Metabolomics: Multi-tissue analysis exploring disruption of the gut-brain axis caused by bacterial infection and treatment
Postery | 2022 | ShimadzuInstrumentace
Studie osciluje kolem osy střevní mikrobiota–mozek, která zprostředkovává vzájemné signály mezi střevy a centrálním nervovým systémem. Narušení této osy bakteriemi, zejména Clostridioides difficile, může ovlivnit metabolickou rovnováhu v různých tkáních a přispívat k patologiím. Porovnání antibiotické léčby metronidazolem a transplantace fekální mikrobioty umožňuje posoudit vliv na obnovu bakteriálního ekosystému a metabolitů v mozku, střevě a stolici.
Hlavním cílem bylo charakterizovat multi-tkánové metabolické změny vyvolané infekcí C difficile a následnou léčbou metronidazolem nebo transplantací fekální mikrobioty. Analýza využila high-resolution LC-MS/MS s datově nezávislým získáváním fragmentačních spekter (DIA), přičemž vzorky mozku, céka a střevního obsahu myší byly profilovány po ukončení experimentu.
Vzorky byly získány od 13týdenních samců myší C57BL/6, nakažených neprodukující toxiny C difficile, ošetřených buď metronidazolem, nebo 10 % fekální vodou (FMT). Extrakce proběhla v směsi MeOH:IPA:H2O a následně MeOH:MTBE. RP chromatografie na Acquity C18 BEH (50 °C, 0,4 mL/min) a HILIC na Shim-pack Velox HILIC (40 °C, 0,3 mL/min). Mass spektrometr Shimadzu QTOF LCMS-9030 (ESI+/–), m/z 65–1010 pro scany, DIA-MS/MS m/z 40–1000 s náběrem v oknech šířky 35 Da. Data zpracována softwarem LabSolutions Insight proti interním knihovnám a online databázím (MSI úroveň 1 a 2).
V mozkových extraktech infekce i léčba zvýšily koncentraci nukleosidů (cystidin, cytosin, uridin, inosin), aminokyselin (glutamát, N-acetylaspartát) a snížily asparagát, arginin, histidin. Lipidy jako DPA a DHA byly redukovány infekcí a částečně obnoveny metronidazolem. V céku metronidazol vedl k významnému nárůstu LPE 16:1, LPE 18:1, malátu, prolinu a kreatinu. Infekce zvýšila taurocholát, kreatinin a cysteát ve stolici, efekt však odstranila transplantace mikrobioty. Infekce také snížila hladiny N-acyltaurinů, které se po FMT částečně obnovily.
Metoda kombinuje cílené i necílené přístupy DIA-MS/MS, což umožňuje rychlou a spolehlivou identifikaci klíčových metabolitů na MSI úrovních 1–2 a současně odhalování nových signifikantních změn. Představuje hodnotný nástroj pro studium vlivu mikrobiálních patogenů a léčebných postupů na metabolom, s uplatněním v neurogastroenterologii, farmakometabolomice a QA/QC analytice.
Očekává se rozšíření necílených analýz s pokročilou anotací (MSI úrovně 3–4) a aplikace strojového učení pro integraci metabolomických dat s metagenomikou a metatranskriptomikou. Dalším směrem je monitorování klíčových biomarkerů in vivo a validace v lidských klinických studiích pro translaci poznatků do praxe.
Studie ukazuje rozsáhlé metabolické změny v mozku, střevě a stolici myší po infekci C difficile a léčbě metronidazolem či FMT. High-resolution LC-MS/MS s DIA umožnila detailní charakterizaci multi-tkáňových účinků a podporuje další vývoj terapeutických a diagnostických strategií.
Literatura nebyla v původním textu explicitně uvedena.
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníMetabolomika, Klinická analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Studie osciluje kolem osy střevní mikrobiota–mozek, která zprostředkovává vzájemné signály mezi střevy a centrálním nervovým systémem. Narušení této osy bakteriemi, zejména Clostridioides difficile, může ovlivnit metabolickou rovnováhu v různých tkáních a přispívat k patologiím. Porovnání antibiotické léčby metronidazolem a transplantace fekální mikrobioty umožňuje posoudit vliv na obnovu bakteriálního ekosystému a metabolitů v mozku, střevě a stolici.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem bylo charakterizovat multi-tkánové metabolické změny vyvolané infekcí C difficile a následnou léčbou metronidazolem nebo transplantací fekální mikrobioty. Analýza využila high-resolution LC-MS/MS s datově nezávislým získáváním fragmentačních spekter (DIA), přičemž vzorky mozku, céka a střevního obsahu myší byly profilovány po ukončení experimentu.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky byly získány od 13týdenních samců myší C57BL/6, nakažených neprodukující toxiny C difficile, ošetřených buď metronidazolem, nebo 10 % fekální vodou (FMT). Extrakce proběhla v směsi MeOH:IPA:H2O a následně MeOH:MTBE. RP chromatografie na Acquity C18 BEH (50 °C, 0,4 mL/min) a HILIC na Shim-pack Velox HILIC (40 °C, 0,3 mL/min). Mass spektrometr Shimadzu QTOF LCMS-9030 (ESI+/–), m/z 65–1010 pro scany, DIA-MS/MS m/z 40–1000 s náběrem v oknech šířky 35 Da. Data zpracována softwarem LabSolutions Insight proti interním knihovnám a online databázím (MSI úroveň 1 a 2).
Hlavní výsledky a diskuse
V mozkových extraktech infekce i léčba zvýšily koncentraci nukleosidů (cystidin, cytosin, uridin, inosin), aminokyselin (glutamát, N-acetylaspartát) a snížily asparagát, arginin, histidin. Lipidy jako DPA a DHA byly redukovány infekcí a částečně obnoveny metronidazolem. V céku metronidazol vedl k významnému nárůstu LPE 16:1, LPE 18:1, malátu, prolinu a kreatinu. Infekce zvýšila taurocholát, kreatinin a cysteát ve stolici, efekt však odstranila transplantace mikrobioty. Infekce také snížila hladiny N-acyltaurinů, které se po FMT částečně obnovily.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda kombinuje cílené i necílené přístupy DIA-MS/MS, což umožňuje rychlou a spolehlivou identifikaci klíčových metabolitů na MSI úrovních 1–2 a současně odhalování nových signifikantních změn. Představuje hodnotný nástroj pro studium vlivu mikrobiálních patogenů a léčebných postupů na metabolom, s uplatněním v neurogastroenterologii, farmakometabolomice a QA/QC analytice.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření necílených analýz s pokročilou anotací (MSI úrovně 3–4) a aplikace strojového učení pro integraci metabolomických dat s metagenomikou a metatranskriptomikou. Dalším směrem je monitorování klíčových biomarkerů in vivo a validace v lidských klinických studiích pro translaci poznatků do praxe.
Závěr
Studie ukazuje rozsáhlé metabolické změny v mozku, střevě a stolici myší po infekci C difficile a léčbě metronidazolem či FMT. High-resolution LC-MS/MS s DIA umožnila detailní charakterizaci multi-tkáňových účinků a podporuje další vývoj terapeutických a diagnostických strategií.
Reference
Literatura nebyla v původním textu explicitně uvedena.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Exploring the effects of bacterial infection and antibiotic or faecal microbiota transplantation treatments on the mouse gut microbiome
2022|Shimadzu|Postery
Exploring the effects of bacterial infection and antibiotic or faecal microbiota transplantation treatments on the mouse gut microbiome 1 Deda ; 2 Armitage ; 2 Ashton ; 3 Kachrimanidou ; Olga Emily G Simon Melina Neil 1School of Medicine and…
Klíčová slova
faecal, faecalcreatine, creatinegut, gutfmt, fmtcaecal, caecalbacterial, bacterialmicrobiome, microbiomeantibiotic, antibioticpathogen, pathogenuninfected, uninfectedinfection, infectiontransplantation, transplantationmice, micemicrobiota, microbiotametronidazole
Analysis of the mouse brain metabolome following the disruption of the gut-brain axis
2022|Shimadzu|Postery
Analysis of the mouse brain metabolome following the disruption of the gut-brain axis 1 Deda ; 2 Loftus ; Emily 2 Armitage ; 3 Kachrimanidou ; 1 Gika Olga Neil G Melina Helen 1School of Medicine and CIRI BIOMIC_AUTh, Aristotle…
Klíčová slova
brain, braingut, gutspectrum, spectruminfection, infectionacetylcarnitine, acetylcarnitinecdi, cdiaxis, axiscytidine, cytidinelibrary, librarymicrobiome, microbiomehilic, hilicinfected, infectedmetronidazole, metronidazolereverse, reversedisruption
Increasing reporting confidence in metabolomics; RP and HILIC LC-MS/MS analysis in multiple tissue studies
2022|Shimadzu|Postery
Increasing reporting confidence in metabolomics; RP and HILIC LC-MS/MS analysis in multiple tissue studies 1 Barnes ; 1 Armitage ; 1 Loftus Alan Emily Neil 1Shimadzu Corporation, Manchester, UK. Overview The chemical and physical diversity of the…
Klíčová slova
hilic, hilicmetabolite, metabolitetissue, tissuetrimethylglycine, trimethylglycinemetabolites, metabolitespolar, polarconfidence, confidencereverse, reversereporting, reportinghighly, highlymetabolome, metabolomefaecal, faecalmetabolomic, metabolomicalanine, alaninedistributions
Ethanol-induced metabolomic differences in mice using HRAM Q-TOF analysis
2019|Shimadzu|Postery
PO-CON1887E Ethanol-induced metabolomic differences in mice using HRAM Q-TOF analysis ASMS 2019 Stephane Moreau1, Georgios Theodoridis2, Helen G. Gika3, Ian D Wilson4, Emily Armitage5, Olga Deda3, Christina Virgiliou2, Neil Loftus5 1 Shimadzu Europe GmbH, Duisburg, Germany 2 Department of Chemistry,…
Klíčová slova
ethanol, ethanolmice, micemetabolomic, metabolomicinduced, inducedtreated, treatedhram, hrambrain, braindha, dhatof, tofexposure, exposuredifferences, differencesacute, acuteadenosine, adenosinedocosahexaenoic, docosahexaenoiccontrol