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

Dette arbeidet ble støttet av Natural Science Foundation of Sichuan-provinsen (nr. 2022NSFSC0171) og Xinglin Talent Program ved Chengdu University of TCM (nr. 030058042).

1. Forberedelse av prøver
<ol><li>Samle rensede røtter og blader fra en 2 år gammel Salvia miltiorrhiza-plante (figur 1A), og skjær direkte i en tverrsnittstykkelse på ca. 3-5 mm for hånd. Deretter fester du prøven på et adhesjonsmikroskopglassglass ved hjelp av dobbeltsidig tape (figur 1B). MERK: Kontroller at størrelsen på dobbeltsidig tape er større enn prøven. Hvis vevet er tørket, suge dem i vann eller 4% paraform...

<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>

Fremveksten av MS-teknologi har åpnet en ny innsikt i naturproduktforskning på molekylært nivå de siste årene24. MS-instrumentet, med sin høye følsomhet og høye gjennomstrømning, muliggjør målrettet og ikke-målrettet analyse av metabolitter i naturlige produkter, selv med sporkonsentrasjon25. Derfor er MS for tiden mye brukt innen tradisjonell kinesisk medisin (TCM) kjemi. Den kvalitative og kvantitative forskningen på den kjemiske sammensetningen av TCM kan gi...

Visualisering av metabolittfordeling har blitt et viktig tema i plantevitenskap, spesielt i tradisjonell kinesisk medisin, da det avslører dannelsesprosessen av spesifikke metabolitter i planten. Med henvisning til tradisjonell kinesisk medisin (TCM), gir den informasjon om de aktive komponentene og veileder anvendelsen av plantedeler i farmasøytiske applikasjoner. Normalt oppnås visualisering av metabolitter ved in situ hybridisering, fluorescensmikroskopi eller immunhistokjemi, men antall forbindelser detektert av disse forsøkene formidler begrenset kjemisk informasjon. Kombinert med vevsfarging kan massespektrometriavbildning (MSI) gi store mengder data og gi romlig fordelingsinformasjon av forbindelser ved å skanne og analysere vevsskiver på mikronnivå1. MSI bruker analytter for desorpsjon og ionisering fra prøveoverflaten, etterfulgt av masseanalyse av de resulterende dampfaseioner og anvendelse av bildebehandlingsprogramvare for å integrere informasjonen og plotte et todimensjonalt bilde som registrerer en spesifikk ionoverflod. Denne teknologien kan bestemme både eksogene og endogene molekyler ved å oppdage den karakteristiske fordelingen av legemidler og deres induserte metabolitter i målvev og organer 2,3,4,5.
Ulike bildebehandlingsmodaliteter har blitt utviklet de siste tiårene; De mest fremtredende blant dem er desorpsjonselektrosprayioniseringsbasert MSI (DESI-MSI), matriseassistert laserdesorpsjon/ionisering (MALDI) og sekundær ionmassespektrometri (SIMS)6. DESI-MSI brukes ofte i biologisk forskning på grunn av sin atmosfæriske drift, høye gjennomstrømning og høyere nøyaktighet7. MALDI har blitt brukt til å identifisere et transtyretinfragment som en potensiell nefrotoksisk biomarkør for gentamicin og for å analysere fordelingen av den nevrotoksiske metabolitten 1-metyl-4-fenylpyridinium etter styring av 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin i mushjerner 8,9. MALDI og DESI har blitt brukt til å bestemme sammensetningen av legemiddelinduserte krystalllignende strukturer i nyrene til doserte kaniner; Disse strukturene består hovedsakelig av metabolitter dannet på grunn av demetylering og/eller oksidasjon av legemidlet10. I tillegg har MSI blitt brukt i lokalisering av metabolsk distribusjon av legemiddeltoksisitet i målorganer. Cellene i plantevev varierer imidlertid og er forskjellige fra dyr og krever spesielle seksjoneringsprosedyrer.
I planter, ved hjelp av MALDI imaging, så langt, har fordelingen av forskjellige forbindelser i hvete (Triticum aestivum) stamme, soyabønne (Glycine max), ris (Oryza sativa) frø, Arabidopsis thaliana blomster og røtter, og bygg (Hordeum vulgare) frø blitt analysert 11,12,13,14,15,16,17,18 . Nylige studier har rapportert at DESI-MSI dukker opp i metabolittanalysen av naturlige legemidler og produkter, spesielt i TCM som Ginkgo biloba, Fuzi og Artemisia annua L 19,20,21. I disse studiene er protokollene for fremstilling av plantematerialprøver forskjellige, og noen krever mer komplekst utstyr, som en frysende mikrotom. DESI-MSI har strenge krav til overflateflatheten til den påviste prøven. Ved analyse av organ eller vev av et dyr, blir prøven vanligvis laget ved kryo-seksjonering22. Prosedyren for kryosnitting er imidlertid komplisert og dyrere, og den vanlige metoden for optimal skjæretemperatur (OCT) har et sterkt signal ved avbildning. I tillegg varierer det medisinske vevet i TCM; for eksempel brukes roten til Salvia miltiorrhiza, kjent som Danshen på kinesisk, mens i Zisu (Perilla frutescens) brukes bladet23,24. Derfor er det nødvendig å forbedre prøveprepareringsprosedyrene for å fremme bruken av DESI i metabolittanalyse for TCM.
Som en flerårig urt og en vanlig brukt TCM, ble S. miltiorrhiza opprinnelig registrert i den eldste medisinmonografien, Shennong's Classic of Materia Medica (kjent som Shennong Bencao Jing på kinesisk). I denne studien optimaliserte vi seksjonerings- og DESI-bildebehandlingsprosedyrer og utviklet en mer kostnadseffektiv metode for å identifisere fordelingen og kategorisere forbindelsene i vev av S. miltiorrhiza. Denne metoden kan også overvinne ulempene forbundet med tørt vev - at de vanligvis lett sprekker under nitrogenblåsingen - og fremmer utviklingen av TCM. Studien vil fremme standardisering av TCM / etnisk medisin for forskningsrelaterte teknologier.

<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

Den medisinske bruken av tradisjonell kinesisk medisin skyldes hovedsakelig dets sekundære metabolitter. Visualisering av fordelingen av disse metabolittene har blitt et viktig tema i plantevitenskapen. Massespektrometriavbildning kan trekke ut store mengder data og gi romlig fordelingsinformasjon om disse ved å analysere vevsskiver. Med fordelen av høy gjennomstrømning og høyere nøyaktighet, brukes desorpsjonselektrosprayionisering massespektrometriavbildning (DESI-MSI) ofte i biologisk forskning og i studiet av tradisjonell kinesisk medisin. Prosedyrene som brukes i denne undersøkelsen er imidlertid kompliserte og ikke rimelige. I denne studien optimaliserte vi seksjonerings- og DESI-bildebehandlingsprosedyrer og utviklet en mer kostnadseffektiv metode for å identifisere fordelingen av metabolitter og kategorisere disse forbindelsene i plantevev, med et spesielt fokus på tradisjonelle kinesiske medisiner. Studien vil fremme bruken av DESI i metabolittanalyse og standardisering av tradisjonell kinesisk medisin / etnisk medisin for forskningsrelaterte teknologier.

Denne protokollen kan føre til identifisering og distribusjon av forbindelser i planteprøver. I MS-bildet av en bestemt m / z representerer fargen på hver enkelt piksel den relative intensiteten til m / z, og kan dermed knyttes til den naturlige fordelingen og overflod av metabolittionet gjennom hele prøven. Jo høyere overflod av kjemikaliet ved oppsamlingsposisjonen, desto lysere er fargen. Linjen på bildet (figur 4A-D) viser fargenes gradient. Her va...

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

I denne studien presenteres en rekke metoder for å forberede DESI-MSI-prøver fra planter, og en prosedyre for DESI-monteringsinstallasjon, MSI-datainnsamling og prosessering er beskrevet i detalj. Denne protokollen kan brukes under flere forhold for å skaffe romlig metabolominformasjon i planter.

Visualisering av metabolitter identifisert i det romlige metabolomet av tradisjonell kinesisk medisin ved bruk av DESI-MSI

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

Denne artikkelen beskriver hovedsakelig en kostnadseffektiv metode for å forberede planteprøver og avbildning ved hjelp av DESI-MSI, og kan overvinne ulempene forbundet med tørt vev, som lett sprekker når nitrogen blåser inn. Roten ble kryoseksjonert på kryostatmikrotomen, mens bladet ble fremstilt ved imprinting, noe som krever dyr maskin eller mister signalintensitet. Vår metode kan overvinne disse begrensningene.Denne metoden kan brukes i romlig metabolomikk av planter som distribusjon og bevegelse av toksiske stoffer i planter under abiotisk og biotisk stress. For å begynne, ta rensede røtter og blader fra en toårig salvia miltiorrhiza-plante og skjær direkte i en tverrsnittstykkelse på omtrent tre til fem millimeter. Deretter fester du prøven på et adhesjonsmikroskopglassglass ved hjelp av dobbeltsidig tape.Plasser et annet mikroskopglassglass over prøven og pakk dem med en forseglingsfilm som en sandwich. Deretter fryser du sandwichprøven ved minus 80 grader Celsius i minst fire timer, og utsetter den deretter for et luftvakuum i to timer med fanget temperatur på minus 75 til minus 82 grader Celsius og vakuummåler ved 2,5 til 3,7 pascal. For analyse, etter å ha fjernet prøvene fra kjølelageret, bring dem til romtemperatur i en tørketrommel for å unngå kondens på prøveoverflaten før prøven utsettes for matriseapplikasjon.Implementere instrumentene detektor oppsett og masse kalibrering i elektrospray ionisering, eller ESI-modus. Utfør detektoroppsett ved bruk av leucin og cephalin i vannacetonitril i forholdet en til en, og utfør massekalibrering med natriumformat og vannisopropanol i forholdet en til en. Ta ESI-kilden ut og monter DESI-enheten på massespektrometeret.Koble nitrogengassforsyningen til DESI-enheten og juster gasstrykket til rundt 0,5 megapascal. Fyll en fem milliliter sprøyte med leucin og cephalin og maursyre i vannmetanol i forholdet en til ni, og fest sprøyten til sprøytepumpen med høy ytelse for å gi løsningsmiddel for ionisering av kjemikaliene i prøven. Fest deretter en kapillær løsningsmiddel til sprøyten og DESI-sprøyten.Løsningsmidlet som gir kapillær er en standard kapillær dimensjon med en innvendig diameter på 75 mikrometer og 375 mikrometer utvendig diameter. Start sprøytepumpen og sett infusjonshastigheten til to mikroliter per minutt for å få en konstant strømning og spray av løsningsmidlet. Slå av nitrogengassventilen og slå den på etter ca. 15 sekunder.En liten dråpe løsningsmiddel blåser ut på scenen og spray kan sees hvis løsningsmiddelstrømmen er i konstant tilstand. Deretter justerer du sprøytens posisjon når det gjelder sprøytevinkel, XYZ-akse, fremspring og høyde. Bruk røde og svarte markører som referanser for å optimalisere massespektrometrisignalet for å få en signalintensitet på rundt en gang 10 til femte i følsomhetsmodus.Siden fremspringet på sprøyten er den viktigste faktoren som påvirker signalintensiteten, justerer du fremspringet ved å endre nitrogengassbeskyttelsen med en fem millimeter skiftenøkkel. Sprayretningen påvirker kvaliteten på massebildet. Roter derfor sprøyten til sprayen er rett.Etter alle disse trinnene er oppsettet klart for eksperimenter og er normalt stabilt i omtrent tre ukers brukbarhet etter det første oppsettet. For DESI-MS-avbildning er det ikke nødvendig med forbehandling av prøven. Fjern imidlertid overflødig media på lysbildene hvis mulig.Ta et bilde av prøven på lysbildet. Uten å berøre prøvens overflate for å unngå urenheter, plasser lysbildet på plateposisjonen på DESI-trinnet, som har to plateposisjoner, A og B.Bruk standard lysbilder eller et fullt lysbilde for å passe i posisjonen. Et fullt lysbilde har plass til opptil fire lysbilder og har dermed et mye større område for eksperimenter.Åpne HD-programvaren for massebildebehandling. Sett en ny plate i kategorien Anskaffe, og velg riktig plateposisjon, A eller B, og platetypen. Merk de fire hjørnene av lysbildet på Bildevalg-siden, og deretter justeres bildet automatisk til riktig retning.For å angi MS-parametrene, velg eksperimenttypen som DESI-MS-modus som vanligvis brukes der bare foreldreionet blir oppdaget. Velg deretter polariteten som enten positiv eller negativ, da instrumentet bare kan bruke én polaritet i et eksperiment. Bruk deretter følsomhetsmodus for å få mer informasjon om kjemikalier i små mengder.Deretter tegner du et rektangel for å definere skanneområdet i kategorien Mønster, og angir pikselstørrelsen ved å holde X- og Y-størrelsene på pikselen like. Sett skannefrekvensen til ikke mer enn fem ganger pikselstørrelsen. Lagre prosjektet og eksporter et regneark for MS-anskaffelsesprogramvaren.Deretter importerer du regnearket til MS-anskaffelsesprogramvaren og lagrer det som en ny prøveliste. Trykk Start Run for å starte MS-bildeskanningen, og flere bilder kan legges til i eksperimentkøen ved å importere flere regneark. Last inn datafilen til prøven i massebildebehandlingsprogramvaren og angi parametrene for DESI-bildebehandling.Siden leucin og cephalin ble brukt til intern låsemasse, og låsemassen er det eneste punktet for å identifisere eksperimentets polaritet, er det avgjørende å stille inn riktig låsemasse. Sett 556.2772 for positiv modus og 554.2620 for negativ modus. Hvis du vil lage en liste over målkjemikalier, laster du inn den behandlede datafilen for å visualisere DESI-bildet av eksemplet.Klikk på Normalisering-knappen for å normalisere dataene ved total ionkromatografi for å få den relative intensiteten til et bestemt kjemikalie til referansen, og deretter kan forskjellige prøver sammenlignes med hverandre. Tegn et interesseområde, eller avkastning, og kopier flere kopier av eksempelbildet. Velg deretter alle avkastningene og eksporter multivariat analyse for å trekke ut MS-informasjon fra alle avkastninger.Massespektrometriavbildning av rot- og hele bladseksjonene viser den romlige fordelingen av de valgte forbindelsene. Fargen på hver enkelt piksel representerer den relative intensiteten av forholdet mellom masse og ladning, og kan dermed knyttes til den naturlige fordelingen og overfloden av metabolittionet gjennom hele prøven. Fordelingen av målforbindelsene, tanshinone IIA og rosmarininsyre, er synlig i forskjellige områder av roten.Forbindelsen tanshinol A ble påvist i bladseksjonene Som en protokoll som tar sikte på reproduserbarhet, er det viktigste å optimalisere signalintensiteten ved å justere sprøytens posisjon i flere dimensjoner.

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

Forberedelse av urtemedisin: Er-Xian Decoction og Er-Xian-holdig Serum for<em&gt; In vivo</em&gt; Og<em&gt; I Vitro</em&gt; Eksperimenter

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

En in vitro oppløsning bestemmelse av multi-indeks komponenter i tibetansk medisin Rhodiola granulat

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

Enema av tradisjonell kinesisk medisin for pasienter med alvorlig akutt pankreatitt

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

Nettverksfarmakologi Prediksjon og metabolomikk Validering av mekanismen til Fructus Phyllanthi mot hyperlipidemi

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

Ved hjelp av flere lysspredning for å undersøke stabiliteten til Phyllanthus emblica L. ekstrakter oppnådd med forskjellige ekstraksjonsmetoder

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

Objektivering av tungediagnose i tradisjonell medisin, dataanalyse og studieapplikasjon

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

En tradisjonell kinesisk medisin karakteristisk terapi for bronkial astma: Moxibustion

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 

Analgetisk effekt av tunina på rottemodeller med kompresjon av dorsalrotganglionsmerter

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

Tuina-intervensjon i kaninmodell av knet artrose

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 ...