Name: visualization of metabolites identified in the spatial metabolome of traditional chinese medicine using desi-msi
Uploaded: 2022-12-16T14:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Visualization of Metabolites Identified in the Spatial Metabolome of Traditional Chinese Medicine Using DESI-MSI at JoVE.com

تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة سيتشوان (رقم 2022NSFSC0171) وبرنامج Xinglin Talent التابع لجامعة تشنغدو في TCM (رقم 030058042).

1. إعداد العينة
<ol><li>اجمع الجذور والأوراق النظيفة من نبات Salvia miltiorrhiza البالغ من العمر عامين (الشكل 1 أ) ، وقم بتقطيعه مباشرة بسمك مقطع عرضي يبلغ حوالي 3-5 مم يدويا. بعد ذلك ، قم بلصق العينة على شريحة زجاجية مجهر التصاق باستخدام شريط على الوجهين (الشكل 1 ?...

<ol>
	<li>Buchberger, A. R., DeLaney, K., Johnson, J., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometry+imaging:+a+review+of+emerging+advancements+and+future+insights.">Mass spectrometry imaging: a review of emerging advancements and future insights.</a> Analytical Chemistry. 90 (1), 240-265 (2018).</li><li>Karlsson, O., Hanrieder, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+mass+spectrometry+in+drug+development+and+toxicology.">Imaging mass spectrometry in drug development and toxicology.</a> Archives of Toxicology. 91 (6), 2283-2294 (2016).</li><li>Qiu, Z. -. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+toxicity+prediction+of+Aconitum+stewing+system+using+extractive+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Real-time toxicity prediction of Aconitum stewing system using extractive electrospray ionization mass spectrometry.</a> Acta Pharmaceutica Sinica B. 10 (5), 903-912 (2020).</li><li>Wang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+metabolomics+in+nephrotoxicity+of+aristolochic+acids+based+on+air+flow-assisted+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry+imaging.">In situ metabolomics in nephrotoxicity of aristolochic acids based on air flow-assisted desorption electrospray ionization mass spectrometry imaging.</a> Acta Pharmaceutica Sinica B. 10 (6), 1083-1093 (2020).</li><li>Jiang, H., Gao, S., Hu, G., He, J., Jin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innovation+in+drug+toxicology:+Application+of+mass+spectrometry+imaging+technology.">Innovation in drug toxicology: Application of mass spectrometry imaging technology.</a> Toxicology. 464, 153000 (2021).</li><li>Unsihuay, D., Mesa Sanchez, D., Laskin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+mass+spectrometry+imaging+of+biological+systems.">Quantitative mass spectrometry imaging of biological systems.</a> Annual Review of Physical Chemistry. 72, 307-329 (2021).</li><li>Parrot, D., Papazian, S., Foil, D., Tasdemir, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+the+unimaginable:+desorption+electrospray+ionization-imaging+mass+spectrometry+(DESI-IMS)+in+natural+product+research.">Imaging the unimaginable: desorption electrospray ionization-imaging mass spectrometry (DESI-IMS) in natural product research.</a> Planta Medica. 84 (9-10), 584-593 (2018).</li><li>Meistermann, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomarker+discovery+by+imaging+mass+spectrometry:+transthyretin+is+a+biomarker+for+gentamicin-induced+nephrotoxicity+in+rat.">Biomarker discovery by imaging mass spectrometry: transthyretin is a biomarker for gentamicin-induced nephrotoxicity in rat.</a> Molecular &amp; Cellular Proteomics. 5 (10), 1876-1886 (2006).</li><li>Kadar, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MALDI+mass+spectrometry+imaging+of+1-methyl-4-phenylpyridinium+(MPP+)+in+mouse+brain.">MALDI mass spectrometry imaging of 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP+) in mouse brain.</a> Neurotoxicity Research. 25 (1), 135-145 (2014).</li><li>Bruinen, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometry+imaging+of+drug+related+crystal-like+structures+in+formalin-fixed+frozen+and+paraffin-embedded+rabbit+kidney+tissue+sections.">Mass spectrometry imaging of drug related crystal-like structures in formalin-fixed frozen and paraffin-embedded rabbit kidney tissue sections.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 27 (1), 117-123 (2016).</li><li>Mullen, A. K., Clench, M. R., Crosland, S., Sharples, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+agrochemical+compounds+in+soya+plants+by+imaging+matrix-assisted+laser+desorption/ionisation+mass+spectrometry.">Determination of agrochemical compounds in soya plants by imaging matrix-assisted laser desorption/ionisation mass spectrometry.</a> Rapid Communication in Mass Spectrometry. 19 (18), 2507-2516 (2005).</li><li>Robinson, S., Warburton, K., Seymour, M., Clench, M., Thomas-Oates, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localization+of+water-soluble+carbohydrates+in+wheat+stems+using+imaging+matrix-assisted+laser+desorption+ionization+mass+spectrometry.">Localization of water-soluble carbohydrates in wheat stems using imaging matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry.</a> New Phytologist. 173 (2), 438-444 (2007).</li><li>Yoshimura, Y., Zaima, N., Moriyama, T., Kawamura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+localization+patterns+of+anthocyanin+species+in+the+pericarp+of+black+rice+revealed+by+imaging+mass+spectrometry.">Different localization patterns of anthocyanin species in the pericarp of black rice revealed by imaging mass spectrometry.</a> PLoS One. 7 (2), 31285 (2012).</li><li>Jun, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-spatial+and+high-mass+resolution+imaging+of+surface+metabolites+of+Arabidopsis+thaliana+by+laser+desorption-ionization+mass+spectrometry+using+colloidal+silver.">High-spatial and high-mass resolution imaging of surface metabolites of Arabidopsis thaliana by laser desorption-ionization mass spectrometry using colloidal silver.</a> Analytical Chemistry. 82 (8), 3255-3265 (2010).</li><li>Shroff, R., Vergara, F., Muck, A., Svatos, A., Gershenzon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonuniform+distribution+of+glucosinolates+in+Arabidopsis+thaliana+leaves+has+important+consequences+for+plant+defense.">Nonuniform distribution of glucosinolates in Arabidopsis thaliana leaves has important consequences for plant defense.</a> Proceeding of the National Academy of Sciences. 105 (16), 6196-6201 (2008).</li><li>Vrkoslav, V., Muck, A., Cvacka, J., Svatos, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MALDI+imaging+of+neutral+cuticular+lipids+in+insects+and+plants.">MALDI imaging of neutral cuticular lipids in insects and plants.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 21 (2), 220-231 (2010).</li><li>Sarsby, J., Towers, M. W., Stain, C., Cramer, R., Koroleva, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometry+imaging+of+glucosinolates+in+Arabidopsis+flowers+and+siliques.">Mass spectrometry imaging of glucosinolates in Arabidopsis flowers and siliques.</a> Phytochemistry. 77, 110-118 (2012).</li><li>Peukert, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatially+resolved+analysis+of+small+molecules+by+matrix-assisted+laser+desorption/ionization+mass+spectrometric+imaging+(MALDI-MSI).">Spatially resolved analysis of small molecules by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometric imaging (MALDI-MSI).</a> New Phytologist. 193 (3), 806-815 (2012).</li><li>Li, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interrogation+of+spatial+metabolome+of+Ginkgo+biloba+with+high-resolution+matrix-assisted+laser+desorption/ionization+and+laser+desorption/ionization+mass+spectrometry+imaging.">Interrogation of spatial metabolome of Ginkgo biloba with high-resolution matrix-assisted laser desorption/ionization and laser desorption/ionization mass spectrometry imaging.</a> Plant, Cell &amp; Environment. 41 (11), 2693-2703 (2018).</li><li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unveiling+dynamic+changes+of+chemical+constituents+in+raw+and+processed+Fuzi+with+different+steaming+time+points+using+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry+imaging+combined+with+metabolomics.">Unveiling dynamic changes of chemical constituents in raw and processed Fuzi with different steaming time points using desorption electrospray ionization mass spectrometry imaging combined with metabolomics.</a> Frontiers in Pharmacology. 13, 842890 (2022).</li><li>Liao, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Allele-aware+chromosome-level+genome+assembly+of+Artemisia+annua+reveals+the+correlation+between+ADS+expansion+and+artemisinin+yield.">Allele-aware chromosome-level genome assembly of Artemisia annua reveals the correlation between ADS expansion and artemisinin yield.</a> Molecular Plant. 15 (8), 1310-1328 (2022).</li><li>Jones, E. E., Gao, P., Smith, C. D., Norris, J. S., Drake, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+biomarkers+of+drug+efficacy:+case+studies+using+a+MALDI-MSI+workflow.">Tissue biomarkers of drug efficacy: case studies using a MALDI-MSI workflow.</a> Bioanalysis. 7 (20), 2611-2619 (2015).</li><li>Jia, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Salvia+miltiorrhiza+in+diabetes:+A+review+of+its+pharmacology,+phytochemistry,+and+safety.">Salvia miltiorrhiza in diabetes: A review of its pharmacology, phytochemistry, and safety.</a> Phytomedicine. 58, 152871 (2019).</li><li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incipient+diploidization+of+the+medicinal+plant+Perilla+within+10,000+years.">Incipient diploidization of the medicinal plant Perilla within 10,000 years.</a> Nature Communication. 12 (1), 5508 (2021).</li><li>Tong, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biosynthesis-based+spatial+metabolome+of+Salvia+miltiorrhiza+Bunge+by+combining+metabolomics+approaches+with+mass+spectrometry-imaging.">Biosynthesis-based spatial metabolome of Salvia miltiorrhiza Bunge by combining metabolomics approaches with mass spectrometry-imaging.</a> Talanta. 238 (2), 123045 (2022).</li><li>Jarmusch, A. K., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+capabilities+of+mass+spectrometry+for+natural+products.">Emerging capabilities of mass spectrometry for natural products.</a> Natural Product Reports. 31 (6), 730-738 (2014).</li><li>Aksenov, A. A., da Silva, R., Knight, R., Lopes, N. P., Dorrestein, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+chemical+analysis+of+biology+by+mass+spectrometry.">Global chemical analysis of biology by mass spectrometry.</a> Nature Reviews Chemistry. 1 (7), 1-20 (2017).</li><li>Feng, H., Pan, G. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+High+Resolution+Mass+Spectrum+in+the+analysis+of+the+chemical+constituents+in+traditional+Chinese+drug.">Application of High Resolution Mass Spectrum in the analysis of the chemical constituents in traditional Chinese drug.</a> Journal of Liaoning University of TCM. 14 (8), 40-42 (2012).</li><li>Ho, Y. N., Shu, L. J., Yang, Y. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+mass+spectrometry+for+metabolites:+technical+progress,+multimodal+imaging,+and+biological+interactions.">Imaging mass spectrometry for metabolites: technical progress, multimodal imaging, and biological interactions.</a> Wiley Interdisciplinary Reviews-Systems Biology and Medicine. 9 (5), (2017).</li><li>Hemalatha, R. G., Pradeep, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+molecular+signatures+in+leaves+and+flowers+by+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry+(DESI-MS)+imaging.">Understanding the molecular signatures in leaves and flowers by desorption electrospray ionization mass spectrometry (DESI-MS) imaging.</a> Journal of Agricultural and Food chemistry. 61 (31), 7477-7487 (2013).</li><li>Petras, D., Jarmusch, A. K., Dorrestein, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+single+cells+to+our+planet-recent+advances+in+using+mass+spectrometry+for+spatially+resolved+metabolomics.">From single cells to our planet-recent advances in using mass spectrometry for spatially resolved metabolomics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 36, 24-31 (2017).</li><li>Takats, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometry+sampling+under+ambient+conditions+with+desorption+electrospray+ionization.">Mass spectrometry sampling under ambient conditions with desorption electrospray ionization.</a> Science. 306 (5695), 471-473 (2004).</li><li>Castaing, R., Slodzian, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microanalyse+par+&#233;mission+secondaire.">Microanalyse par &#233;mission secondaire.</a> Journal of Microscopy. 1, 395-410 (1962).</li><li>Caprioli, R. M., Farmer, T. B., Gile, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+of+biological+samples:+localization+of+peptides+and+proteins+using+MALDI-TOF+MS.">Molecular imaging of biological samples: localization of peptides and proteins using MALDI-TOF MS.</a> Analytical Chemistry. 69 (23), 4751-4760 (1997).</li><li>Nemes, P., Vertes, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+ablation+electrospray+ionization+for+atmospheric+pressure,+in+vivo,+and+imaging+mass+spectrometry.">Laser ablation electrospray ionization for atmospheric pressure, in vivo, and imaging mass spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 79 (21), 8098-8106 (2007).</li></ol>

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 ?...

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.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Propanol</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>CAS:67-63-0</td>
			<td>HPLC grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>Number-75-05-8</td>
			<td>LC-MS grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesion Microscope slides</td>
			<td>Citotest scientific</td>
			<td>80312-3161</td>
			<td>Microscope glass slides&#160; can adhere to&#160; the sample&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air cooled dry vacuum pump</td>
			<td>EYELA</td>
			<td>FDU-2110</td>
			<td>Air-vaccum equipment at -80&#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formic Acid</td>
			<td>ACS</td>
			<td>F1089 | 64-18-6</td>
			<td>LC-MS grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LE (Leucine Enkephalin)</td>
			<td>Waters</td>
			<td>186006013-1</td>
			<td>LC-MS grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>Number-67-56-1</td>
			<td>LC-MS grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm&#160;</td>
			<td>Bemis Company</td>
			<td>sc-200288</td>
			<td>Laboratory Sealing Film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>V900894</td>
			<td>Reagent grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q-Tof Mass Spectrometer with DESI source</td>
			<td>Waters</td>
			<td>Synapt XS</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualization of metabolites identified in the spatial metabolome of traditional chinese medicine using desi-msi

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.

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 ...

Watch this Scientific Journal Video about Visualization of Metabolites Identified in the Spatial Metabolome of Traditional Chinese Medicine Using DESI-MSI at JoVE.com

Visualization of Metabolites Identified in the Spatial Metabolome of Traditional Chinese Medicine Using DESI-MSI

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.

تصور المستقلبات المحددة في الأيض المكاني للطب الصيني التقليدي باستخدام DESI-MSI

The medicinal use of traditional Chinese medicine is mainly due to its secondary metabolites. Visualization of the distribution of these metabolites has ...

تصف هذه المقالة بشكل أساسي طريقة فعالة من حيث التكلفة لإعداد عينات النبات والتصوير باستخدام DESI-MSI ، ويمكن أن تتغلب على العيوب المرتبطة بالأنسجة الجافة ، والتي تنكسر بسهولة عندما ينفخ النيتروجين. تم تشريح الجذر بالتبريد على ميكروتوم cryostat ، في حين تم تحضير الورقة عن طريق البصمة ، الأمر الذي يتطلب آلة باهظة الثمن أو يفقد شدة الإشارة. يمكن لطريقتنا التغلب على هذه القيود.يمكن استخدام هذه الطريقة في الأيض المكاني للنباتات مثل توزيع وحركة المواد السامة في النباتات تحت الضغط اللاأحيائي والحيوي. للبدء ، خذ الجذور والأوراق النظيفة من نبات salvia miltiorrhiza البالغ من العمر عامين وقم بتقطيعه مباشرة بسمك مقطع عرضي يبلغ حوالي ثلاثة إلى خمسة ملليمترات. بعد ذلك ، قم بلصق العينة على شريحة زجاجية مجهر التصاق باستخدام شريط على الوجهين.ضع شريحة زجاجية مجهرية أخرى فوق العينة ولفها بغشاء مانع للتسرب مثل شطيرة. بعد ذلك ، قم بتجميد عينة الساندويتش عند 80 درجة مئوية تحت الصفر لمدة أربع ساعات على الأقل ، ثم قم بتعريضها لفراغ هوائي لمدة ساعتين مع درجة الحرارة المحبوسة عند 75 إلى 82 درجة مئوية تحت الصفر ومقياس الفراغ عند 2.5 إلى 3.7 باسكال. للتحليل ، بعد إزالة العينات من غرفة التبريد ، قم بإحضارها إلى درجة حرارة الغرفة في مجفف لتجنب التكثيف على سطح العينة قبل إخضاع العينة لتطبيق المصفوفة.قم بتنفيذ إعداد كاشف الأدوات ومعايرة الكتلة في التأين بالرش الكهربائي أو وضع ESI. قم بإجراء إعداد الكاشف باستخدام الليوسين والسيفالين في أسيتونيتريل الماء بنسبة واحد إلى واحد ، وقم بإجراء معايرة الكتلة باستخدام فورمات الصوديوم وأيزوبروبانول الماء بنسبة واحد إلى واحد. أخرج مصدر ESI وقم بتركيب وحدة DESI على مطياف الكتلة.قم بتوصيل مصدر غاز النيتروجين بوحدة DESI واضبط ضغط الغاز على حوالي 0.5 ميجاباسكال. املأ حقنة سعة خمسة ملليلتر بالليوسين والسيفالين وحمض الفورميك في ميثانول الماء بنسبة واحد إلى تسعة ، وقم بتوصيل المحقنة بمضخة المحقنة عالية الأداء لتوفير مذيب لتأين المواد الكيميائية في العينة. بعد ذلك ، قم بتوصيل شعري يوفر المذيبات بالمحقنة وبخاخ DESI.المذيب الذي يوفر الشعيرات الدموية هو شعيرات دموية قياسية ذات أبعاد يبلغ قطرها الداخلي 75 ميكرومتر وقطرها الخارجي 375 ميكرومتر. ابدأ تشغيل مضخة المحقنة واضبط معدل التسريب على 2 ميكرولتر في الدقيقة للحصول على تدفق مستمر ورذاذ المذيب. قم بإيقاف تشغيل صمام غاز النيتروجين ثم قم بتشغيله بعد حوالي 15 ثانية.تنفجر قطرة صغيرة من المذيب على المسرح ويمكن رؤية الرذاذ إذا كان تدفق المذيب في حالة ثابتة. بعد ذلك ، اضبط موضع البخاخ من حيث زاوية الرش ومحور XYZ والنتوء والارتفاع. استخدم علامات حمراء وسوداء كمراجع لتحسين إشارة قياس الطيف الكتلي للحصول على شدة إشارة تبلغ حوالي واحد في 10 إلى الخامس في وضع الحساسية.نظرا لأن نتوء البخاخ هو العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على شدة الإشارة ، اضبط النتوء عن طريق تغيير واقي غاز النيتروجين باستخدام مفتاح ربط خمسة ملليمترات. يؤثر اتجاه الرش على جودة الصورة الجماعية. ومن ثم ، قم بتدوير البخاخ حتى يصبح الرذاذ مستقيما.بعد كل هذه الخطوات ، يكون الإعداد جاهزا للتجارب وعادة ما يكون مستقرا لمدة ثلاثة أسابيع تقريبا من قابلية الاستخدام بعد الإعداد الأولي. بالنسبة لتصوير DESI-MS ، لا يلزم إجراء معالجة مسبقة للعينة. ومع ذلك ، قم بإزالة الوسائط الزائدة على الشرائح إن أمكن.التقط صورة للعينة على الشريحة. دون لمس سطح العينة لتجنب أي شوائب ، ضع الشريحة على موضع اللوحة على مرحلة DESI ، والتي تحتوي على موقعين للوحة ، A و B.استخدم الشرائح القياسية أو شريحة كاملة لتناسب الموضع. يمكن أن تستوعب الشريحة الكاملة ما يصل إلى أربع شرائح وبالتالي تحتوي على مساحة أكبر بكثير للتجارب.افتح برنامج معالجة الصور الجماعية عالي الوضوح. قم بتعيين لوحة جديدة في علامة التبويب Acquisition ، وحدد موضع اللوحة الأيمن ، A أو B ، ونوع اللوحة. في الصفحة تحديد صورة، حدد الزوايا الأربع للشريحة، ثم يتم ضبط الصورة تلقائيا على الاتجاه الصحيح.لتعيين معلمات MS ، حدد نوع التجربة كوضع DESI-MS الذي يشيع استخدامه حيث سيتم اكتشاف الأيون الأصلي فقط. بعد ذلك ، حدد القطبية إما موجبة أو سالبة حيث يمكن للأداة استخدام قطبية واحدة فقط في التجربة. ثم قم بتطبيق وضع الحساسية للحصول على مزيد من المعلومات حول المواد الكيميائية بكميات صغيرة.بعد ذلك ، ارسم مستطيلا لتحديد منطقة المسح الضوئي في علامة التبويب Pattern ، وقم بتعيين حجم البكسل عن طريق الحفاظ على أحجام X و Y للبكسل متساوية. اضبط معدل المسح على ما لا يزيد عن خمسة أضعاف حجم البكسل. احفظ المشروع وقم بتصدير ورقة عمل لبرنامج اكتساب MS.بعد ذلك ، قم باستيراد ورقة العمل إلى برنامج اكتساب MS واحفظها كقائمة عينة جديدة. اضغط على Start Run لبدء مسح صور MS ، ويمكن إضافة صور متعددة إلى قائمة انتظار التجربة عن طريق استيراد المزيد من أوراق العمل. قم بتحميل ملف بيانات العينة في برنامج معالجة الصور الجماعية وقم بتعيين معلمات معالجة الصور DESI.نظرا لاستخدام الليوسين والسيفالين لكتلة القفل الداخلية ، وكتلة القفل هي النقطة الوحيدة لتحديد قطبية التجربة ، فمن الأهمية بمكان ضبط كتلة القفل الصحيحة. اضبط 556.2772 للوضع الإيجابي و 554.2620 للوضع السلبي. لإنشاء قائمة بالمواد الكيميائية المستهدفة ، قم بتحميل ملف البيانات المعالج لتصور صورة DESI للعينة.انقر فوق الزر "تطبيع" لتطبيع البيانات حسب اللوني الأيوني الكلي للحصول على الكثافة النسبية لمادة كيميائية معينة إلى المرجع ، ومن ثم يمكن مقارنة عينات مختلفة مع بعضها البعض. ارسم منطقة اهتمام أو عائد استثمار وانسخ عدة نسخ على نموذج الصورة. ثم حدد جميع عائد الاستثمار وقم بتصدير التحليل متعدد المتغيرات لاستخراج معلومات MS من جميع عائد الاستثمار.يظهر تصوير قياس الطيف الكتلي لأقسام الجذر والورقة الكاملة التوزيع المكاني للمركبات المختارة. يمثل لون كل بكسل واحد الكثافة النسبية لنسبة الكتلة إلى الشحنة ، وبالتالي يمكن أن يرتبط بالتوزيع الطبيعي ووفرة أيون المستقلب في جميع أنحاء العينة. توزيع المركبات المستهدفة ، tanshinone IIA وحمض روزمارينيك ، مرئي في مناطق مختلفة من الجذر.تم الكشف عن مركب tanshinol A في أقسام الأوراق كبروتوكول يهدف إلى التكاثر ، فإن أهم شيء هو تحسين شدة الإشارة عن طريق ضبط موضع البخاخ في عدة أبعاد.

Research

JoVE Journal

Medicine

Preparation of Herbal Medicine: Er-Xian Decoction and Er-Xian-containing Serum for In Vivo and In Vitro Experiments

Preparation of Herbal Medicine: Er-Xian Decoction and Er-Xian-containing Serum for In Vivo and In Vitro Experiments

إعداد الأدوية العشبية: إير-زيان ديكوتيون و إير-زيان التي تحتوي على مصل ل<em&gt; في فيفو</em&gt; و<em&gt; في المختبر</em&gt; التجارب

Traditional herbal medicine, an alternative medicine in the clinical setting, has received increased attention in recent years. Before delivery to the ...

An In Vitro Dissolution Determination of Multi-Index Components in Tibetan Medicine Rhodiola Granules

An In Vitro Dissolution Determination of Multi-Index Components in Tibetan Medicine Rhodiola Granules

تحديد الذوبان في المختبر للمكونات متعددة المؤشرات في حبيبات رهوديولا الطب التبتي

The composition of the Tibetan medicine Rhodiola granules (RG) is complex, and the overall quality of RG is difficult to determine. Therefore, ...

Enema of Traditional Chinese Medicine for Patients with Severe Acute Pancreatitis

حقنة شرجية من الطب الصيني التقليدي للمرضى الذين يعانون من التهاب البنكرياس الحاد الشديد

Severe acute pancreatitis (SAP) is characterized by high mortality rates, numerous complications, and extreme difficulties in treatment. A traditional ...

Network Pharmacology Prediction and Metabolomics Validation of the Mechanism of Fructus Phyllanthi against Hyperlipidemia

التنبؤ بعلم الأدوية الشبكي والتحقق من صحة الأيض لآلية Fructus Phyllanthi ضد فرط شحميات الدم

Hyperlipidemia has become a leading risk factor for cardiovascular diseases and liver injury worldwide. Fructus Phyllanthi (FP) is an effective drug ...

Using Multiple Light Scattering to Examine the Stability of Phyllanthus emblica L. Extracts Obtained with Different Extraction Methods

Using Multiple Light Scattering to Examine the Stability of Phyllanthus emblica L. Extracts Obtained with Different Extraction Methods

استخدام تشتت الضوء المتعدد لفحص استقرار مستخلصات Phyllanthus emblica L. التي تم الحصول عليها بطرق استخراج مختلفة

The extraction intermediate of traditional Chinese medicine is the key intermediate in the preparation process, and its stability has an important impact ...

Objectification of Tongue Diagnosis in Traditional Medicine, Data Analysis, and Study Application

تجسيد تشخيص اللسان في الطب التقليدي وتحليل البيانات وتطبيق الدراسة

Tongue diagnosis is an essential technique of traditional Chinese medicine (TCM) diagnosis, and the need for objectifying tongue images through image ...

A Traditional Chinese Medicine Characteristic Therapy for Bronchial Asthma: Moxibustion

علاج مميز للطب الصيني التقليدي للربو القصبي: الكى

Bronchial asthma is a chronic inflammatory disease of the airway which can lead to symptoms such as recurrent wheezing, shortness of breath, chest ...

Standardized Tuina Protocol for Rat DRG Compression Model

Analgesic Effect of Tuina on Rat Models with Compression of the Dorsal Root Ganglion Pain

Analgesic Effect of Tuina on Rat Models with Compression of the Dorsal Root Ganglion Pain (Video) | JoVE 

تأثير مسكن التوينا على نماذج الفئران مع ضغط آلام العقدة الجذرية الظهرية

Neuropathic pain is a prevalent condition that affects 6.9%-10% of the population and results from nerve damage due to various etiologies, such as lumbar ...

Treating Knee Osteoarthritis with Tuina in a Rabbit Model

Tuina Intervention in Rabbit Model of Knee Osteoarthritis

Using a Rabbit Model to Explore the Efficacy of Tuina in Treating Knee Osteoarthritis (Video) | JoVE

تدخل Tuina في نموذج أرنب لالتهاب المفاصل في الركبة

Knee osteoarthritis (KOA) is mainly characterized by degenerative changes in the knee joint's cartilage and surrounding soft tissues. The efficacy of ...

Liujunzi Decoction: An Effective Treatment for UC-CRC Prevention

Establishment of Coloproctitis Cancer Model in Mice and Evaluation of Therapeutic Effect of Chinese Medicine

Author Spotlight: Liujunzi Decoction as a Traditional Chinese Treatment for Coloproctitis Cancer

Colorectal cancer (CRC) is a common malignancy of the digestive system and has become the third most common malignancy worldwide and the second leading ...