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Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8967 (2023) Citare questo articolo

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Il calcolo dentale rappresenta una risorsa preziosa per la ricostruzione delle abitudini alimentari e del microbioma orale delle popolazioni del passato. Nel 2020 i resti del duca Alessandro Farnese e di sua moglie Maria D'Aviz sono stati riesumati per ottenere nuovi approfondimenti sulle cause della morte. Questo studio mirava a indagare il metaboloma del calcolo dentale della coppia nobile mediante metabolomica non mirata. I campioni polverizzati sono stati decalcificati in una miscela acqua-acido formico, estratti utilizzando metanolo/acetonitrile e analizzati mediante cromatografia liquida ad altissime prestazioni accoppiata a spettrometria di massa ad alta risoluzione (UHPLC-HRMS) utilizzando una separazione a fase inversa seguita da ionizzazione elettrospray e scansione completa in modalità ioni positivi e negativi. È stato utilizzato lo spettrometro di massa a tempo di volo ibrido quadrupolo ad alta definizione Waters Synapt-G2-Si. Le caratteristiche significative sono state quindi identificate utilizzando la modalità di acquisizione MSE, registrando informazioni sulla massa esatta del precursore e degli ioni frammento all'interno della stessa analisi. Questo approccio, insieme al pretrattamento dei dati e all'analisi statistica multivariata, ha consentito l'identificazione di composti in grado di differenziare i campioni analizzati. Sono stati identificati più di 200 metaboliti, tra cui gli acidi grassi, gli alcoli, le aldeidi, le fosfatidilcoline, i fosfatidilgliceroli, le ceramidi e le fosfatidilserine le classi più abbondanti. Sono stati inoltre determinati i metaboliti derivanti da alimenti, batteri e funghi, fornendo informazioni sulle abitudini e sullo stato di salute orale della coppia.

Il tartaro dentale è una placca microbica mineralizzata che si accumula sulla superficie del dente1. Il minerale si deposita dal fluido crevicolare, ma deriva in ultima analisi per precipitazione dei sali di calcio salivari e per questo motivo la concentrazione del tartaro è maggiore nei siti più vicini ai dotti delle ghiandole salivari2. Essendo composto principalmente da costituenti inorganici, tra cui idrossiapatite, fluorapatite, ottacalcio fosfato e whitlockite3, il calcolo dentale è ben conservato nei campioni archeologici e può seppellire biomolecole (ad esempio, DNA, proteine ​​e lipidi) associate al microbiota orale, l'ospite, e microdetriti di origine esogena4,5,6,7. Pertanto, negli ultimi due decenni, il calcolo dentale è stato una risorsa importante per indagare lo stato di salute, lo stile di vita e la dieta nelle popolazioni del passato. La microscopia ottica8, la microscopia elettronica a scansione, anche abbinata alla spettroscopia a raggi X a dispersione di energia9,10, la pirolisi-gascromatografia-spettrometria di massa11 e le tecniche multi-omiche tra cui proteomica, genomica e metabolomica12,13 si sono rivelate tecniche preziose per caratterizzare i detriti esogeni intrappolati in calcolo dentale, fornendo informazioni sulle abitudini e sulla salute degli individui vissuti nel passato. Essendo in grado di fornire un'impronta digitale completa dei campioni analizzati, le strategie omiche basate sulla spettrometria di massa sono particolarmente promettenti grazie alla loro sensibilità, elevata produttività e potere discriminante. Uno dei vantaggi più importanti di queste tecniche risiede nella loro natura non mirata, fornendo così informazioni su una pletora di biomolecole e consentendo l'identificazione di biomarcatori.

Combinata all'uso della bioinformatica e di approcci computazionali, la metabolomica gioca un ruolo chiave nella comprensione del metaboloma e nell'identificazione dei metaboliti presenti nei campioni biologici14,15,16. Diverse piattaforme analitiche, tra cui la spettrometria di massa ad alta risoluzione (HRMS) accoppiata alla cromatografia gassosa e liquida (GC-HRMS, GCxGC-HRMS e LC-HRMS) e la risonanza magnetica nucleare (NMR) possono essere applicate per ottenere una copertura completa di metaboloma. A causa della maggiore specificità, sensibilità e disponibilità di ampi database spettrali rispetto all'NMR, l'HRMS è stato ampiamente applicato per la profilazione metabolomica di diversi biofluidi, tessuti e altri campioni biologici17,18,19. In particolare, le strategie analitiche che prevedono l'accoppiamento in linea di separazioni UHPLC ortogonali con HRMS rappresentano gli strumenti migliori per estendere la copertura dei metaboliti20, poiché l'UHPLC si colloca tra le tecniche di separazione più efficienti21 e la sua combinazione con HRMS consente l'identificazione di un'ampia gamma di metaboliti22.