“国潮仪器”CP“国之瑰宝" | MobiNova®-100助力客户揭示中药促进血管生成的作用机制

网站编辑:墨卓生物 │ 发布时间:2024-08-21 
前言


近日,湖南中医药大学刘柏炎教授团队在Phytomedicine(IF = 6.7),以“Buyang Huanwu decoction promotes angiogenesis after cerebral ischemia through modulating caveolin-1-mediated exosome MALAT1/YAP1/ HIF-1α axis”为题,探讨了中药复方补阳还五汤(Buyang Huanwu decoction, BHD)在脑缺血后促进血管生成的作用及其机制。




文章中使用的单细胞建库平台为墨卓生物的MobiNova®-100,分析软件为MobiVision®,利用该平台开展的单细胞转录组测序技术,揭示了BHD可能通过Cav1调控外泌体MALAT1/YAP1/HIF-1α轴来促进脑缺血后的血管生成和神经功能恢复。


背景



脑缺血(CI)是一种普遍的全球性疾病,具有重大后果,可导致癫痫、感染、认知障碍和偏瘫等并发症,给社会、家庭和个人带来负担。脑缺血后及时的血液再通对于恢复神经功能中起着至关重要的作用,这主要依赖于血管生成。血管生成受到许多因素的影响。外泌体能够穿过血脑屏障,积极参与向脑细胞传递信号,并对CI产生神经保护作用。补阳还五汤(BHD)是治疗缺血性中风的确立疗法,是一种常用于治疗脑梗死的中药方剂。之前的研究已经证实,它可以通过外泌体进而促进脑缺血后的血管生成。然而,BHD促进血管生成的确切机制仍然不清楚。




研究结果1



BHD对脑缺血后神经行为评分和病理损伤的改善


实验采用了中脑动脉闭塞(MCAO)技术来建立小鼠的脑缺血模型,以此来模拟人类脑卒中的病理状态。小鼠被随机分配到不同的实验组以接受不同剂量BHD治疗,治疗开始于手术后6小时,持续7天。通过神经行为评分和组织病理学评估,包括HE染色和Nissl染色,BHD显示出对脑缺血后小鼠神经功能恢复的促进作用。这些结果表明BHD能够减轻脑缺血引起的神经功能缺损和脑组织损伤。


研究结果2



BHD促进脑缺血后小鼠的血管生成


研究人员用免疫荧光染色技术检测了小鼠脑缺血侧皮层的微血管密度(MVD),进而用以衡量血管生成。实验结果显示,与模型组(未经BHD治疗的脑缺血小鼠)相比,BHD治疗组的小鼠在缺血侧皮层区域的MVD有显著增加。研究者还使用了CD31/Ki67免疫荧光双染技术来评估血管内皮细胞的增殖情况。双标阳性细胞的数量增加表明BHD不仅促进了新血管的形成,还增加了血管内皮细胞的增殖活性。这些证据表明BHD能够促进新血管的形成,从而改善脑缺血区域的血液供应。


研究结果3


单细胞测序分析BHD对MCAO小鼠脑组织细胞组成的影响


MCAO模型小鼠进行了BHD治疗后,收集其缺血侧皮层区域的脑组织样本进行单细胞测序分析。与对照组相比,BHD治疗显著改变了缺血侧皮层区域的细胞组成,某些细胞类型的丰度发生了变化,例如缺血区域的血管内皮细胞数量在BHD的作用下有所增加,这与BHD促进血管生成的观察结果一致。表明BHD可能通过调节特定细胞类型的基因表达来发挥作用。

单细胞测序数据还揭示了BHD对特定细胞类型中差异表达基因(DEGs)的影响。通过比较MCAO模型组与BHD治疗组之间的基因表达差异,研究人员识别了与血管生成、细胞增殖、迁移和神经保护等相关的基因。

富集分析探讨了BHD影响的生物学途径和功能。KEGG通路分析揭示了BHD影响的特定信号通路,GO富集分析揭示了BHD调节的细胞过程和分子功能。这些分析结果有助于理解BHD如何在分子层面上促进脑缺血后的恢复。

最后,单细胞测序分析还提供了关于细胞间通讯网络的信息,这有助于揭示BHD如何通过调节细胞间的相互作用来发挥作用例如,BHD可能增强了内皮细胞之间的通讯,这对于协调血管生成过程至关重要。


研究结果4


BHD通过Cav1调节外泌体MALAT1/YAP1/HIF-1α轴影响血管生成


之前有研究表明,caveolin-1(Cav1)细胞间信号传递中起重要作用,所以本研究特意观察了该基因在不同细胞类群之间的表达水平。结果发现Cav1明显集中表达在血管内皮细胞。

BHD通过caveolin-1(Cav1)调节外泌体中的长非编码RNA MALAT1,进而影响YAP1/HIF-1α信号轴,这一过程在体外和体内实验中均得到了验证。通过基因敲除和稳定转染的细胞系,研究证实了Cav1在BHD促进血管生成中的关键作用。此外,BHD还能够通过Cav1调节OGD/R损伤的bEnd.3细胞的存活、增殖、迁移和血管形成能力,进一步证实了BHD通过Cav1发挥作用的机制。


研究结果与讨论


本研究借助单细胞测序技术进行了BHD在脑缺血后促进血管生成和神经功能恢复作用的全面理解,揭示了BHD通过Cav1调节外泌体MALAT1/YAP1/HIF-1α轴的潜在分子机制。这一机制可能为脑缺血后血管生成和神经功能恢复提供了新的治疗策略。这些发现不仅增进了我们对BHD作用方式的理解,也为未来的药物开发和临床治疗提供了重要的分子靶点。








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