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　　Isotope Abundance
 

　　同位素豐度，是指自然界中存在的某一元素的各種同位素的相對含量(以原子百分計)。如1H的同位素豐度為99.985%，2H為0.015%。可用于追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律，借助同位素原子以研究有機(jī)反應(yīng)歷程的方法，稱之為同位素示蹤法。因其所引用的同位素標(biāo)記化合物的化學(xué)量是極微量的，不會對體內(nèi)生理過程產(chǎn)生影響，獲得的分析結(jié)果符合生理條件，在代謝組學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用。
 

　　想在不受13C干擾的條件下去測量低豐度的2H示蹤以用于代謝研究，是幾乎不可能的，由于來自四極桿質(zhì)譜的M+1質(zhì)量同位素13C豐度很高，約為 18%，嚴(yán)重干擾了測定2H的標(biāo)記示蹤[1]。但實際上，2H(0.015%)的低自然豐度使得示蹤劑劑量在理論上小于0.5%是可能的[2]，這需要*分辨率的質(zhì)譜才能實現(xiàn)*的基線分離，而Orbitrap Exploris GC 240出現(xiàn)之后，憑借其240000的超高分辨率，讓以往在代謝研究中不可能實現(xiàn)的難題變?yōu)榭赡堋?br /> 

　　今天為大家分享一篇美國德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員利用Orbitrap Exploris GC 240分析棕櫚酸中的2H同位素示蹤劑的應(yīng)用。
 

圖1.棕櫚酸酯C16H31O2的質(zhì)量同位素分布
 

 

　　摘要
 

　　新生脂肪生成(De novo lipogenesis, DNL)是由碳水化合物等非脂質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)合成的脂肪酸，是長期儲存熱量和維持細(xì)胞膜的主要營養(yǎng)物質(zhì)[3]。監(jiān)測DNL在細(xì)胞器、細(xì)胞、組織活檢、小鼠模型和人類等環(huán)境中的功能，將有助于發(fā)現(xiàn)新的分子生理學(xué)和許多不同疾病的潛在干預(yù)措施。DNL通量通常通過氘水(2H2O)給藥后2H摻入脂肪酸來測量。本文利用GC-Orbitrap解析2H和13C脂肪酸質(zhì)同位素，允許DNL定量使用較低的2H2O劑量和較短的實驗周期。
 

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　　Orbitrap Exploris™ GC 240
 

　　科研利器，引領(lǐng)潮流

 

圖2. 穩(wěn)定同位素2H2O是測定DNL的基礎(chǔ)
 

圖3.EI模式下的棕櫚酸甲酯的質(zhì)譜圖
 

圖4.NCI模式下的棕櫚酸五氟苯酯質(zhì)譜圖
 

　　通過比較棕櫚酸甲酯在EI模式和五氟溴代苯衍生棕櫚酸酯在NCI模式下的質(zhì)譜圖，NCI測定五氟苯酯產(chǎn)生了未破碎的棕櫚酸鹽離子(C16H31O2，精確分子量為255.2324)，比EI檢測甲酯的效率和靈敏度高1000倍(見圖3和圖4)。
 

圖5. 采用不同條件驗證2H在棕櫚酸中的示蹤標(biāo)記
 

　　針對不同AGC(自動增益控制)目標(biāo)的靶向選擇離子監(jiān)測(Target-SIM)(2*104, 2*105和3*106)，2H1和13C1的M + 1兩種方法都能很好地分辨。而但全掃描數(shù)據(jù)為易受離子損失，特別是在AGC目標(biāo)值高的情況下，容易產(chǎn)生空間電荷效應(yīng)。同時，準(zhǔn)確度高(94-107%)，精度高(變異系數(shù)<10%)[5-6]，Target-SIM在定量時是更為合適的采集模式。
 

圖6.模擬人體水富集到0.3% 2H2O時棕櫚酸質(zhì)量富集作為DNL的函數(shù)研究
 

　　棕櫚酸酯13C1和2H1 (M + 1)質(zhì)量位移需要用165,000的最小分辨率進(jìn)行分辨，以往用傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜法(FT-ICR-MS)可以實現(xiàn)，但掃描時間長，并需要超導(dǎo)磁體[7]，不易實現(xiàn)。當(dāng)GC-Orbitrap商業(yè)化之后，成為很多代謝組學(xué)實驗室進(jìn)行分辨13C和2H的優(yōu)選。
 

　　為了確定這種方法是否比單位分辨率的質(zhì)譜更有優(yōu)勢，模擬了超高分辨率的質(zhì)譜0-10%的DNL分?jǐn)?shù)范圍和0.3%的體內(nèi)水富集。結(jié)果證明，GC-Orbitrap為檢測極低前體和產(chǎn)物富集的DNL提供了主要的理論優(yōu)勢。
 

圖7. 在其他脂肪酸中也可以檢測到2H富集
 

　　結(jié)論
 

　　本文介紹了一種HR-Orbitrap-GC-MS方法，該方法解決了其他同位素的2H質(zhì)譜富集，來研究DNL生成。在棕櫚酸中直接檢測2H質(zhì)量同位素可防止在低富集時與13C自然豐度的卷積，實驗證明，DNL可以在1小時內(nèi)檢測完成，且2H2O的劑量比以前更低[8]。Orbitrap Exploris GC 240因其超高的24萬分辨率解決了代謝組學(xué)研究中一直以來的難題，成為代謝組學(xué)研究中*的利器。