文献解读丨基于基质辅助激光解吸电离四极离子阱飞行时间成像质谱的新的相对暴露方法药代动力学研究：小鼠靶组织中的奥曲肽的应用实例
本文由中国药科大学天然药物国家重点实验室药物代谢与药代动力学重点实验室所作，发表于Analytica Chimica Acta 952 (2017) 71-80。
由于成像质谱定量能力较弱，在药代动力学中的应用仍具有一定的挑战性。在此，我们首次利用装有光学显微镜的成像质谱显微镜(iMScope)、大气压离子化的基质辅助激光解吸/电离(AP-MALDI)和四极离子阱飞行时间(QIT-TOF)质谱仪，实现了药物在体内代谢的可视化。
首先，根据iMScope系统结合新的相对暴露策略测定的数据，计算出治疗性多肽奥曲肽(天然激素生长抑素的长效类似物)的分布和消除率。利用显微扫描像素对像素（pixel-to-pixel）定量，iMScope能够测定胃/肠薄切片中奥曲肽的相对含量，同时保留其原有的空间分布。给药小鼠胃的图像清晰显示出奥曲肽从粘膜层向肌侧的转运过程。更重要的是发现奥曲肽能迅速从肠道排出，吸收峰时间(Tmax)出现在40分钟，根据消除曲线计算奥曲肽半衰期(t1/2)为37.7 分钟。与LC-MS/MS数据的比较充分表明，基于iMScope的定量方法和手段对于药物动力学研究是可靠且可行的。
iMScope TRIO
图1 LDI-QIT-TOF-IMS对小鼠胃中的奥曲肽和兰瑞肽(内标)进行成像质谱分析(标尺为50 μm)。(a) 组织的放大图，喷洒DHB为基质 (b) 奥曲肽在m/z 1019.44的成像质谱分析，以DHB为基质 (c)兰瑞肽在m/z 1096.47的成像质谱分析，以DHB为基质 (d) 组织的放大图，喷洒CHCA为基质 (e)奥曲肽在m/z 1019.44的成像质谱分析，以CHCA为基质 (f) 组织的放大图，喷洒SA为基质 (g) 奥曲肽在m/z 1019.44的成像质谱分析，以SA为基质
图2 奥曲肽和兰瑞肽(内标)的结构及质谱图。A:奥曲肽；B:兰瑞肽
图3 AP-MALDI-QIT-TOF-iMScope在四种不同基质喷雾模式下测得的奥曲肽的质谱成像分析(标尺为50μm)。(a)升华 (b)升华+重结晶 (c)喷涂 (d)升华+喷涂
图4 奥曲肽以50 mg/kg剂量灌胃后，小鼠胃内奥曲肽的空间分布及清除(标尺为50 μm)。给药后10 min (A)、20 min (B)、40 min (C)、60 min (D)、120 min (E)时奥曲肽的空间分布(A1、B1~E1:小鼠胃光学放大图像; A2, B2~E2:奥曲肽的质谱成像分析)
图5 奥曲肽以50 mg/kg剂量灌胃后，小鼠肠道内奥曲肽的空间分布及清除(标尺为200 μm)。给药后20 min (A)、40 min (B)、60 min (C)、120 min (D)、240 min (E)、360 min (F)时奥曲肽的分布(A1、B1~F 1:小鼠肠道光学放大图像; A2, B2~F 2:奥曲肽的质谱成像分析; A3，B3~F3:兰瑞肽的成像质谱分析，分别用于校准20、40、60、120、240和360min时小鼠肠道中奥曲肽的强度) (G)奥曲肽在小鼠肠道中的时间-浓度曲线
高分辨率iMScope首次用于直观监测奥曲肽在小鼠胃肠道中的分布和消除模式。在这一过程中，发现iMScope的光学显微镜与AP-MALDI-QIT-TOF相结合具有几个优点，尤其是回顾性“后靶向”分析、高空间分辨率(5-10μm空间分辨率)、出色的定量能力、高数据采集率和更低的假阳性和假阴性概率。此外，iMScope系统中的AP离子源室可有效缩短样品制备时间，这对于大样本量的药代动力学研究尤为重要。
在iMScope定量分析过程中，理想的内标可以显著减少基质效应、组织异质性、信号不一致性等不利因素。兰瑞肽是奥曲肽的结构类似物，由于其分子量、氨基酸序列、电离特性相似，特别是能提高iMScope对奥曲肽的定量能力，被用作奥曲肽的内标。此外，在方法开发过程中，使用超纯水和几种有机溶剂(包括丙酮、乙酸乙酯、异丙醇和乙腈)清洗组织切片。结果表明，虽然洗涤可以在一定程度上降低基质效应，但随着分析物的空间迁移，洗涤组织标本不可避免地会导致回收率下降。
对于药代动力学研究，绝对定量是必不可少的，但一些重要的药代动力学参数仍可通过相对定量分析获得。在本研究中，显微扫描像素对像素（pixel-to-pixel）定量iMScope提供了胃/肠薄切片中奥曲肽的相对含量，同时保留了原始的空间分布特征。一方面，该方法清楚地显示了奥曲肽在小鼠胃中从粘膜层向肌肉侧的转运过程。另一方面，它使得能够基于相对暴露方法计算奥曲肽在小鼠胃肠道中的关键药代动力学参数(Tmax和t1/2)。通过与LC-MS/MS数据的比较，证实了iMScope的相对定量在药物动力学研究中的可靠性和实用性。
文献题目
《Pharmacokinetic study based on a matrix-assisted laser desorption/ ionization quadrupole ion trap time-of-flight imaging mass microscope combined with a novel relative exposure approach: A case of octreotide in mouse target tissues》
使用仪器
岛津iMScope
作者
Tai Rao a,1, Yuhao Shao a, 1 Naoki Hamadab, Yanmin Li b, Hui Ye a,Dian Kang a,Boyu Shen a, Xinuo Li a,Xiaoxi Yin a,Zhangpei Zhu a, Haofeng Li a, Lin Xie a,Guangji Wang a, Yan Liang a
a.Key Lab of Drug Metabolism& Pharmacokinetics, State Key Laboratory of Natural Medicines, China Pharmaceutical University, Tongjiaxiang, Nanjing 210009 PR China
b.Shimadzu China Mass Spectrometry Center: No 16 Chao Yang Men Wai Street, Chaoyang District, Beiing 100020, PR China
1、本文不提供文献原文。
2、所引用文献仅供读者研究和学习参考，不得用于其他营利性活动。
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