Ультра

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8967 (2023) Цитировать эту статью

312 Доступов

5 Альтметрика

Подробности о метриках

Зубной камень является ценным ресурсом для реконструкции пищевых привычек и микробиома полости рта прошлых популяций. В 2020 году останки герцога Алессандро Фарнезе и его жены Марии Д'Авиз были эксгумированы, чтобы получить новое представление о причинах смерти. Это исследование было направлено на изучение метаболома зубного камня благородной пары с помощью нецелевой метаболомики. Измельченные образцы были декальцинированы в смеси воды и муравьиной кислоты, экстрагированы метанолом/ацетонитрилом и проанализированы с помощью сверхвысокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией высокого разрешения (UHPLC-HRMS) с использованием обращенно-фазового разделения с последующей ионизацией электрораспылением и полное сканирование в режиме положительных и отрицательных ионов. Использовали гибридный квадрупольный времяпролетный масс-спектрометр Waters Synapt-G2-Si High-Definition. Затем важные особенности были идентифицированы с использованием режима сбора данных MSE, записывая информацию о точной массе предшественников и фрагментированных ионов в одном и том же цикле. Этот подход вместе с предварительной обработкой данных и многомерным статистическим анализом позволил идентифицировать соединения, способные дифференцировать исследуемые образцы. Было идентифицировано более 200 метаболитов, наиболее распространенными классами которых являются жирные кислоты, спирты, альдегиды, фосфатидилхолины, фосфатидилглицерины, церамиды и фосфатидилсерины. Также были определены метаболиты, полученные из пищи, бактерий и грибов, что дало информацию о привычках и состоянии здоровья полости рта пары.

Зубной камень представляет собой минерализованную микробную бляшку, которая скапливается на поверхности зуба1. Минерал откладывается из щелевой жидкости, но в конечном итоге образуется в результате осаждения солей кальция из слюны, и по этой причине концентрация конкрементов выше в местах, наиболее близких к протокам слюнных желез2. Зубной камень, состоящий в основном из неорганических компонентов, среди которых гидроксиапатит, фторапатит, октакальцийфосфат и витлокит3, хорошо сохраняется в археологических образцах и может погребать биомолекулы (например, ДНК, белки и липиды), связанные с микробиотой полости рта, хозяином, и микродебрисы экзогенного происхождения4,5,6,7. Таким образом, за последние два десятилетия зубной камень стал важным ресурсом для изучения состояния здоровья, образа жизни и питания населения прошлых лет. Оптическая микроскопия8, сканирующая электронная микроскопия, также связанная с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией9,10, пиролиз-газовая хроматография-масс-спектрометрия11 и мультиомные методы, включая протеомику, геномику и метаболомику12,13, оказались ценными методами для характеристики экзогенного мусора, попавшего в зубной камень, предоставляющий информацию о привычках и здоровье людей, живших в прошлом. Стратегии омики на основе масс-спектрометрии, способные обеспечить комплексную идентификацию исследуемых образцов, особенно многообещающи благодаря своей чувствительности, высокой производительности и дискриминирующей способности. Одно из наиболее важных преимуществ этих методов заключается в их нецелевой природе, что дает информацию о множестве биомолекул и позволяет идентифицировать биомаркеры.

В сочетании с использованием биоинформатики и вычислительных подходов метаболомика играет ключевую роль в понимании метаболома и идентификации метаболитов, присутствующих в биологических образцах14,15,16. Различные аналитические платформы, среди которых масс-спектрометрия высокого разрешения (HRMS) в сочетании с газовой и жидкостной хроматографией (GC-HRMS, GCxGC-HRMS и LC-HRMS) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР), могут применяться для достижения всестороннего охвата метаболом. Благодаря повышенной специфичности, чувствительности и доступности больших спектральных баз данных по сравнению с ЯМР, HRMS широко применяется для метаболомического профилирования различных биожидкостей, тканей и других биологических образцов17,18,19. В частности, аналитические стратегии, включающие онлайн-сочетание ортогональных разделений УВЭЖХ с МСВР, представляют собой лучшие инструменты для расширения охвата метаболитов20, поскольку УВЭЖХ считается одним из наиболее эффективных методов разделения21, а ее сочетание с МСВР позволяет идентифицировать широкий спектр метаболитов22.