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

Detta arbete stöddes av Natural Science Foundation of Sichuan-provinsen (nr 2022NSFSC0171) och Xinglin Talent Program vid Chengdu University of TCM (nr 030058042).

1. Beredning av prov
<ol><li>Samla rengjorda rötter och löv från en 2-årig Salvia miltiorrhiza-växt (figur 1A) och skiva direkt med en tvärsnittstjocklek på cirka 3-5 mm för hand. Fäst sedan provet på en vidhäftningsmikroskopglasskiva med dubbelhäftande tejp (figur 1B). OBS: Se till att storleken på den dubbelhäftande tejpen är större än provet. Om vävnaderna torkas, blötlägg dem i vatten eller 4% paraformaldehy...

<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>

Framväxten av MS-teknik har öppnat en ny insikt i naturproduktforskning på molekylär nivå under de senaste åren24. MS-instrumentet, med sin höga känslighet och höga genomströmning, möjliggör riktad och oriktad analys av metaboliter i naturliga produkter, även med spårkoncentration25. Därför används MS för närvarande i stor utsträckning inom traditionell kinesisk medicin (TCM) kemi. Den kvalitativa och kvantitativa forskningen om TCM:s kemiska sammansätt...

Visualisering av metabolitfördelning har blivit ett avgörande ämne inom växtvetenskap, särskilt i traditionell kinesisk medicin, eftersom det avslöjar bildningsprocessen för specifika metaboliter inom växten. Med hänvisning till traditionell kinesisk medicin (TCM) ger den information om de aktiva komponenterna och styr tillämpningen av växtdelar i farmaceutiska applikationer. Normalt uppnås visualisering av metaboliter genom in situ-hybridisering, fluorescensmikroskopi eller immunhistokemi, men antalet föreningar som detekteras av dessa experiment förmedlar begränsad kemisk information. I kombination med vävnadsfärgning kan masspektrometriavbildning (MSI) ge stora mängder data och tillhandahålla rumslig fördelningsinformation för föreningar genom att skanna och analysera vävnadsskivor på mikronnivå1. MSI använder analyter för desorption och jonisering från provytan, följt av massanalys av de resulterande ångfasjonerna och tillämpning av bildprogramvara för att integrera informationen och plotta en tvådimensionell bild som registrerar ett specifikt jonöverflöd. Denna teknik kan bestämma både exogena och endogena molekyler genom att detektera den karakteristiska fördelningen av läkemedel och deras inducerade metaboliter i målvävnader och organ 2,3,4,5.
Olika MS-metoder för bildbehandling har utvecklats under de senaste decennierna; de mest framträdande bland dem är desorption elektrospray joniseringsbaserad MSI (DESI-MSI), matrisassisterad laser desorption / jonisering (MALDI) och sekundär jonmasspektrometri (SIMS) 6. DESI-MSI används ofta i biologisk forskning på grund av dess atmosfäriska drift, höga genomströmning och högre noggrannhet7. MALDI har tillämpats för att identifiera ett transkriptetinfragment som en potentiell nefrotoxisk biomarkör för gentamicin och för att analysera distributionen av den neurotoxiska metaboliten 1-metyl-4-fenylpyridinium efter hantering av 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin i mösshjärnor 8,9. MALDI och DESI har använts för att bestämma sammansättningen av läkemedelsinducerade kristallliknande strukturer i njuren hos doserade kaniner; Dessa strukturer består huvudsakligen av metaboliter som bildas på grund av demetylering och / eller oxidation av läkemedlet10. Dessutom har MSI tillämpats vid lokalisering av metabolisk distribution av läkemedelstoxicitet i målorgan. Cellerna i växtvävnad varierar dock och skiljer sig från djur och kräver speciella sektionsprocedurer.
I växter, genom att använda MALDI-avbildning, hittills har fördelningen av olika föreningar i vete (Triticum aestivum) stam, sojabönor (Glycine max), ris (Oryza sativa) frön, Arabidopsis thaliana blommor och rötter och korn (Hordeum vulgare) frön analyserats 11,12,13,14,15,16,17,18 . Nya studier har rapporterat att DESI-MSI växer fram i metabolitanalysen av naturliga droger och produkter, särskilt i TCM som Ginkgo biloba, Fuzi, och Artemisia annua L 19,20,21. I dessa studier skiljer sig protokollen för beredning av växtmaterialprover, och vissa kräver mer komplex utrustning, som en frysmikrotom. DESI-MSI har strikta krav på ytplanheten hos det detekterade provet. Vid analys av ett djurs organ eller vävnad görs provet vanligtvis genom kryosnittning22. Proceduren för kryosektionering är dock komplicerad och dyrare, och den vanliga metoden med lim optimal skärtemperatur (OCT) har en stark signal vid avbildning. Dessutom varierar de medicinska vävnaderna hos TCM; till exempel används roten av Salvia miltiorrhiza, känd som Danshen på kinesiska, medicinskt, medan i Zisu (Perilla frutescens) används bladet23,24. Därför är det nödvändigt att förbättra provberedningsförfarandena för att främja användningen av DESI i metabolitanalys för TCM.
Som en flerårig ört och en vanlig TCM registrerades S. miltiorrhiza ursprungligen i den äldsta medicinmonografin, Shennongs Classic of Materia Medica (känd som Shennong Bencao Jing på kinesiska). I denna studie optimerade vi sektionering och DESI-avbildningsprocedurer och utvecklade en mer kostnadseffektiv metod för att identifiera fördelningen och kategorisera föreningarna i vävnader av S. miltiorrhiza. Denna metod kan också övervinna nackdelarna med torra vävnader - att de vanligtvis lätt spricker under kväveslaget - och främja utvecklingen av TCM. Studien kommer att främja standardisering av TCM / etnisk medicin för forskningsrelaterad teknik.

<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 medicinska användningen av traditionell kinesisk medicin beror främst på dess sekundära metaboliter. Visualisering av fördelningen av dessa metaboliter har blivit ett avgörande ämne inom växtvetenskap. Masspektrometriavbildning kan extrahera stora mängder data och ge rumslig fördelningsinformation om dessa genom att analysera vävnadsskivor. Med fördelen av hög genomströmning och högre noggrannhet används desorptionselektrospray joniseringsmasspektrometriavbildning (DESI-MSI) ofta i biologisk forskning och i studien av traditionell kinesisk medicin. De förfaranden som används i denna forskning är dock komplicerade och inte överkomliga. I denna studie optimerade vi sektionering och DESI-avbildningsprocedurer och utvecklade en mer kostnadseffektiv metod för att identifiera fördelningen av metaboliter och kategorisera dessa föreningar i växtvävnader, med särskilt fokus på traditionella kinesiska läkemedel. Studien kommer att främja användningen av DESI i metabolitanalys och standardisering av traditionell kinesisk medicin / etnisk medicin för forskningsrelaterad teknik.

Detta protokoll kan leda till identifiering och distribution av föreningar i växtprover. I MS-bilden av en specifik m / z representerar färgen på varje enskild pixel den relativa intensiteten hos m / z, vilket kan associeras med den naturliga fördelningen och överflödet av metabolitjonen i hela provet. Ju högre kemikaliens överflöd vid uppsamlingspositionen desto ljusare är färgen. Stapeln i bilden (figur 4A-D) visar färgernas lutning. Här vald...

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 denna studie presenteras en serie metoder för att förbereda DESI-MSI-prover från anläggningar, och en procedur för DESI-monteringsinstallation, MSI-datainsamling och bearbetning beskrivs i detalj. Detta protokoll kan tillämpas under flera förhållanden för att förvärva rumslig metabolominformation i växter.

Visualisering av metaboliter identifierade i rumslig metabolom av traditionell kinesisk medicin med DESI-MSI

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

Denna artikel beskriver huvudsakligen en kostnadseffektiv metod för att förbereda växtprover och avbildning med DESI-MSI, och kan övervinna nackdelarna med torra vävnader, som lätt spricker när kväve blåser in. Roten var kryosektionerad på kryostatmikrotomen, medan bladet framställdes genom prägling, vilket kräver dyr maskin eller förlorar signalintensitet. Vår metod kan övervinna dessa begränsningar.Denna metod kan användas i rumslig metabolomik av växter, såsom distribution och rörelse av toxiska ämnen i växter under abiotisk och biotisk stress. Börja med att ta rengjorda rötter och löv från en tvåårig salvia miltiorrhiza-växt och skiva direkt i en tvärsnittstjocklek på cirka tre till fem millimeter. Stick sedan provet på en vidhäftningsmikroskopglasskiva med dubbelsidig tejp.Placera en annan mikroskopglasskiva ovanför provet och linda dem med en tätningsfilm som en smörgås. Frys sedan smörgåsprovet vid minus 80 grader Celsius i minst fyra timmar, utsätt det sedan för ett luftvakuum i två timmar med den fångade temperaturen vid minus 75 till minus 82 grader Celsius och vakuummätaren vid 2,5 till 3,7 pascal. För analys, efter att proverna har avlägsnats från kyllagret, bringas de till rumstemperatur i en exsickator för att undvika kondens på provytan innan provet utsätts för matrisapplikation.Implementera instrumentets detektorinställning och masskalibrering i elektrosprayjonisering eller ESI-läge. Utför detektorinställning med leucin och cefalin i vattenacetonitril i förhållandet ett till ett och utför masskalibrering med natriumformiat och vattenisopropanol i förhållandet ett till ett. Ta ut ESI-källan och montera DESI-enheten på masspektrometern.Anslut kvävgastillförseln till DESI-enheten och justera gastrycket till cirka 0,5 megapascal. Fyll en fem milliliter spruta med leucin och cefalin och myrsyra i vattenmetanol i förhållandet ett till nio och fäst sprutan på den högpresterande sprutpumpen för att ge lösningsmedel för jonisering av kemikalierna i provet. Fäst sedan en lösningsmedelsgivande kapillär på sprutan och DESI-sprutan.Lösningsmedlet som ger kapillär är en standardkapillär med dimensioner med en 75 mikrometer inre diameter och 375 mikrometer ytterdiameter. Starta sprutpumpen och ställ in infusionshastigheten till två mikroliter per minut för att få ett konstant flöde och spray av vätskan. Stäng av kvävgasventilen och slå sedan på den efter cirka 15 sekunder.En liten droppe lösningsmedel blåser ut på scenen och spray kan ses om lösningsmedelsflödet är i konstant tillstånd. Justera sedan sprutans position när det gäller sprutvinkel, XYZ-axel, utsprång och höjd. Använd röda och svarta markörer som referenser för att optimera masspektrometrisignalen för att få en signalintensitet på cirka en gånger 10 till den femte i känslighetsläge.Eftersom sprutans utsprång är den viktigaste faktorn som påverkar signalintensiteten, justera utsprånget genom att byta kvävgasskydd med en fem millimeter skiftnyckel. Sprayriktning påverkar massbildens kvalitet. Rotera därför sprutan tills sprayen är rak.Efter alla dessa steg är installationen klar för experiment och är normalt stabil i ungefär tre veckors användbarhet efter den första installationen. För DESI-MS-avbildning krävs ingen förbehandling av provet. Ta dock bort överflödigt media på bilderna om möjligt.Ta en bild av exemplet på bilden. Utan att vidröra provets yta för att undvika förorening, placera glaset på plattpositionen på DESI-steget, som har två plattpositioner, A och B.Använd standardglas eller en hel bild för att passa i positionen. En hel bild rymmer upp till fyra bilder och har därmed ett mycket större område för experiment.Öppna programvaran för högupplöst massbildbehandling. Ställ in en ny platta på fliken Hämta och välj rätt plattposition, A eller B, och platttypen. På sidan Bildval markerar du bildens fyra hörn och sedan justeras bilden automatiskt till rätt orientering.För att ställa in MS-parametrarna, välj experimenttypen som DESI-MS-läge som vanligtvis används där endast moderjonen kommer att detekteras. Välj sedan polariteten som antingen positiv eller negativ eftersom instrumentet bara kan använda en polaritet i ett experiment. Använd sedan känslighetsläget för att få mer information om kemikalier i små mängder.Rita sedan en rektangel för att definiera skanningsområdet på fliken Mönster och ställ in pixelstorleken genom att hålla pixelns X- och Y-storlekar lika. Ställ in skanningshastigheten på högst fem gånger pixelstorleken. Spara projektet och exportera ett kalkylblad för MS-förvärvsprogramvaran.Importera sedan kalkylbladet till MS-förvärvsprogrammet och spara det som en ny provlista. Tryck på Starta körning för att starta MS-bildskanningen och flera bilder kan läggas till i experimentkön genom att importera fler kalkylblad. Ladda provets datafil i massbildbehandlingsprogrammet och ställ in parametrarna för DESI-bildbehandling.Eftersom leucin och cefalin användes för intern låsmassa, och låsmassan är den enda punkten för att identifiera experimentets polaritet, är det viktigt att ställa in rätt låsmassa. Ställ in 556.2772 för positivt läge och 554.2620 för negativt läge. Om du vill skapa en lista över målkemikalier läser du in den bearbetade datafilen för att visualisera DESI-bilden av provet.Klicka på normaliseringsknappen för att normalisera data med total jonkromatografi för att få den relativa intensiteten för en specifik kemikalie till referensen, och sedan kan olika prover jämföras med varandra. Rita ett intresseområde, eller ROI, och kopiera flera kopior på exempelbilden. Välj sedan alla ROI och exportera multivariat analys för att extrahera MS-information från alla ROI.Masspektrometriavbildning av rot- och helbladssektionerna visar den rumsliga fördelningen av de valda föreningarna. Färgen på varje enskild pixel representerar den relativa intensiteten av förhållandet mellan massa och laddning och kan därför associeras med den naturliga fördelningen och överflödet av metabolitjonen i hela provet. Fördelningen av målföreningarna, tanshinon IIA och rosmarinsyra, är synlig i olika delar av roten.Föreningen tanshinol A detekterades i bladsektionerna Som ett protokoll som syftar till reproducerbarhet är det viktigaste att optimera signalintensiteten genom att justera sprutans position i flera dimensioner.

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

Beredning av växtbaserad medicin: Er-Xian Decoction och Er-Xian-innehållande serum för<em&gt; In vivo</em&gt; Och<em&gt; In Vitro</em&gt; Experiment

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-upplösningsbestämning av multiindexkomponenter i tibetansk medicin 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

Lavemang av traditionell kinesisk medicin för patienter med svår akut pankreatit

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

Nätverksfarmakologi Prediktion och metabolomik Validering av mekanismen för 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

Använda flera ljusspridningar för att undersöka stabiliteten hos Phyllanthus emblica L. Extrakt erhållna med olika extraktionsmetoder

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

Objektifiering av tungdiagnos i traditionell medicin, dataanalys och studieapplikation

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 karakteristisk terapi för traditionell kinesisk medicin för bronkialastma: 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 

Smärtstillande effekt av Tuina på råttmodeller med kompression av dorsalroten ganglionsmärta

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 intervention i kaninmodell av knäartros

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 ...