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Amino acid neurotransmitters are responsible for many physiological and pathological processes, and their cerebral concentrations respond to external influences such as the light-dark cycle and to the synthesis, release, and recapture rhythms and form part of the biochemical relationships derived from excitatory-inhibitory (E/I), glutamine-glutamate sum (GLX), glutamatergic processing (glutamine-glutamate ratio) and excitotoxic indexes. The changes in these variables during a 24-h period (1 day) are important because they allow organisms to adapt to external stimuli and form part of physiological processes. Under pathological conditions, the damage produced by acute events may depend on diurnal variations. Therefore, it is important to analyze the extracellular levels of amino acids as well as the above-mentioned indexes over a 24-h period. We focused on determining the cerebrospinal fluid levels of different amino acid neurotransmitters, and the E/I, GLX, glutamatergic processing and excitotoxic indexes, determined by microdialysis over a 24-h cycle. Our results showed significant changes during the 24-h light/dark cycle. Specifically, we found increments in the levels of glutamate (325%), GABA (550%), glutamine (300%), glycine (194%), alanine (304%) and the GLX index (263%) throughout the day, and the maximum levels of glutamate, glutamine, glycine, and alanine were obtained during the last period of the light period. In conclusion, the concentration of some amino acid neurotransmitters and the GLX index show variations depending on the light-dark cycle.

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The determination of the concentrations of l-amino acids in cerebrospinal fluid (CSF) has been used to gain biochemical insight into central nervous system disorders. This paper describes a microwave-assisted derivatization (MAD) method using N,O-bis-(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (BSTFA) as a derivatizing agent for determining the concentrations of l-amino acids in human CSF by gas chromatography with mass spectrometry (GC/MS). The experimental design used to optimize the conditions showed that the optimal derivatization time was 3min with a microwave power of 210W. The method showed good performance for the validation parameters. The sensitivity was very good, with limits of detection (LODs) ranging from 0.01µmolL(-1) to 4.24µmolL(-1) and limits of quantification (LOQs) ranging from 0.02 to 7.07µmolL(-1). The precision, measured using the relative standard deviation (RSD), ranged from 4.12 to 15.59% for intra-day analyses and from 6.36 to 18.71% for inter-day analyses. The coefficients of determination (R(2)) were above 0.990 for all amino acids. The optimized and validated method was applied to the determination of amino acid concentrations in human CSF.

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Citrulline and nitric oxide (NO) are synthesized by NO synthase (NOS) in a 1:1-stoichiometry. In this study, we determined by HPLC arginine and citrulline concentrations by fluorescence detection and nitrate levels by UV absorbance detection in the cerebrospinal fluid (CSF) from patients with acute hydrocephalus that underwent ventricular drainage. We found increased citrulline concentration (50.6+/-17.2 versus 20.9+/-2.0 microM) and decreased arginine/citrulline molar ratio (0.42+/-0.11 versus 1.12+/-0.16) in hydrocephalus patients, while arginine and nitrate concentrations and citrulline/nitrate molar ratio remained with little change. Citrulline has been determined as a marker of NOS activity in some studies, but it remains to be determined the extent at which this statement holds true, since other biochemical pathways also regulate the concentration of this amino acid. Our results suggest that citrulline is primarily synthesized from NOS in acute hydrocephalus. The evaluation of sample deproteinization by addition of methanol for the analysis of amino acids in CSF is also reported.

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Twenty-one amino acids were determined in serum and cerebrospinal fluid of 12 patients with endemic, and in the cerebrospinal fluid of 22 patients with epidemic optic neuropathy. For the endemic patients, there was a decrease in aspartate and taurine in the serum with respect to controls. The ratios aspartate/taurine and taurine/valine were decreased, and glutamate/taurine was increased in the serum. Some of the altered amino acid ratios indicate preponderance of excitatory to inhibitory molecules. The ratio with valine corresponded to the decrease in taurine and the maintenance of valine concentration, an amino acid related to anthropometric parameters. A typical malnutrition pattern was not observed, as the levels of essential amino acids were not significantly modified. In the cerebrospinal fluid there were increases in aspartate, glutamate and threonine, the first two probably indicating a neurodegenerative disorder or some type of metabolic alteration, primary or secondary to the disease. The increase in threonine could be related to lipid metabolism, but it is not clear at present. A wide variety of amino acid ratios were increased in the cerebrospinal fluid of patients with endemic optic neuropathy, mainly pointing to an excitatory condition and some metabolic alterations. In the cerebrospinal fluid of patients with epidemic optic neuropathy there was an increase in aspartate and glutamate, and increase in glutamate/taurine, glutamate/glycine, and gamma-aminobutyric acid/glycine ratios. Interesting differences were also observed between patients from different periods of time, but with the same clinical features, and the modifications of amino acid concentrations in the cerebrospinal fluid, such as glutamine, threonine and tryptophan. The present results indicate a disorder in the metabolism of amino acids, support a specific deficit, especially for taurine, an imbalance between excitatory and inhibitory amino acids, and a possible relation to viral infections.

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Se estudió el patrón de aminoácidos en suero y líquido cefalorraquídeo (LCR) de 12 y 8 pacientes respectivamente, con neuropatía óptica epidémica diagnosticada entre 1995-1997 (período endémico). Además se estudió el LCR de 16 pacientes diagnosticados durante la epidemia (1992). El análisis de aminoácidos en suero y LCR se llevó a cabo por cromatografía líquida de alta resolución con detección fluorescente, previa derivatización con aldehído ortoftálico. Al igual que en el estudio anterior, no se observaron deficiencias importantes de los aminoácidos esenciales en el suero de los pacientes estudiados, aunque se encontraron concentraciones menores de treonina, ácido aspártico y taurina en el suero de los pacientes con neuropatía óptica epidémica diagnosticada en el período endémico. La taurina desempeña una función importante en la estructura y función de los fotorreceptores de la retina. En el hombre no es sintetizada en las cantidades necesarias, por lo que debe ser suplida en la dieta. Por encontrarse solamente en alimentos de origen animal, consideramos que la deficiencia de taurina podría ser un factor contribuyente al desarrollo de la neuritis óptica epidémica en nuestros pacientes. Se analizaron además muestras de LCR en los períodos epidémico y endémico, se observó aumento de ácido glutámico y aspártico en el período epidémico y de ácido glutámico durante la endemia. La presencia de un exceso de aminoácidos excitotóxicos en el LCR apoya los estudios neurocognitivos previos que sugerían afección del sistema nervioso central en estos pacientes

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Se presenta una compilación de la aplicación de la cromatografía líquida de alta resolución en el análisis de aminoácidos. Se analizan las formas de derivatización, se comparan los distintos derivados según sus alcances y limitaciones, la forma de detección y los distintos modos cromatográficos: cromatografía de intercambio iónico, cromatografía en fase normal, cromatografía en fase reversa y cromatografía en fase quiral. También se presentan los métodos automatizados comerciales más recientes para este tipo de análisis. Se dan ejemplos de aplicación de interés en el campo clínico-bioquímico, con el análisis de muestras de líquido cafalorraquídeo, de orina y de plasma/sangre o manchas de sangre seca. El análisis de los aminoácidos de hidrolizados de proteínas y de péptidos resulta más complejo y las condiciones de hidrólisis juegan un rol muy importante en los resultados, que son tratados en esta compilación. Se incluyen, además, aspectos referidos al análisis de los aminoácidos lábiles en proteínas, la preparación de las muestras, las recomendaciones prácticas al hacer HPLC y la influencia de los buffers

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Se presenta una compilación de la aplicación de la cromatografía líquida de alta resolución en el análisis de aminoácidos. Se analizan las formas de derivatización, se comparan los distintos derivados según sus alcances y limitaciones, la forma de detección y los distintos modos cromatográficos: cromatografía de intercambio iónico, cromatografía en fase normal, cromatografía en fase reversa y cromatografía en fase quiral. También se presentan los métodos automatizados comerciales más recientes para este tipo de análisis. Se dan ejemplos de aplicación de interés en el campo clínico-bioquímico, con el análisis de muestras de líquido cafalorraquídeo, de orina y de plasma/sangre o manchas de sangre seca. El análisis de los aminoácidos de hidrolizados de proteínas y de péptidos resulta más complejo y las condiciones de hidrólisis juegan un rol muy importante en los resultados, que son tratados en esta compilación. Se incluyen, además, aspectos referidos al análisis de los aminoácidos lábiles en proteínas, la preparación de las muestras, las recomendaciones prácticas al hacer HPLC y la influencia de los buffers (AU)

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La composición de aminoácidos libres del líquido cefalorraquídeo depende del paso de éstos a través de la barrera hematoencefálica, de la síntesis en el tejido nervioso y de la captación ependimaria de aminoácidos. En la corteza cerebral de mamíferos, la disminución de la adenosina trifosfato (ATP) se encuentra asociada con aumento del aspartato y disminución del glutamato, aminobutirato y glutamina. Además, la deprivación energética modifica las concentraciones de ATP y de estos aminoácidos en el cerebro. Utilizando la técnica de cromatografía gaseosa asociada a derivatización, se estudió el contenido de aminoácidos libres en el líquido cefalorraquídeo y plasma de ocho pacientes con encefalopatía hipóxico isquémica, con el objeto de definir si existen variaciones con respecto al observado en los recién nacidos no asfixiados. Las concentraciones medidas fueron similares en ambos grupos. Estos resultados son contradictorios con publicaciones recientes de autores finlandeses, que registraron aumento de las concentraciones de los aminoácidos exitatorios (glutamato y ácido aspártico) en el líquido cefalorraquídeo de seis recién nacidos asfixiados, el que guardaría relación con un mal pronóstico neurológico. En nuestra opinión se necesita mayor experiencia respecto a este problema

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The authors reported an increased in the cerebrospinal fluid concentration of glutamine in seven paranoid schizophrenic patients. They found no changes in the levels of the remaining 20 free amino acids assayed.

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