液体クロマトグラフィー質量分析法（LC-MS）を用いて、年齢、高脂肪食、ラット系統が肝臓のメタボロームに及ぼす影響を評価

Using liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS) to assess the effect of age, high-fat diet, and rat strain on the liver metabolome.

• Greg Boyce
• Mohammad Shoeb
• Vamsi Kodali
• Terence Meighan
• Jenny R Roberts
• Aaron Erdely
• Michael Kashon
• James M Antonini

抄録

この研究の目的は、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いて、3つの異なるラット系統における2つの異なる食事の代謝変化を評価することであった。スプラague-Dawley、Fischer 344、および Brown-Norway 雄ラットを高脂肪食または通常食で 24 週間飼育した。肝臓組織を 4、12、24 週目に採取し、超高性能液体クロマトグラフィーと組み合わせた高分解能精密質量分析法を用いて、グローバルな低分子代謝物の変化を評価しました。グローバルメタボロミクス解析の結果、3 つの系統すべてにおいて、年齢と食事の両方に基づく有意な変化が明らかになりました。主成分分析の結果、Brown Norway 株と Fisher 344 株では、食事の影響が年齢よりも代謝物の有意な変化のばらつきを大きくしていましたが、Sprague Dawley 株では 4 週間の時点でのみ食事の影響が最も大きかったことがわかりました。予想通り、高脂肪食を維持した動物では、通常食と比較して脂質代謝に関与する代謝物に変化が見られた。また、3系統すべての肝臓から抽出したトリカルボン酸サイクル中間体の濃度にも食事に基づく有意な変化が認められた。以上の結果から、複数のラット系統において、高脂肪食は、通常食と比較して肝臓および代謝に有意な変化をもたらした。近交系のフィッシャー344とブラウンノルウェーラットは、アウトブリードのスプラッグ・ドーリー系統よりも、食事の変化に対して代謝的に敏感であった。また、Sprague Dawleyの場合と同様に、年齢は代謝変化を評価する際に考慮すべき重要な変数であることが示されました。

The goal of this study was to use liquid chromatography mass spectrometry to assess metabolic changes of two different diets in three distinct rat strains. Sprague-Dawley, Fischer 344, and Brown-Norway male rats were maintained on a high-fat, or regular diet for 24 weeks. Liver tissue was collected at 4, 12, and 24 weeks to assess global small molecule metabolite changes using high resolution accurate mass spectrometry coupled to ultra-high-performance liquid chromatography. The results of the global metabolomics analysis revealed significant changes based on both age and diet within all three strains. Principal component analysis revealed that the influence of diet caused a greater variation in significantly changing metabolites than that of age for the Brown Norway and Fisher 344 strains, whereas diet had the greatest influence in the Sprague Dawley strain only at the 4-week time point. As expected, metabolites involved in lipid metabolism were changed in the animals maintained on a high fat diet compared to the regular diet. There were also significant changes observed in the concentration of Tri carboxylic acid cycle intermediates that were extracted from the liver of all three strains based on diet. The results of this study showed that a high fat diet caused significant liver and metabolic changes compared to a regular diet in multiple rat strains. The inbred Fisher 344 and Brown Norway rats were more metabolically sensitive to the diet changes than outbred Sprague Dawley strain. The study also showed that age, as was the case for Sprague Dawley, is an important variable to consider when assessing metabolic changes.