清华大学精仪系欧阳证教授与化学系瑕瑜教授在International Journal of Mass Spectrometry杂志上合作发表了以“Mapping lipid C=C location isomers in organ tissues by coupling photochemical derivatization andrapid extractive mass spectrometry”为题的论文。该文的第一作者为普渡大学威尔登生物医学工程学院的Yuan Su 博士。该作者报道了一种C=C特异性光化学衍生与直接进样质谱联用的策略，用于小鼠不同器官中不饱和脂质异构体空间分布的快速表征。

脂质在细胞膜形成、能量产生与储存、信号转导等生物学过程中扮演着关键的角色。不饱和脂质在大多数生物体的整个脂质组中占60-80%。研究表明，ω-3脂肪酸对大脑发育、维持心血管功能很重要。因此，开发一种能够快速表征生物体器官中不饱和脂质异构体空间分布的方法对于脂质生物学研究具有重大意义。近年来，已有诸多研究报道了采用不同的化学衍生或离子裂解技术，如PB-MS/MS, OzID，UVPD等，耦合质谱成像策略，实现了对组织切片中脂质C=C位置异构体的表征。传统的质谱成像实验是通过pixel-to-pixel扫描来获得组织切片中脂质异构体的分布信息；然而，在本工作中，作者仅对器官中少量具有代表性的位点进行快速取样，而后提取脂质，耦合在线光化学衍生与串联质谱技术，从而实现了脂质C=C位置异构体的快速分析。

图 1

在典型的脂质分析流程中，一般会采用液-液萃取的方法从匀浆组织样品中提取脂质，该过程相当耗时。本文作者采用了一种类似于活组织取样的方法，直接从大鼠的脑、肾等器官中进行取样。具体操作方法为，将一根直径为200 μm的不锈钢丝插入到组织中（深度约为2 mm），拔出后，浸入预装有20 μL溶剂的玻璃毛细管中，用于随后的nanoESI-MS分析（图1）。由于这一取样过程只需用到非常少量（~10 μg）的组织样品，且采样面积也很小（0.008 cm²），因此有望用于在保证对器官功能损伤最小的前提下对活体进行取样。随后，作者考察了了不同的溶剂组成对脂质的萃取效果及电离效率的影响。同时，为了得到较高的PB反应产率，作者最终决定以丙酮/水（70/30,v/v）、丙酮/乙腈/水（70/20/10,v/v/v）分别作为分析脂肪酸、磷脂的最佳溶剂体系。在nanoESI源处，采用254 nm低压汞灯作为紫外光光源，照射玻璃毛细管，使得不饱和脂质中C=C与丙酮发生PB反应。对不饱和脂肪酸的PB产物进行MS/MS分析或者对不饱和磷脂的PB产物在MS/MS中碎裂得到的丙酮加成脂肪酸根阴离子进行MS³分析，根据产生的特征诊断离子即可获得脂肪酸中C=C位置的确切信息。结果表明，PB衍生耦合萃取喷雾质谱从鼠脑中鉴定出了8种不饱和脂肪酸与23种不饱和磷脂，动态浓度范围跨越两个数量级。最后，作者展示了鼠脑、肾中不同区域的脂质C=C位置异构体相对含量的分布差异，结果如图2所示。

总之，作者开发了一个集直接脂质取样、在线萃取、C=C特异性衍生以及MS/MS分析于一体的工作流程，该流程能够快速鉴定、分析动物器官与组织中脂质的C=C位置以及C=C位置异构体的相对组成。该方法可与空间分辨率高、但样本分析时间较长的质谱成像技术互补，尤其是当与小型MS系统联用时，该方法将会在POC疾病诊断等领域具有潜在的重要应用价值。

图 2

本文编辑：林巧红    审核：赵雪

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1387380619301988

本文引用：DOI 10.1016/j.ijms.2019.116206