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

Este trabalho foi apoiado pela Fundação de Ciências Naturais da província de Sichuan (No. 2022NSFSC0171) e pelo Programa de Talentos Xinglin da Universidade de Chengdu da TCM (No. 030058042).

1. Preparação da amostra
<ol><li>Coletar raízes e folhas limpas de uma planta de Salvia miltiorrhiza de 2 anos de idade (Figura 1A) e cortar diretamente em uma espessura transversal de aproximadamente 3-5 mm manualmente. Em seguida, cole a amostra em uma lâmina de vidro do microscópio de adesão com fita dupla face (Figura 1B). NOTA: Verifique se o tamanho da fita dupla face é maior que a amostra. Se os tecidos estiverem seco...

<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>

O surgimento da tecnologia MS abriu uma nova visão na pesquisa de produtos naturais em nível molecular durante os últimos anos24. O instrumento MS, com sua alta sensibilidade e alto rendimento, permite a análise direcionada e não direcionada de metabólitos em produtos naturais, mesmo com traços de concentração25. Portanto, a EM é atualmente amplamente utilizada no campo da química da medicina tradicional chinesa (MTC). A pesquisa qualitativa e quantitativa sobre ...

A visualização da distribuição de metabólitos tornou-se um tópico crucial na ciência vegetal, especialmente na medicina tradicional chinesa, pois revela o processo de formação de metabólitos específicos dentro da planta. Com referência à medicina tradicional chinesa (MTC), fornece informações sobre os componentes ativos e orienta a aplicação de partes de plantas em aplicações farmacêuticas. Normalmente, a visualização dos metabólitos é obtida por hibridização in situ, microscopia de fluorescência ou imunohistoquímica, porém o número de compostos detectados por esses experimentos transmite informações químicas limitadas. Combinada com a coloração tecidual, a imagem por espectrometria de massa (MSI) pode fornecer uma grande quantidade de dados e fornecer informações de distribuição espacial de compostos por meio da varredura e análise de cortes de tecidono nível 1 da mícron. O MSI usa analitos para dessorção e ionização da superfície da amostra, seguido de análise de massa dos íons de fase vapor resultantes e aplicação de software de imagem para integrar as informações e plotar uma imagem bidimensional registrando uma abundância específica de íons. Essa tecnologia pode determinar moléculas exógenas e endógenas por meio da detecção da distribuição característica de fármacos e seus metabólitos induzidos em tecidos e órgãos-alvo 2,3,4,5.
Várias modalidades de imagem da EM foram desenvolvidas nas últimas décadas; os mais proeminentes entre eles são o MSI BASEADO EM IONIZAÇÃO POR ELETROSPRAY DE DESSORÇÃO (DESI-MSI), dessorção/ionização a laser assistida por matriz (MALDI) e espectrometria de massa de íons secundários (SIMS)6. O DESI-MSI é frequentemente utilizado em pesquisas biológicas devido à sua operação atmosférica, alto rendimento e maior precisão7. O MALDI tem sido aplicado para identificar um fragmento de transtirretina como potencial biomarcador nefrotóxico para gentamicina e para analisar a distribuição do metabólito neurotóxico 1-metil-4-fenilpiridínio após o manejo de 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina em cérebros de camundongos 8,9. MALDI e DESI têm sido usados para determinar a composição de estruturas cristalinas induzidas por drogas no rim de coelhos dosados; Essas estruturas são compostas principalmente por metabólitos formados devido à desmetilação e/ou oxidação do fármaco10. Adicionalmente, o MSI tem sido aplicado na localização da distribuição metabólica da toxicidade de drogas em órgãos-alvo. No entanto, as células do tecido vegetal variam e são diferentes dos animais e requerem procedimentos especiais de seccionamento.
Em plantas, utilizando imagens MALDI, até o momento, foi analisada a distribuição de diferentes compostos em caule de trigo (Triticum aestivum), soja (Glycine max), sementes de arroz (Oryza sativa), flores e raízes de Arabidopsis thaliana e sementes de cevada (Hordeum vulgare)11,12,13,14,15,16,17,18 . Estudos recentes relatam que o DESI-MSI está emergindo na análise de metabólitos de drogas e produtos naturais, especialmente em MTCs como Ginkgo biloba, Fuzi e Artemisia annua L 19,20,21. Nesses estudos, os protocolos para a preparação de amostras de material vegetal diferem e alguns requerem equipamentos mais complexos, como um micrótomo de congelamento. O DESI-MSI tem requisitos rigorosos para a planicidade superficial da amostra detectada. Ao analisar o órgão ou tecido de um animal, a amostra geralmente é feita por criossecção22. No entanto, o procedimento para criosseccionamento é complicado e mais caro, e o método de temperatura de corte ótima (OCT) comumente usado com adesivo tem um forte sinal durante a obtenção de imagens. Além disso, os tecidos medicinais da MTC variam; por exemplo, a raiz de Salvia miltiorrhiza, conhecida como Danshen em chinês, é usada medicinalmente, enquanto em Zisu (Perilla frutescens), a folha é usada23,24. Portanto, é necessário melhorar os procedimentos de preparação da amostra para promover a utilização do DESI na análise de metabólitos para MTC.
Como uma erva perene e uma MTC comumente usada, S. miltiorrhiza foi inicialmente registrada na monografia de medicina mais antiga, Shennong's Classic of Materia Medica (conhecido como Shennong Bencao Jing em chinês). Neste estudo, otimizamos os procedimentos de corte e imagem DESI e desenvolvemos um método mais custo-efetivo para identificar a distribuição e categorizar os compostos nos tecidos de S. miltiorrhiza. Este método também pode superar as desvantagens associadas aos tecidos secos - que geralmente fraturam facilmente sob o golpe de nitrogênio - e promover o desenvolvimento da MTC. O estudo promoverá a padronização da MTC/medicina étnica para tecnologias relacionadas à pesquisa.

<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

O uso medicinal da medicina tradicional chinesa deve-se principalmente aos seus metabólitos secundários. A visualização da distribuição desses metabólitos tornou-se um tópico crucial na ciência vegetal. A espectrometria de massa pode extrair grandes volumes de dados e fornecer informações de distribuição espacial sobre eles por meio da análise de fatias de tecido. Com a vantagem de alto rendimento e maior precisão, a imagem por espectrometria de massa por ionização por eletrospray de dessorção (DESI-MSI) é frequentemente usada em pesquisas biológicas e no estudo da medicina tradicional chinesa. No entanto, os procedimentos utilizados nesta pesquisa são complicados e pouco acessíveis. Neste estudo, otimizamos os procedimentos de corte e imagem DESI e desenvolvemos um método mais custo-efetivo para identificar a distribuição de metabólitos e categorizar esses compostos em tecidos vegetais, com foco especial na medicina tradicional chinesa. O estudo promoverá a utilização do DESI na análise de metabólitos e padronização da medicina tradicional chinesa/medicina étnica para tecnologias relacionadas à pesquisa.

Este protocolo pode levar à identificação e distribuição de compostos em amostras de plantas. Na imagem MS de um m/z específico, a cor de cada pixel representa a intensidade relativa do m/z, portanto, pode ser associada à distribuição natural e à abundância do íon metabólito ao longo da amostra. Quanto maior a abundância do produto químico na posição de coleta, mais brilhante é a cor. A barra na figura (Figura 4A-D) mostra o gradiente das c...

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

Neste estudo, uma série de métodos são apresentados para preparar amostras de DESI-MSI de plantas, e um procedimento de instalação de montagem de DESI, aquisição de dados MSI e processamento é descrito em detalhes. Este protocolo pode ser aplicado em diversas condições para aquisição de informações do metaboloma espacial em plantas.

Visualização de Metabólitos Identificados no Metaboloma Espacial da Medicina Tradicional Chinesa Utilizando DESI-MSI

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

Este artigo descreve principalmente um método custo-efetivo de preparação de amostras de plantas e imagens usando DESI-MSI, e pode superar as desvantagens associadas aos tecidos secos, que facilmente fraturam quando o nitrogênio sopra. A raiz foi criossecada no micrótomo criostato, enquanto a folha foi preparada por imprinting, o que requer máquina cara ou perde intensidade de sinal. Nosso método pode superar essas limitações.Este método pode ser utilizado na metabolômica espacial de plantas como distribuição e movimentação de tóxicos em plantas sob estresse abiótico e biótico. Para começar, pegue raízes e folhas limpas de uma planta de salvia miltiorrhiza de dois anos de idade e corte diretamente em uma espessura transversal de aproximadamente três a cinco milímetros. Em seguida, cole a amostra em uma lâmina de vidro do microscópio de adesão usando fita dupla face.Coloque outra lâmina de vidro do microscópio acima da amostra e envolva-a com uma película de vedação como um sanduíche. Em seguida, congele a amostra de sanduíche a 80 graus Celsius negativos por pelo menos quatro horas, depois submeta-a a um vácuo de ar por duas horas com a temperatura retida em 75 a 82 graus Celsius negativos e medidor de vácuo em 2,5 a 3,7 pascal. Para análise, após a remoção das amostras do armazenamento refrigerado, leve-as à temperatura ambiente em um exsicador para evitar a condensação na superfície da amostra antes de submeter a amostra à aplicação em matriz.Implemente a configuração do detector de instrumentos e a calibração de massa em ionização por eletrospray, ou modo ESI. Realizar a montagem do detector usando leucina e cefalia em acetonitrila de água na proporção de um para um, e realizar calibração de massa com formiato de sódio e isopropanol de água na proporção de um para um. Retire a fonte ESI e monte a unidade DESI no espectrômetro de massa.Conecte a fonte de gás nitrogênio à unidade DESI e ajuste a pressão do gás para cerca de 0,5 megapascal. Encha uma seringa de cinco mililitros com leucina e cefalia e ácido fórmico em metanol de água na proporção de um para nove e conecte a seringa à bomba de seringa de alto desempenho para fornecer solvente para ionização dos produtos químicos na amostra. Em seguida, conecte um capilar que fornece solvente à seringa e ao pulverizador DESI.O capilar que fornece solvente é um capilar padrão de dimensões com um diâmetro interno de 75 micrômetros e diâmetro externo de 375 micrômetros. Ligue a bomba da seringa e ajuste a taxa de infusão para dois microlitros por minuto para obter um fluxo constante e pulverização do solvente. Desligue a válvula de gás nitrogênio e ligue-a após cerca de 15 segundos.Uma pequena gota de solvente sopra para o palco e o spray pode ser visto se o fluxo de solvente estiver em um estado constante. Em seguida, ajuste a posição do pulverizador em termos do ângulo de pulverização, eixo XYZ, protrusão e altura. Use marcadores vermelhos e pretos como referências para otimizar o sinal de espectrometria de massa para obter uma intensidade de sinal de cerca de uma vez 10 a quinta no modo de sensibilidade.Como a protrusão do pulverizador é o fator mais significativo que afeta a intensidade do sinal, ajuste a protrusão trocando o protetor de gás nitrogênio usando uma chave de cinco milímetros. A direção do spray influencia a qualidade da imagem de massa. Por isso, gire o pulverizador até que o pulverizador esteja reto.Após todas essas etapas, a configuração está pronta para experimentos e normalmente é estável por aproximadamente três semanas de usabilidade após a configuração inicial. Para imagens de DESI-MS, nenhum pré-tratamento da amostra é necessário. No entanto, remova o excesso de mídia nos slides, se possível.Tire uma imagem da amostra no slide. Sem tocar na superfície da amostra para evitar qualquer impureza, coloque a lâmina na posição da placa no estágio DESI, que tem duas posições de placa, A e B.Use lâminas padrão ou uma lâmina completa para se encaixar na posição. Um slide completo pode acomodar até quatro slides e, portanto, tem uma área muito maior para experimentos.Abra o software de processamento de imagens em massa de alta definição. Defina uma nova placa na guia Adquirir e selecione a posição correta da placa, A ou B, e o tipo de placa. Na página Seleção de Imagem, selecione os quatro cantos do slide e, em seguida, a imagem será ajustada automaticamente para a orientação correta.Para definir os parâmetros MS, selecione o tipo de experimento como modo DESI-MS que é comumente usado no qual somente o íon pai será detectado. Em seguida, selecione a polaridade como positiva ou negativa, pois o instrumento pode usar apenas uma polaridade em um experimento. Em seguida, aplique o modo de sensibilidade para obter mais informações sobre produtos químicos em pequenas quantidades.Em seguida, desenhe um retângulo para definir a área de digitalização na guia Padrão e defina o tamanho do pixel mantendo os tamanhos X e Y do pixel iguais. Defina a taxa de digitalização para no máximo cinco vezes o tamanho do pixel. Salve o projeto e exporte uma planilha para o software de aquisição MS.Em seguida, importe a planilha para o software de aquisição MS e salve-a como uma nova lista de exemplo. Pressione Iniciar Executar para iniciar a varredura de imagens do MS e várias imagens podem ser adicionadas à fila de experimentos importando mais planilhas. Carregue o arquivo de dados da amostra no software de processamento de imagens em massa e defina os parâmetros para o processamento de imagens DESI.Como a leucina e a cefalia foram utilizadas para a massa de bloqueio interno, e a massa de bloqueio é o único ponto para identificar a polaridade do experimento, é crucial definir a massa de bloqueio correta. Defina 556.2772 para o modo positivo e 554.2620 para o modo negativo. Para criar uma lista de produtos químicos de destino, carregue o arquivo de dados processados para visualizar a imagem DESI da amostra.Clique no botão Normalização para normalizar os dados por cromatografia de íons totais para obter a intensidade relativa de um produto químico específico para a referência e, em seguida, diferentes amostras podem ser comparadas entre si. Desenhe uma região de interesse, ou ROI, e copie várias cópias na imagem de exemplo. Em seguida, selecione todas as ROIs e exporte a análise multivariada para extrair informações de EM de todas as ROIs.Imagens de espectrometria de massa das seções raiz e folha inteira mostram a distribuição espacial dos compostos selecionados. A cor de cada pixel representa a intensidade relativa da relação massa/carga e, portanto, pode ser associada à distribuição natural e à abundância do íon metabólito em toda a amostra. A distribuição dos compostos alvo, tanshinone IIA e ácido rosmarínico, é visível em diferentes áreas da raiz.O composto tanshinol A foi detectado nas seções foliares Como protocolo visando à reprodutibilidade, o mais importante é otimizar a intensidade do sinal ajustando a posição do pulverizador em várias dimensões.

Research

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