|
在高海拔地区，人体可能遭受高海拔缺氧脑损伤（High-Altitude Hypoxic Brain Injury,HHBI），这会引起一系列病理反应。由于线粒体氧化磷酸化在高海拔缺氧环境下产生的能量不足，人体无法维持正常的生理功能，从而易发生缺氧脑损伤。若不及时治疗，HHBI可能迅速发展，危及生命。因此，对于高海拔相关疾病的预防和治疗研究，迫切需要进一步深入。 红景天，作为一种具有广泛疗效的中药，能够发挥补气清肺、益智养心的功效。其中，红景天苷（Salidr oside）是其主要活性成分之一。研究表明，红景天苷通过增强自噬过程、4抑制内质网（Endoplasmic Reticulum, ER）应激、氧化应激和炎症反应，展现出强大的抗缺氧作用。然而，关于红景天在HHBI代谢过程中的具体作用机制，目前仍存在一定程度的未知。 一篇名为“Rhodiola crenulata alleviates hypobaric hypoxia-induced brain injury by maintaining BBB integrity and balancing energy metabolism dysfunction”的论文探讨了红景天的抗缺氧作用及其相关机制。 图1 论文首页 研究方法 研究构建HHBI小鼠模型。随后，通过灌胃方式给予小鼠红景天提取物（RCE，剂量分别为0.5、1.0和2.0g/kg）和红景天苷（Sal，剂量分别为25、50和100mg/kg），持续7天。为评估小鼠海马和皮层的病理变化及神经元凋亡情况，研究者采用了H&E和TUNEL染色方法。此外，为了探究RCE和Sal对血脑屏障（BBB）通透性的影响，研究采用了Evans蓝染色和NIR-II荧光成像技术进行检测。RCE和Sal减轻了HHBI的病理损伤 如图2所示，对照组小鼠的皮质、海马CA1、CA2、CA3及齿状回（DG）区神经元均展现出正常的形态结构，排列有序，无明显的病理损伤。相比之下，HHBI组小鼠的脑组织切片显示出明显的病理损害，表现为神经元核固缩、深染，甚至出现空泡化现象。然而，经过RCE和Sal治疗的小鼠，其脑组织病理损伤程度有所改善。具体而言，RCE组和Sal组小鼠的神经元排列更为整齐，固缩和深染的神经元核数量有所减少。综上所述，RCE和Sal在一定程度上能够减轻HHBI小鼠皮质和海马区域的病理损伤。图2 RCE和Sal改善了HHBI小鼠脑组织的病理损伤 RCE和Sal抑制HHBI细胞凋亡 研究探讨了RCE与Sal对小鼠HHBI凋亡的抑制作用，并采用了TUNEL染色技术进行验证。结果显示，HH组中存在大量TUNEL阳性细胞，而对照组中凋亡细胞数量较少（p<0.01）。进一步分析发现，与HH组相比，在皮质及海马的CA1、CA2、CA3和DG区域，TUNEL阳性的凋亡神经元细胞数量均显著减少。如图3所示，RCE处理有效缓解了皮层中的阳性细胞数量（p< 0.05），同时在海马CA1（p<0.01）、CA2（p<0.05）、CA3（p<0.01）和DG区（p<0.05）也表现出明显的凋亡抑制效果。同样地，Sal的给药也显著降低了这些TUNEL阳性的凋亡神经元细胞数量，显著维护了皮层（p< 0.01）、海马CA1（p<0.01）、CA2（p<0.01）、CA3（p<0.01）和DG区（p<0.01）的神经元活性。因此，RCE与Sal均能有效保护神经元免受缺氧诱导的细胞凋亡。图3 RCE和Sal抑制HHBI细胞凋亡 RCE和Sal可减轻HHBI的血脑屏障功能障碍 为了深入探究RCE和Sal在缺氧损伤后的保护效果，研究采纳了EB染料作为评估血脑屏障通透性的工具。EB染料在生物医学研究中广受欢迎，特别是在检测体内血BB20完整性的应用中。正常的生理状态下，EB染料难以穿越血脑屏障进入大脑组织。一旦血脑屏障遭受破坏，EB染料便能通过障碍，进入大脑。研究对不同药物处理的小鼠进行了EB含量的定量测定（图4）。注射EB染料后的2小时，获取小鼠大脑图片。结果显示，经HHBI处理的小鼠大脑中出现了明显的蓝色斑点，这是由EB染料从血管外渗入脑实质所致（图4A）。这一现象充分说明了缺氧刺激能够导致血脑屏障的开放。与对照组相比，HH组小鼠的大脑中EB染料的外渗量显著增加（p< 0.01）。然而，经过RCE（p< 0.01）和Sal（p< 0.01）处理的小鼠，其大脑中EB染料的泄漏水平明显降低。此外，研究者还借助激光共聚焦显微镜观察了脑组织中EB染料的荧光情况。对照组小鼠的脑切片中，EB染料的荧光信号连续且明显，这表明血脑屏障完整，没有发生EB染料的渗漏（图4C）。然而，在缺氧处理后，EB染料在脑内呈现弥漫性渗漏，荧光信号变得不连续。脑切片中的EB染料荧光图像进一步证实，RCE和Sal处理能够有效维护血脑屏障的完整性，减少EB染料的外渗。图4 RCE和Sal对HHBI后血脑屏障通透性的影响Sal抑制氧化应激，缓解HT22细胞的缺氧损伤 此外，研究成功构建了氯化钴诱导的HT22细胞缺氧模型。图5A清晰地展示了正常与缺氧状态下的HT22细胞在形态上的显著差异。通过CCK-8检测，研究者发现氯化钴诱导的缺氧显著降低了细胞活力（p<0.001，图5B）。氯化钴处理24小时后，相较于对照组，HT22细胞上清液中的LDH释放量明显上升（p<0.01，图5C）。此外，YO-PRO-1/PI染色显示，缺氧组细胞凋亡和坏死信号显著增强。通过荧光微孔板检测进一步证实，缺氧显著促进了细胞凋亡和坏死（p<0.01，图5D-F）。值得注意的是，研究还观察到缺氧损伤导致MCU、p-Drp1 ser616和Bax/Bcl-2比值上升，同时OPA1表达下降（p<0.01，图5G和H）。Calcein-AM是一种专门用于标记活细胞的荧光染色剂，活细胞内的酯酶可以将其裂解为钙黄绿素，发出强烈的绿色荧光（图5I）。实验结果表明，与对照组相比，缺氧HT22细胞的钙黄绿素荧光信号明显减弱（p<0.001），而在20 μM Sal（p<0.001）和10 μM Sal（p<0.01）治疗下，荧光信号与缺氧组相比显著增强（图5J）。同样地，通过CCK-8检测细胞活力，研究发现Sal能够有效逆转缺氧引起的细胞活力下降（p<0.001，图5K）。为了进一步验证Sal的抗氧化能力，研究者检测了Sal对氧化应激指标的影响。结果显示，Sal处理显著降低了HT22细胞中MDA（p<0.01）和SDH（p<0.05）的水平，同时增加了SOD（p<0.001）和GSH-PX（p<0.05）的释放（图5L-O）。这些数据充分表明，Sal通过抑制氧化应激损伤，提高了细胞活力。图5 Sal抑制氧化应激减轻HT22细胞缺氧损伤 总之，红景天及其活性成分Sal能够保持血脑屏障的完整性，并显著减轻病理损伤和细胞凋亡。这些发现对于进一步理解红景天的药理作用以及开发新型药物具有重要的指导意义。Ya Hou, Fuhan Fan, Na Xie, Yi Zhang, Xiaobo Wang, Xianli Meng,Rhodiola crenulata alleviates hypobaric hypoxia-induced brain injury by maintaining BBB integrity and balancing energy metabolism dysfunction,Phytomedicine,2024,ISSN:0944-7113,https:///10.1016/j.phymed.2024.155529.
|
