一种脑组织中内源性代谢物的原位分析方法技术

本发明专利技术公开了一种脑组织中内源性代谢物的原位分析方法。本发明专利技术脑组织中内源性代谢物的原位分析方法，包括如下步骤：将待测的离体的脑组织切片样本进行质谱成像，获取脑组织中内源性代谢物的种类、离子强度和/或空间分布特征。本发明专利技术基于超高分辨质谱的AFADESI‑MSI质谱成像技术，建立了一种适用于脑组织中各种内源性代谢物全面分析的原位代谢组学分析方法，旨在系统研究各种内源性代谢物在脑组织不同区域的分布特征，获取与糖尿病脑病发生的生物标志物，并深入探讨糖尿病脑病的发病机制。本发明专利技术为糖尿病脑病发病机制和药物开发提供新的研究策略与技术手段，为糖尿病脑病的诊断、预防和治疗提供有重要价值的参考信息。

【技术实现步骤摘要】
一种脑组织中内源性代谢物的原位分析方法
本专利技术属于生物分析
，尤其涉及一种脑组织中内源性代谢物的原位分析方法。
技术介绍
我国现有糖尿病患者超过9000万，其中90％为2型糖尿病患者，发病人数占全球糖尿病患者的近1/3，并且有不断增加的趋势。糖尿病患者体内代谢紊乱和血糖控制不佳，可导致各种大血管和微血管并发症，对肾脏、眼、外周神经和脑等靶器官造成损伤。脑组织消耗氧和葡萄糖的量占全身消耗量的五分之一，因此各种急、慢性高血糖或低血糖均可能对脑组织造成损伤。早在1922年，研究者就认识到糖尿病病人体内存在不同程度的认知功能障碍，并于20世纪60年代提出糖尿病脑病的概念(DiabeticEncephalopathy，DE)，用于描述糖尿病引起的中枢神经系统功能障碍，并在以后的临床和实验动物模型中不断得到证实。研究表明，约40％的长期或血糖控制不佳的糖尿病患者会发展为糖尿病脑病。糖尿病脑病病人主要表现轻、中度认知功能障碍，1型糖尿病脑病患者主要表现思维和行动变慢，如注意力不集中、行动迟缓等，2型糖尿病脑病患者主要表现在学习和记忆功能受损，可能存在记忆提取过程的缺陷。这些症状虽然并不十分明显而未引起足够重视，但却会显著影响患者的生活质量，给家庭和社会带来沉重的负担。另外，糖尿病脑病是一种慢性进展性疾病，与痴呆尤其是阿尔茨海默病(Alzheimer'sdisease,AD)的发病密切相关，并在分子水平上有诸多相似之处，因此糖尿病被认为是AD的独立危险因素，糖尿病病人痴呆的发生率是非糖尿病病人的1.5～2.5倍。糖尿病脑病发病机制包括很多因素，如胰岛素抵抗，慢性炎症，血管损伤，线粒体功能紊乱、血脑屏障破坏，氧化应激，神经递质代谢失调，β-淀粉样蛋白表达异常等，这些因素之间相互联系，相互影响，导致糖尿病脑病的病理生理机制极其复杂。目前，人类对糖尿病脑病的认识还十分有限，尚不能完全阐明其发病机理，更缺乏有效的诊断、预防和治疗措施。鉴于我国糖尿病患者基数庞大，且发病人数不断增加，糖尿病脑病可能会造成严重的健康和社会问题。因此，开展糖尿病脑病发病机制和防治方法的研究具有重要的意义。糖尿病脑病作为一种复杂的代谢性疾病，与小分子化合物代谢异常密切相关。目前发现的与糖尿病脑病、中度认知障碍和痴呆相关的代谢通路的变化主要有糖代谢(戊糖磷酸途径)，氨基酸代谢(谷氨酸，色氨酸)，胆碱代谢(乙酰胆碱)，脂类代谢(甘油磷脂，缩醛磷脂，鞘磷脂)，辅酶代谢(NAD，NADP)，激素代谢(烯醇酮，黄体酮，睾酮等)，有机酸代谢(牛磺酸，2,4-二羟基丁酸)等。例如，烟酸，尼克酰胺是辅酶NAD和NADP的重要组成部分，具有抗氧化应激、抗炎和神经保护作用，Song等采用代谢组学方法研究了中度认知功能障碍发展过程中糖尿病小鼠体内代谢物水平的变化，发现尿液中烟酸和尼克酰胺与中度认知功能障碍的发展密切，随着疾病的进展其含量不断降低。等对143例中度认知功能障碍病人进行了随访，并采用基于质谱技术的代谢组学和脂质组学分析平台对52例后期发展为阿尔茨海默病的血清样本进行了分析，结果发现中度认知功能障碍病人体内的戊糖磷酸途径显著上调，甘油磷脂、磷脂酰胆碱和鞘磷脂代谢发生显著异常。乙酰胆碱是脑内重要的神经递质，参与运动、睡眠以及情感与记忆等重要功能的调控，研究发现海马区和大脑皮层区乙酰胆碱的代谢异常与认知障碍和老年痴呆有密切联系。上述研究为我们了解糖尿病脑病发生过程中的代谢机制提供了丰富的信息，但却无法为我们提供这些小分子代谢物在脑组织中的空间分布信息，而了解这些信息对准确阐释糖尿病脑病复杂的病理生理过程以及特异性生物标志物的发现具有十分重要的价值。质谱成像(MassSpectrometryImaging，MSI)作为一种免标记的新型分子成像技术是目前质谱研究中的前沿和热点领域。该技术将成像处理软件与质谱的离子扫描技术相结合，可在分子水平上对生物组织进行可视化分析，实现多种分子同时检测并获得其在组织上的结构、含量和空间分布信息，这对动物病理生理状态监测、疾病标志物发现、药物有效成分原位表征等具有十分重要的意义。目前，MSI技术主要包括以下三大类型：需要在真空条件下进行离子化的二次离子质谱(SIMS)和基质辅助激光解吸电离(MALDI)质谱。其中，SIMS成像技术主要应用于样品表面的元素分析。MALDI-MSI是最成熟、应用最为广泛的质谱成像技术，尤其适用于蛋白质、多肽等生物大分子的成像分析。由于低质量端易受到基质峰的干扰，其在小分子代谢物分析中的应用受到一定限制。如何通过质谱成像获取脑组织中的小分子代谢物的空间分布信息，建立一种适用于脑组织中各种内源性代谢物全面分析的原位代谢组学分析方法，是当前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种脑组织中内源性代谢物的原位分析方法，该方法基于敞开式空气动力辅助离子化(AirFlowAssistedDesorptionElectrosprayIonization,AFADESI)-MSI质谱成像技术，获取了各种内源性代谢物在脑组织不同区域的空间分布信息。本专利技术提供的一种脑组织中内源性代谢物的原位分析方法，包括如下步骤：将待测的离体的脑组织切片样本进行质谱成像，获取脑组织中内源性代谢物的种类、离子强度和/或空间分布特征。上述的方法中，所述质谱成像所用的离子源可为空气动力辅助解析电喷雾(AFADESI)离子源。所述质谱成像中用于贴附所述待测的脑组织切片样本的载玻片可为正电荷防脱载玻片。所述待测的脑组织切片样本的厚度可为8μm。所述质谱成像所用的喷雾溶剂可由体积比为8：2的乙腈和水组成；所述喷雾溶剂的流速可为7μL/min。所述质谱成像的质量分辨率可为120,000。上述的方法中，所述脑组织中内源性代谢物的空间分布特征为所述脑组织中内源性代谢物在整个脑部及不同区域的空间分布特征，如按照下列组织学结构分成的八个区域：杏仁核(AM)，胼胝体(CC)，大脑皮层(CTX)，海马(HP)，丘脑(TH)，内囊(IC)，中腹核(MN)，下丘脑和黑质(HY-SN)的空间分布特征。本专利技术脑组织中内源性代谢物的原位分析方法为非诊断目的的脑组织中内源性代谢物的原位分析方法。本专利技术脑组织中内源性代谢物的原位分析方法以离体的脑组织样本为对象，以获取脑组织中内源性代谢物的种类、离子强度和空间分布特征为直接目的，无法直接获得疾病诊断结果或健康状况。本专利技术进一步提供了一种脑组织中内源性代谢物的原位分析系统，包括仪器、试剂和可读性载体；所述仪器包括所述可读性载体中涉及的用于质谱成像的仪器；所述试剂包括所述可读性载体中涉及的用于质谱成像的试剂；所述可读性载体中记载有如下对脑组织中内源性代谢物进行原位分析的步骤：将待测的离体的脑组织切片进行质谱成像，获取脑组织中内源性代谢物的种类、离子强度和/或空间分布特征。上述的系统中，所述可读性载体可为说明书，所述对脑组织中内源性代谢物进行原位分析的步骤印刷在卡片上；所述可读性载体可为计算机可读性载体。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脑组织中内源性代谢物的原位分析方法，包括如下步骤：将待测的离体的脑组织切片样本进行质谱成像，获取脑组织中内源性代谢物的种类、离子强度和/或空间分布特征。/n

【技术特征摘要】
1.一种脑组织中内源性代谢物的原位分析方法，包括如下步骤：将待测的离体的脑组织切片样本进行质谱成像，获取脑组织中内源性代谢物的种类、离子强度和/或空间分布特征。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述质谱成像所用的离子源为空气动力辅助解析电喷雾离子源；和/或，
所述质谱成像中用于贴附所述待测的脑组织切片样本的载玻片为正电荷防脱载玻片；和/或，
所述待测的脑组织切片样本的厚度为8μm；和/或，
所述质谱成像所用的喷雾溶剂由体积比为8：2的乙腈和水组成；所述喷雾溶剂的流速为7μL/min；和/或，
所述质谱成像的质量分辨率为120,000。


3.一种脑组织中内源性代谢物的原位分析系统，包括仪器、试剂和可读性载体；
所述仪器包括所述可读性载体中涉及的用于质谱成像的仪器；
所述试剂包括所述可读性载体中涉及的用于质谱成像的试剂；
所述可读性载体中记载有如下对脑组织中内源性代谢物进行原位分析的步骤：将待测的离体的脑组织切片样本进行质谱成像，获取脑组织中内源性代谢物的种类、离子强度和/或空间分布特征。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述可读性载体为说明书，所述对脑组织中内源性代...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中华，霍美玲，傅文清，再帕尔·阿不力孜，
申请(专利权)人：中央民族大学，
类型：发明
国别省市：北京;11