Ethanol-induced metabolomic differences in mice using HRAM Q-TOF analysis
Postery | 2019 | ShimadzuInstrumentace
Metabolomické studie etanolových účinků v mozkové tkáni jsou vzácné, přestože alkohol významně modifikuje biochemii centrálního nervového systému.
Tento přístup pomáhá odhalit mechanizmy neurotoxicity, zánětlivé procesy a molekulární změny spojené s akutní i chronickou konzumací alkoholu.
Cílem práce bylo srovnat metabolomické profily mozkové tkáně myší po akutní (11 dní) a chronické (8 týdnů) expozici etanolu.
Byla použita netargetovaná metabolomika s využitím vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie Q-TOF a datově nezávislé akvizice MS/MS (DIA).
Netargetovaná HRAM Q-TOF metabolomika je schopna odhalit specifické biochemické změny v mozkové tkáni po akutní i chronické etanolové zátěži. Studie prokázala výrazné rozdíly v profilech metabolitů, které odpovídají literárním poznatkům o purin-metabolizmu, lipidovém metabolismu a neurodegenerativních mechanismech indukovaných alkoholem. Metoda představuje robustní nástroj pro další výzkum neurotoxicity a hodnocení farmakologických intervencí.
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníMetabolomika, Klinická analýza
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Metabolomické studie etanolových účinků v mozkové tkáni jsou vzácné, přestože alkohol významně modifikuje biochemii centrálního nervového systému.
Tento přístup pomáhá odhalit mechanizmy neurotoxicity, zánětlivé procesy a molekulární změny spojené s akutní i chronickou konzumací alkoholu.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem práce bylo srovnat metabolomické profily mozkové tkáně myší po akutní (11 dní) a chronické (8 týdnů) expozici etanolu.
Byla použita netargetovaná metabolomika s využitím vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie Q-TOF a datově nezávislé akvizice MS/MS (DIA).
Použitá metodika a instrumentace
- Model: Myši krmené Lieber-DeCarli dietou s etanolem pro simulaci mírné steatózy a na akutních i chronických režimech.
- Příprava vzorků: Mozková tkáň analyzována ex-post mortem, celkem 42 vzorků v náhodném pořadí.
- Kontrola kvality: Pooled QC vzorky injektovány pravidelně pro kontrolu stability a opakovatelnosti.
- Instrumentace: Shimadzu LCMS-9030 Q-TOF, HRAM, MS a DIA-MS/MS akvizice s cyklem 0,9 s, rozsah MS 100–1000 Da, MS/MS 50–1000 Da, rychlost 50 Hz, izolace 20 m/z, CE 5–35 eV.
- Software: Insight Explore se Find algoritmem pro detekci komponent a MetaboAnalyst pro statistiku.
Hlavní výsledky a diskuse
- Akutní expozice etanolu vedla k významnému poklesu 17 endogenních metabolitů (např. taurinu, kreatinu, fosfolipidů, kyselin DHA a ARA), což odráží zvýšený katabolismus purinů a dysregulaci lipidů.
- U chronické expozice se projevila komplexní reorganizace metabolomu: koncentrace 15 metabolitů (např. fenylalanin, tyramin, aminokyseliny, DHA) se zvýšila, zatímco 11 dalších (např. ceramidy, ATP deriváty) se snížilo.
- Výsledky jsou v souladu s literaturou: ethanol indukuje degradaci adeninu, snižuje hladiny taurinu/kreatinu, ovlivňuje uvolňování arachidonové kyseliny z LysoPC a moduluje hladiny DHA.
- DIA-MS/MS umožnila rozlišení izomerů LysoPC (sn-1 vs. sn-2) na základě charakteristických fragmentů a vysoce reprodukovatelných spekter.
Přínosy a praktické využití metody
- Netargetovaná HRAM Q-TOF metodika nabízí vysokou citlivost, přesnost hmotnosti (<5 ppm) a schopnost generovat kvalitní MS/MS spektra pro putativní identifikaci.
- Rapidní cyklus analýzy (0,9 s) a stálá kontrola kvality zajišťují robustní srovnání širokého spektra metabolitů.
- Metoda je vhodná pro výzkum neurotoxicologie, farmakologie a hodnocení toxických rizik v biomedicínských a průmyslových aplikacích.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace s multi-omickými přístupy (proteomika, lipidomika) k detailní charakterizaci patologických stavů vyvolaných alkoholem.
- Využití strojového učení pro automatizovanou analýzu a klasifikaci metabolomických profilů.
- Vývoj přesnějších kvantitativních metod pro validaci klíčových biomarkerů v klinických studiích.
Závěr
Netargetovaná HRAM Q-TOF metabolomika je schopna odhalit specifické biochemické změny v mozkové tkáni po akutní i chronické etanolové zátěži. Studie prokázala výrazné rozdíly v profilech metabolitů, které odpovídají literárním poznatkům o purin-metabolizmu, lipidovém metabolismu a neurodegenerativních mechanismech indukovaných alkoholem. Metoda představuje robustní nástroj pro další výzkum neurotoxicity a hodnocení farmakologických intervencí.
Reference
- Griffiths W.P., Littleton J. 1977
- Luo F. et al. 2001
- Yamamoto T. et al. 2005
- Collins M.A. 2015
- Xu J. et al. 2018
- Saito M. et al. 2006
- Umhau J.C. et al. 2013
- Han X., Gross R.W. 1996
Podobná PDF
Ethanol-induced metabolomic differences in the Gut-Liver-Pancreas Axis
2021|Shimadzu|Postery
Ethanol-induced metabolomic differences in the Gut-Liver-Pancreas Axis Simon Ashton1; Emily Armitage1; Neil J Loftus1; Olga Deda2; Christina Virgiliou3; Thomas Meikopoulos3; Matthew Harrison3; Ian D Wilson4; Helen Gika2 MS/BU, Manchester, United Kingdom; 2 School of Medicine and CIRI BIOMIC_AUTh, Aristotle University,…
Klíčová slova
gut, gutpancreas, pancreasliver, liverester, estervolcano, volcanoethanol, ethanolacid, acidoleic, oleicglycerophosphocholine, glycerophosphocholinedownregulated, downregulatedethyl, ethylexhausted, exhaustedhrms, hrmspalmitoleic, palmitoleictreated
Metabolomics: Ethanol-induced metabolomic differences in the Gut-Liver-Pancreas Axis
2022|Shimadzu|Postery
Ethanol-induced metabolomic differences in the Gut-Liver-Pancreas Axis Christine Hinz1; Emily Armitage2; Neil J Loftus2; Olga Deda3; Thomas Meikopoulos4; Christina Virgiliou4; Ian D Wilson5; Helen Gika3 1Shimadzu UK, Milton Keynes, United Kingdom; 2Shimadzu MS/BU, Manchester, UK; 3School of Medicine and CIRI…
Klíčová slova
pancreas, pancreasgut, gutliver, livervolcano, volcanoethanol, ethanolhrms, hrmstissue, tissuedownregulated, downregulatedplot, plotexhausted, exhaustedtreated, treatedreduced, reducedmetabolomic, metabolomicconcentration, concentrationadministration
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, spectrumhilic, hilicfaecal, faecalgut, gutacetylcarnitine, acetylcarnitinelibrary, librarycreatine, creatinecaecal, caecalcytidine, cytidineuninfected, uninfecteduntreated, untreatedreverse, reverseextracts, extractsbrain, brainmetronidazole
A metabolomics study into infuenza virus infection by HRAM Q-TOF analysis
2019|Shimadzu|Postery
PO-CON1888E A metabolomics study into influenza virus infection by HRAM Q-TOF analysis ASMS 2019 Emily Armitage1; Jonathan Swann2; Mick Bailey3; Ian D Wilson2; Neil J Loftus1 1 Shimadzu Corporation, Manchester, UK; 2 Imperial College London, Department of Surgery and Cancer,…
Klíčová slova
influenza, influenzainfection, infectionvirus, virusswine, swinemetabolomics, metabolomicshram, hramdia, diatof, tofstudy, studyanalysis, analysisall, allshedding, sheddinghippuric, hippuricuntargeted, untargetedcomponent