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微透析技术联用UPLC-Q/TOF-MS的大脑中动脉栓塞大鼠代谢组学研究
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2023-04-17 | 205 次浏览 | 分享到:


脑组织是缺血性脑卒中的直接发病部位，也是主要影响部位，以其进行代谢组学研究能直接反映发病过程对内源性代谢物的影响。鉴于直接进行人脑组织代谢组学研究的高难度和高风险，目前常采用动物模型进行缺血性脑卒中研究，大脑中动脉栓塞(MCAO)大鼠模型是缺血性脑卒中的理想动物模型。

脑微透析采样系统[含灌注泵、大鼠单臂脑立体定位仪、颅钻、动物体温维持装置、清醒动物活动装置、低温自动收集装置，CMA 12脑微透析探针(膜长4 mm,相对分子质量截留值20000)]，瑞典CMA公司。

1、实验方法：

采用线栓栓塞大脑中动脉以复制MCAO大鼠模型，脑纹状体植入微透析探针，清醒、自由活动状态下采集脑微透析样品，正、负离子模式下超高效液相色谱-飞行时间质谱（UPLC-Q/TOF-MS）测定脑微透析样品，多元统计建立代谢组学模型。


2、实验数据分析：

1) 大鼠脑微透析样品纹状体代谢物的分离

大鼠脑微透析样品纹状体代谢物分离良好,正、负离子模式下对照组与模型组间存在差异。由于代谢组学研究所测定的绝大部分为无差异的内源性物质,具有生物标志物潜力的差异代谢物为极少部分，相同离子模式下色谱图具有相似性。


2) 差异样本筛选


Hotelling's T2图纵坐标反映了每个样本与模型得分空间的距离，以超越95%临界值[T2Crit(95%)]为可疑，以超越99%临界值[T2Crit (99%)]为高度可疑。DModX图以超过临界值[Dcrit(0.05)]2倍可判定为异常值。结果表明，正、负离子模式下对照组和模型组各样本均不超越[T2Crit(95%)]、[Dcrit (0.05)]等临界值，样本质量较高，模型复制、探针植入等流程操作细节得到了严格控制，不存在异常样本,研究结果真正体现了缺血与否对大鼠脑纹状体内源性代谢物的影响。

3) 代谢组学分析
正、负离子模式下模型组与对照组样本代谢组学数据进行OPLS-DA处理，按照R2 (cum) >0.5、Q2 (cum) >0.5， 充分提取了组间的差异信息，成功建立代谢组学模型。

得分图显示正、负离子模式下对照组与模型组样本分别位于得分空间两侧，组内样本相对集中，组间样本显著分离，显示MCAO造模对大鼠脑纹状体产生了实质性损伤，引发了内源性代谢物在脑纹状体内的紊乱与失衡。
HCA 图显示，正、负离子模式下对照组和模型组组内样本代谢特征较为接近，样本变异与波动较小，组间距离较远，明显分为2类，且正离子模式略优于负离子模式。
S-plot 是OPLS-DA模型的特征性分析图，代谢物距离S-plot中心越远越有可能是对MCAO大鼠模型脑纹状体代谢特征紊乱贡献最大的代谢物，也是显著区分对照组与模型组的差异代谢物，据此初步筛选出差异代谢物。
S-VIP图以VIP值为纵坐标，所检测到的代谢物为横坐标，根据其VIP值大小依次绘制而得，VIP> 1是差异代谢物的判断标准之一,通过多指标综合分析筛选出差异代谢物。
3、实验结论
研究将微透析技术应用于MCAO大鼠脑纹状体采样,结合UPLC-Q/TOF-MS成功地进行了微透析样品的代谢组学研究。得分图及层次聚类分析图显示对照组和模型组的代谢组学特征存在明显差异，表明MCAO严重改变了脑组织的代谢物成分的相对含量,据此发现的差异代谢物有可能是缺血性脑卒中的生物标志物，为后续药动学-药效学结合模型（PK-PD）研究奠定了基础。

文献来源：韦园诗、朱黎霞、黄星星、张英丰.Chinese Traditional and Herbal Drugs  第50卷 第13期.




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