RegulationofserumlipidomicsandaminoacidprofilesofratswithacutemyocardialischemiabySalviamiltiorrhizaandPanaxnotoginsengherbpair
丹参与三七合剂对急性心肌缺血大鼠血清脂质组学和氨基酸谱的调控研究
期刊：Phytomedicine
IF:4.
发表时间：年2月
单位：陕西中医药大学
年2月，陕西中医药大学在Phytomedicine发表了题为“RegulationofserumlipidomicsandaminoacidprofilesofratswithacutemyocardialischemiabySalviamiltiorrhizaandPanaxnotoginsengherbpair”的研究论文，该研究通过血清脂质组学和氨基酸谱的角度探讨了丹参，三七合剂（DQ）对心肌缺血的保护机制，为DQ对心肌缺血（AMI）损伤的治疗作用提供了证据。
冠心病是导致全球流行病发病率和死亡率的主要原因。心肌缺血是冠心病的典型病理过程，心肌缺血的分子机制很复杂，涉及多种途径，先前的血清代谢组学研究表明，脂质紊乱伴有急性心肌缺血（AMI）中AA谱的异常，这些发现表明，AMI，脂质和AA代谢之间存在密切关系。由于中草药在预防和治疗心肌缺血过程中具有良好疗效而被广泛运用，研究表明，DQ可以调节氨基酸，葡萄糖和脂质代谢，从而为AMI中的心肌损伤提供强大的防御力，然而，其针对心肌缺血的保护机制鲜有报道。
1、DQ对AMI大鼠体重和心脏变化的影响-体重（BW），心脏重量指数（HWI），H＆E和Masson染色：L-和H-DQ可以明显缓解AMI后心肌纤维化，坏死和炎性细胞浸润的程度
皮下注射异丙肾上腺素（ISO）之前，大鼠体重正常，DQ干预无影响。与对照（Con）组相比，L-和H-DQ组的大鼠在ISO注射后体重显着降低（图1a），这可能是由于与病理状态相关的食物摄入减少所致。同时，与Con组相比，L-和H-DQ组大鼠的HWI显着增加（图1b）（p0.05或p0.01）。
H＆E/Masson染色结果表明，Con组心肌细胞排列整齐致密，细胞核结构清晰，可见成纤维细胞少，心肌间质中胶原纤维少。在ISO组中，心肌组织紊乱，大量局灶性心肌纤维严重变性，浸润性炎性细胞坏死。同时，心肌组织几乎被大的胶原蛋白组织完全取代，心肌纤维化严重。尽管L-和H-DQ对BW和HWI无积极影响，但它们可以明显缓解AMI后心肌纤维化，坏死和炎性细胞浸润的程度（图1c和d）。
图1.L-DQ和H-DQ对（a）体重（BW），（b）心脏重量指数（HWI）（n=8），（cd）H＆E和Masson染色的心脏组织病理学变化
2、DQ对AMI大鼠血清心肌酶，氧化损伤和血脂的影响-酶活检测：DQ能显著改善AMI大鼠血清心肌酶，氧化损伤和血脂紊乱
血清心肌酶的结果如图2a–d中，结果显示，ISO组的血清肌酸激酶（CK），肌酸激酶同工酶MB（CK-MB），心肌肌钙蛋白I（cTn-I）和乳酸脱氢酶（LDH）的水平显着高于Con组。与ISO组相比，PNLE，L-和H-DQ组的CK和cTn-I显着降低，而L-DQ组的LDH水平与ISO组相比出现显着性差异。与Con组相比，ISO组MDA水平明显升高，SOD含量显著降低。然而，L-DQ与PNLE能够使MDA和SOD水平显着逆转，而H-DQ使MDA显着升高（图2e-f）。尽管Con组和ISO组之间的甘油三酯（TG）没有显着差异，但是与Con组相比，ISO组极低密度脂蛋白（VLDL），胆固醇（TC），游离脂肪酸（FFA）和低密度脂蛋白（LDL）的水平显着增加，高密度脂蛋白（HDL）降低。H-DQ治疗可明显改善AMI后出现的VLDL，TC，FFA，LDL和HDL紊乱，而L-DQ组与ISO组相比可明显改善FFA和HDL紊乱。PNLE能够使AMI后VLDL，FFA和HDL的紊乱恢复正常（图2g-i）。
图2.L和H-DQ对AMI大鼠心脏标志物酶（ad），氧化损伤（ef）和血清脂质（gl）的影响
3、DQ对AMI大鼠血清脂质组学的影响-血清脂质组学检测：确认了AMI的九种潜在脂质标记，且DQ干预能缓解脂质标记水平
在PCA图中（图3a,c），L-和H-DQ在负离子模式下对脂质代谢产物的调控要比在正离子模式下更显著，而PNLE组在正离子模式下比在负离子模式下更接近Con组。OPLS-DA散点图显示，在正离子模式和负离子模式下，Con组和ISO组之间有清晰的分隔。（图3b和d）。根据Con和ISO组之间的VIP值（VIP1）和S-图（
Pcorr
0.58），筛选血清差异脂质代谢产物。总共筛选到26种差异脂质代谢物，包括1种胆固醇酯（CE），1种鞘脂（SM），2种神经酰胺（Cers），3种脂肪酸（FA），4种磷脂酰胆碱（PC）和15种甘油酯（1种MG和14种TG）。此外，根据FC（FC1.5或0.67）和AUC（AUC0.85），确认了AMI的九种潜在脂质标记。具体而言，与Con组相比，Cer（d32：0），Cer（d34：0），PC（26：1），TG（54：7），TG（56：9），FA（20：5）和MG（17：0）在ISO组中显着降低，而CE（20：4）和SM（d34：1）显着升高。H-DQ预处理可以显着减轻所有潜在脂质标记的水平，而九种潜在脂质标记中的四个，即CE（20：4），FA（20：5），MG（17：0）和SM（d34：1）通过L-DQ预处理可显着恢复。此外，PNLE可以改善Cer（d32：0），Cer（d34：0），PC（26：1），FA（20：5），MG（17：0）和SM（d34：1）的变化水平（图4）。随后，利用通路富集分析以发现与脂质代谢有关的重要途径。结果显示，脂肪的消化吸收，维生素的消化吸收和鞘脂信号通路与脂质组学变化有关。
图3.处于正离子（a和b）和负离子（c和d）模式下PCA和OPLS-DA图
图4.L-DQ和H-DQ对ISO和Con组之间血清样品中9种潜在脂质标记峰面积的影响
4、DQ对AMI大鼠血清AA水平的影响-AA含量检测：H-DQ能逆转AMI中AA水平的扰动
对各组血清中氨基酸水平进行检测，总共检测出15种氨基酸，如图5，与Con组相比，ISO组的谷氨酸，赖氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸和缬氨酸的血清浓度显着升高，而色氨酸显着降低（p0.05，p0.01）。此外，与ISO组相比，H-DQ预处理显着逆转了谷氨酸，赖氨酸和异亮氨酸的扰动，PNLE可以显着恢复AMI后谷氨酸，谷氨酰胺，赖氨酸，苯丙氨酸，色氨酸，缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸的变化，而L-DQ与ISO组相比对上述氨基酸没有明显影响。值得注意的是，与ISO组相比，H-DQ和PNLE治疗后，AMI大鼠血清中的BCAAs明显减少。
图5.L-DQ和H-DQ对AMI大鼠11种AA和BCAA的含量变化的影响
5、DQ对AMI大鼠心肌BCAA分解代谢的影响-BCKDHK，p-BCKDHA，BCKDHA表达量检测：H-DQ能够改变心肌BCAA分解代谢，从而降低外周BCAA水平
如图6所示，与Con组相比，ISO组心脏组织中BCKDHK的表达显着升高。与ISO组相比，H-DQ处理对BCKDHK表达有明显的逆作用。与Con组相比，ISO组对p-BCKDHA表达无显着影响，但能显著降低BCKDHA表达。此外，与Con组相比，ISO组PPM1K显着降低，而H-DQ处理使AMI后PPM1K的表达略有增加，但无显着性差异。这些数据表明H-DQ足以改变心肌BCAA分解代谢，从而降低外周BCAA水平。
图6.L-DQ和H-DQ对AMI大鼠心肌BCAA分解代谢的影响。af：心肌组织中BCKDHA（a和c），p-BCKDHA（a和d），BCKDHK（a和e）和PPM1K（b和f）表达水平和Westernblot定量分析结果
6、生化指标，脂质代谢产物和氨基酸的相关性-皮尔逊相关性分析：大多数差异脂质代谢产物与生化指标，AA负相关
皮尔逊相关分析可用于将生化指标与代谢物相关联以验证内在联系。如图7所示，三种生化指标（HWI，CK-MB和VLDL）与大多数差异脂质代谢产物显着负相关，而FFA和TC与某些差异脂质代谢产物显着正相关；大多数差异脂质代谢产物与AA呈负相关（图8），例如PC（34：2）与苏氨酸呈强负相关，而SM（d34：1）与苯丙氨酸呈正相关。
图7.差异脂质代谢产物与生理，生化指标相关性分析结果
图8.差异脂质代谢产物与AA的相关性分析结果
研究目的：
利用血清脂质组学和氨基酸（AAs）代谢探讨DQ对心肌缺血的保护机制。
研究结论：
基于脂质组学分析结果表明，与模型组相比，H-DQ预处理显着降低了SM（d34：1）和CE（20：4），并增加了FA（20：5），PC（26：1），TG（56：9），TG（54：7），MG（17：0），Cer（d32：0）和Cer（d34：0），而L-DQ显着减轻了CE（20：4），FA（20：5），MG（17：0）和SM（d34：1）。此外，与对照组相比，模型组大鼠血清中的赖氨酸和谷氨酸含量降低，但色氨酸显着降低。有趣的是，H-DQ可以显着降低AMI后的谷氨酸，赖氨酸，异亮氨酸和BCAAs的水平，而L-DQ对上述改变后的AAs无明显影响。
锦上添花：
作者利用脂质代谢组学和氨基酸（AAs）代谢分析了DQ对心肌缺血的保护机制，提供了DQ对AMI损伤的治疗作用的证据。迈维代谢利用多物种建立了专门的动物代谢数据库，并且利用广泛靶向脂质组的方法，开发了包括+的脂质数据库。为脂质，氨基酸代谢提供优质平台。
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