Phospholipid characterizationby a TQ-MS data basedidentifcation scheme

Význam tématu

Fosfolipidy jsou klíčovými stavebními složkami buněčných membrán, hrají roli v transportu lipidů, skladišťují energii a slouží jako prekurzory mediátorů. Změny v poměru fosfolipidů v krvi a tkáních korelují s různými onemocněními, proto je jejich přesná kvantifikace nezbytná pro porozumění biologickým funkcím a detekci biomarkerů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo navrhnout schéma identifikace a kvantifikace fosfolipidů založené na dvojím skenování hmotnostního spektra (precursor ion scan a neutral loss scan) na trojitém kvadrupólu nízkého rozlišení a následném databázovém vyhledávání v programu SimLipid. Modelovou aplikací bylo sledování změn fosfolipidového profilu jater myší po podání fluorescenční sondy na bázi uhlíkových nanotrubiček.

Použitá metodika

• Příprava vzorků: tkáň jater byla izolována 5 hodin po intravenózním podání CNT sondy (300 mg/mL), rychle zmrazena, rozdrcena a extrahována metodou Bligh & Dyer.
• Analýza MS/MS: provedeny precursor ion scan na m/z 184 pro fosfatidylcholin (PC) a sfingomyelin (SM) a neutral loss scan m/z 141 pro fosfatidylethanolaminu (PE).
• Databázové vyhledávání: výsledné spektrální soubory byly importovány do SimLipid, kde se při toleranci 0,2 Da přiřazovaly k více než 5000 možným fosfolipidovým druhům.

Použitá instrumentace

• UHPLC: kolona Phenomenex Kinetex C8 (150×2,1 mm, 2,6 µm), mobilní fáze A 20 mM formiátu amonného ve vodě, B acetonitril/2-propanol (1:1), gradient 20–100 % B během 35 minut, teplota 45 °C, průtok 0,3 mL/min.
• MS: Shimadzu LCMS-8060, ESI(+/-), rozptylový plyn 3 L/min, sušící plyn 10 L/min, interface 300 °C, block heater 400 °C, napětí 4 kV/-3 kV.

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda spolehlivě detekovala desítky druhů PC, SM a PE ve vzorcích jater.
• Po aplikaci CNT sondy došlo k nárůstu koncentrací dlouhořetězcových a polyenových fosfolipidů (např. PC(38:6), PC(40:6), PE(38:6), PE(40:6)) a k výrazným změnám v několika druzích sfingomyelinů (SM(38:1), SM(40:3), SM(42:3)).
• Naopak klesly hladiny kratších a méně nenasycených fosfolipidů, například PC(34:1) a PE(34:1).
• Výsledky potvrzují schopnost sledovat dynamiku lipidového složení při biologických zásazích.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a vysoce specifická identifikace více než stovek fosfolipidových druhů.
• Široké možné využití v biomarkerovém výzkumu, farmakokinetice a toxikologii.
• Jednoduchá integrace do rutinních QC/QA protokolů v průmyslové analytice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Prohloubení analýzy kombinací s vysoko rozlišovacím MS a MRM metodami pro určení složení mastných kyselin.
• Rozšíření databází fosfolipidů a automatizace zpracování dat pomocí AI nástrojů.
• Využití pro studium lipidomické variability ve zdravotním a farmaceutickém výzkumu.

Závěr

Schéma založené na LC-TQ-MS ve spojení s databázovým vyhledáváním v SimLipid umožňuje efektivní a kvantitativní profilování fosfolipidů. Aplikace na jaterní model potkanů prokázala schopnost detekovat metabolické změny v reakci na biologický zásah.

Reference

• Tsuyoshi Nakanishi, Masaki Yamada, Ningombam Sanjib Meitei. Phospholipid characterization by a TQ-MS data based identification scheme. ASMS 2017.