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

Questo lavoro è stato sostenuto dalla Natural Science Foundation della provincia del Sichuan (n. 2022NSFSC0171) e dallo Xinglin Talent Program dell'Università di Chengdu di TCM (n. 030058042).

1. Preparazione del campione
<ol><li>Raccogliere radici e foglie pulite da una pianta di Salvia miltiorrhiza di 2 anni (Figura 1A) e tagliare direttamente a mano uno spessore della sezione trasversale di circa 3-5 mm. Quindi, incollare il campione su un vetrino da microscopio ad adesione utilizzando nastro biadesivo (Figura 1B). NOTA: assicurarsi che le dimensioni del nastro biadesivo siano maggiori del campione. Se i tessuti sono ...

<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>

L'emergere della tecnologia SM ha aperto una nuova visione della ricerca sui prodotti naturali a livello molecolare negli ultimi anni24. Lo strumento MS, con la sua elevata sensibilità e l'elevata produttività, consente analisi mirate e non mirate di metaboliti in prodotti naturali, anche con concentrazione di tracce25. Pertanto, la SM è attualmente ampiamente utilizzata nel campo della chimica della medicina tradizionale cinese (MTC). La ricerca qualitativa e quantitati...

La visualizzazione della distribuzione dei metaboliti è diventata un argomento cruciale nella scienza delle piante, specialmente nella medicina tradizionale cinese, in quanto svela il processo di formazione di specifici metaboliti all'interno della pianta. Con riferimento alla medicina tradizionale cinese (MTC), fornisce informazioni sui componenti attivi e guida l'applicazione di parti di piante in applicazioni farmaceutiche. Normalmente, la visualizzazione dei metaboliti si ottiene mediante ibridazione in situ, microscopia a fluorescenza o immunoistochimica, tuttavia il numero di composti rilevati da questi esperimenti trasmette informazioni chimiche limitate. In combinazione con la colorazione dei tessuti, la spettrometria di massa (MSI) può fornire una grande quantità di dati e fornire informazioni sulla distribuzione spaziale dei composti scansionando e analizzando fette di tessuto a livello di micron1. MSI utilizza analiti per il desorbimento e la ionizzazione dalla superficie del campione, seguiti dall'analisi di massa degli ioni di fase vapore risultanti e dall'applicazione di software di imaging per integrare le informazioni e tracciare un'immagine bidimensionale che registra una specifica abbondanza di ioni. Questa tecnologia può determinare sia molecole esogene che endogene rilevando la distribuzione caratteristica dei farmaci e dei loro metaboliti indotti nei tessuti e negli organi bersaglio 2,3,4,5.
Negli ultimi decenni sono state sviluppate varie modalità di imaging della SM; i più importanti tra questi sono MSI (DESI-MSI) basato sulla ionizzazione elettrospray di desorbimento, desorbimento/ionizzazione laser assistita da matrice (MALDI) e spettrometria di massa di ioni secondari (SIMS)6. DESI-MSI è spesso utilizzato nella ricerca biologica grazie al suo funzionamento atmosferico, all'elevata produttività e alla maggiore precisione7. MALDI è stato applicato per identificare un frammento di transtiretina come potenziale biomarcatore nefrotossico per la gentamicina e per analizzare la distribuzione del metabolita neurotossico 1-metil-4-fenilpiridinio dopo la gestione di 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina nel cervello di topo 8,9. MALDI e DESI sono stati utilizzati per determinare la composizione di strutture cristalline indotte da farmaci nel rene di conigli dosati; Queste strutture sono composte principalmente da metaboliti formati a causa della demetilazione e/o ossidazione del farmaco10. Inoltre, l'MSI è stato applicato nella localizzazione della distribuzione metabolica della tossicità dei farmaci negli organi bersaglio. Tuttavia, le cellule nel tessuto vegetale variano e sono diverse dagli animali e richiedono speciali procedure di sezionamento.
Nelle piante, utilizzando l'imaging MALDI, finora, è stata analizzata la distribuzione di diversi composti nel fusto di grano (Triticum aestivum), semi di soia (Glycine max), semi di riso (Oryza sativa), fiori e radici di Arabidopsis thaliana e semi di orzo (Hordeum vulgare) 11,12,13,14,15,16,17,18 . Studi recenti hanno riportato che DESI-MSI sta emergendo nell'analisi dei metaboliti di farmaci e prodotti naturali, specialmente in MTC come Ginkgo biloba, Fuzi e Artemisia annua L 19,20,21. In questi studi, i protocolli per la preparazione di campioni di materiale vegetale differiscono e alcuni richiedono attrezzature più complesse, come un microtomo di congelamento. DESI-MSI ha requisiti rigorosi per la planarità superficiale del campione rilevato. Quando si analizza l'organo o il tessuto di un animale, il campione viene solitamente realizzato mediante crio-sezione22. Tuttavia, la procedura per la criosezione è complicata e più costosa e il metodo comunemente usato della temperatura di taglio ottimale dell'adesivo (OCT) ha un segnale forte durante l'imaging. Inoltre, i tessuti medicinali della MTC variano; ad esempio, la radice di Salvia miltiorrhiza, conosciuta come Danshen in cinese, è usata in medicina, mentre in Zisu (Perilla frutescens), la foglia è usata23,24. Pertanto, è necessario migliorare le procedure di preparazione del campione per promuovere l'utilizzo del DESI nell'analisi dei metaboliti per la MTC.
Come erba perenne e MTC comunemente usata, S. miltiorrhiza è stata inizialmente registrata nella più antica monografia di medicina, Shennong's Classic of Materia Medica (conosciuta come Shennong Bencao Jing in cinese). In questo studio, abbiamo ottimizzato le procedure di sezionamento e imaging DESI e sviluppato un metodo più economico per identificare la distribuzione e classificare i composti nei tessuti di S. miltiorrhiza. Questo metodo può anche superare gli svantaggi associati ai tessuti asciutti - che di solito si fratturano facilmente sotto il colpo di azoto - e promuovere lo sviluppo della MTC. Lo studio promuoverà la standardizzazione della MTC/medicina etnica per le tecnologie legate alla ricerca.

<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

L'uso medicinale della medicina tradizionale cinese è dovuto principalmente ai suoi metaboliti secondari. La visualizzazione della distribuzione di questi metaboliti è diventata un argomento cruciale nella scienza delle piante. La spettrometria di massa può estrarre enormi volumi di dati e fornire informazioni sulla distribuzione spaziale su questi analizzando fette di tessuto. Con il vantaggio di un'elevata produttività e di una maggiore precisione, l'imaging con spettrometria di massa a ionizzazione elettrospray a desorbimento (DESI-MSI) viene spesso utilizzato nella ricerca biologica e nello studio della medicina tradizionale cinese. Tuttavia, le procedure utilizzate in questa ricerca sono complicate e non accessibili. In questo studio, abbiamo ottimizzato le procedure di sezionamento e imaging DESI e sviluppato un metodo più economico per identificare la distribuzione dei metaboliti e classificare questi composti nei tessuti vegetali, con particolare attenzione alle medicine tradizionali cinesi. Lo studio promuoverà l'utilizzo del DESI nell'analisi dei metaboliti e nella standardizzazione della medicina tradizionale cinese / medicina etnica per le tecnologie legate alla ricerca.

Questo protocollo può portare all'identificazione e alla distribuzione di composti in campioni vegetali. Nell'immagine MS di uno specifico m/z, il colore di ogni singolo pixel rappresenta l'intensità relativa del m/z, quindi può essere associato alla distribuzione naturale e all'abbondanza dello ione metabolita in tutto il campione. Maggiore è l'abbondanza della sostanza chimica nella posizione di raccolta, più luminoso è il colore. La barra nell'immagine (Figura 4A-D<...

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

In questo studio, viene presentata una serie di metodi per preparare campioni DESI-MSI dagli impianti e viene descritta in dettaglio una procedura di installazione dell'assemblaggio DESI, acquisizione dei dati MSI ed elaborazione. Questo protocollo può essere applicato in diverse condizioni per l'acquisizione di informazioni sul metaboloma spaziale nelle piante.

Visualizzazione dei metaboliti identificati nel metaboloma spaziale della medicina tradizionale cinese utilizzando DESI-MSI

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

Questo articolo descrive principalmente un metodo economico per preparare campioni di piante e imaging utilizzando DESI-MSI e può superare gli svantaggi associati ai tessuti asciutti, che si fratturano facilmente quando l'azoto soffia. La radice è stata criosezionata sul microtomo criostato, mentre la foglia è stata preparata mediante imprinting, che richiede una macchina costosa o perde intensità del segnale. Il nostro metodo può superare questi limiti.Questo metodo può essere utilizzato nella metabolomica spaziale delle piante come la distribuzione e il movimento di sostanze tossiche nelle piante sotto stress abiotico e biotico. Per iniziare, prendi radici e foglie pulite da una pianta di salvia miltiorrhiza di due anni e taglia direttamente con uno spessore della sezione trasversale di circa tre-cinque millimetri. Quindi, incollare il campione su un vetrino da microscopio ad adesione utilizzando nastro biadesivo.Posizionare un altro vetrino da microscopio sopra il campione e avvolgerli con una pellicola sigillante come un sandwich. Quindi, congelare il campione sandwich a meno 80 gradi Celsius per almeno quattro ore, quindi sottoporlo a un vuoto d'aria per due ore con la temperatura intrappolata a meno 75 a meno 82 gradi Celsius e il vacuometro a 2,5-3,7 pascal. Per l'analisi, dopo aver rimosso i campioni dalla cella frigorifera, portarli a temperatura ambiente in un essiccatore per evitare la condensa sulla superficie del campione prima di sottoporre il campione all'applicazione della matrice.Implementare la configurazione del rilevatore di strumenti e la calibrazione di massa in ionizzazione elettrospray o modalità ESI. Eseguire la configurazione del rilevatore utilizzando leucina e cefalina in acetonitrile in acqua con un rapporto di uno a uno ed eseguire la calibrazione di massa con formiato di sodio e isopropanolo di acqua in un rapporto di uno a uno. Estrarre la sorgente ESI e montare l'unità DESI sullo spettrometro di massa.Collegare l'alimentazione di azoto gassoso all'unità DESI e regolare la pressione del gas a circa 0,5 megapascal. Riempire una siringa da cinque millilitri con leucina e cefalina e acido formico in acqua metanolo in un rapporto da uno a nove e collegare la siringa alla pompa a siringa ad alte prestazioni per fornire solvente per la ionizzazione delle sostanze chimiche nel campione. Quindi, collegare un capillare che fornisce solvente alla siringa e allo spruzzatore DESI.Il solvente che fornisce il capillare è un capillare standard di dimensioni con un diametro interno di 75 micrometri e un diametro esterno di 375 micrometri. Avviare la pompa a siringa e impostare la velocità di infusione a due microlitri al minuto per ottenere un flusso costante e spruzzare il solvente. Spegnere la valvola del gas azoto e accenderla dopo circa 15 secondi.Una piccola goccia di solvente soffia sul palco e lo spruzzo può essere visto se il flusso di solvente è in uno stato costante. Quindi, regolare la posizione dello spruzzatore in termini di angolo di spruzzatura, asse XYZ, sporgenza e altezza. Utilizzare marcatori rossi e neri come riferimenti per ottimizzare il segnale di spettrometria di massa per ottenere un'intensità del segnale di circa una volta da 10 alla quinta in modalità sensibilità.Poiché la sporgenza dello spruzzatore è il fattore più significativo che influenza l'intensità del segnale, regolare la protrusione cambiando la protezione del gas di azoto utilizzando una chiave da cinque millimetri. La direzione dello spruzzo influenza la qualità dell'immagine di massa. Quindi, ruotare lo spruzzatore fino a quando lo spray è dritto.Dopo tutti questi passaggi, la configurazione è pronta per gli esperimenti ed è normalmente stabile per circa tre settimane di usabilità dopo la configurazione iniziale. Per l'imaging DESI-MS, non è richiesto alcun pretrattamento del campione. Tuttavia, rimuovere il supporto in eccesso sulle diapositive, se possibile.Acquisire un'immagine dell'esempio sulla diapositiva. Senza toccare la superficie del campione per evitare impurità, posizionare la diapositiva sulla posizione della piastra sul palco DESI, che ha due posizioni della piastra, A e B.Utilizzare vetrini standard o una diapositiva completa per adattarsi alla posizione. Una diapositiva completa può ospitare fino a quattro diapositive e quindi ha un'area molto più ampia per gli esperimenti.Apri il software di elaborazione delle immagini di massa ad alta definizione. Impostate una nuova piastra nella scheda Acquisisci (Acquisisci), quindi selezionate la posizione corretta della piastra, A o B, e il tipo di piastra. Nella pagina Selezione immagine selezionare i quattro angoli della diapositiva e quindi l'immagine viene regolata automaticamente sull'orientamento corretto.Per impostare i parametri MS, selezionare il tipo di esperimento come modalità DESI-MS comunemente utilizzata in cui verrà rilevato solo lo ione padre. Quindi, selezionare la polarità come positiva o negativa poiché lo strumento può utilizzare solo una polarità in un esperimento. Quindi applicare la modalità di sensibilità per ottenere maggiori informazioni sulle sostanze chimiche in piccole quantità.Quindi, disegna un rettangolo per definire l'area di scansione nella scheda Modello e imposta la dimensione dei pixel mantenendo uguali le dimensioni X e Y del pixel. Impostare la velocità di scansione su non più di cinque volte la dimensione dei pixel. Salvare il progetto ed esportare un foglio di lavoro per il software di acquisizione MS.Quindi, importare il foglio di lavoro nel software di acquisizione MS e salvarlo come nuovo elenco di esempio. Premere Avvia esecuzione per iniziare la scansione delle immagini MS e aggiungere più immagini alla coda degli esperimenti importando più fogli di lavoro. Caricare il file di dati del campione nel software di elaborazione delle immagini di massa e impostare i parametri per l'elaborazione delle immagini DESI.Poiché la leucina e la cefalina sono state utilizzate per la massa di blocco interna e la massa di blocco è l'unico punto per identificare la polarità dell'esperimento, è fondamentale impostare la massa di blocco corretta. Impostare 556.2772 per la modalità positiva e 554.2620 per la modalità negativa. Per creare un elenco di sostanze chimiche target, caricare il file di dati elaborati per visualizzare l'immagine DESI del campione.Fare clic sul pulsante Normalizzazione per normalizzare i dati mediante cromatografia ionica totale per ottenere l'intensità relativa di una sostanza chimica specifica rispetto al riferimento, quindi è possibile confrontare diversi campioni tra loro. Disegna un'area di interesse, o ROI, e copia diverse copie sull'immagine di esempio. Quindi selezionare tutti i ROI ed esportare l'analisi multivariata per estrarre le informazioni MS da tutti i ROI.L'imaging con spettrometria di massa delle sezioni radicali e di intere foglie mostra la distribuzione spaziale dei composti selezionati. Il colore di ogni singolo pixel rappresenta l'intensità relativa del rapporto massa/carica, e quindi può essere associato alla distribuzione naturale e all'abbondanza dello ione metabolita in tutto il campione. La distribuzione dei composti bersaglio, tanshinone IIA e acido rosmarinico, è visibile in diverse aree della radice.Il composto tanshinol A è stato rilevato nelle sezioni fogliari Come protocollo che mira alla riproducibilità, la cosa più importante è ottimizzare l'intensità del segnale regolando la posizione dello spruzzatore in più dimensioni.

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