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全谱二维液相-QTOF分析人参二醇皂苷组分治疗阿尔茨海默症小鼠初步代谢机理

发布时间:2026-01-20 阅读次数:284次

阿尔茨海默病(AD):是一种发展较为缓慢的神经系统退行性疾病,临床上主要表现为记忆力逐步衰减、不同程度的认知障碍等症状。其病程较长且难以彻底治愈。目前尚缺乏治疗AD的有效药物,西药的治疗效果一般,且易产生耐药性。传统中草药具有多成分、多靶点的优势,特别是人参皂苷治疗AD成为了近年来的研究热点。目前国际上大多数对人参皂苷研究仅限于人参总皂苷或某几种单体皂苷的中枢神经系统保护作用。

因此,本文希望进一步探究不同剂量下的人参二醇皂苷组分对AD小鼠的初步代谢机理。由于代谢物极性跨度大,难以用一种方法完成分析。目前普遍采用两种色谱分离方法,如亲水色谱柱和反相色谱柱。但此方式往往需要耗费双倍的前处理和分析时间,且会产生双份数据,定性分析难度高。

本研究利用全谱二维液相系统,可以进行宽极性目标物的非靶向代谢组学的全组分研究,将分析时间缩短。本研究利用全谱二维液相-QTOF系统,以非靶向代谢组学的研究方法分析了人参二醇皂苷组分不同剂量给药后的阿尔茨海默症小鼠血浆样本,共发现5种差异性代谢物,主要为氨基酸、核苷和脂肪酸类,主要影响精氨酸生物合成、花生四烯酸代谢、不饱和脂肪酸生物合成。

特色技术介绍

全谱二维液相-QTOF系统,全谱二维液相系统适合于代谢组学中全组分分析,可作为宽极性多目标物数据库的通用分离平台,并适用于极性相差较大的两类关联物质的同时分析,而且该系统内含一个UHPLC子系统,方便日常常规检测。该系统为新一代多功能质谱前端平台,可与飞行时间质谱联用,助力复杂基质中宽极性痕量物质的定性、定量、筛查和分析,可提升代谢组学研究效率。

应用案例:全谱二维液相-QTOF分析人参二醇皂苷组分治疗阿尔茨海默症小鼠初步代谢机理

分析仪器:

全谱二维液相系统与QTOF联用系统


样品前处理:

模型组与2种给药组各取3~4份样品进行分析,每份样品各取5 μL,均匀混合,制成质量控制(QC)样品。QC样品在样品分析前连续进样6针,之后每分析6个样品插入2针QC,通过QC样全程监测数据质量。

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数据处理:

首先采用 Signpost MS 软件和 MetaboAnalyst平台对原始数据进行峰的提取、对齐、匹配、峰强度校正和归一化处理,再将数据导入SIMCA软件进行统计分析,找出差异性代谢物,依据精确 m/z及MS2谱图在MS-DIAL软件及HMDB 平台搜索确认代谢物种类,然后在 MetaboAnalyst 平台进行代谢通路分析。

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分析结果与讨论:


  • 色谱图与特征色谱峰

将各组数据文件导入Signpost MS软件,根据强度阈值提取峰表并对齐色谱峰后,共得到4679个特征峰。随后对数据进行归一化处理,利用“80%规则”(去除任何一组中出现频率都小于80%的离子)筛选特征峰,且剔除在QC样品中峰面积RSD>30%的特征峰,共找到1078个特征峰,将其导入SIMCA软件用于统计分析,用于进一步统计分析。

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  • 差异性代谢物查找

将模型组、给药组与质控组数据导入SIMCA 软件进行偏最小二乘判断分析(PLS-DA),结果显示,质控组(QC)数据聚集性良好,表明仪器状态稳定。模型组与2种不同剂量给药组之间区分明显,且给药组-高剂量与模型组的区分更为显著。

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  • 差异性代谢物鉴定

使用MS-DIAL软件,通过精确m/z和MS2谱图匹配对得到的92个特征峰离子进行鉴定。剔除HMDB平台中无搜索结果的物质,以及植物源性物质等不可能存在于小鼠血浆中的物质,主要包括氨基酸、核苷和脂肪酸类物质。相对于模型组,给药组的4种物质浓度水平上调,另外1个浓度下调。将所得结果与HMDB平台比对,共鉴定出5种差异性代谢物;所有物质质量测定误差<2ppm。

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总结:

本文通过代谢组学研究方法,利用全谱二维液相系统与四极杆-飞行时间质谱联用仪,非靶向分析人参二醇皂苷组分给药后的阿尔兹海默症小鼠血清样品的内源代谢物变化。全谱二维液相扩大了代谢物分析的极性范围,加上QTOF 的高分辨定性能力,共检测到正离子代谢特征峰4679 个。

统计结果表明,质控组数据聚集性强,表明仪器状态稳定;模型组与给药组血浆成分有显著区别。通过准确 m/z及MS2库搜索鉴定出5种内源代谢物,包括氨基酸、核苷和脂肪酸类等。这些差异性代谢物主要影响精氨酸生物合成、花生四烯酸代谢、不饱和脂肪酸的生物合成等。本研究表明全谱二维液相系统是宽极性、多组分数据库“通用型”分离平台,配合LCMS-9030可节省样品分析时间,帮助研究者一次分析极性跨度更大的代谢物,提升代谢组学研究效率。

注:文中所涉方案及产品非医疗用途,仅供科研研究参考。




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