2022-12-10 16:41:04, 华质君 华质泰科生物技术(北京)有限公司
本文亮点
AP-MALDI MSI 揭示全氟辛烷磺酸(PFOS)在肾脏中的空间分布
发现 PFOS 诱导小鼠的肾脏形态改变和脂质代谢紊乱
系统评价了对照组和 PFOS 暴露组小鼠肾脏脂质的空间变化
AP-MALDI MSI 为环境污染物的风险评估提供原位分子信息
本研究的对象是全氟化合物家族的一员,全氟辛烷磺酸 (PFOS)。其家族成员庞大,且极难降解,在自然界几乎无处不在,对此我们曾有过介绍:身在“氟”中不知“氟”丨全氟化合物的悄然渗透(
全氟辛烷磺酸 PFOS 已被《斯德哥尔摩公约》列为禁用的持久性有机污染物,因其潜在的肾毒性而受到广泛关注。流行病学和毒理学研究表明,接触 PFOS 会降低肾功能,并导致肾脏疾病。
然而,目前对 PFOS 暴露后肾脏中脂质代谢的空间变化知之甚少。传统上,通过 HPLC-MS/MS 检测和鉴定组织样品中的 PFOS 和内源性脂质,但匀浆的样品处理方式会导致空间信息的丢失。为了深入探讨 PFOS 引起肾毒性的潜在机制,需要一种直观的方法来将 PFOS 诱导与肾脂质紊乱相关联,并获取相关的空间信息。
香港浸会大学蔡宗苇教授团队采用大气压基质辅助激光解吸电离质谱成像 (AP-MALDI MSI) 直观揭示小鼠肾脏切片中 PFOS 的空间分布及其对肾脏脂质代谢的不良影响。
AP-MALDI MSI 结果表明,PFOS 主要在肾盂和外皮质区域富集,肾髓质和内皮质也有一定程度的富集。苏木精和伊红 (H&E) 染色结果也证实 PFOS 累积对小鼠肾脏造成了损伤,与 AP-MALDI MSI 结果一致。
图1、AP-MALDI MSI 分析小鼠肾脏组织中的 PFOS。(A) 小鼠肾切片上 PFOS 的 AP-MALDI MS/MS 谱图;(B) 对照组和暴露组肾脏不同区域 PFOS 分布的成像图;(C) PFOS (m/z 498.928)在肾脏不同区域的对应离子峰(红色点表示异常值)。
图2、H&E 染色分析对照组 (A-C) 和暴露组 (D–F) 中 PFOS 诱发的肾毒性,发现暴露于 PFOS 的肾脏在形态上发生了显著变化。主要形态学改变用黑色箭头标记,黑色方框分别为肾脏切片的肾盂、髓质和皮质区的放大区域(20倍)。
图3、小鼠肾脏中 PFOS 诱导脂质变化的 AP-MALDI MSI 成像图;(C) 对照组,(E) PFOS 暴露组。
此外,通过对比小鼠肾脏切片发现,在对照组和 PFOS 暴露组中共有42种脂类在空间分布上存在显著差异,在肾髓质或皮质区域溶血甘油磷脂 (Lyso-GPs)、磷脂酸 (PA)、磷脂酰胆碱 (PC)、磷脂酰乙醇胺 (PE)、磷脂酰丝氨酸 (PS)、鞘磷脂 (SM) 和硫酸脑苷脂 (ST) 显著下调,在肾皮质区域胆固醇和磷脂酰肌醇 (PI) 显著上调。
研究结论
本研究首次使用 AP-MALDI MSI 同时观察了小鼠肾脏中 PFOS 的空间分布和 PFOS 引发的肾毒性对脂质代谢的影响。结合 H&E 染色结果,证实暴露于 PFOS 的肾脏在形态上发生了显著变化。t 检验分析表明,PFOS 暴露相关的肾毒性导致了小鼠肾脏切片中42种脂类在空间分布上的显著差异,并发现 PFOS 诱导的潜在生物标志物。
AP-MALDI MSI 为探索组织中内源性代谢物的空间分布和变化提供了一种新的分析策略,可用于环境污染物的风险评估。
● 更多细节,请参考文献:
Yanyan Chen, Lilong Jiang, Rong Zhang, Zhangsheng Shi, Chengyi Xie, Yanjun Hong, Jianing Wang, Zongwei Cai. Spatially revealed perfluorooctane sulfonate-induced nephrotoxicity in mouse kidney using atmospheric pressure MALDI mass spectrometry imaging. Science of the Total Environment 838 (2022) 156380
http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156380
蔡教授团队应用 AP-MALDI MSI 质谱成像还研究了镉化合物、马兜铃酸对小鼠肝脏、肾脏等组织的毒性。这种新方法不仅可以应用于临床生物组织的空间成像,也可以用于生物标志物的发现。蔡教授提到,未来 MSI 结合机器学习等领域,将有更加突破性的进展。
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邮箱:info@aspectechnologies.com
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