缺血性脑卒中具有高发病率、高死亡率、高致残率、高复发率的特点,严重威胁老年人身体健康和生活质量。脑缺血损伤是多机制、多信号通路网络共同参与的极为复杂的病理过程,脑缺血后一系列级联生化反应(如谷氨酸兴奋性毒性、钙离子内流、炎症反应、脑水肿、血脑屏障的损坏、细胞坏死)所引起的神经损伤[1]构成了脑缺血损伤的内在基础。
近年来发现脂质参与了脑缺血损伤/保护的诸多病理环节,其在脑缺血损伤进程中具有特殊地位。缺血性脑卒中患者往往存在胆固醇升高及磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)降低等脂质代谢紊乱症状[2]。脑缺血后磷脂酶A2激活导致溶血磷脂增加[3],脑实质活性氧增加同样会提升溶血磷脂水平,其可加重炎症反应[4]。整体、动态、全面评价脑缺血损伤对其预后评价、药物疗效评估具有重要意义。脂质组学是对脂质进行系统分析,比较不同生理状态下脂代谢网络的变化,进而识别代谢调控中关键脂质生物标志物的新兴学科[5],有助于从整体评价药物的作用特性。
中医药在防治缺血性脑卒中方面积累了丰富的治疗经验,丹参-川芎是用于缺血性脑卒中治疗的常用药对[6-9],目前对其研究常在脑缺血/再灌注的整体动物、离体器官药效学层面上[10],尚无代谢组学或脂质组学的相关报道。本研究基于脂质在脑缺血损伤中发挥的重要作用,采用超高效液相色谱四级杆飞行时间质谱(UPLC-Q/TOF-MS)检测经丹参-川芎药对按《中国药典》常用量干预的局灶性脑缺血模型大鼠的血浆脂质代谢物的变化,采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)法寻找潜在的脂质生物标志物,并由此探索丹参-川芎药对脑缺血损伤保护作用的机制,为新药研发及临床应用提供参考。
1材料
1.1仪器
UPLC-Q/TOF-MS:日本岛津LC-30AD超高效液相,含SIL-30AC自动进样器,CTO-20AC柱温箱;美国AB/SCEIX公司ABSCEIXTripleTMTOF+飞行时间质谱,含AnalystTF1.7、PeakViewSoftware、MarkerView工作站。LGJ-12真空冷冻干燥机(北京松源华兴科技发展有限公司);TDX-1涡旋混合器(北京方通达科技有限公司);ER台式高速低温离心机(美国Essenscien公司);24孔氮吹仪(青岛海科科技有限公司);V8涡旋混合器(美国Essenscien公司);FinnpipetteF2移液枪(ThermoScientific公司);MDFC8V?80℃超低温冰箱(日本Panasonic公司)。
1.2试药与试剂
丹参药材(广州至信药业有限公司,批号)、川芎药材(广州至信药业有限公司,批号),均由广州中医药大学张英丰副教授鉴定,分别为唇形科植物丹参SalviamiltiorrhizaBge.的干燥根及根茎和伞形科植物川芎LigusticumchuanxiongHort.的干燥根茎;2,6-二叔丁基-4-甲基酚(BHT,美国Sigama公司);乙腈(色谱纯,批号QAFA1H,霍尼韦尔公司);TTC染色试剂(Sigma公司,批号T);实验用超纯水通过MILLI-Q系统获得。
1.3动物
清洁级雄性SD大鼠,体质量~g,广州中医药大学动物实验中心提供,生产许可证号SCXK(粤)-。
2方法
2.1丹参-川芎水煎液冻干物的制备
根据《中国药典》用量,以丹参-川芎(15∶10)的比例,取药材于mL烧杯中,去离子水浸泡15min,加水煎煮2次,加水量分别为4、3倍,时间依次为30、20min,煎好后滤过并压榨药渣。将水煎液和压榨液合并,静置、离心,吸取上清液于冷冻干燥机托盘中,?80℃预冻12h,?80℃、1Pa条件下真空冷冻干燥36h,冻干物(经HPLC及UPLC测定,冻干物中含丹酚酸B31.1mg/g、阿魏酸1.2mg/g)真空干燥器保存备用。临用前加生理盐水溶解。
2.2大鼠局灶性脑缺血模型的复制与评价
2.2.1模型制备[11]取SD大鼠,麻醉后仰位固定,钝性分离左侧颈总动脉(CCA)、颈外动脉(ECA)和颈内动脉(ICA),分别在CCA近心端、ICA和ECA根部近分叉处挂线备用,结扎CCA近心端以及ECA,在距CCA分叉部4mm处剪一“V”形切口,将栓线(取直径0.26mm尼龙鱼线50mm,一端酒精灯加热使之成光滑球面,将其垂直浸入在熔化的石蜡中并迅速提起,立即凝固的石蜡可牢固地黏附在鱼线表面,使其头端圆滑。在距球面20、30mm的位置做标记,浸泡0.1%的多聚赖氨酸溶液中,取出自然风干)插入到ICA,用眼科镊轻推栓线送入颅内,从血管分叉处开始算,插入深度在17mm时稍有阻力感时立即停止,结扎ICA以固定线栓,缝合皮肤。实验结束后将大鼠断头处死,迅速冰上取出脑组织。
2.2.2神经行为学评分采用5级4分评分法。0分:无神经功能缺损症状;1分:轻度神经功能缺损,提尾时不能完全伸展对侧前肢;2分:中度神经功能缺损,出现追尾征;3分:重度神经功能缺损,行走困难,向对侧倾倒;4分:不能自发行走,意识水平下降。
2.2.3TTC染色大鼠脑组织快速冷冻约20min,去除小脑、脑干。冠状切片均匀切成2mm厚度的脑组织5~6片,迅速置于1%TTC磷酸盐缓冲液中,37℃恒温避光孵育15~30min,不时翻动脑片使其染色均匀,待完全显色后置4%多聚甲醛溶液中固定保存。
2.2.4舍弃标准无明显神经功能缺损表现或症状很轻,评分低于1分者;蛛网膜下腔出血、大脑中动脉起始部或其附近的大脑动脉环动脉有凝血块者;未存活到规定时间点死亡者;TTC染色未见梗死灶者。
2.3分组与给药
雄性SD大鼠随机分为对照组8只、假手术组8只、丹参-川芎干预组9只、模型组8只。假手术组麻醉后分离右颈总动脉结扎,不植入线栓,缝合伤口。模型组按照上述方法造模并进行神经行为学评分,按照入选和舍弃标准确定最终样本量。对照组、模型组、假手术组每天ig给予生理盐水,丹参-川芎干预组造模后,第2天按照体表面积折算给予相应体积的冻干物(总生药剂量为2.g/kg,丹参生药剂量1.g/kg,川芎生药剂量0.g/kg)生理盐水溶液,连续7d。末次给药1h后各组大鼠眼内眦采抗凝血1mL,4℃、r/min离心10min分离血浆,?80℃保存备用。
2.4丹参-川芎干预大鼠局灶性脑缺血的脂质组学研究
2.4.1液质联用条件(1)UPLC色谱条件:WatersACQUITYUPLCHSST3色谱柱(mm×2.1mm,1.8μm,含保护柱),柱温30℃,样品室温度4℃,流动相为0.1%甲酸水溶液(A)-乙腈(B),梯度条件:0~3min,90%~40%A;3~6min,40%~20%A;6~9min,20%~10%A;9~10min,90%~%B;10~13min,%B;13~14min,%~10%B;14~15min,10%B;体积流量0.3mL/min。(2)质谱条件:在全扫描获得一级谱图的同时进行数据相关采集模式(IDA)获得二级谱图。正离子模式:一级质谱m/z扫描范围为~,质量偏差为m/z0.,碰撞能(CE)为45eV。二级质谱采用highsensitivity模式,m/z扫描范围为50~,碰撞能为45eV。离子源雾化气(GS1)和辅助气(GS2)均为55Pa,气帘气(curtaingas,CG)为35Pa。温度为℃,喷雾电压为5V,去簇电压(DP)为80V。负离子模式:一级质谱m/z扫描范围为~,质量偏差为m/z0.,碰撞能为45eV,二级质谱m/z扫描范围为50~,碰撞能为45eV。GS1和GS2均为55Pa,CG为35Pa。温度为℃,喷雾电压为?4V,DP为?V。
2.4.2血浆样品前处理及测定血浆自然解冻后精密吸取0.15mL血浆于1.5mL离心管内(冰上操作),加入0.45mL4℃氯仿-色谱甲醇混合液(2∶1,含0.01%BHT)涡旋60s,室温下静置5min,加入μL超纯水混匀,1r/min离心10min,体系分为上层水相、中间层蛋白沉淀物、下层有机相。吸取下层液μL至5mL刻度离心管内,40℃氮气吹干,加μL乙腈涡旋1min,转移至1.5mL离心管内,?20℃冷冻后10r/min离心10min,2次,吸取上清液μL于装有内衬管的样品瓶中进样。正、负离子模式各进样4μL,获得总离子流图(TIC)。
取各组血浆样品等体积混合,前处理后作为质控样品。正式进样前连续进样6次使系统预适应和平衡。分析过程按照“对照组-模型组-假手术组-丹参-川芎干预组”的顺序交叉进样,每进8份样品进样1次质控样品,用于评价整个实验过程中系统稳定性。
2.4.3脂质组学数据处理采用PeakViewSoftware软件进行峰校准、背景扣除、面积归一化和数据简化处理,MarkerView软件生成正、负离子模式下的样品名-质荷比与保留时间数据对-离子强度的三维矩阵,经过滤噪处理后,导入SIMCA-P14.1软件(瑞典Umetrics公司),进行标准化前处理,采用Hotelling’sT2及DModX模型筛选异常样本。
采用Pareto标度法(Par)对对照组和模型组进行OPLS-DA处理,建立脂质组学模型,以R2(cum,表示所解释的模型差异)、Q2(cum,表示所预测的模型差异)作为脂质组学模型优劣的标准,自动拟合提取主成分。通过S型图(S-plot)、VIP图,识别局灶性脑缺血模型血浆脂质生物标志物。通过七重循环交叉验证(crossvalidation,CV)及次迭代置换检验以评价及确认模型的质量。
在进行准分子离子峰的归纳后,通过脂质组学数据分析,以变量重要性投影值(variableimportanceintheprojection,VIP)>1、Jack-knife不确定区间不跨越零点、S-plot中∣Pcorr∣>0.58为脂质生物标志物的入选标准。同时采用SPSS19软件(美国IBM公司)进行模型组与对照组、丹参-川芎干预组与模型组潜在脂质生物标志物Student’st-test等单维统计分析,以P<0.05视为具有显著性,并计算变异倍数(FC)。
脂质标志物结构鉴定采用精确质量数匹配(误差<1×10?5)和二级质谱解析的方式,检索互联网专业数据库,如HMDB(白癜风医院在哪里白癜风怎么回事