综述：基于Paternò-Büchi反应的深度脂质组学分析——C=C位点定位及其他应用

这篇综述系统阐述了Paternò-Büchi（PB）反应与串联质谱（MS/MS）联用技术在脂质异构体分析中的突破性进展。作者详细介绍了PB-MS/MS在鉴定脂质C=C位置异构体、sn-位点及双键几何构型方面的原理，并探讨了其与 shotgun分析、液相色谱（LC-MS）、单细胞分析等技术的整合策略。该技术为疾病组织（如糖尿病、癌症）的脂质代谢研究提供了异构体水平的深度解析工具，推动了结构脂质组学（structural lipidomics）的发展。

　　

The PB reactions and the choice of PB reagents
1909年意大利化学家Paternò发现苯甲醛与戊烯在光照下生成[2+2]环加合物，但未能解析氧杂环丁烷产物的立体构型。1964年Büchi团队通过酸催化分解明确了反应机理，此后该光化学反应被命名为Paternò-Büchi（PB）反应。现代PB反应采用丙酮或2-乙酰吡啶等试剂，在紫外光（254-365 nm）激发下与脂质双键特异性形成氧杂环丁烷衍生物，其裂解模式为MS/MS鉴定C=C位置提供关键碎片信号。值得注意的是，2-乙酰吡啶因其更高的反应活性（比丙酮快10倍）和更低的副反应率，已成为复杂生物样本分析的优选试剂。

The PB reaction setups
PB反应体系可分为离线衍生、在线反应和原位反应三类。离线反应采用石英比色皿或气密圆底烧瓶（需毫克级样本和分钟级反应时间），而微流控芯片反应器将样本消耗降至纳升级。在线反应装置通过毛细管电泳（CE）或液相色谱（LC）与质谱联用，实现毫秒级快速衍生。特别值得关注的是"双光束"设计，即同时使用254 nm和365 nm光源，可将不饱和磷脂酰胆碱（PC）的反应效率提升3倍。

Phenotyping of disease tissues and single cells
PB-MS/MS在疾病组织分型中展现出独特优势。例如在肝癌研究中，通过检测磷脂酰乙醇胺（PE）C=C位置异构体比例（18:1Δ⁹/Δ¹¹），成功区分肿瘤与癌旁组织（p<0.001）。单细胞分析方面，结合激光捕获显微切割（LCM）技术，在单个神经元中检测到12类鞘脂的异构体分布差异，为阿尔茨海默病的脂代谢异常提供了新证据。技术重复实验显示异构体比例测量的相对标准偏差（RSD）仅为5%，显著优于传统脂质定量方法。

Conclusions and perspectives
PB-MS/MS已将脂质结构解析维度扩展至C=C位置、sn-位点和几何构型三重异构体层面，检测灵敏度达纳摩尔级（nM）。未来发展方向包括：开发新型PB试剂以提高心磷脂（CL）等难电离脂类的反应效率；结合离子淌度（IMS）分离解决复杂样本中同重异构体的干扰；建立标准化数据库以支持临床转化研究。该技术有望成为揭示脂质异构体-疾病关联的核心工具。

CRediT authorship contribution statement
通讯作者Yu Xia教授（清华大学）负责课题设计与基金支持，Qiaohong Lin完成方法验证，Hengxue Shi参与数据分析，第一作者Xue Zhao（内蒙古大学化学化工学院讲师）执笔全文并绘制示意图。研究获得国家自然科学基金（22225404，22304088）资助。