MALDI质谱成像中磷脂源内碎裂程度的监测：优化激光能量与基质选择提升脂质分析可靠性

推荐：本研究针对MALDI-MSI（基质辅助激光解吸电离质谱成像）中脂质源内碎裂（ISF）导致脂肪酸（FA）信号失真的问题，系统评估了四种基质（NRM、9AA、DAN、DPH）在不同激光能量下对磷脂标准品（PE/PS/PG/PC）的ISF影响。通过外源性17:0磷脂标准监测ISF，建立了可重复的工作流程，为优化成像参数、区分内源性FA与ISF伪影提供了方法学支持，显著提升了复杂组织中脂质分析的准确性。

　　

脂质在生物系统中扮演着至关重要的角色，尤其是大脑中富含的omega-3和omega-6多不饱和脂肪酸（PUFA）与神经发育和疾病密切相关。然而，利用MALDI-MSI（基质辅助激光解吸电离质谱成像）技术分析组织脂质分布时，源内碎裂（ISF）现象会导致磷脂分解产生假性脂肪酸（FA）信号，严重影响数据可靠性。尽管已有研究尝试通过基质筛选和激光能量调节减少ISF，但缺乏系统性监测ISF的标准方法，且双键断裂对成像的影响尚未明确。

Western University的研究团队在《Analytica Chimica Acta》发表论文，通过对比四种基质（norharmane/NRM、9-氨基吖啶/9AA、1,5-二氨基萘/DAN、1,6-二苯基-1,3,5-己三烯/DPH）对含饱和（17:0-17:0）与不饱和（如22:6、18:2）脂肪酸链的磷脂标准品（PE/PS/PG/PC）的ISF影响，建立了基于外源性17:0磷脂的ISF监测流程。研究采用真空MALDI-TOF/TOF质谱仪，通过激光能量梯度实验、组织上下标准品喷涂对比及区域特异性成像分析，评估了不同实验条件下ISF产物的检测效率。

3.1 基质对FA检测敏感性的影响
DPH和DAN基质对FA信号灵敏度最高，而NRM和9AA需要更高激光能量。DPH在中等能量（32%）时FA信号最强，且背景干扰低，适合FA检测，但可能加剧ISF。

3.2 饱和磷脂标准的ISF特征
所有磷脂在激光能量>50%时均出现显著ISF，产生游离FA（如m/z 269.3）和溶血磷脂片段。NRM和DAN对完整磷脂电离效率更高，而DPH和9AA更易促进FA释放，表明基质化学性质直接影响ISF路径。

3.3 不饱和磷脂的双键断裂行为
含PUFA的磷脂（如PE 18:0-22:6）除常规ISF外，还检测到双键特异性碎片（如n-3乙烯基断裂），但其信号强度远低于FA链碎片，提示双键断裂对整体ISF贡献有限。

3.4 组织环境中ISF的可检测性
组织样本中ISF产物信号较离体条件降低50%以上，主要因内源性脂质竞争抑制。DPH基质下FA碎片强度仍最高，但NRM能更好保留双键断裂信息，凸显基质选择需权衡FA检测与ISF抑制。

3.5 外源性ISF指示剂的开发
预喷涂17:0磷脂标准于组织下方可避免空间分辨率损失，且PE 17:0-17:0的FA碎片（m/z 269.3）信号最强，成为负离子模式ISF监测的最佳探针。

3.6 内源性磷脂的ISF验证
组织内源性PE/PS与对应17:0标准品ISF趋势一致，证实外源性标准可有效预测内源性脂质碎裂行为。DPH虽提高FA检测限，但需谨慎控制激光能量（<50%）以减少ISF伪影。

该研究首次系统阐明了MALDI-MSI中磷脂ISF的基质依赖性和能量阈值，提出以经济高效的17:0磷脂标准作为通用ISF探针，为优化成像参数提供了标准化流程。值得注意的是，组织微环境会显著抑制ISF产物信号，因此实际实验中需结合高分辨质谱区分内源性FA与ISF碎片。未来可扩展至其他脂质类别（如甘油三酯）和大气压MALDI条件，进一步验证该方法的普适性。这一成果将显著提升复杂组织脂质成像的数据可靠性，尤其对神经科学和代谢疾病研究中FA空间分布的精准解析具有重要意义。