Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu chuyển hóa đa nền tảng với lưu lượng rất nhỏ: Xác định chất chuyển hóa bằng 1H NMR trong hệ thống ống trong ống không bị pha lẫn
Tóm tắt
Khi các mô hình động vật nhỏ về bệnh trở nên phổ biến hơn, việc đặc trưng hóa hệ chuyển hóa của chúng ngày càng quan trọng và có tiềm năng cao. Tuy nhiên, khi kích thước động vật nhỏ hơn, lượng dịch sinh học như nước tiểu và dịch não tủy có sẵn cho các nghiên cứu chuyển hóa học hạn chế hơn. Hơn nữa, trong các hệ thống sinh học đa nền tảng, khi cùng một mẫu nhỏ phải được sử dụng cho nhiều phân tích, thường yêu cầu không có thêm bất kỳ phụ gia nào vào mẫu (thậm chí đơn giản như D2O hoặc dấu hiệu hóa học NMR) để duy trì tính toàn vẹn của mẫu. Trong bài báo này, chúng tôi mô tả một phương pháp cho các nghiên cứu 1H-NMR có độ thấu hiểu cao sử dụng thể tích khoảng 30 µl, phù hợp cho các ma trận dịch sinh học. Tuy nhiên, việc phân chia mẫu và tiêu chuẩn NMR yêu cầu điều chỉnh sự dịch chuyển hóa học do tính nhạy từ tính bulk và thay đổi độ mạnh ion cho việc phân tích chất chuyển hóa bằng cách sử dụng thư viện tham chiếu hoặc phân nhóm dữ liệu của trục dịch chuyển hóa học. Bố cục này tối thiểu hóa chi phí thu thập dữ liệu từng cá thể động vật nhỏ và phù hợp cho các nghiên cứu chuyển hóa học có độ thấu hiểu cao, theo chiều dọc, đa mô thức đối với các dịch sinh học có sẵn với số lượng hạn chế.
Từ khóa
#chuyển hóa học #NMR #động vật nhỏ #dịch sinh học #phương pháp cao thông lượngTài liệu tham khảo
Bales, J. R., Higham, D. P., Howe, I., Nicholson, J. K., & Sadler, P. J. (1984). Use of high-resolution proton nuclear magnetic resonance spectroscopy for rapid multi-component analysis of urine. Clinical Chemistry, 30, 426–432.
Beckonert, O., Keun, H. C., Ebbels, T. M., Bundy, J., Holmes, E., Lindon, J. C., et al. (2007). Metabolic profiling, metabolomic and metabonomic procedures for NMR spectroscopy of urine, plasma, serum and tissue extracts. Nature Protocols, 2, 2692–2703.
Bernini, P., Bertini, I., Luchinat, C., Nincheri, P., Staderini, S., & Turano, P. (2011). Standard operating procedures for pre-analytical handling of blood and urine for metabolomic studies and biobanks. Journal of Biomolecular NMR, 49, 231–243.
Chen, C., Shah, Y. M., Morimura, K., Krausz, K. W., Miyazaki, M., Richardson, T. A., et al. (2008). Metabolomics reveals that hepatic stearoyl-CoA desaturase 1 downregulation exacerbates inflammation and acute colitis. Cell Metabolism, 7, 135–147.
Fabricand, B., & Goldberg, S. (1961). Proton resonance shifts in alkali halide solutions. Journal of Chemical Physics, 34, 1624–1628.
Fan, T. W., Lane, A. N., Higashi, R. M., & Yan, J. (2011). Stable isotope resolved metabolomics of lung cancer in a SCID mouse model. Metabolomics, 7, 257–269.
Griffin, J. L. (2006). Understanding mouse models of disease through metabolomics. Current Opinion in Chemical Biology, 10, 309–315.
Guo, K., & Li, L. (2009). Differential 12C-13C-isotope dansylation labeling and fast liquid chromatography/mass spectrometry for absolute and relative quantification of the metabolome. Analytical Chemistry, 81, 3919–3932.
Guo, K., & Li, L. (2010). High-performance isotope labeling for profiling carboxylic acid-containing metabolites in biofluids by mass spectrometry. Analytical Chemistry, 82, 8789–8793.
Live, D. H., & Chan, S. I. (1970). Bulk susceptibility corrections in nuclear magnetic resonance experiments using superconducting solenoids. Analytical Chemistry, 42, 791–792.
Mayr, M., Chung, Y. L., Mayr, U., Yin, X., Ly, L., Troy, H., et al. (2005). Proteomic and metabolomic analyses of atherosclerotic vessels from apolipoprotein E-deficient mice reveal alterations in inflammation, oxidative stress, and energy metabolism. Arteriosclerosis Thrombosis and Vascular Biology, 25, 2135–2142.
Miyataka, H., Ozaki, T., & Himeno, S. (2007). Effect of pH on 1H-NMR spectroscopy of mouse urine. Biological & Pharmaceutical Bulletin, 30, 667–670.
O’Connell, T. M., Ardeshirpour, F., Asher, S. A., Winnike, J. H., Yin, X., George, J., et al. (2008). Metabolomic analysis of cancer cachexia reveals distinct lipid and glucose alterations. Metabolomics, 4, 216–225.
Pears, M. R., Cooper, J. D., Mitchison, H. M., Mortishire-Smith, R. J., Pearce, D. A., & Griffin, J. L. (2005). High resolution 1H NMR-based metabolomics indicates a neurotransmitter cycling deficit in cerebral tissue from a mouse model of Batten disease. Journal of Biological Chemistry, 280, 42508–42514.
Pears, M. R., Rubtsov, D., Mitchison, H. M., Cooper, J. D., Pearce, D. A., Ortishire-Smith, R. J. M., et al. (2007). Strategies for data analyses in a high resolution 1H NMR based metabolomics study of a mouse model of Batten disease. Metabolomics, 3, 121–136.
Pople, J. A., Schneider, W. G., & Bernstein, H. J. (1959). High-Resolution Nuclear Magnetic Resonance. New York: McGraw-Hill Book Company, Inc.
Salek, R., Cheng, K. K., & Griffin, J. (2011). The study of mammalian metabolism through NMR-based metabolomics. In Jameson, D. Verma, M. & H. V. Westerhoff (Eds.), Methods in Enzymology (1st ed.) (vol 500, pp 337–351). San Diego: Elsevier.
Salek, R. M., Xia, J., Innes, A., Sweatman, B. C., Adalbert, R., Randle, S., et al. (2010). A metabolomic study of the CRND8 transgenic mouse model of Alzheimer’s disease. Neurochemistry International, 56, 937–947.
Silwood, C. J., Grootveld, M., & Lynch, E. (2002). 1H NMR investigations of the molecular nature of low-molecular-mass calcium ions in biofluids. Journal of Biological Inorganic Chemistry, 7, 46–57.
Sykes, B. D. (2011). Application of NMR spectroscopy in metabolomics. Journal of Biomolecular NMR, 49, 163–164.
Tsang, T. M., Woodman, B., McLoughlin, G. A., Griffin, J. L., Tabrizi, S. J., Bates, G. P., et al. (2006). Metabolic characterization of the R6/2 transgenic mouse model of Huntington’s disease by high-resolution MAS 1H NMR spectroscopy. Journal of Proteome Research, 5, 483–492.
Tukiainenm, T., Tynkkynen, T., Makinen, V. P., Jylanki, P., Kangas, A., Hokkanen, J., et al. (2008). A multi-metabolite analysis of serum by 1H NMR spectroscopy: Early systemic signs of Alzheimer’s disease. Biochemical and Biophysical Research Communications, 375, 356–361.
Underwood, B. R., Broadhurst, D., Dunn, W. B., Ellis, D. I., Michell, A. W., Vacher, C., et al. (2006). Huntington disease patients and transgenic mice have similar pro-catabolic serum metabolite profiles. Brain, 129, 877–886.
Weljie, A. M., Dowlatabadi, R., Miller, B. J., Vogel, H. J., & Jirik, F. R. (2007). An inflammatory arthritis-associated metabolite biomarker pattern revealed by 1H NMR spectroscopy. Journal of Proteome Research, 6, 3456–3464.
Weljie, A. M., Newton, J., Mercier, P., Carlson, E., & Slupsky, C. M. (2006). Targeted profiling: quantitative analysis of 1H NMR metabolomics data. Analytical Chemistry, 78, 4430–4442.
Zhou, R., Guo, K., & Li, L. (2013). 5-Diethylamino-naphthalene-1-sulfonyl Chloride (DensCl): A novel triplex isotope labeling reagent for quantitative metabolome analysis by liquid chromatography mass spectrometry. Analytical Chemistry, 85, 11532–11539.