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使用LC-MS/MS系统对神经酰胺和己糖基神经酰胺进行高通量靶向筛查

应用优势 ■ 快速定量血浆和血清中的24种神经酰胺、 23种己糖基神经酰胺以及鞘氨醇 ■ 使用quanpedia™和sop构建性能稳定、便于部署的平台,降低方法开发和培训成本 ■ 使用targetlynx™软件和第三方信息学软件(即skyline)实现快速数据处理和数据可视化 ■ 比同类工作流程更快、更经济
简介鞘脂(sls)是脂质中的一类,包括神经酰胺(cer)、鞘磷脂(sm)和较为复杂的鞘糖脂。所有sls都有一条“长链”,也就是鞘氨醇碱基链1 。这些碱基是鞘氨醇(sph)等有机脂肪族氨基醇或者结构相似化合物(图1)。这些化合物是细胞膜的重要组成部分,与多种生物功能有关,包括细胞信号转导和细胞凋亡2,3。sls在诱导肿瘤细胞增殖、研究*耐药机制方面起着关键的作用4 ,另外已有研究发现,帕金森患者体内的神经酰胺(cer)和己糖基神经酰胺(hexcer)含量偏高5 。 sls代谢转化快、代谢物种类繁多且功能相似,给单独研究某一种鞘脂的功能带来了很大难度。
虽然质谱(ms)技术的进步让研究人员得以进行更深入的脂质组学分析,但鉴定和定量分析依然比较困难。脂质有大量的同分异构和同量异位物质。此外,ms谱图中通常有多种化合物的峰和碎片,要想对特定的分子进行明确鉴定和相对定量,不仅难度大,而且极为耗时。这严重阻碍了实验室之间的脂质组学数据传递,导致研究人员难以通过多地点研究得出生物学解释。本研究使用基于亲水作用色谱(hilic)的方法分离不同类别的脂质,然后使用ms进行检测,从而降低了鉴定结果的不确定性6 。按照图2. 大多数研究实验室的通用脂质组学工作流程,图中突出显示了lipidquan工作流程。类别分离不同的脂质还可以减少定量分析所需的稳定同位素标记(sil)标准品,进而降低成本。本应用纪要介绍了在lipidquan平台(图2)上运行基于hilic的方法对cer、hexcer、sph进行的靶向筛查。
实验:样品向混合的健康人血浆中添加稳定同位素标记(sil)的sls(氘代ceramide lipidomix™,avanti lipids,美国亚拉巴马州阿拉巴斯特),制备九个不同浓度的标准品用于绘制定量用标准曲线。分析物的浓度范围如下:c16神经酰胺-d7 (d18:1-d7/16:0) = 2.2-1090 ng/ml、c18神经酰胺-d7 (d18:1-d7/18:0)= 1.2-575 ng/ml、c24神经酰胺-d7 (d18:1-d7/24:0) =2.6-1315 ng/ml、c24:1神经酰胺-d7 (d18:1-d7/24:1) = 1.3-665 ng/ml。另外,通过萃取前加标的方式向nist标准参比物质® 1950血浆中(sigma aldrich,英国普尔)添加5% sil,制备6个重复样。样品制备样品制备方案很简单,使用预冷的异丙醇(ipa)沉淀蛋白(1:5,血浆:ipa)即可。将样品涡旋混合1 min,在-20 °c下放置10 min。接着再将样品涡旋混合1 min,然后在4 °c下放置2 h,确保蛋白沉淀*。将萃取的样品在4 °c下离心10 min(大离心力10,300 g),然后将上清液转移至玻璃样品瓶,进行lc-ms/ms分析。
实验 lc条件 lc系统: acquity uplc i-class液相色谱系统固定定量环(fl)或流通针式(ftn) 色谱柱: acquity uplc beh amide 2.1 × 100 mm, 1.7 µm 柱温: 45 °c 流速: 0.6 ml/min 流动相a: 95:5乙腈/水 +10 mm醋酸铵流动相b: 50:50乙腈/水 +10 mm醋酸铵梯度: 流动相b在2 min内从0.1%升至20.0%,然后在3 min内从20%升至80%,随后重新平衡3 min 运行时间: 8 min 进样体积: 1 µl ms条件 ms系统: xevo tq-s micro、xevo tq-xs和xevo tq-s 电离模式: esi (+) 毛细管电压: 2.8 kv (+) 采集模式: mrm 离子源温度: 120 °c 脱溶剂气温度: 500 °c 锥孔气流速: 150 l/h 脱溶剂气流速: 1000 l/h 雾化气: 7 bar 离子导入装置偏移1: 3 v 离子导入装置偏移2: 0.3 v
信息学软件创建lipidquan quanpedia方法文件(1.4版),其中包含lc条件、ms方法以及相关的targetlynx处理方法(包括保留时间和 mrm通道)。使用targetlynx或skyline(华盛顿大学maccoss 实验室软件)处理所得数据。
结果与讨论 lipidquan使用正离子模式mrm对人血浆中的cer和hexcer类物质进行定性和定量,同时还能分析其它脂类,如tg、pc、 sm。在hilic分离条件下,cer在溶剂前沿洗脱(大约0.4 min 处),hexcer和sph类脂质洗脱为分离的峰(大约0.8-1.1 min 处),如图3所示。总共分析了24种cer、23种hexcer和sph。得益于该方法的灵敏度,使用50 µl血浆可轻松检测出人血浆中正常循环水平的这些脂质,其线性动态范围覆盖4个数量级。此处讨论的cer和hexcer脂质通道使用的是脂质母离子及其特征长链碱基(lcb)子离子(m/z 264)(图1)。通道列表见表1和表2。使用萃取前加标已知浓度sil标准品的血浆样品制备标准曲线用于定量分析。采用相同条件制备和分析内源性脂质的替代标准品,对同类内源性脂质进行了定量分析。使用市售的预混合sil 溶液而非每种待测脂质的sil,可以显著降低大规模研究的总体成本。sil标准品c16神经酰胺-d7 (d18:1-d7/16:0)、c18神经酰胺-d7 (d18:1-d7/18:0)和c24神经酰胺-d7 (d18:1-d7/24:0)的标准曲线示例如图4所示,可用于定量内源性的cer和hexcer。使用氘代ceramide lipidomix sil标准品绘制标准曲线时,若典型r2 值> 0.95,且与拟合直线的偏差(cv) < 30%,则视为标准曲线可接受。c24:1神经酰胺-d7 (d18:1-d7/24:1)的标准曲线不符合此标准。由于事先已开发好lipidquan quanpedia方法文件,用户只需下载用于分析cer和hexcer脂质类别的mrm通道和色谱条件即可,无需手动输入lc-ms方法,因此避免了可能出现的抄录错误
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