《Metabolites》：Spatially Resolved Multi-Omics Reveals Brain–Kidney Compartmentalization and Region-Specific Molecular Reprogramming After Acute Nicotine Exposure
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背景：传统的组织整体分析无法分辨尼古丁及其分子效应在个体解剖区域内的精确空间区室化特征。本研究旨在开发并应用一种高分辨率空间多组学框架，以表征急性尼古丁攻击所诱导的局部处置与功能性反应。
方法：研究人员建立了一个整合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱成像（MA
背景：传统的组织整体分析无法分辨尼古丁及其分子效应在个体解剖区域内的精确空间区室化特征。本研究旨在开发并应用一种高分辨率空间多组学框架，以表征急性尼古丁攻击所诱导的局部处置与功能性反应。
方法：研究人员建立了一个整合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱成像（MALDI-TOF MSI）、气流辅助解吸电喷雾电离质谱成像（AFADESI-MSI）、基于激光显微切割（LMD）的微尺度数据非依赖性采集（microDIA）蛋白质组学以及靶向液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）的空间多组学框架。该平台被用于分析经适应方案处理后接受急性尼古丁攻击的大鼠的肾脏及五个脑区。
结果：空间图谱揭示出明显的外周与中枢分布模式：尼古丁、可替宁（cotinine）和去甲尼古丁（nornicotine）主要蓄积于肾皮质和肾髓质，而它们在大脑中的分布呈区域依赖性，其中嗅球呈现显著的3-羟基可替宁信号。由于避免了组织匀浆，这些空间分布得以与局部功能性反应相关联。纹状体多巴胺（dopamine, DA）/3,4-二羟基苯乙酸（DOPAC）轴表现出最强的急性神经化学应答，与多巴胺转换增加相一致。空间代谢组学进一步证明了稳健的区域特异性代谢重编程，其中海马表现出最大的代谢差异。LMD解析的蛋白质组学鉴定出蛋白质水平的变化，尤其在嗅球和丘脑。跨组学分析揭示了嘌呤、嘧啶、甘油磷脂及丙氨酸/天冬氨酸/谷氨酸代谢的协调性改变，其中丘脑显示出最广泛的代谢物-蛋白质一致性。
结论：这些发现将急性尼古丁暴露表征为一个空间区室化过程，涉及肾脏处理、区域特异性脑部分布及局部化分子应答程序。
一、研究背景与意义
尼古丁是烟草制品及电子尼古丁递送系统的主要精神活性成分。因其分子尺寸小、亲脂性高，尼古丁可快速穿越血脑屏障，调节多巴胺（DA）、乙酰胆碱（ACh）、谷氨酸及γ-氨基丁酸（GABA）信号网络，从而影响奖赏、注意、应激反应及成瘾行为。然而，急性尼古丁暴露并非局限于中枢神经系统，而是涉及中枢神经药理学效应与外周代谢清除的高度协调的系统性过程。传统基于组织匀浆或生物流体的分析方法虽能评估总体暴露水平，但组织匀浆会使功能不同的微区信号平均化，可能掩盖局部化的分子反应。为克服这一空间局限性，研究人员开发了整合质谱成像（MSI）与空间分辨多组学的分析框架，以表征急性尼古丁攻击后脑-肾系统的空间区室化分布及区域特异性分子重编程。该研究发表于《Metabolites》。
二、关键技术与方法
研究人员建立了整合MALDI-TOF MSI、AFADESI-MSI、基于LMD的microDIA蛋白质组学及靶向LC-MS/MS的空间多组学平台。样本来自雄性Sprague-Dawley大鼠（约280±25 g，n=6/组），经低剂量适应（0.5 mg/kg，腹腔注射，连续3天）后接受急性尼古丁攻击（15 mg/kg，腹腔注射）。脑组织分为嗅球（OB）、前额叶皮层（PFC）、纹状体（STR）、海马（HIPP）和丘脑（THA）五个区域，肾脏分为皮质和髓质。所有靶向定量及蛋白质组学分析均在激光显微切割（LMD）获取的解剖学微区域上进行，而非组织匀浆。
三、研究结果
3.1 脑-肾空间多组学工作流程建立。研究人员优化了LMD7激光切割能量（30%）与提取溶剂（80%甲醇/0.1%甲酸），确保了微区域样本的完整切割与稳定提取。
3.2 尼古
