Phytomedicine|成都中医药大学特色藏药红景天抗缺氧机制新成果
Phytomedicine|成都中医药大学特色藏药红景天抗缺氧机制新成果
高海拔缺氧是导致认知功能障碍的重要因素，严重时甚至会危及生命。成都中医药大学孟宪丽团队在Phytomedicine期刊上发表最新研究成果，揭示了红景天在抗缺氧机制中的重要作用，为高海拔缺氧疾病的预防和治疗提供了新的思路。
急性暴露于高海拔地区由于缺氧导致认知功能障碍，且重度缺氧性脑损伤（HHBI）可引起一系列病理反应，如不及时治疗，会迅速发展并危及生命，因此迫切需要进一步研究高海拔相关疾病的预防和治疗措施。
红景天是一种著名的藏药，在高海拔缺氧疾病治疗中具有脑保护作用。然而，它对高海拔缺氧脑损伤（HHBI）的代谢影响仍不完全清楚。成都中医药大学孟宪丽团队等通过体内和体外实验探讨了红景天抗缺氧作用及相关机制。该成果于2024年3月发表于Phytomedicine，迈维代谢为本研究提供了空间代谢组、代谢组检测服务。
研究思路
红景天提取物（RCE）和红景天苷（Sal）处理HHBI小鼠模型7天，检测血脑屏障通透性、脑血管损伤情况等，对大脑组织进行代谢组、空间代谢组检测。
研究结果
1. RCE和Sal改善HHBI小鼠脑组织损伤
H&E染色显示HHBI组脑组织切片有严重病理损伤，神经元核固缩、深染并形成空泡。RCE组和Sal组小鼠神经元排列整齐，固缩和深染神经元核减少。TUNEL染色显示RCE和Sal能有效地保护神经元免受缺氧诱导的细胞凋亡。
图1. RCE和Sal改善HHBI小鼠脑组织病理损伤
2. RCE和Sal可减轻HHBI血脑屏障功能障碍
使用EB测定血脑屏障的通透性，结果显示RCE和Sal缓解了血脑屏障完整性。采用透射电镜进一步观察血脑屏障的超微结构变化，与HH组小鼠相比，RCE和Sal处理组显示出更好的紧密连接(TJs)形态且肿胀线粒体减少，这表明RCE和Sal处理组血脑屏障完整性更好。
图2. RCE和Sal对HHBI术后血脑屏障通透性的影响
3. 血清代谢组学分析结果
对血清代谢物进行了检测，Con、HH和RCE小鼠血清代谢谱存在显著差异。在负离子和正离子模式下，Convs HH、Convs RCE和HHvsRCE共有差异代谢物（DMs）分别有61和83个。这些结果可能在一定程度上表明，RCE治疗可以干预被HH破坏的某些生物过程。KEGG富集分析表明，大部分DMs与代谢途径相关，包括TCA循环、嘌呤代谢、氨基酸生物合成、核苷酸、苯丙氨酸和酪氨酸代谢。
4. RCE和Sal纠正了TCA循环中代谢物的异常变化
为观察RCE和Sal对HHBI小鼠脑组织代谢物影响，文章进行了MALDI-MSI分析，并检测到1058种代谢物。结果表明，RCE和Sal处理可以逆转HHBI后某些生物过程，特别是能量代谢途径。
柠檬酸（CA）是三羧酸循环的第一个和关键的代谢物，与对照组相比，HH组CA水平降低，RCE组和Sal组CA含量较HH组升高。与对照组相比，脑组织切片中磷酸腺苷（cAMP）和多巴胺浓度降低，并在RCE和Sal治疗7天后升高。另HH组谷胱甘肽、咖啡酸水平明显降低，而RCE和Sal治疗纠正了HHBI后异常下降。综上所述，RCE和Sal通过增强脑的能量代谢，在抗缺氧的脑损伤中发挥了强大的作用。
图3. RCE和Sal对HHBI小鼠大脑代谢谱的影响
5. Sal缓解HT22细胞的缺氧损伤
文中建立了HT22细胞缺氧模型，CCK-8检测结果显示，氯化钴诱导的缺氧显著降低细胞活力，且Sal可以有效逆转缺氧引起的细胞活力下降。为了进一步验证Sal的抗氧化能力，检测了Sal对氧化应激指标的影响，数据表明，Sal可以通过抑制氧化应激损伤来提高细胞活力。另Sal减轻了缺氧诱导的Ca2+过载和MPTP开放。文中还采用几种染色方法验证了Sal对缺氧HT22细胞凋亡的影响，结果表明Sal通过介导MCU抑制Ca2+过载，影响OPA1/Drp1以维持线粒体稳态，从而减轻缺氧HT22细胞的凋亡，改善线粒体形态和功能。
图4. Sal抑制细胞凋亡，对缺氧HT22细胞线粒体形态和功能有保护作用
研究结论
RCE和Sal可能通过维持血脑屏障完整性和激活AMPK/Sirt1信号通路平衡MCU介导的线粒体稳态来改善能量代谢，以对HHBI提供保护性干预。
图5. Sal预防HHBI的机制示意图