$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Визуализация распределения метаболитов стала важной темой в науке о растениях, особенно в традиционной китайской медицине, поскольку она раскрывает процесс образования специфических метаболитов в растении. Что касается традиционной китайской медицины (ТКМ), он предоставляет информацию об активных компонентах и направляет применение частей растений в фармацевтических целях. Обычно визуализация метаболитов достигается гибридизацией in situ, флуоресцентной микроскопией или иммуногистохимией, однако количество соединений, обнаруженных в этих экспериментах, передает ограниченную химическую информацию. В сочетании с окрашиванием тканей масс-спектрометрическая визуализация (MSI) может предоставить большой объем данных и предоставить информацию о пространственном распределении соединений путем сканирования и анализа срезов тканей на микронном уровне1. MSI использует аналиты для десорбции и ионизации с поверхности образца с последующим массовым анализом полученных ионов в паровой фазе и применением программного обеспечения для визуализации для интеграции информации и построения двумерного изображения, записывающего конкретное содержание ионов. Эта технология может определять как экзогенные, так и эндогенные молекулы, обнаруживая характерное распределение лекарств и их индуцированных метаболитов в тканях и органах-мишенях 2,3,4,5.
За последние десятилетия были разработаны различные методы визуализации рассеянного склероза; наиболее заметными среди них являются MSI на основе десорбционного электрораспыления (DESI-MSI), матричная лазерная десорбция/ионизация (MALDI) и масс-спектрометрия вторичных ионов (SIMS)6. DESI-MSI часто используется в биологических исследованиях из-за его работы в атмосфере, высокой пропускной способности и более высокой точности7. MALDI был применен для идентификации фрагмента транстиретина в качестве потенциального нефротоксического биомаркера гентамицина и для анализа распределения нейротоксического метаболита 1-метил-4-фенилпиридиния после лечения 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридина в мозге мышей 8,9. MALDI и DESI были использованы для определения состава лекарственно-индуцированных кристаллоподобных структур в почках дозированных кроликов; Эти структуры в основном состоят из метаболитов, образующихся в результате деметилирования и/или окисления лекарственного средства10. Кроме того, MSI был применен для локализации метаболического распределения токсичности лекарств в органах-мишенях. Однако клетки в растительной ткани различаются и отличаются от животных и требуют специальных процедур секции.
На растениях с помощью визуализации MALDI до сих пор анализировалось распределение различных соединений в стебле пшеницы (Triticum aestivum), соевых бобах (Glycine max), семенах риса (Oryza sativa), цветках и корнях Arabidopsis thaliana и семенах ячменя (Hordeum vulgare) 11,12,13,14,15,16,17,18 . Недавние исследования показали, что DESI-MSI появляется при анализе метаболитов природных лекарств и продуктов, особенно в таких ТКМ, как гинкго билоба, фузи и Artemisia annua L 19,20,21. В этих исследованиях протоколы подготовки образцов растительного материала различаются, и некоторые требуют более сложного оборудования, такого как замораживающий микротом. DESI-MSI предъявляет строгие требования к плоскостности поверхности обнаруженного образца. При анализе органа или ткани животного образец обычно делают методомкриосекции22. Однако процедура криоссекционирования сложна и более дорога, а широко используемый метод оптимальной температуры резки клея (OCT) имеет сильный сигнал при визуализации. Кроме того, лекарственные ткани ТКМ различаются; например, корень Salvia miltiorrhiza, известный как Danshen на китайском языке, используется в медицине, в то время как в Zisu (Perilla frutescens) используется лист23,24. Следовательно, необходимо улучшить процедуры пробоподготовки, чтобы способствовать использованию DESI в анализе метаболитов для ТКМ.
Как многолетнее травянистое растение и широко используемая ТКМ, S. miltiorrhiza была первоначально записана в старейшей монографии по медицине «Классика материи медики» Шэньнуна (известная как «Шэньнун Бэньцао Цзин» на китайском языке). В этом исследовании мы оптимизировали процедуры секционирования и визуализации DESI и разработали более экономичный метод определения распределения и классификации соединений в тканях S. miltiorrhiza. Этот метод также может преодолеть недостатки, связанные с сухими тканями - то, что они обычно легко ломаются под ударом азота - и способствовать развитию ТКМ. Исследование будет способствовать стандартизации ТКМ/этнической медицины для технологий, связанных с исследованиями.