Analysis of sterols and prenols in samples of extracellular vesicles by TOF-SIMS mass spectrometry

Abstract

Niniejsza praca ma na celu przedstawienie wyników wykorzystujących spektrometrię masową jonów wtórnych z analizatorem czasu przelotu (ToF-SIMS) do analizy składu lipidowego pęcherzyków zewnątrzkomórkowych, pochodzących z ludzkich komórek beta trzustki hodowanych w warunkach hiperglikemii. ToF-SIMS jest czułą metodą spektrometryczną, stosowaną do jakościowego określania składu powierzchni. Dzięki jej zaawansowanemu rozwojowi, została zaadoptowana do badań biologicznych, gdzie wykorzystywana jest przede wszystkim do analizy lipidów oraz protein. Zawartość prenoli i steroli w pęcherzykach zewnątrzkomórkowych komórek beta trzustki jest regulowana wieloma czynnikami środowiskowymi, jak i genetycznymi. W części eksperymentalnej, czynnikiem wywołującym widoczne zmiany składu lipidowego były warunki hiperglikemiczne. Z przeprowadzonej jednoczynnikowej analizy wariancji ANOVA oraz testu Tukey’a wynika, iż dla wszystkich wybranych jonów dla prenoli i steroli występują istotne różnice statystyczne pomiędzy średnimi wartościami intensywności dla warunków normalnych oraz hiperglikemicznych przy p≥0,05.Przeprowadzona analiza potwierdziła, iż wykorzystana technika ToF-SIMS jest skuteczna, zaś jej zaawansowany rozwój sprawił, iż jest coraz częściej stosowana do badań biologicznych, gdzie wykorzystywana jest przede wszystkim do analizy lipidów oraz protein.The aim of the dissertation is to present the results of the research using secondary ion mass spectrometry with a time-of-flight analyzer (ToF-SIMS) to analyze the lipid composition of extracellular vesicles collected from human pancreatic β-cells and cultured in hyperglycemia. ToF-SIMS is a sensitive spectrometric method used for the qualitative determination of surface composition. Thanks to advanced development, ToF-SIMS has been adapted to biological research, where it is used primarily for the analysis of lipids and proteins.The content of prenols and sterols in the extracellular vesicles of pancreatic β-cells is regulated by many environmental and genetic factors. The experimental part of the research indicates that hyperglycemic conditions were the factor causing noticeable changes in lipid composition.The results of the one-way ANOVA and Tukey’s tests show that for all ions selected for prenols and sterols there are significant statistical differences between the mean intensity values received at p≥0,05 under normal and hypoglycemic conditions.The conducted analysis confirmed that the ToF-SIMS is an effective method which, thanks to its developmental advances, is more and more often used in biological research, in particular for lipid and protein analysis