perfil de personalidad. Informació Psicològica. 106(4):4-16.

GONZÁLEZ A, HERRADOR M. 2007. A practical guide to analytical method validation, including measurement uncertainty and accuracy profiles. Trends. Anal. Chem. 26(3):227-238.

GONZÁLEZ J, COCHO JA. 2002. Metodología recomendada para la medición del contenido de cobre en especímenes biológicos. Química Clínica. 21(2):62-66.

GONZÁLEZ M, LANDERO R, GARCÍA-CAMPAYO J. 2010. Fibromialgia: relación de síntomas somáticos, burnout e impacto de la enfermedad. C. Med. Psicosom. 93/94:16-21.

GRANADOS Y, CEDEÑO L, ROSILLO C, BERBIN S, AZOCAR M, MOLINA M, LARA O, SÁNCHEZ O, SÁNCHEZ G, PELÁEZ-BALLESTA I. 2015. Prevalence of musculoskeletal disorders and rheumatic diseases in an urban community in Monagas state, Venezuela: a COPCORD study. Clin. Rheumatol. 34(5):871-877.

GREEN J. 1996. A Practical Guide to Analytical Method Validation. Anal. Chemi. 68(9):305A-309A.

HERRERO E, VIGIL A. 2003. Metodología recomendada para la medición del contenido de zinc en especímenes biológicos. Química Clínica. 22(1):13-18.

ISAAC M, FRANCA P, RAFAEL R, ALONSO, GABRIELA P, MARIA L. 2013. Sleep disorders in Venezuelan fibromyalgia patients. Sleep. Med. 14(Suppl. 1):e165-e238.

IUPAC (INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY). 2014. Compendium of Chemical Terminology. 2nd Edition. Disponible en línea en: https://goldbook.iupac.org/pdf/ goldbook.pdf (Acceso 02.05.2017).

JWALYERTTANIÁN A, MONTEROLA L. 2014. Fibromialgia. Aspectos clínicos y discapacidades reportadas. SVMFYR. 2:6-15.

KASIM A. 2011. Calcium, magnesium and phosphorous levels in serum of Iraqi women with fibromyalgia. Iraqi. J. Pharm. Sci. 20(2):34-37.

LI G, BROCKMAN J, LIN S, ABNET C, SCHELL L, ROBERTSON J. 2012. Measurement of the trace elements Cu, Zn, Fe, and Mg and the ultratrace elements Cd, Co, Mn, and Pb in limited quantity human plasma and serum samples by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry. Am. J. Anal. Chem. 3(9):646-650.

LOWE J, YELLIN J, HONEYMAN G. 2006. Female fibromyalgia patients: lower resting metabolic rates than matched healthy controls. Med. Sci. Monit. 12(7):CR282–289.

MADER R, KOTON Y, BUSKILA D, HERER P, ELIAS M. 2012. Serum iron and iron stores in non-anemic patients with fibromyalgia. Clin. Rheumatol. 31(4):595-599.

MAES M, VANDOOLAEGHE E, NEELS H, DEMEDTS P, WAUTERS A, MELTZER H, ALTAMURA C, DESNYDER R. 1997. Lower serum zinc in major depression is a sensitive marker of treatment resistance and of the immune/inflammatory response in that illness. Biol. Psychiatry. 42(5):349-358.

MAES M, MIHAYLOVA I, DE RUYTER M. 2006. Lower serum zinc in chronic fatigue syndrome (CFS): Relationships to immune dysfunctions and relevance for the oxidative stress status in CFS. J. Affect. Disord. 90(2-3):141-147.

MAGALDI M, MOLTONI L, BIASI G, MARCOLONGO R. 2000. Role of intracellular calcium ions in the physiopathology of fibromyalgia syndrome. Boll. Soc. Ital. Biol. Sper. 76(1-2):1-4.

MAGNUSSON B, ÖRNEMARK U (eds.) 2014. Eurachem Guide: The Fitness for Purpose of Analytical Methods-A Laboratory Guide to Method Validation and Related Topics, EURACHEM Working Group, Middlesex, United Kingdom. Disponible en línea en: https://www.eurachem.org/images/stories/Guides/pdf/MV_guide_2nd_ed_EN.pdf. (Acceso 10.06.2017).

MARQUES A, SANTO A, BERSSANETI A, MATSUTANI L, YUAN S. 2017. Prevalence of fibromyalgia: literatura review update/A prevalencia de fibromialgia: atualização da revisão de literatura. Rev. Bras. Reumatol. 57(4):356-363.

MAZZIOTTA D, CORRÊA J. 2005. Control de calidad. In: FERNÁNDEZ C, MAZZIOTTA D. (Eds). Gestión de la calidad en el laboratorio clínico, Ed. Médica Panamericana, Buenos Aires, Argentina, pp. 371-407

MEDINA O, RICO G, OLIVEROS L, SÁNCHEZ-MORA N. 2013. Uso de agomelatina como tratamiento coadyuvante en la fibromialgia. Reumatol. Clin. 9(5):328-329.

MERMET J. 1991. Use of magnesium as a test element for inductively coupled plasma atomic emission spectrometry diagnostics. Anal. Chim. Acta. 250:85-94.

MŁYNIEC K, LINZI C, GOMEZ I, PYTKA K, BUDZISZEWSKA B, NOWAK G. 2014. Essential elements in depression and anxiety. Part I. Pharmacol. Rep. 66(4):534-544.

ORTANCIL O, SANLI A, ERYUKSEL R, BASARAN A, ANKARALI H. 2010. Association between serum ferritin level and fibromyalgia syndrome. Eur. J. Clin. Nutr. 64(3):308-312.

PAMUK G, PAMUK Ö, SET T, HARMANDAR O, YESIL N. 2008. An increased prevalence of fibromyalgia in iron deficiency anemia and thalassemia minor and associated factors. Clin. Rheumatol. 27(9):1103-1108.

PUCCIO F, ROJAS R, MOSQUERA I, HERNÁNDEZ A, MOSQUERA A, JAUA L, LIZARRATE M, CIFARRELI D, REYES R. 2013. Food allergy is an important diseases associated to fibromyalgia. Clin. Transl. Allergy. 3(Suppl 3):P120.

RAHIL-KHAZEN R, BOLAN B, ULVIK R. 2000. Trace element reference values in serum determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. Clin. Chem. Lab. Med. 38(8):765-772.

RODRÍGUEZ A, LUNA B, MARTÍN L, MOSQUERA J, ZALDÍVAR M. 2005. Validación de un método de determinación de Na, K, Cd, Pb y Hg por Espectrometría de Absorción Atómica en policosanol y extracto purificado de cera de caña. Revista CENIC. Ciencias Químicas. 36(1):9-14.

ROMERO X. 2007. Efectos de matriz en espectrometría de emisión atómica con plasma inductivamente acoplado y el uso de la relación de intensidad Mg 280 nm/Mg I 285 nm. Ciencia. 15(1):122-132.

ROSBORG I, HYLLÉN E, LIDBECK J, NIHLGÅRD, GERHARDSSON. 2007. Trace element pattern in patients with fibromyalgia. Sci. Total. Environ. 385(1-3):20-27.

SAKARYA S, AKYOL Y, BEDIR A, CANTURK F. 2011. The relationship between serum antioxidant vitamins, magnesium levels, and clinical parameters in patients with primary fibromyalgia syndrome. Clin. Rheumatol. 30(8):1039-1043.

SEFEROGLU B, BAYKAL T, ALTAS E, SENEL K. 2014. Trace element profile in patients with fibromyalgia syndrome. Ann. Phys. Rehabil. Med. 57(Suppl 1):e261.

SENDUR O, TASTABAN E, TURAN Y, ULMAN C. 2008. The relationship between serum trace element levels and clinical parameters in patients with fibromyalgia. Rheumatol. Int. 28(11):1117-1121.

SENER U, UCOK K, ULASLI A, GENC A, KARABACAK H, COBAN N, SIMSEK H, CEVIK H. 2016. Evaluation of health-related physical fitness parameters and association analysis with depression, anxiety, and quality of life in patients with fibromyalgia. Int. J. Rheum. Dis. 19(8):763-772.

SIFUENTES-GIRALDO W, MORELL-HITA J. 2017. Fibromialgia. Medicine. 12(27):1586-1596.

SILVA J, BACCAN N, NÓBREGA J. 2003. Analytical performance of an inductively coupled plasma optical emission spectrometry with dual view configuration. J. Braz. Chem. Soc. 14 (2):310-315.

TREVIZAN L, VIEIRA E, NOGUEIRA A, NÓBREGA J. 2005. Use of factorial design for evaluation of plasma conditions and comparison of two liquid sample introduction system for an axially viewed inductively coupled plasma optical emission spectrometer. Spectrochim. Acta Part B. 60(5):575-581.

WILTSCHE H, WINKLER M, TIRK P. 2015. Matrix effects of carbon and bromine in inductively coupled plasma optical emission spectrometry. J. Anal. At. Spectrom. 30(10):2223

-2234.