基于空气动力辅助离子化-超高分辨质谱成像技术的大鼠肾脏组织中多种类代谢物的分布研究

质谱成像是近年来发展迅速的新型分子成像技术,在生物医药领域受到越来越广泛的关注。本研究采用敞开式的空气动力辅助离子化-高分辨质谱技术,建立了大鼠肾脏组织中内源性代谢物的质谱成像分析方法(AFAI-MSI)。大鼠肾脏组织经冷冻处理后制备冷冻组织切片,以乙腈-异丙醇-水(4∶4∶2,V/V)为喷雾溶剂,流速为5μL/min,喷雾气(N_2)压力为0.6 MPa,空气辅助气流速为45 L/min,质谱扫描范围为70~1000 Da,质量分辨率为70000。采用正离子检测模式的AFAI-MSI方法对大鼠肾脏组织切片进行了成像分析,结果发现有机胺、糖、神经递质、维生素、多肽、有机酸、甘油磷脂、鞘脂、甘油脂、固醇酯等38种不同类型、其含量差异达4个数量级的内源性代谢物,并观察到这些代谢物在肾脏中呈组织特异性分布,直观地呈现了与肾脏渗透压梯度形成有关的胆碱、乙酰胆碱、甜菜碱、磷酸胆碱和甘油磷酸胆碱等多种小分子代谢物的皮质-髓质轴向分布特征。上述结果表明,基于超高分辨质谱的AFAI-MSI分析方法无需样品预处理,灵敏度高,代谢物覆盖范围宽,可同时获取多种小分子代谢物的结构、含量及其空间分布信息,有望为肾脏中内源性代谢物的原位表征和代谢调控机制研究提供一种新的分析方法。     

导电聚合物喷雾电离质谱法对微量全血代谢轮廓即时监测

血液代谢物水平可用于术后生理代谢状况的个体化精准评估,这对体液整体代谢轮廓的即时检验提出了迫切的技术需求。该文介绍了导电聚合物喷雾电离质谱(CPSI-MS)在体液代谢物多重监测中的应用价值。该技术采用由碳纳米管(CNT)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)组成的导电聚合物作为血液加载与原位电离喷头。当对该聚合物施加4.5 kV的直流电压后,喷头尖端的萃取溶剂液滴(甲醇-水,体积比1∶1,5μL)在高压驱动下形成带电荷喷雾,将从1μL稀释干血点中萃取解吸的内源性成分进行直接质谱检测。该方法覆盖了600多种内源性代谢物和脂质,涉及20多条代谢通路,包括能量代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢和脂质代谢等。该研究还将经肝大部切除手术的代谢C57BL/6小鼠选为模型对象,采集术后不同时间点的微量血液样本加载于导电聚合物喷头形成干血点样本,监测了数百种代谢物变化来精确表征个体的生理恢复差异。最终发现了分布于三羧酸循环、精氨酸代谢、甘油脂代谢、甘油磷酸胆碱代谢的一组代谢标志物群,从而为肝切除术后生理代谢功能恢复的分子评价提供了依据。