成都中医大揭示红景天维持血脑屏障和平衡能量代谢功能障碍缓解低压缺氧诱导的脑损伤
成都中医大揭示红景天维持血脑屏障和平衡能量代谢功能障碍缓解低压缺氧诱导的脑损伤
成都中医药大学研究团队近期在《Phytomedicine》期刊上发表了一篇重要研究论文，揭示了红景天在缓解低压缺氧诱导的脑损伤方面的独特作用。研究发现，红景天通过维持血脑屏障完整性和平衡能量代谢功能障碍，有效缓解了由低压缺氧引起的脑损伤。
研究背景
红景天（Rhodiola crenulata）是一种著名的藏药，已被证实对治疗高海拔缺氧性疾病具有显著的脑保护作用。然而，其对高海拔缺氧性脑损伤（HHBI）的具体代谢作用机制尚不完全清楚。本研究通过体内和体外实验，深入探讨了红景天的抗缺氧作用及其相关机制。
研究方法
研究团队采用动物减压缺氧室建立HHBI小鼠模型，并通过灌胃给予不同剂量的红景天提取物（RCE）和红景天苷（Sal）。通过H&E染色、TUNEL染色、Evans蓝染色、NIR-II荧光成像等技术，评估了红景天对血脑屏障通透性的影响。同时，使用透射电镜观察血脑屏障超微结构及脑血管损伤情况，并通过免疫荧光法检测紧密连接蛋白Claudin-1、ZO-1和occludin的水平。
此外，研究还采用了UHPLC-MS和MALDI-MSI分析测定小鼠血清和大脑中的代谢物。通过细胞计数试剂盒-8研究Sal对CoCl2诱导的缺氧HT22细胞的细胞活力。采用市售生化试剂盒检测血清LDH、MDA、SOD、GSH-PX和SDH含量。同时，通过相应的特异性标记探针测定细胞内ROS、Ca2+和线粒体膜电位。HT22细胞的细胞内代谢产物通过Q300试剂盒的靶向代谢组学分析进行。用YO-PRO-1/PI、Annexin V/PI和TUNEL染色检测细胞凋亡和坏死。此外，用共聚焦显微镜和透射电镜对线粒体形态进行了检测。使用Seahorse分析仪测量实时ATP产生、耗氧率和质子流出率。随后，通过免疫荧光和蛋白质印迹分析测定MCU、OPA1、p-Drp1ser616、p-AMPKα、p-AMPKβ和Sirt1。
研究结果
研究发现，红景天和Sal通过抑制神经元凋亡、维持血脑屏障完整性、增加紧密连接蛋白Claudin-1、ZO-1和occludin以及改善线粒体形态和功能来发挥抗缺氧脑保护作用。从机制上讲，红景天和Sal通过增强三羧酸循环来满足大脑对能量的需求，从而减轻HHBI。此外，体外实验证实，Sal可以通过增强线粒体呼吸和糖酵解来改善HT22细胞的凋亡，改善线粒体形态和能量代谢。同时，Sal介导的MCU抑制Drp1的激活并增强OPA1的表达以维持线粒体稳态，以及AMPK和Sirt1的激活以增强ATP的产生。
结论与讨论
研究结果表明，红景天及其活性成分Sal有潜力作为保护线粒体免受缺氧的药物。红景天和Sal在维持血脑屏障完整性的同时，显著减轻病理损伤和细胞凋亡。从机制上讲，血清代谢组学和MSI证实，红景天和Sal通过调节TCA循环巩固能量代谢，保护小鼠HHBI的线粒体形态，增强线粒体功能。一致地，Sal处理通过MCU介导的线粒体稳态增加实时ATP生成、质子流出速率和OCR，增强了缺氧HT22细胞的线粒体能量代谢。潜在的分子机制可能与激活AMPK/Sirt1通路、抑制Drp1的激活和增强OPA1的表达有关。
这项研究不仅为红景天在脑损伤治疗中的应用提供了新的科学依据，也为开发新型抗缺氧药物开辟了新的思路。