分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章“Isotope-Coded On-Tissue Derivatization for Quantitative Mass Spectrometry Imaging of Short-Chain Fatty Acids in Biological Tissues”，第一通讯作者是来自齐鲁工业大学的孙成龙老师，其主要研究方向是基于质谱技术的药物分析。
短链脂肪酸（Short-chainfattyacids, SCFAs）作为主要的肠道微生物代谢产物，是一种重要的信号分子，被认为是宿主炎症反应和代谢疾病的关键参与者，对其进行准确的定性和定量分析对于深入解释其生物学功能至关重要。考虑到短链脂肪酸在肠道内的代谢和转运的动态以及肠道组织的异质性，短链脂肪酸在肠道的空间分布存在较大差异，而在一般的LC-MS分析的样品预处理过程中，组织中SCFAs的空间信息会丢失。因此，作者在本文中提出了一种组织水平的SCFAs衍生化策略，结合MALDI（基质辅助激光解吸/电离）-MSI（质谱成像）技术来绘制SCFAs在结肠组织中的空间位置。
作者首先在SCFAs结构中引入易电离基团以提高其在质谱中的响应性并降低疏水性，鉴于哌嗪中的仲氨基可以与脂肪酸上的羧基发生快速酰胺化反应，作者在尝试多种哌嗪衍生物后选定了TMPA，其与SCFAs的产物表现出最强的离子信号，且对于标准品的乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、羟基乙酸、羟基丙酸，TMPA衍生产物都容易在C–N键处发生裂解，提供高质量的母离子-子离子对。作者随后进行了组织衍生化，并通过MALDI-MSI表征了SCFAs的空间分布，MSI图像显示，所有SCFAs在粘膜层中表达最高，其次是粘膜下层，在肌肉层中表达最低。值得注意的是，对于无衍生化的对照组，MALDI-MSI无法获得任何一种SCFA的有效质谱信号。
接下来，作者将同位素标记引入该体系中，这是由于在每个MSI像素处分析的成分中含有代谢物、脂质、肽、蛋白质等其他干扰物质，会影响目标分子的电离效率，带来基质效应。为了更准确地进行定量分析，作者合成了 D3-TMPA，将其与轻标的TMPA分别在标准品和组织样品上衍生化，并将标准品喷洒在组织表面，MALDI-MSI测定出不同像素点信号的相对强度后，可对应于预先测试时绘制的浓度-质谱相对强度标准曲线，计算组织切片不同微区域中 SCFA 的表达水平。作者将该方法进一步用于定量绘制DSS诱导的结肠炎期间小鼠结肠组织中SCFAs的空间分布和改变，与对照组小鼠相比，结肠炎小鼠结肠组织中所有SCFAs的表达均显著下调。总的来说，本文开发了一种同位素编码的组织衍生化策略，用于生物组织中SCFAs的定量MSI，可用于SCFAs在肠道微生物群和疾病中的作用的研究。原文引用：DOI: 10.1021/acs.analchem.3c03308文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c03308
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