炎癥性腸病（Inflammatory Bowel Disease，IBD）是一組特定的腸道慢性疾病的統(tǒng)稱，主要包括潰瘍性結(jié)腸炎（UC）和 克羅恩氏病（CD）。IBD是病因不明的慢性和復(fù)發(fā)性炎癥，可增加患結(jié)腸炎相關(guān)癌癥的風(fēng)險。當(dāng)前的治療方法并非普遍有效，并且可能產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響。因此，早期發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確識別疾病類型對于采取正確的治療很重要。結(jié)腸組織很復(fù)雜，包含不同類型的細(xì)胞，因此需要一種細(xì)胞特異性的分析工具來改善診斷和預(yù)后。在這里，我們介紹了從IBD患者獲得的內(nèi)窺鏡活檢的10微米（μm）空間分辨率的質(zhì)譜成像（MSI）研究。由于脂質(zhì)的組成在細(xì)胞類型之間有不同，因此脂質(zhì)指紋可以充當(dāng)每種病變的特征。

島津UK與西班牙巴斯克大學(xué)及巴利阿里群島帕爾馬大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科共同研究MALDI成像技術(shù)，揭秘人炎癥性腸病樣品組織復(fù)雜性。

方  法

本研究的樣品收集得到了巴利阿里群島倫理研究委員會許可（IB 2118/13 PI）。將切除的人類結(jié)腸組織在液氮中速凍并冷凍切片，厚度為10μm。使用基質(zhì)升華儀，將基質(zhì)（1,5-二氨基萘， DAN）涂覆在組織切片上，并使用島津?qū)榈鞍捉M學(xué)、組織成像設(shè)計的 MALDI-TOF-TOF （MALDI-7090）質(zhì)譜儀采集數(shù)據(jù)（激光光斑直徑10μm，載物臺步長10μm，掃描范圍200-1200 Da）。

圖1 MALDI-7090

人體結(jié)腸的解剖學(xué)對MALDI-MS具有挑戰(zhàn)性，隱窩的襯里由單細(xì)胞厚層輪廓組成。因此，精心優(yōu)化的樣品制備和能夠?qū)崿F(xiàn)高空間分辨率的MALDI儀器的結(jié)合對于提供結(jié)腸組織的準(zhǔn)確表示至關(guān)重要。圖2顯示了m / z 861.550和885.550的MALDI圖像，以及相應(yīng)的H＆E染色部分和分割圖像。固有層，隱窩和肌層清晰可見，這得益于MALDI-7090的10um空間分辨率。

圖2、H＆E的顯微鏡圖像與MALDI MS圖像（左）。離子分布的多重性表明，m / z 861.550處的離子特定于隱窩單元，而m / z 885.550處的離子特定于固有層。分割圖像（右）顯示上皮（白色）和固有層（橙色）之間的清晰分離。

采用6個潰瘍性結(jié)腸炎，6個對照組，7個克羅恩病和 7個對照進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。即使在單個像素級別，也可獲得出色的信噪比， 可以進(jìn)行（亞）細(xì)胞水平的分析。

圖3顯示了PCA分類的結(jié)果。使用相關(guān)算法對MALDI圖像進(jìn)行分割，揭示了脂質(zhì)成分的真正復(fù)雜性。每個細(xì)胞群體都具有*的脂質(zhì)特征， 能夠識別結(jié)腸細(xì)胞，隱膜細(xì)胞， 淋巴細(xì)胞或巨噬細(xì)胞。

圖3、LP和上皮（隱窩）的脂質(zhì)特征分析

對照和疾病之間，以及在LP和上皮之間，脂質(zhì)組成存在明顯差異。

結(jié)  論

使用基質(zhì)升華和MALDI-7090，我們能夠確定克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎的活檢切片中的脂質(zhì)分布。固有層和隱窩中脂質(zhì)分布的比較分析突出了脂質(zhì)表達(dá)的重要差異。更深入的分析揭示了一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其中每種細(xì)胞類型都具有特征性的脂質(zhì)指紋。脂質(zhì)表達(dá)的部分差異可能是由于免疫系統(tǒng)的浸潤細(xì)胞所致，從而增加了在分析這些復(fù)雜樣本時對空間敏感技術(shù)MALDI成像技術(shù)的需求。

島津MALDI成像系統(tǒng)，樣品處理采用基質(zhì)升華涂覆方式，更好地形成結(jié)晶，自動化控制基質(zhì)層厚度提高重復(fù)性。高性能的MALDI-7090，配有長壽命固態(tài)激光器，2kHz高速采集，UV自清潔技術(shù)，多用戶操作平臺可同時上載10塊靶板，是MALDI質(zhì)譜成像、蛋白組學(xué)、脂類小分子、翻譯后修飾等研究理想平臺。