High Resolution Imaging of Adrenal Glands by DESI-MS

Význam tématu

Adrenální žlázy jsou klíčové endokrinní orgány bohaté na lipidy, jež slouží jako substrát pro syntézu hormonů ovlivňujících fyziologii, kardiovaskulární zdraví i reprodukční funkce. Detailní prostorové zobrazení distribuce lipidů a aminokyselin v adrenálních tkáních přispívá k pochopení patologických stavů souvisejících s hormonální nerovnováhou nebo nádory.

Cíle a přehled studie

Tato studie si klade za cíl ověřit využitelnost metody desorpční elektrosprejové ionizace (DESI-MS) pro prostorovou analýzu myších adrenálních žláz. Experiment porovnává dvě platformy hmotnostních spektrometrů – konvenční QToF a vysoce rozlišovací multi-reflektující ToF (MRT) – a hodnotí schopnost odhalit biologické markery a regionální distribuci klíčových molekul.

Použitá metodika a instrumentace

Ultratenké řezy adrenálních žláz (15 µm) byly analyzovány pomocí zdroje DESI připojeného:

• konvenčního QToF (SYNAPT G2-XS),
• multi-reflektujícího ToF (SELECT SERIES MRT).

Parametry: 95 : 5 methanol : voda, 5 bar plyn, 0,7 kV kapilární napětí, pixel size 25 µm (QToF) / 50 µm (MRT), 2 snímky /s. Data zpracována v HDI, MassLynx, MetaboAnalyst a Lipostar MSI.

Hlavní výsledky a diskuse

DESI-MS úspěšně rozlišilo tři anatomické oblasti adrenální žlázy (dřeň, kůra a kapsula) díky charakteristické distribuci lipidů a dalších molekul. Unsupervidovaná PCA analýza potvrdila oddělení těchto regionů a identifikovala signifikantní markery. Vysoce rozlišovací MRT umožnil separaci blízkých m/z signálů (FWHM > 200 000) na rozdíl od konvenčního QToF (~ 20 000 FWHM), což vedlo k přesnějšímu přiřazení molekulárního složení. MS/MS fragmentace vybraných iontů (např. m/z 166,06) potvrdila identifikaci fenylalaninu a specifických lipidů.

Přínosy a praktické využití metody

DESI-MS nabízí:

• bezdotykové a nedestruktivní mapování distribuce biomolekul přímo na tkáňovém řezu,
• vysokou prostorovou a hmotnostní rozlišovací schopnost,
• možnost následné histologické analýzy téhož vzorku,
• integrovanou práci s analytickými a statistickými softwary pro identifikaci a vizualizaci markerů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření aplikací DESI-MS v patologie a farmacii pro:

• studium patologických změn lipidomů v endokrinních poruchách,
• farmakokinetické mapování distribuce léků v modelových organismech,
• kombinaci s dalšími hmotnostně-spektrometrickými zobrazovacími metodami,
• pokročilou bioinformatiku s využitím strojového učení pro automatickou detekci biomarkerů.

Závěr

Feasibility study potvrzuje, že DESI-MS je robustní nástroj pro detailní zobrazování adrenálních tkání s vysokou hmotnostní a prostorovou rozlišovací schopností. Vysoce přesné MRT spektra a dostupnost softwarových řešení výrazně zvyšují spolehlivost identifikace biomolekul.

Reference

• US Department of Health Sciences, NIH, Adrenal Gland Disorders