Access Agilent 电子期刊（2015 年 8 月）
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咨询专家：安捷伦解决方案如何帮助我进行脂质组学研究？
Seetaram Gundimeda 博士
安捷伦应用科学家
脂质组学 — 脂质研究 — 是一种相对较新的研究领域，包括：
- 定性和定量分析
- 使用样品前处理分析特定的脂质或全面的脂质
- 使用各种检测器的鉴定方法
- 包含生物合成和活性检测方法的生物学评价
尽管脂质组学是一个复杂的研究领域，但是安捷伦的各种工具可通过生物反应过程中脂质的作用来加快您的研究进程。
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图 1. 脂质类型示例
脂质：相关化学结构的复杂网络
脂质是一组脂肪酸及其衍生物。大多数脂肪酸衍生物由含有三个羟基的甘油组成。长链脂肪酸可将所有这些羟基酯化。如果只酯化了一个羟基，则它被称作单酰甘油酯。如果酯化两个羟基，则生成二脂肪酸甘油酯，酯化三个羟基，则生成三脂肪酸甘油酯。在所有由三个甘油生成的脂质中，脂肪酰链长可从 C12 变化到 C24，且存在不同程度的不饱和状态和羟基化现象。多数情况下，第三个羟基（如糖类、磷酸盐、磷酸乙醇胺、磷酸胆碱、磷酸丝氨酸或磷酸肌醇）与亲水部分相连。这种连接生成了一种新的脂类 — 磷脂酰胆碱（图 1）。
鞘脂是另外一类脂质，在这类脂质中鞘氨醇主链的胺基可与游离脂肪酸反应生成酰胺键（图 1）。R2 可在各个位置形成不饱和状态的不同链长。如果 R1 仅含一个糖，则该脂质称作脑苷脂。如果糖基部分含有硫酸基，则该脂质称作硫苷脂。如果 R1 含有多个糖，则该脂质称作红细胞糖苷酯。这里的糖通常是 N-乙酰半乳糖胺、D-葡萄糖或 D-半乳糖的组合。如果 R1 含有一个或多个唾液酸基团（N-乙酰神经氨酸单元），则这些分子称作神经节甘脂。
脂质有助于实现多种生物过程
脂质是构成生物膜的主要结构要素的构建模块。它们以多种形式发挥着关键作用：例如辅酶因子、细胞内信使、抗原、电子载体、分子伴侣（有助于膜蛋白质折叠）以及激素。它们对生殖系统和免疫系统的影响 — 导致炎症、发烧和疼痛备受关注。由于脂类具有使细胞增殖的作用，因此会正调控癌症通路。许多脂类会导致代谢障碍，这是诱发老年痴呆症和帕金森症的罪魁祸首。它们是人类代谢组的主要成分，因此我们必须要了解脂类的作用以全面认识代谢组。
脂质组学的成功方法
脂质组学研究可采用两种不同的分析方法。一种方法是基于液相色谱/质谱 (LC/MS/MS)，另一种则是“鸟枪法”。在第一种情况下，用户将样品加载到液相色谱柱上，从该色谱柱的组分中分离出单个峰，然后再将其送到质谱。在鸟枪法中，用户可将样品直接输入质谱，而不需经液相色谱分离组分。后一种技术极大地缩短了分析时间，同时还可以降低一些化合物的检测限。
然而，鸟枪法本身也面临一些挑战。当脂类以异构体形式存在时，您需要使用 MS/MS 以准确鉴定异构体。在本方法中，MS/MS 会产生模糊结果。一些高度离子化的脂类（如磷脂酰胆碱）会抑制诸如醚脂质等低度离子化分子的离子化。使用液质联用系统，您可以基线分离化合物，最大程度减少电离抑制，生成不受干扰的 MS/MS 谱图。
二维液质联用系统提供更全面的分析
从血浆、血清或组织中提取出来的脂质混合物含有各种具有不同程度极性的脂质。正相液相色谱柱可将复杂混合物分离成单个脂类，但在每一类组分中进行的分离更少。因此通常将整个类别作为一部分收集到反相液相色谱柱以作进一步分离。该二维液相色谱柱可对混合物中的化合物进行更加全面的分析 。
在另一种方法中，可将正相液相色谱柱替换为固相萃取小柱。在此方法中，将脂质混合物装载到氨丙基固相萃取小柱并使用合适的溶剂组合选择性地洗脱每一类脂质。如果单个分析中目标物没有全面覆盖而是适度广泛地覆盖，则可以使用单一反相液质联用方法。但分析必须包括正/负离子化模式。大多数脂类可在负模式下实现良好的离子化，但神经酰胺的理想选择却是正离子化模式。
脂质组学研究的理想 LC/MS/MS 仪器
安捷伦三重四极杆液质联用仪是定量脂质组学的理想选择。众所周知，离子阱最为灵敏，但它们却缺乏区分密切相关的脂类质量所需的精确质量测量能力。比如，单酰 C17 交联磷脂酰胆碱 (PC(17:0/0:0)) 的精确质量为 510.3554，醚交联磷脂酰胆碱(PC(O-18:0/0:0)) 的精确质量为 510.3918。要分别检测这两种分子，质谱仪必须具备 14000 以上的分辨率。使用 Agilent Q-TOF 仪器可以轻松达到此分辨率。脂类的 MS/MS 谱图中显示有诊断离子。通常，这些离子在离子阱的三分之一质量数范围内，可能被忽略掉。但是 Q-TOF 仪能够轻松地将它们检测出来。
复杂的脂质组学领域需要系列全面、功能强大的分析工具。要了解我们各种解决方案的详细信息，加快您的脂质研究进程，请了解关于样品前处理备件、液质联用系统和高级信息学软件的更多信息。
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