类风湿性关节炎和银屑病性关节炎是两种以慢性关节炎为表现特征的全身性炎症疾病,通常会导致不可逆的关节损伤。两者皆是高度异质性和复杂的疾病,且征兆和症状相似,在疾病的早期阶段很难从临床上去区分它们。脂质和代谢物通常与这两种疾病的病理相联系,它们是这两种疾病炎症过程的促成因素。因此,相较于现代诊断技术,炎症组织的局部脂质和代谢物更能说明疾病状态,而滑膜是两种病理的主要靶组织之一。
近日,西班牙科鲁尼亚大学医院风湿病学研究组的研究人员利用质谱成像分析了滑膜中的脂质和代谢物,用以区分类风湿性关节炎和银屑病性关节炎。
研究人员对25例银屑病性关节炎患者,21例类风湿性关节炎患者(16例血清阳性,5例血清阴性)和10例不确定性关节炎患者进行了滑膜活检。将组织切片放置于导电载玻片上,并覆盖上不同的基质液用于脂质和代谢物的提取。使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOF MS)进行图像采集。多变量数据分析用来寻找不同组织间脂质和代谢物的最大不同点。
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱成像(MALDI-MSI)的结果揭示了不同对照组间脂质和代谢物的不同特征。对阳离子模式中脂质数据进行鉴别,分析显示对类风湿性关节炎和银屑病性关节炎患者区别良好,尤其是血清阳性类风湿性关节炎患者。相较于血清阳性类风湿性关节炎患者,银屑病性关节炎患者所含有的脂质更高,主要为磷脂和鞘脂(图1B和C)。其中的一些脂质在组织内表现出了特定的分布。阴离子模式实验显示,各组间磷脂酰肌醇和磷脂酸含量存在差异。
直方图分布和B)判别函数1(DF1)加载图。DF1阴性分值与银屑病性关节炎滑膜组织相关,阳性分值与血清阳性类风湿性关节炎相关。C)滑膜切片阳性脂质离子的质谱空间成像。
银屑病性关节炎与类风湿性关节炎的区分还可以基于滑膜代谢物的特征区别。相较于银屑病性关节炎,在类风湿性关节炎滑膜组织的糖类具有更高的离子强度。
本研究首次应用MALDI-MSI(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱成像)对银屑病性关节炎和类风湿性关节炎的滑膜进行了分类,其中所报道的代谢物和脂质的特征可支持类风湿性关节炎和银屑病性关节炎诊断的临床决策。
基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)的质谱成像技术(MALDI-MSI),是诞生最早的质谱成像技术,同时也是目前质谱最热点的研究领域。
融智生物于2017年推出了QuanTOF质谱成像系统,该系统集合了新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF,拥有强大的5,000Hz长寿命半导体激光器,以及自主开发的数据采集软件。2018年7月,融智生物宣布实现可达500像素/秒的成像速率,提升传统MALDI-TOF MS成像速率达10倍以上,普通样本成像只需几十分钟,使得质谱成像实现了“立等可取”。经过进一步的研发,目前QuanTOF质谱成像系统已经实现高达1000像素/秒的成像速率,在5-10微米的高空间分辨率下仍然保持高灵敏度。这使得质谱成像真正可用于临床病理分析、术中分析等领域。
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