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

Эта работа была поддержана Фондом естественных наук провинции Сычуань (No 2022NSFSC0171) и Программой талантов Синлинь Университета ТКМ Чэнду (No 030058042).

1. Пробоподготовка
<ol><li>Соберите очищенные корни и листья 2-летнего растения Salvia miltiorrhiza (рис. 1A) и нарежьте вручную на толщину поперечного сечения примерно 3-5 мм. Затем наклейте образец на предметное стекло адгезионного микроскопа с помощью двустороннего с?...

<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>

Появление технологии рассеянного склероза открыло новый взгляд на исследования натуральных продуктов на молекулярном уровне в течение последних24 лет. Прибор MS с его высокой чувствительностью и высокой пропускной способностью позволяет проводить целенаправленный и нец?...

Визуализация распределения метаболитов стала важной темой в науке о растениях, особенно в традиционной китайской медицине, поскольку она раскрывает процесс образования специфических метаболитов в растении. Что касается традиционной китайской медицины (ТКМ), он предоставляет информацию об активных компонентах и направляет применение частей растений в фармацевтических целях. Обычно визуализация метаболитов достигается гибридизацией in situ, флуоресцентной микроскопией или иммуногистохимией, однако количество соединений, обнаруженных в этих экспериментах, передает ограниченную химическую информацию. В сочетании с окрашиванием тканей масс-спектрометрическая визуализация (MSI) может предоставить большой объем данных и предоставить информацию о пространственном распределении соединений путем сканирования и анализа срезов тканей на микронном уровне1. MSI использует аналиты для десорбции и ионизации с поверхности образца с последующим массовым анализом полученных ионов в паровой фазе и применением программного обеспечения для визуализации для интеграции информации и построения двумерного изображения, записывающего конкретное содержание ионов. Эта технология может определять как экзогенные, так и эндогенные молекулы, обнаруживая характерное распределение лекарств и их индуцированных метаболитов в тканях и органах-мишенях 2,3,4,5.
За последние десятилетия были разработаны различные методы визуализации рассеянного склероза; наиболее заметными среди них являются MSI на основе десорбционного электрораспыления (DESI-MSI), матричная лазерная десорбция/ионизация (MALDI) и масс-спектрометрия вторичных ионов (SIMS)6. DESI-MSI часто используется в биологических исследованиях из-за его работы в атмосфере, высокой пропускной способности и более высокой точности7. MALDI был применен для идентификации фрагмента транстиретина в качестве потенциального нефротоксического биомаркера гентамицина и для анализа распределения нейротоксического метаболита 1-метил-4-фенилпиридиния после лечения 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридина в мозге мышей 8,9. MALDI и DESI были использованы для определения состава лекарственно-индуцированных кристаллоподобных структур в почках дозированных кроликов; Эти структуры в основном состоят из метаболитов, образующихся в результате деметилирования и/или окисления лекарственного средства10. Кроме того, MSI был применен для локализации метаболического распределения токсичности лекарств в органах-мишенях. Однако клетки в растительной ткани различаются и отличаются от животных и требуют специальных процедур секции.
На растениях с помощью визуализации MALDI до сих пор анализировалось распределение различных соединений в стебле пшеницы (Triticum aestivum), соевых бобах (Glycine max), семенах риса (Oryza sativa), цветках и корнях Arabidopsis thaliana и семенах ячменя (Hordeum vulgare) 11,12,13,14,15,16,17,18 . Недавние исследования показали, что DESI-MSI появляется при анализе метаболитов природных лекарств и продуктов, особенно в таких ТКМ, как гинкго билоба, фузи и Artemisia annua L 19,20,21. В этих исследованиях протоколы подготовки образцов растительного материала различаются, и некоторые требуют более сложного оборудования, такого как замораживающий микротом. DESI-MSI предъявляет строгие требования к плоскостности поверхности обнаруженного образца. При анализе органа или ткани животного образец обычно делают методомкриосекции22. Однако процедура криоссекционирования сложна и более дорога, а широко используемый метод оптимальной температуры резки клея (OCT) имеет сильный сигнал при визуализации. Кроме того, лекарственные ткани ТКМ различаются; например, корень Salvia miltiorrhiza, известный как Danshen на китайском языке, используется в медицине, в то время как в Zisu (Perilla frutescens) используется лист23,24. Следовательно, необходимо улучшить процедуры пробоподготовки, чтобы способствовать использованию DESI в анализе метаболитов для ТКМ.
Как многолетнее травянистое растение и широко используемая ТКМ, S. miltiorrhiza была первоначально записана в старейшей монографии по медицине «Классика материи медики» Шэньнуна (известная как «Шэньнун Бэньцао Цзин» на китайском языке). В этом исследовании мы оптимизировали процедуры секционирования и визуализации DESI и разработали более экономичный метод определения распределения и классификации соединений в тканях S. miltiorrhiza. Этот метод также может преодолеть недостатки, связанные с сухими тканями - то, что они обычно легко ломаются под ударом азота - и способствовать развитию ТКМ. Исследование будет способствовать стандартизации ТКМ/этнической медицины для технологий, связанных с исследованиями.

<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

Лекарственное применение традиционной китайской медицины в основном связано с ее вторичными метаболитами. Визуализация распределения этих метаболитов стала важной темой в науке о растениях. Масс-спектрометрия может извлекать огромные объемы данных и предоставлять информацию о пространственном распределении о них, анализируя срезы тканей. Обладая преимуществом высокой пропускной способности и более высокой точности, десорбционная ионизационная масс-спектрометрия электрораспылением (DESI-MSI) часто используется в биологических исследованиях и в изучении традиционной китайской медицины. Однако процедуры, используемые в этом исследовании, сложны и недоступны. В этом исследовании мы оптимизировали процедуры секционирования и визуализации DESI и разработали более экономичный метод определения распределения метаболитов и классификации этих соединений в тканях растений, уделяя особое внимание традиционной китайской медицине. Исследование будет способствовать использованию DESI в анализе метаболитов и стандартизации традиционной китайской медицины / этнической медицины для технологий, связанных с исследованиями.

Этот протокол может привести к идентификации и распределению соединений в образцах растений. В MS-изображении конкретного m/z цвет каждого отдельного пикселя представляет относительную интенсивность m/z, поэтому может быть связан с естественным распределением и обилием метаболит-иона п...

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

В этом исследовании представлен ряд методов подготовки образцов DESI-MSI с заводов, а также подробно описана процедура установки сборки DESI, сбора и обработки данных MSI. Этот протокол может быть применен в нескольких условиях для получения пространственной метаболомной информации в растениях.

Визуализация метаболитов, идентифицированных в пространственном метаболоме традиционной китайской медицины с использованием DESI-MSI

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

В этой статье в основном описывается экономически эффективный метод подготовки образцов растений и визуализации с использованием DESI-MSI, и он может преодолеть недостатки, связанные с сухими тканями, которые легко разрушаются при попадании азота. Корень был криосекционирован на микротоме криостата, тогда как лист был подготовлен путем импринтинга, который требует дорогостоящего оборудования или теряет интенсивность сигнала. Наш метод может преодолеть эти ограничения.Этот метод может быть использован в пространственной метаболомике растений, такой как распределение и перемещение токсикантов в растениях, находящихся в условиях абиотического и биотического стресса. Для начала возьмите очищенные корни и листья двухлетнего растения Salvia miltiorrhiza и нарежьте непосредственно на толщину поперечного сечения примерно от трех до пяти миллиметров. Затем наклейте образец на предметное стекло адгезионного микроскопа с помощью двустороннего скотча.Поместите еще одно предметное стекло микроскопа над образцом и оберните его герметизирующей пленкой, как бутерброд. Затем заморозьте образец сэндвича при температуре от минус 80 градусов по Цельсию не менее четырех часов, затем подвергните его воздействию воздушного вакуума в течение двух часов с захваченной температурой от минус 75 до минус 82 градусов по Цельсию и вакуумметром от 2,5 до 3,7 паскаля. Для анализа после извлечения образцов из холодильного хранилища доведите их до комнатной температуры в эксикаторе, чтобы избежать конденсации на поверхности образца, прежде чем подвергать образец нанесению на матрицу.Реализуйте настройку детектора приборов и калибровку массы в режиме ионизации электрораспылением или ESI. Проведите настройку детектора с использованием лейцина и цефалина в ацетонитриле воды в соотношении один к одному и выполните массовую калибровку с формиатом натрия и изопропанолом воды в соотношении один к одному. Выньте источник ESI и установите блок DESI на масс-спектрометр.Подключите подачу газообразного азота к блоку DESI и отрегулируйте давление газа примерно до 0,5 мегапаскаля. Наполните пятимиллилитровый шприц лейцином, цефалином и муравьиной кислотой в водном метаноле в соотношении один к девяти и присоедините шприц к высокопроизводительному шприцевому насосу, чтобы обеспечить растворитель для ионизации химических веществ в образце. Затем присоедините капилляр, содержащий растворитель, к шприцу и распылителю DESI.Капилляр, обеспечивающий растворитель, представляет собой стандартный капилляр размеров с внутренним диаметром 75 микрометров и наружным диаметром 375 микрометров. Запустите шприцевой насос и установите скорость настаивания на два микролитра в минуту, чтобы получить постоянный поток и распыление растворителя. Выключите газообразный азотный клапан, а затем включите его примерно через 15 секунд.Небольшая капля растворителя выдувается на сцену, и можно увидеть, если поток растворителя находится в постоянном состоянии. Затем отрегулируйте положение опрыскивателя с точки зрения угла распыления, оси XYZ, выступа и высоты. Используйте красные и черные маркеры в качестве эталонов для оптимизации сигнала масс-спектрометрии, чтобы получить интенсивность сигнала примерно от 10 до пятой в режиме чувствительности.Поскольку выступ опрыскивателя является наиболее существенным фактором, влияющим на интенсивность сигнала, отрегулируйте выступ, изменив защиту газообразного азота с помощью пятимиллиметрового ключа. Направление распыления влияет на качество изображения массы. Следовательно, вращайте опрыскиватель до тех пор, пока распыление не станет прямым.После всех этих шагов установка готова к экспериментам и, как правило, стабильна в течение примерно трех недель после первоначальной настройки. Для визуализации DESI-MS предварительная обработка образца не требуется. Тем не менее, удалите лишние носители на слайдах, если это возможно.Сфотографируйте образец на слайде. Не касаясь поверхности образца, чтобы избежать попадания примесей, поместите предметное стекло в положение пластины на ступени DESI, которая имеет два положения пластины, A и B. Используйте стандартные предметные стекла или полный слайд, чтобы соответствовать положению. Полный слайд может вместить до четырех слайдов и, таким образом, имеет гораздо большую площадь для экспериментов.Откройте программное обеспечение для массовой обработки изображений высокой четкости. Установите новую пластину на вкладке «Приобретение» и выберите правильное положение пластины, A или B, а также тип пластины. На странице «Выбор изображения» выделите четыре угла слайда, после чего изображение будет автоматически настроено на правильную ориентацию.Чтобы задать параметры MS, выберите тип эксперимента как режим DESI-MS, который обычно используется, в котором будет обнаружен только родительский ион. Затем выберите полярность как положительную или отрицательную, так как прибор может использовать только одну полярность в эксперименте. Затем примените режим чувствительности, чтобы получить больше информации о химических веществах в небольших количествах.Затем нарисуйте прямоугольник, чтобы определить область сканирования на вкладке «Узор», и установите размер пикселя, оставив размеры пикселей по осям X и Y равными. Установите скорость сканирования не более чем в пять раз больше пикселя. Сохраните проект и экспортируйте рабочий лист для программного обеспечения MS Acquisition.Затем импортируйте рабочий лист в программное обеспечение для сбора данных MS и сохраните его как новый список образцов. Нажмите «Начать выполнение», чтобы начать сканирование изображений MS, и несколько изображений можно добавить в очередь эксперимента, импортировав больше листов. Загрузите файл данных образца в программное обеспечение для массовой обработки изображений и установите параметры для обработки изображений DESI.Поскольку лейцин и цефалин использовались для массы внутреннего замка, а масса замка является единственной точкой для определения полярности эксперимента, крайне важно установить правильную массу замка. Установите 556.2772 для положительного режима и 554.2620 для отрицательного режима. Чтобы построить список целевых химических веществ, загрузите обработанный файл данных, чтобы визуализировать изображение образца DESI.Нажмите кнопку «Нормализация», чтобы нормализовать данные с помощью общей ионной хроматографии, чтобы получить относительную интенсивность конкретного химического вещества к эталону, а затем различные образцы могут быть сравнены друг с другом. Нарисуйте интересующую область или ROI и скопируйте несколько копий на образец изображения. Затем выберите все ROI и экспортируйте многомерный анализ, чтобы извлечь информацию MS из всех ROI.Масс-спектрометрическая визуализация корневых и целых срезов листьев показывает пространственное распределение выбранных соединений. Цвет каждого отдельного пикселя представляет собой относительную интенсивность отношения массы к заряду и, таким образом, может быть связан с естественным распределением и содержанием метаболит-иона по всему образцу. Распределение целевых соединений, таншинона IIA и розмариновой кислоты, видно в разных областях корня.Соединение таншинол А было обнаружено в срезах листьев В качестве протокола, направленного на воспроизводимость, наиболее важным является оптимизация интенсивности сигнала путем регулировки положения опрыскивателя в нескольких измерениях.

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

Подготовка травяной медицины: Er-Xian Decoction и Er-Xian-содержащая сыворотка для<em&gt; В Виво</em&gt; И<em&gt; In Vitro</em&gt; Эксперименты

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

Определение мультииндексных компонентов в гранулах родиолы тибетской медицины in vitro

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

Клизма традиционной китайской медицины для пациентов с тяжелым острым панкреатитом

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

Прогнозирование сетевой фармакологии и валидация метаболомики механизма Fructus Phyllanthi против гиперлипидемии

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

Использование множественного рассеяния света для изучения стабильности экстрактов Phyllanthus emblica L., полученных различными методами экстракции

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

Объективизация диагностики языка в традиционной медицине, анализ данных и применение в исследованиях

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

Характерная терапия бронхиальной астмы традиционной китайской медицины: прижигание

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 

Обезболивающее действие туина на крысиных моделях с компрессией ганглионарной боли заднего корешка

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

Вмешательство Туина в кроличью модель остеоартроза коленного сустава

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 ...