Utilization of GCxGC-TOFMS to Screen for Potential Metabolite Differences in Pooled Plasma Samples from Lean, Fat, and Obese Rats
Aplikace | 2011 | LECOInstrumentace
Metabolomické profilování krevní plazmy umožňuje odhalit změny v koncentracích malých molekul, které mohou sloužit jako biomarkery pro různé fyziologické nebo patologické stavy. Komplexní dvourozměrná chromatografie GCxGC ve spojení s TOF hmotnostní spektrometrií (TOFMS) nabízí výrazně vyšší separační kapacitu a citlivost než jednorozměrné techniky, což je klíčové pro analýzu složitých biologických matric, jako je krevní plazma.
Cílem studie bylo porovnat profil malých molekul v derivatizovaných plazmatických vzorcích tří skupin Zucker potkanů (štíhlí, s nadváhou a diabetičtí obézní) s využitím GCxGC-TOFMS. Primárně se sledovala variabilita plošných integrálů chromatografických píků, retenčních časů a hmotnostních spekter, aby se identifikovaly potenciální metabolické rozdíly mezi zdravotními stavy.
Vzorky plazmy byly zbaveny proteinů pomocí membrány s molekulovou propustností 5000 Da, poté vysušeny a derivatizovány BSTFA. Analýza probíhala na GCxGC-TOFMS s rychlostí akvizice 150 spekter za sekundu. Data byla zpracována softwarovým balíkem ChromaTOF s automatickou detekcí, dekonvolucí a identifikací sloučenin prostřednictvím hmotnostních knihoven Max Planck, Fiehn Rtx5 a NIST.
Vzájemným srovnáním chromatogramů a 3D povrchových zobrazení bylo identifikováno 12 metabolitů s významně diferencovanou koncentrací:
Metoda umožňuje rychlé porovnání velkých souborů vzorků, minimalizuje riziko přehlédnutí nízkokoncentrovaných látek a zkracuje dobu analýzy při vysoké kvalitě spektrálních dat. Aplikace je relevantní pro preklinický výzkum biomarkerů, QA/QC v biochemických laboratořích či průmyslové analytice.
Očekává se rozšíření GCxGC-TOFMS v populačních metabolomických studiích, integrace s ostatními omickými daty (proteomika, lipidomika) a vývoj automatizovaných workflow podporovaných strojovým učením pro prediktivní modelování metabolických změn.
Studie potvrzuje, že GCxGC-TOFMS je účinný screeningový nástroj pro odhalování metabolických rozdílů plazmy mezi různými zdravotními stavy. Zvýšená separační kapacita a rychlé hmotnostní spektrum podporují identifikaci potenciálních biomarkerů a usnadňují další cílené studie.
GCxGC, GC/MSD, GC/TOF
ZaměřeníMetabolomika, Klinická analýza
VýrobceAgilent Technologies, LECO
Souhrn
Význam tématu
Metabolomické profilování krevní plazmy umožňuje odhalit změny v koncentracích malých molekul, které mohou sloužit jako biomarkery pro různé fyziologické nebo patologické stavy. Komplexní dvourozměrná chromatografie GCxGC ve spojení s TOF hmotnostní spektrometrií (TOFMS) nabízí výrazně vyšší separační kapacitu a citlivost než jednorozměrné techniky, což je klíčové pro analýzu složitých biologických matric, jako je krevní plazma.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo porovnat profil malých molekul v derivatizovaných plazmatických vzorcích tří skupin Zucker potkanů (štíhlí, s nadváhou a diabetičtí obézní) s využitím GCxGC-TOFMS. Primárně se sledovala variabilita plošných integrálů chromatografických píků, retenčních časů a hmotnostních spekter, aby se identifikovaly potenciální metabolické rozdíly mezi zdravotními stavy.
Použitá metodika a přístupy
Vzorky plazmy byly zbaveny proteinů pomocí membrány s molekulovou propustností 5000 Da, poté vysušeny a derivatizovány BSTFA. Analýza probíhala na GCxGC-TOFMS s rychlostí akvizice 150 spekter za sekundu. Data byla zpracována softwarovým balíkem ChromaTOF s automatickou detekcí, dekonvolucí a identifikací sloučenin prostřednictvím hmotnostních knihoven Max Planck, Fiehn Rtx5 a NIST.
Použitá instrumentace
- Agilent 7890 GC s dvoustupňovým quad-jet termálním modulačním systémem LECO.
- Primární kolona Rxi-5Sil MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm), sekundární kolona Rxi-17Sil MS (1,24 m × 0,15 mm × 0,15 µm).
- Přenášecí plyn: helium 1,5 mL/min; vstřik 1 µL splitless při 260 °C.
- Teplotní program: primární kolona od 70 °C (0,5 min) pak +6 °C/min až 305 °C (5 min); sekundární kolona paralelní rampou +5 °C.
- TOF spektrometr LECO Pegasus 4D (hmotnostní rozsah 45–750 m/z, ionizační energie –70 eV, iontový zdroj 240 °C).
Hlavní výsledky a diskuse
Vzájemným srovnáním chromatogramů a 3D povrchových zobrazení bylo identifikováno 12 metabolitů s významně diferencovanou koncentrací:
- Leucin-TMS: chyběl ve štíhlé skupině, ve skupinách s nadváhou a obézních signifikantně zvýšen.
- TMS-ester-oxobutyl-glycin: detekován pouze v tuku a diabeticky obézních, ukazuje na změny v metabolismu aminokyselin.
- Penta-TMS-glukopyranóza: postupný nárůst od štíhlých k obézním.
- Tris-TMS-threonin: vzestup ve skupině s nadváhou a následné snížení u diabetických obézních.
- N,O-TMS-prolin: rostoucí trend od štíhlých k tuku, s mírným poklesem u obézních.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje rychlé porovnání velkých souborů vzorků, minimalizuje riziko přehlédnutí nízkokoncentrovaných látek a zkracuje dobu analýzy při vysoké kvalitě spektrálních dat. Aplikace je relevantní pro preklinický výzkum biomarkerů, QA/QC v biochemických laboratořích či průmyslové analytice.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření GCxGC-TOFMS v populačních metabolomických studiích, integrace s ostatními omickými daty (proteomika, lipidomika) a vývoj automatizovaných workflow podporovaných strojovým učením pro prediktivní modelování metabolických změn.
Závěr
Studie potvrzuje, že GCxGC-TOFMS je účinný screeningový nástroj pro odhalování metabolických rozdílů plazmy mezi různými zdravotními stavy. Zvýšená separační kapacita a rychlé hmotnostní spektrum podporují identifikaci potenciálních biomarkerů a usnadňují další cílené studie.
Reference
- She P, Van Horn C, Reid T, Hutson SM, Cooney RN, Lynch CJ. Obesity-related elevations in plasma leucine are associated with alterations in enzymes involved in branched-chain amino acid metabolism. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2007;293:E1552–E1563.
- Barber T, Vina JR, Cabo J. Decreased urea synthesis in cafeteria-diet-induced obesity in the rat. Biochem J. 1985;320:675–681.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Characterization of Electron Ionization and Chemical Ionization on a Novel High Resolution Gas Chromatography Time-of-Flight Mass Spectrometer—Tools for the Identification of Unknown Metabolites
|Agilent Technologies|Postery
Utilization of GCxGC-TOFMS to Screen for Potential Metabolite Differences in Pooled Samples from Lean, Fat, and Obese Zucker Rat Plasma John Heim, Jeff Patrick, and Joe Binkley • Saint Joseph, MI USA OBJECTIVES Demonstrate the enhanced detection and increased peak…
Klíčová slova
pooled, pooledobese, obeselean, leanfat, fatgcxgc, gcxgcreplib, replibtofms, tofmsuniquemass, uniquemasspool, poolname, namepools, poolsburied, buriedsimilarity, similarityresolves, resolvesglucopyranose
Utilization of GCxGC-TOFMS to Screen for Potential Metabolite Differences in Pooled Samples from Lean, Fat, and Obese Zucker Rat Plasma
2011|LECO|Postery
Utilization of GCxGC-TOFMS to Screen for Potential Metabolite Differences in Pooled Samples from Lean, Fat, and Obese Zucker Rat Plasma John Heim, Jeff Patrick, and Joe Binkley • Saint Joseph, MI USA OBJECTIVES Demonstrate the enhanced detection and increased peak…
Klíčová slova
pooled, pooledobese, obeselean, leanfat, fatgcxgc, gcxgcreplib, replibtofms, tofmsuniquemass, uniquemasspool, poolname, namepools, poolsburied, buriedsimilarity, similarityresolves, resolvesglucopyranose
Evaluation of Metabolite Variation by a Pooled Sample Approach between Normal Control and Traumatic Brain Injury Mice Using GCxGC-TOFMS with Data Analysis Using a Software Driven Reference Feature
2013|Agilent Technologies|Postery
Evaluation of Metabolite Variation by a Pooled Sample Approach between Normal Control and Traumatic Brain Injury Mice Using GCxGC-TOFMS with Data Analysis Using a Software Driven Reference Feature John Heim, Joe Binkley, and Liz Humston-Fulmer | LECO Corporation, Saint Joseph,…
Klíčová slova
pooled, pooledtraumatic, traumaticgcxgc, gcxgcmetabolite, metabolitebrain, braintofms, tofmsinjury, injurytbi, tbimainlib, mainlibnormal, normalpools, poolsreference, referencecontrol, controlctrl, ctrlvariations
GCxGC-TOFMS Analysis of Mouse Plasma Extracts to Determine Metabolite Profiles From a Traumatic Brain Injury Study
2013|Agilent Technologies|Postery
GCxGC-TOFMS Analysis of Mouse Plasma Extracts to Determine Metabolite Profiles From a Traumatic Brain Injury Study John Heim, Liz Humston-Fulmer, and Joe Binkley | LECO Corporation, Saint Joseph, MI USA INTRODUCTION METHODS Comprehensive two-dimensional gas chromatography time-of-flight mass spectrometry has…
Klíčová slova
gcxgc, gcxgctofms, tofmstraumatic, traumaticbrain, braincomprehensive, comprehensivemouse, mousevolatile, volatiledimensional, dimensionalflight, flightinjury, injurydifferentiate, differentiateheptatms, heptatmsosphate, osphatetatms, tatmsillustrates