A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
في هذه الدراسة ، يتم تقديم سلسلة من الطرق لإعداد عينات DESI-MSI من النباتات ، ويتم وصف إجراء تركيب تجميع DESI ، والحصول على بيانات MSI ، والمعالجة بالتفصيل. يمكن تطبيق هذا البروتوكول في عدة شروط للحصول على معلومات الأيض المكاني في النباتات.
يرجع الاستخدام الطبي للطب الصيني التقليدي بشكل أساسي إلى مستقلباته الثانوية. أصبح تصور توزيع هذه المستقلبات موضوعا حاسما في علوم النبات. يمكن لتصوير قياس الطيف الكتلي استخراج كميات هائلة من البيانات وتوفير معلومات التوزيع المكاني عنها عن طريق تحليل شرائح الأنسجة. مع ميزة الإنتاجية العالية والدقة العالية ، غالبا ما يستخدم تصوير قياس الطيف الكتلي بالتأين بالرش الكهربائي (DESI-MSI) في الأبحاث البيولوجية وفي دراسة الطب الصيني التقليدي. ومع ذلك ، فإن الإجراءات المستخدمة في هذا البحث معقدة وغير ميسورة التكلفة. في هذه الدراسة ، قمنا بتحسين إجراءات التقسيم والتصوير DESI وطورنا طريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة لتحديد توزيع المستقلبات وتصنيف هذه المركبات في الأنسجة النباتية ، مع التركيز بشكل خاص على الأدوية الصينية التقليدية. ستعزز الدراسة استخدام DESI في تحليل الأيض وتوحيد الطب الصيني التقليدي / الطب العرقي للتكنولوجيات المتعلقة بالبحوث.
أصبح تصور توزيع الأيض موضوعا حاسما في علوم النبات ، وخاصة في الطب الصيني التقليدي ، حيث يكشف النقاب عن عملية تكوين مستقلبات محددة داخل النبات. بالإشارة إلى الطب الصيني التقليدي (TCM) ، فإنه يوفر معلومات تتعلق بالمكونات النشطة ويوجه تطبيق أجزاء النبات في التطبيقات الصيدلانية. عادة ، يتم تحقيق تصور المستقلبات عن طريق التهجين في الموقع ، أو الفحص المجهري الفلوري ، أو الكيمياء الهيستولوجية المناعية ، ولكن عدد المركبات المكتشفة بواسطة هذه التجارب ينقل معلومات كيميائية محدودة. إلى جانب تلطيخ الأنسجة ، يمكن أن يوفر تصوير قياس الطيف الكتلي (MSI) كمية كبيرة من البيانات ويوفر معلومات التوزيع المكاني للمركبات عن طريق مسح وتحليل شرائح الأنسجة على مستوى الميكرون1. يستخدم MSI التحليلات للامتزاز والتأين من سطح العينة ، يليه تحليل الكتلة لأيونات الطور البخاري الناتجة وتطبيق برنامج التصوير لدمج المعلومات ورسم صورة ثنائية الأبعاد تسجل وفرة أيونية محددة. يمكن لهذه التقنية تحديد كل من الجزيئات الخارجية والداخلية من خلال الكشف عن التوزيع المميز للأدوية ومستقلباتها المستحثة في الأنسجة والأعضاء المستهدفة2،3،4،5.
تم تطوير طرق تصوير مختلفة لمرض التصلب العصبي المتعدد على مدى العقود الأخيرة. وأبرزها الرش الكهربائي القائم على التأين MSI (DESI-MSI) ، والامتزاز / التأين بالليزر بمساعدة المصفوفة (MALDI) ، وقياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي (SIMS)6. غالبا ما يستخدم DESI-MSI في الأبحاث البيولوجية نظرا لتشغيله في الغلاف الجوي ، والإنتاجية العالية ، والدقةالعالية 7. تم تطبيق MALDI لتحديد جزء ترانسثيريتين كعلامة حيوية سامة كلوية محتملة للجنتاميسين ولتحليل توزيع المستقلب السمي العصبي 1-ميثيل-4-فينيل بيريدينيوم بعد إدارة 1-ميثيل-4-فينيل-1،2،3،6-تتراهيدروبيريدين في أدمغةالفئران 8،9. تم استخدام MALDI و DESI لتحديد تكوين الهياكل الشبيهة بالكريستال التي يسببها الدواء في كلية الأرانب ذات الجرعات. تتكون هذه الهياكل بشكل أساسي من مستقلبات تشكلت بسبب إزالة الميثيل و / أو أكسدة الدواء10. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطبيق MSI في توطين التوزيع الأيضي لسمية الدواء في الأعضاء المستهدفة. ومع ذلك ، فإن الخلايا في الأنسجة النباتية تختلف وتختلف عن الحيوانات وتتطلب إجراءات تقسيم خاصة.
في النباتات ، باستخدام تصوير MALDI ، حتى الآن ، تم تحليل توزيع المركبات المختلفة في جذع القمح (Triticum aestivum) ، وفول الصويا (Glycine max) ، وبذور الأرز (Oryza sativa) ، وأزهار وجذور Arabidopsis thaliana ، وبذور الشعير (Hordeum vulgare) 11،12،13،14،15،16،17،18 . أفادت الدراسات الحديثة أن DESI-MSI آخذ في الظهور في تحليل الأيض للعقاقير والمنتجات الطبيعية ، خاصة في الطب الصيني التقليدي مثل الجنكة بيلوبا وفوزي وأرطماسيا أنوا L19،20،21. في هذه الدراسات ، تختلف بروتوكولات تحضير عينات المواد النباتية ، وبعضها يتطلب معدات أكثر تعقيدا ، مثل ميكروتوم التجميد. لدى DESI-MSI متطلبات صارمة لتسطيح سطح العينة المكتشفة. عند تحليل عضو أو نسيج ، عادة ما يتم إجراء العينة عن طريق التقسيم بالتبريد22. ومع ذلك ، فإن إجراء التقسيم بالتبريد معقد وأكثر تكلفة ، وطريقة درجة حرارة القطع المثلى للمادة اللاصقة شائعة الاستخدام (OCT) لها إشارة قوية عند التصوير. بالإضافة إلى ذلك ، تختلف الأنسجة الطبية للطب الصيني التقليدي. على سبيل المثال ، يتم استخدام جذر Salvia miltiorrhiza ، المعروف باسم Danshen باللغة الصينية ، طبيا ، بينما في Zisu (Perilla frutescens) ، يتم استخدام الورقة23,24. لذلك ، من الضروري تحسين إجراءات تحضير العينات لتعزيز استخدام DESI في تحليل الأيض للطب الصيني التقليدي.
كعشب معمر وشائع الاستخدام ، تم تسجيل S. miltiorrhiza في البداية في أقدم دراسة طبية ، Shennong's Classic of Materia Medica (المعروفة باسم Shennong Bencao Jing باللغة الصينية). في هذه الدراسة ، قمنا بتحسين إجراءات التقسيم والتصوير DESI وطورنا طريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة لتحديد توزيع وتصنيف المركبات في أنسجة S. miltiorrhiza. يمكن لهذه الطريقة أيضا التغلب على العيوب المرتبطة بالأنسجة الجافة - التي عادة ما تنكسر بسهولة تحت ضربة النيتروجين - وتعزيز تطور الطب الصيني التقليدي. وستعزز الدراسة توحيد الطب الصيني التقليدي/الطب العرقي لأغراض التكنولوجيات المتصلة بالبحوث.
1. إعداد العينة
2. تركيب وحدة التأين بالرش الكهربائي للامتزاز (DESI)
3. الحصول على صور DESI-MS
4. معالجة بيانات DESI-MSI والتصور
يمكن أن يؤدي هذا البروتوكول إلى تحديد وتوزيع المركبات في العينات النباتية. في صورة MS ل m / z معين ، يمثل لون كل بكسل واحد الكثافة النسبية ل m / z ، وبالتالي يمكن أن يرتبط بالتوزيع الطبيعي ووفرة أيون المستقلب في جميع أنحاء العينة. كلما زادت وفرة المادة الكيميائية في موضع التجميع ، كان اللون أكثر ...
فتح ظهور تقنية MS رؤية جديدة في أبحاث المنتجات الطبيعية على المستوى الجزيئي خلال السنوات الأخيرة24. يتيح جهاز MS ، بحساسيته العالية وإنتاجيته العالية ، التحليل المستهدف وغير المستهدف للمستقلبات في المنتجات الطبيعية ، حتى مع تركيزالتتبع 25. لذلك ، يستخدم مرض التصلب ?...
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة سيتشوان (رقم 2022NSFSC0171) وبرنامج Xinglin Talent التابع لجامعة تشنغدو في TCM (رقم 030058042).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2-Propanol | Fisher | CAS:67-63-0 | HPLC grade |
Acetonitrile | Sigma-aldrich | Number-75-05-8 | LC-MS grade |
Adhesion Microscope slides | Citotest scientific | 80312-3161 | Microscope glass slides can adhere to the sample |
Air cooled dry vacuum pump | EYELA | FDU-2110 | Air-vaccum equipment at -80°C |
Formic Acid | ACS | F1089 | 64-18-6 | LC-MS grade |
LE (Leucine Enkephalin) | Waters | 186006013-1 | LC-MS grade |
Methanol | Sigma-aldrich | Number-67-56-1 | LC-MS grade |
Parafilm | Bemis Company | sc-200288 | Laboratory Sealing Film |
Paraformaldehyde | Sigma-aldrich | V900894 | Reagent grade |
Q-Tof Mass Spectrometer with DESI source | Waters | Synapt XS |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved