Refined LC/Q-TOF Methodology for Identification and Profiling of Bile Acids Produced from the Gut Microbiome

Význam tématu

Žlučové kyseliny hrají klíčovou roli při vstřebávání lipidů a regulaci imunitních procesů.
Profilování kompletního spektra žlučových kyselin je zásadní pro pochopení interakcí mezi střevním mikrobiomem a lidským organismem.

Cíle a přehled studie

Studie představuje vysoce citlivou LC/Q-TOF metodiku pro separaci a profilování 67 žlučových kyselin.
Metoda využívá 35 stabilně značených interních standardů pro jednorázovou kvantifikaci v lidských i myších vzorcích stolice, ceka, séra a plazmy.

Použitá metodika a instrumentace

• Extrakt stolice a ceka: metanolová precipitace proteinů (80 % MeOH s ISTD).
• Extrakt plazmy a séra: směs acetonitril : 1 % kyselina mravenčí : methanol (7 : 2 : 1) s ISTD.
• Chromatografie: Agilent 1290 Infinity II, dva 21minutové C18 RP-LC režimy (BEH Shield RP18 a Cortecs T3) pro úplné rozlišení isobar.
• Detekce: Agilent 6546 LC/Q-TOF v negativním iontovém módu s MS a AutoMS/MS akvizicí.
• Software: MassHunter Quantitative Analysis, MPP, Sirius/CSI:FingerID a GNPS pro identifikaci a anotaci nových konjugátů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda 1 odděluje 51 z 67 sledovaných kyselin; metoda 2 zajišťuje úplné rozlišení všech 67 včetně isobarických párů.
• Precizita je vynikající: CV většiny sloučenin < 5 %, maximálně < 15 % při dlouhodobé analýze PQC vzorků.
• Antibiotická léčba BALB/c myší vedla k nárůstu tauro-primárních kyselin a poklesu primárních a sekundárních konjugátů.
• Identifikována byla řada nových amino-kyselinových konjugátů (tyrosocholát, fenylalanocholát, leucokolát) pomocí MS/MS a GNPS.

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní platforma pro kvantitativní i kvalitativní analýzu žlučových kyselin ve stolici, ceku, plazmě a séru.
• Jednorázová kvantifikace 35 významných sloučenin s robustními interními standardy.
• Aplikace v klinickém výzkumu, QA/QC, vývojových studiích a průmyslové analytice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Objevování dalších konjugovaných a modifikovaných žlučových kyselin s rozšířenými MS/MS databázemi.
• Integrace multi-omics přístupů pro detailní pohled na interakce mikrobiomu a hostitele.
• Personalizovaná medicína a monitorování intervencí jako fecální mikrobiota transplantace nebo antibiotic terapie.

Závěr

Vyvinutá LC/Q-TOF metoda se dvěma chromatografickými režimy poskytuje kompletní separaci a spolehlivou kvantifikaci 67 žlučových kyselin s vysokou precizností a robustností.
Umožňuje detekci dosud neznámých mikrobiálně modulovaných konjugátů a je široce aplikovatelná v biomedicínském výzkumu.

Reference

• Guzior DV and Quinn RA. Review: microbial transformations of human bile acids. Microbiome. 2021 Jun 14;9(1):140.
• Quinn RA et al. Global chemical effects of the microbiome include new bile-acid conjugations. Nature. 2020 Mar;579(7797):123-129.