Метаболомики Анализ мозга крысы путем высокого разрешения ядерной магнитно-резонансной спектроскопии тканевых экстрактах

Norbert W. Lutz; Evelyne Béraud; Patrick J. Cozzone

doi:10.3791/51829

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Метаболомики Анализ мозга крысы путем высокого разрешения ядерной магнитно-резонансной спектроскопии тканевых экстрактах

14.4K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/51829

⸱

21 сентября 2014 г.

Norbert W. Lutz¹ , Evelyne Béraud² , Patrick J. Cozzone¹

¹Centre de Résonance Magnétique Biologique et Médicale, UMR 7339 CNRS, Faculté de Médecine, Aix-Marseille Université, ²Centre de Recherches en Oncologie Biologique et Oncopharmacologie, UMR 911 INSERM, Faculté de Médecine, Aix-Marseille Université

В этой статье

Краткое содержание

Нейрохимия мозга млекопитающих изменяется при многих неврологических и системных заболеваниях. Характерные профили мозговых метаболитов могут быть эффективно получены на основе сырых экстрактов мозговой ткани. Для этого используется ЯМР-спектроскопия высокого разрешения, позволяющая проводить детальный количественный анализ концентраций метаболитов (метаболомика).

Аннотация

Исследования экспрессии генов на уровнях РНК и белка уже давно используются для изучения биологических процессов, лежащих в основе заболевания. В последнее время геномика и протеомика были дополнены всесторонним количественным анализом пула метаболитов, присутствующих в биологических системах. Эта стратегия, называемая метаболомикой, направлена на то, чтобы обеспечить глобальную характеристику низкомолекулярного комплемента, участвующего в метаболизме. В то время как геном и протеом определяют задачи, которые могут выполнять клетки, метаболом является частью фактического фенотипа. Среди методов, используемых в настоящее время в метаболомике, особый интерес представляют спектроскопические методы, которые позволяют одновременно анализировать большое количество метаболитов без предварительного отбора по конкретным биохимическим путям, что позволяет применять широкий непредвзятый подход. В данной работе представлен оптимизированный экспериментальный протокол метаболомного анализа с помощью ЯМР-спектроскопии высокого разрешения, который является методом выбора для эффективного количественного определения тканевых метаболитов. Важными преимуществами этого метода являются: (i) использование сырых экстрактов без необходимости очистки образца и/или отдельных метаболитов; (ii) количественная природа ЯМР по своей сути, позволяющая количественно оценить все метаболиты, представленные спектром ЯМР только с одним референтным соединением; и (iii) неразрушающий характер ЯМР, позволяющий многократно использовать один и тот же образец для многократных измерений. Динамический диапазон концентраций метаболитов, который может быть охвачен, значителен из-за линейного отклика сигналов ЯМР, хотя метаболиты, встречающиеся в чрезвычайно низких концентрациях, могут быть трудно обнаружить. Для наименее распространенных соединений может быть предпочтительным высокочувствительный метод масс-спектрометрии, хотя этот метод требует более сложных процедур подготовки образцов и количественного определения, чем ЯМР-спектроскопия. Мы представляем здесь протокол ЯМР, адаптированный к анализу мозга крыс; Однако тот же протокол может быть применен и к другим тканям с незначительными изменениями.

Введение

Мышиные модели были использованы широко в исследовании мозга ^1. Генотип-фенотипа были исследованы в мышей и крыс мозга при изучении генной экспрессии в РНК и / или уровней белка, с одной стороны, и морфологические, функциональные, электрофизиологические и / или поведенческие фенотипы с другой ^2-6. Однако, чтобы полностью понять механизмы, связывающие фенотип генотипа, необходимо исследовать молекулярные события после экспрессии белка, т.е.. Метаболизм биохимических субстратов, на которых ферменты действуют ^7. Это требование привело, в течение последних 10 до 15 лет, к возрождению метаболического исследования во многих отрасля....