Phytomedicine：黄芪-红花对脑缺血/再灌注损伤的疗效—代谢组学和质谱成像的见解

背景：脑缺血再灌注损伤(CIRI)可导致严重的神经功能障碍，并显著增加死亡风险。尽管进行了广泛的研究，但鉴于脑组织中复杂的病理和空间代谢紊乱，目前的预防和治疗策略仍然有限。

黄芪具有增强免疫、抗炎、抗氧化等特性，被广泛应用于临床，促进血液循环，减少氧化应激，促进缺血恢复。其活性成分，如黄芪甲苷和黄酮类化合物，可保护神经元，增加脑血流量。红花也被用来促进血液循环，以及化瘀和缓解疼痛。其类黄酮和其他活性成分可减轻炎症，防止氧化应激，增强微循环，适用于治疗脑血管疾病。黄芪-红花(AC)药对治疗CIRI疗效显著。了解脑微区代谢特征以及组织和体循环紊乱对于阐明CIRI机制和AC的治疗益处至关重要。然而，复杂脑结构的原位代谢调节尚未得到充分研究，AC的治疗机制尚未阐明。

目的：揭示CIRI在系统和微区域水平上的特异性代谢重编程，确定关键代谢途径和代谢物，阐明AC的治疗机制。

方法：采用气流辅助解吸电喷雾质谱成像技术(AFADESI-MSI)对脑微区代谢物进行研究。采用苏木精-伊红、尼氏染色和免疫荧光染色观察与空间代谢相关的显微变化。对血清、脑组织和微区进行了全面的代谢组学研究，同时进行了神经学评估、脑梗死测量和埃文斯蓝实验，以评估AC治疗CIRI的全身和局部代谢作用。

结果：AC显著减轻了CIRI大鼠的神经损伤，缩小了梗死面积，修复了血脑屏障损伤。AFADESI-MSI显示CIRI引起的代谢失衡主要发生在大脑皮质、海马、尾状壳核、丘脑、小脑皮质和纤维束区域。在这些区域观察到16种代谢物的显著变化，对应于神经元损伤、胶质细胞激活和神经修复。

血清代谢物20种，脑组织代谢物4种，与假手术组差异显著。综合代谢组学分析表明血清、组织和微区域代谢密切相关。CIRI诱导的全身和局部代谢紊乱涉及14条代谢途径。AC通过逆转各种代谢不平衡而赋予CIRI治疗益处。

结论：AFADESI-MSI能有效地显示脑微区代谢。综合代谢组学分析揭示了CIRI中特异性代谢重编程和AC治疗作用的详细见解。AC作为现有CIRI治疗的辅助治疗显示出显著的临床潜力。

原始出处：

Zhao D, Zhang X, Jin WF, Huang P, Wan H, He Y. Efficacy of Astragalus membranaceus-Carthamus tinctorius in cerebral ischemia/reperfusion injury: Insights from metabolomics and mass spectrometry imaging. Phytomedicine. Published online July 15, 2024. doi:10.1016/j.phymed.2024.155881