Visualizing the spatial distribution of flavonoids and phenolic acids in the tuber root of Tetrastigma hemsleyanum using AP-MALDI-MSI (ASMS)

Postery | 2023 | Shimadzu | ASMSInstrumentace
MS Imaging, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
Zaměření
Farmaceutická analýza
Výrobce
Shimadzu

Význam tématu


Mapování prostorového rozložení flavonoidů a fenolických kyselin v rostlinných tkáních umožňuje lepší pochopení jejich biosyntézy, funkčních rolí a vlivu na kvalitu léčivých surovin. Tetrastigma hemsleyanum je ceněná bylina v tradiční medicíně a detailní vizualizace klíčových sekundárních metabolitů v jejím hlíznatém kořeni přináší cenné informace pro standardizaci kvality a studium rostlinné fyziologie.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem práce bylo optimalizovat a využít atmosférickou MALDI-MSI (AP-MALDI-MSI) pro současné zobrazení prostorové distribuce více flavonoidů a fenolických kyselin v řezech hlízového kořene T. hemsleyanum. Studie zahrnovala výběr vhodných matrixů, nastavení experimentálních podmínek a kvantitativně-semi-kvantitativní vyhodnocení signálů v epidermis, floému a jednotlivých oblastech xylému.

Použitá metodika a instrumentace


Ultratenké řezy (40 μm) zamraženého kořene byly připraveny na mikrotomu při –20 °C a naneseny na ITO sklíčka. Pro pozitivní režim analýzy byl použit matrix CHCA aplikovaný vakuovou depozicí i dalším nastříkáním, pro negativní režim (fenolické kyseliny) matrix 1,5-DAN nastříkán airbrushem.
Ionizace a snímkování proběhlo na přístroji iMScope QT se zdrojem AP-MALDI a Q-TOF analyzátorem. Data byla získávána v rozsahu m/z 100–800, s průměrem laserového bodu 10 μm a krokem 20 μm. Pro zpracování obrazů a kvantifikaci signálů bylo využito softwaru IMAGEREVEAL MS.

Použitá instrumentace


  • Imaging Mass Microscope iMScope QT (Shimadzu)
  • Matrix vapor deposition system iMLayer™ (Shimadzu)
  • Mikrotom CM1950 (Leica, Wetzlar, Německo)
  • Airbrush PS-270 (GSI Creos, Tokyo, Japonsko)

Hlavní výsledky a diskuse


Analýza odhalila, že většina sledovaných flavonoidů (např. kvercetin, kaempferid, rutin, katechin, procyanidin, hyperosid, apigenin) vykazuje nejvyšší obsah v epidermis a postupně klesá směrem do xylému, přičemž oblast xylému přilehlá k floému (xylém 1) měla vyšší koncentrace než vnitřní vrstvy.
U fenolických kyselin (salycilová, protokatechová, chinová, 5-p-kinnamoylchinová) byla rovněž nejintenzivnější signalizace v epidermis. Salycilová kyselina se prokazatelně akumulovala i ve floému, zatímco ostatní kyseliny byly nejsilnější v počátečním xylému a jejich množství postupně ubývalo směrem k centru kořene.

Přínosy a praktické využití metody


AP-MALDI-MSI přináší možnost rychlé, in situ vizualizace endogenních metabolit bez složité extrakce a chromatografické separace. Metoda podporuje standardizaci kvality bylin, umožňuje lokalizovat účinné složky a sledovat jejich distribuci přímo v tkáni, což usnadňuje výzkum ochranných mechanismů rostlin a optimalizaci farmaceutických přípravků.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Zvýšení prostorového rozlišení a citlivosti MALDI-MSI pro mapování mikroskopických struktur.
  • Integrace s dalšími zobrazovacími a hyphenovanými technikami (LC-MS, Raman, FTIR) pro komplexní metabolomická data.
  • Rozšíření aplikací na další třídy sekundárních metabolit a různá rostlinná materiály včetně listů, květů či semen.
  • Vývoj automatizovaných workflow pro rychlé vyhodnocení velkých datasetů a podporu strojového učení.

Závěr


Studie prokázala, že AP-MALDI-MSI na platformě iMScope QT je efektivním nástrojem pro vizualizaci a semikvantitativní analýzu flavonoidů a fenolických kyselin v kořenové tkáni Tetrastigma hemsleyanum. Prostorové mapy odhalily koncentraci účinných složek zejména v povrchových vrstvách, což poskytuje cenné poznatky pro hodnocení kvality a další výzkum biologických funkcí těchto metabolit.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Visualizing the spatial distribution of flavonoids and phenolic acids in the tuber root of Tetrastigma hemsleyanum using AP-MALDI-MSI
Pharmacokinetic Analysis Using iMScopeTM QT During Corn and Soybean Seed Treatment with Pesticides
Distribution Analysis of Plant Alkaloids in Narcissus, by MS Imaging
Analysis of Citrate Distribution in Plant Tissues Using Multimodal Imaging