Investigating systemic gut microbiome derived metabolites from IL18-/- mice as potential mechanisms in health and disease
Postery | 2023 | Shimadzu | ASMSInstrumentace
Role střevního mikrobiomu v modulaci systémových metabolitů má zásadní význam pro pochopení mechanismů zánětu a chronických onemocnění. Cytokin IL-18 hraje klíčovou roli v imunitní reakci a jeho absence může ovlivnit produkci mikrobiálně odvozených molekul v krevním oběhu. Untargeted metabolomika založená na vysokém rozlišení LC-MS nabízí komplexní pohled na tyto interakce a umožňuje odhalit potenciální biomarkery.
Hlavním cílem studie bylo porovnat systémový metabolický profil plazmy čtyř skupin myší: divoký typ a IL-18 knockout chované za specificky bezpatogenních (spf) a germ free (gf) podmínek. Studie demonstruje end-to-end workflow pro neřízenou HILIC-LC-DIA-MS/MS metabolomiku a snaží se identifikovat rozdíly navázané na přítomnost střevního mikrobiomu a IL-18.
Studie prokázala efektivitu neřízeného HILIC-LC-DIA-MS/MS workflow při odhalení metabolických změn vyvolaných interakcí střevního mikrobiomu a IL-18. Rozdíly v aminokyselinových profilech v závislosti na přítomnosti mikrobiomu podtrhují význam imunometabolického dialogu. Navržená metoda a předběžné výsledky připravují půdu pro další validaci a potenciální aplikaci v klinickém výzkumu.
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Role střevního mikrobiomu v modulaci systémových metabolitů má zásadní význam pro pochopení mechanismů zánětu a chronických onemocnění. Cytokin IL-18 hraje klíčovou roli v imunitní reakci a jeho absence může ovlivnit produkci mikrobiálně odvozených molekul v krevním oběhu. Untargeted metabolomika založená na vysokém rozlišení LC-MS nabízí komplexní pohled na tyto interakce a umožňuje odhalit potenciální biomarkery.
Cíle a přehled studie
Hlavním cílem studie bylo porovnat systémový metabolický profil plazmy čtyř skupin myší: divoký typ a IL-18 knockout chované za specificky bezpatogenních (spf) a germ free (gf) podmínek. Studie demonstruje end-to-end workflow pro neřízenou HILIC-LC-DIA-MS/MS metabolomiku a snaží se identifikovat rozdíly navázané na přítomnost střevního mikrobiomu a IL-18.
Použitá metodika a instrumentace
- Chromatografie
- HILIC separace na Shim-pack Velox HILIC kolonce 2,1×100 mm, 2,7 µm při 40 °C, průtok 0,3 mL/min
- Binární gradient: voda s 10 mM formiátu amonného a kyselinou mravenčí 0,1 % vs acetonitril:voda (92:8) s 10 mM formiátu amonného a kyselinou mravenčí 0,1 %
- Doba cyklu 18 minut
- Hmotnostní spektrometrie
- Q-TOF LCMS-9030 (Shimadzu) s externí kalibrací
- MS sken m/z 60–1000, 100 ms v pozitivním a negativním módu
- DIA-MS/MS m/z 60–1000 s oknem 35 Da, kolizní energie 5–55 V
- DDA-MS/MS 20 MS/MS skenů, celkový cyklus pod 1 s
- Datové zpracování
- MS-DIAL pro detekci, zarovnání a filtrace stop (komponenty v minimálně 80 % do jedné skupiny)
- MetaboAnalyst 5.0 pro PCA a univariantní testy
- LabSolutions Insight pro identifikaci metabolit pomocí in house knihovny standardů (MSI úroveň 1) a MS-DIAL MSP spectral kitu (MSI úroveň 2)
Hlavní výsledky a diskuse
- PCA identifikovala jasné rozdělení na skupiny podle přítomnosti mikrobiomu (spf vs gf).
- Ve skupině gf se IL-18 knockout odděloval od divokého typu, ve spf skupině však rozdíly mezi genotypech byly minimální.
- V spf skupině byly u IL-18 knockout myší zvýšené koncentrace několika aminokyselin (arginin, citrullin, methionin, fenylalanin, prolin, valin), což naznačuje interakci mezi IL-18 a mikrobiomem.
- Metabolity společné pro obě podmínky (gf i spf), například nikotinamid a lyzofosfatidylcholin 18:1, vykazovaly rozdíly i mezi genotypech gf, ale v menší míře.
Přínosy a praktické využití metody
- Workflow umožňuje komplexní profilování systémových metabolitů ovlivněných mikrobiomem a imunitním stavem.
- Metoda je aplikovatelná pro objev biomarkerů zánětlivých a metabolických onemocnění.
- Rychlé nasazení v laboratořích díky standardizovaným knihovnám a softwarovým nástrojům.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Validace výsledků na větších kohrtech a lidských vzorcích.
- Integrace s dalšími omickými daty pro hlubší pochopení mechanismů.
- Vyvinutí diagnostických panelů založených na identifikovaných metabolitech.
- Studium časové dynamiky metabolitů při modulaci mikrobiomu a cytokiny.
Závěr
Studie prokázala efektivitu neřízeného HILIC-LC-DIA-MS/MS workflow při odhalení metabolických změn vyvolaných interakcí střevního mikrobiomu a IL-18. Rozdíly v aminokyselinových profilech v závislosti na přítomnosti mikrobiomu podtrhují význam imunometabolického dialogu. Navržená metoda a předběžné výsledky připravují půdu pro další validaci a potenciální aplikaci v klinickém výzkumu.
Reference
- Armitage EG, Barnes A, Groth Merrild N, Miotla Zarebska J, Loftus N, Swann J, Vincent TL. Investigating systemic gut microbiome derived metabolites from IL18-/- mice as potential mechanisms in health and disease. Shimadzu Corporation; Kennedy Institute of Rheumatology, University of Oxford; School of Human Development and Health, University of Southampton.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
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
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
Metabolomics: Multi-tissue analysis exploring disruption of the gut-brain axis caused by bacterial infection and treatment
2022|Shimadzu|Postery
Multi-tissue analysis exploring disruption of the gut-brain axis caused by Olga Deda ; Emily G Armitage ; Melina Kachrimanidou ; Neil Loftus ; Helen Gika bacterial infection and treatment 1 2 3 2 1 1School of Medicine and CIRI BIOMIC_AUTh,…
Klíčová slova
spectrum, spectrumfaecal, faecalhilic, hilicgut, gutlibrary, libraryacetylcarnitine, acetylcarnitinecaecal, caecalcreatine, creatineuninfected, uninfectedcytidine, cytidineuntreated, untreatedreverse, reverseextracts, extractsbrain, brainmetronidazole
A biological model of the ageing metabolome reveals potential clinically relevant biomarkers
2023|Shimadzu|Postery
A biological model of the ageing metabolome reveals potential clinically relevant biomarkers Domenica Berardi1; Emily G Armitage2; Simon Ashton2; Alan Barnes2; Neil Loftus2; Gillian Farrell1; Abdullah Al Sultan1; Ashley McCulloch1; David Watson1; Matthew Baker3; Zahra Rattray1; Nicholas JW Rattray1; 1Strathclyde…
Klíčová slova
senescence, senescenceageing, ageingcarnitine, carnitinelabsolutions, labsolutionsinsight, insightmetabolome, metabolomestatistically, statisticallymodel, modelmuramic, muramichouse, houseuntargeted, untargetedstearoyl, stearoylreplicative, replicativesenescent, senescentmetabolomics