وقد استخدمت نماذج الفئران على نطاق واسع في أبحاث الدماغ 1. وقد تم التحقيق الارتباط الوراثي، النمط الظاهري في الماوس والفئران العقول من خلال دراسة التعبير الجيني في الحمض النووي الريبي و / أو مستويات البروتين من جهة، والظواهر المورفولوجية والوظيفية، الكهربية و / أو السلوكية على الآخرين 2-6. ومع ذلك، لنفهم تماما الآليات التي تربط بين النمط الظاهري إلى التركيب الوراثي، لا بد من التحقيق في الأحداث الجزيئية المصب التعبير بروتين، مثال. عملية التمثيل الغذائي للركائز البيوكيميائية التي تعمل على الانزيمات 7. هذا الشرط أدى، على مدى 10 إلى 15 سنة الماضية، إلى نهضة أبحاث الأيض في العديد من فروع علم الأحياء 8،9. بينما غالبا ما تركز الدراسات الأيضية الكلاسيكية على تفاصيل مسارات محددة، ويهدف النهج الجديد metabolomic نحو تحقيق شامل للوضع العالمي الأيض الأنسجة قيد النظر.واحد نتيجة لهذا المفهوم هو حاجة واضحة لالأدوات التحليلية التي تقلل من التحيز نحو مسارات و / أو فئات معينة من المركبات الأيضية. ومع ذلك، يستند مقايسة البيوكيميائية الكلاسيكية على تفاعل كيميائي معين من تحليلها محددة التي تحتاج إلى أن تكون محددة قبل إجراء الفحص. على النقيض من ذلك، تعتمد التقنيات الطيفية مثل الرنين المغناطيسي النووي (NMR) مطياف ومطياف الكتلة (MS) (ط) على وجه الخصوص الجزيئية (المادية) الخصائص من المركبات الكيميائية الحيوية، كل منها يؤدي إلى واحد أو عدة إشارات متميزة في الطيف الكشف في سياق تجربة واحدة؛ و (ثانيا) كشف عدد كبير من مركبات مختلفة في التجربة.
وهكذا، كل الطيف يحتوي على معلومات مشتركة من مجموعة كاملة من نواتج الأيض. لهذا السبب، الطرق الطيفية هي الأدوات المناسبة لالايض، كما لا يحتاج إلى اختيار قبل أن تتخذ بشأن طبيعة الحليلة المراد قياسها 8 . ونتيجة لذلك، هذه التقنيات بشكل طبيعي تصلح لدراسات استكشافية لأنها تسهل كثيرا الكشف عن التغيرات الأيضية غير متوقعة.
على الرغم من أن التحليل الطيفي NMR MS ويمكن أن تستخدم بالتبادل لتحليل العديد من نواتج الأيض، كل طريقة يمتلك مزايا وعيوب التي تم استعراضها مؤخرا 10 محددة. باختصار، يمكن عادة NMR الطيفي أن يؤديها من استخراج النفط الخام و لا يتطلب الفصل الكروماتوغرافي لمركبات العينة قبل التحليل. على النقيض من ذلك، تعمل بالغاز أو MS اللوني السائل (GC أو LC) فصل، باستثناء معينة التطورات الأخيرة مثل التصوير الطيف الكتلي. في بعض الحالات الخاصة مثل تحليل السكريات، قد تصبح فصل LC ضرورة لNMR الطيفي كذلك، لأن خطوط صدى من السكريات المختلفة تتداخل بشكل كبير في بروتون (H 1) NMR الأطياف. ومع ذلك، 1 H NMR الطيفي دون مركز حقوق الإنسانيبقى الفصل omatographic الأكثر شعبية، تقريبا التطبيقية عالميا طريقة NMR metabolomic. عموما، وإعداد العينات هو أكثر تستغرق وقتا طويلا ومعقدا لMS مما هو عليه لNMR الطيفي. مشاكل خطيرة بسبب الآثار مصفوفة هي أقل شيوعا بكثير في NMR الطيفي في MS من حيث أنها قد تؤدي إلى إشارات الموهنة كبير. ويمكن تحقيق المستقلب الكميات إما الأسلوب. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مركبات متعددة لمعيار MS بسبب الاختلافات في الآثار مصفوفة والكفاءة التأين بين نواتج الأيض. على النقيض من ذلك، هناك حاجة إلى معيار واحد فقط لكل عينة للتحليل الطيفي NMR لأنه في ظل الظروف القياس المناسبة، والأسلوب الأخير هو جوهريا بفضل الكمية لاستجابة NMR الخطية بدقة نواة لوحظ. والعيب الرئيسي هو من NMR لها حساسية منخفضة نسبيا. MS، ولا سيما LC-MS، هو أكثر حساسية من NMR عدة أوامر من حجمها؛ لهذا السبب، MS هو أن يفضل على NMR للتحليل المركبات التي تحدث في تركيزات منخفضة للغاية. من ناحية أخرى، فإن الطبيعة غير تدميري التجربة NMR هي ميزة واضحة على MS. بهذه الطريقة، NMR يمكن القيام بها مرارا وتكرارا على نفس العينة، على سبيل المثال، لمختلف نوى-NMR النشطة مثل 1 H، الفوسفور-31 (31 P)، الكربون 13 (C 13)، الفلور-19 (19 F) الخ، كما لا يتم استهلاك المواد بواسطة NMR خلافا لقياسات MS.
كلا NMR وMS يمكن استخدامها في أوضاع مختلفة، كل واحد يجري الأمثل للكشف عن مركبات ذات خصائص كيميائية معينة. على سبيل المثال، 31 P NMR غالبا ما يكون أكثر ملاءمة من 1 H NMR لتحليل المركبات فسفرته بتركيز معتدل، على الرغم من نواتج الأيض تقريبا كل فسفرته تحتوي أيضا على بروتونات. ومع ذلك، قد يكون غامضا من 1 إشارات H NMR بحلول 1 H NMR إشارات من المركبات الأخرى، غير فسفرته، في حين أن الأخيرةبالطبع لا تسبب إشارات خلفية في 31 P NMR الأطياف. في الوضع التمثيلي، 19 F تحليل NMR هو أن المفضل للمركبات المفلورة، على سبيل المثال، والمخدرات المفلورة (لا توجد اشارات الخلفية من نواتج الأيض الذاتية)، في حين أن حالة خاصة من 13 C NMR ذات أهمية على وجه الحصر تقريبا إذا كان مصير 13 ج السلائف الأيضية الخارجية المسمى يحتاج إلى أن يتبع، بسبب وفرة الطبيعية منخفضة للغاية من النظير 13 C (حوالي 1٪). العديد من الطيف الجماعية تعمل إما في وضع الأيونات السالبة أو وضع ايون ايجابية. ولذلك، فمن المهم أن نعرف قبل تحليل ما إذا كانت أيونات التي يتعين مراعاتها واتهم سلبا أو إيجابا. نركز هنا على بروتوكول للتحليل metabolome أنسجة المخ بنسبة 1 H و 31 P NMR الطيفي لأن هذا الأسلوب ينتج عدد كبير من تركيزات المستقلب مهمة بتكلفة منخفضة من حيث (ط) الوقت اللازم لإعداد عينة لالثانية (ب) الجهد المطلوب لالمستقلب الكميات. جميع التجارب يمكن القيام بها باستخدام معدات مختبر الكيمياء الرطبة القياسية ومنشأة NMR الطيفي عالية الدقة. يتم وصف متطلبات إضافية في القسم بروتوكول أدناه.