腦組織是缺血性腦卒中的直接發病部位，也是主要影響部位，以其進行代謝組學研究能直接反映發病過程對內源性代謝物的影響。鑒于直接進行人腦組織代謝組學研究的高難度和高風險，目前常采用動物模型進行缺血性腦卒中研究，大腦中動脈栓塞(MCAO)大鼠模型是缺血性腦卒中的理想動物模型。

腦微透析采樣系統[含灌注泵、大鼠單臂腦立體定位儀、顱鉆、動物體溫維持裝置、清醒動物活動裝置、低溫自動收集裝置，CMA 12腦微透析探針(膜長4 mm,相對分子質量截留值20000)]，瑞典CMA公司。

1、實驗方法：

采用線栓栓塞大腦中動脈以復制MCAO大鼠模型，腦紋狀體植入微透析探針，清醒、自由活動狀態下采集腦微透析樣品，正、負離子模式下超高效液相色譜-飛行時間質譜（UPLC-Q/TOF-MS）測定腦微透析樣品，多元統計建立代謝組學模型。

 

2、實驗數據分析：

1) 大鼠腦微透析樣品紋狀體代謝物的分離

大鼠腦微透析樣品紋狀體代謝物分離良好,正、負離子模式下對照組與模型組間存在差異。由于代謝組學研究所測定的絕大部分為無差異的內源性物質,具有生物標志物潛力的差異代謝物為極少部分，相同離子模式下色譜圖具有相似性。

2) 差異樣本篩選

Hotelling's T2圖縱坐標反映了每個樣本與模型得分空間的距離，以超越95%臨界值[T2Crit(95%)]為可疑，以超越99%臨界值[T2Crit (99%)]為高度可疑。DModX圖以超過臨界值[Dcrit(0.05)]2倍可判定為異常值。結果表明，正、負離子模式下對照組和模型組各樣本均不超越[T2Crit(95%)]、[Dcrit (0.05)]等臨界值，樣本質量較高，模型復制、探針植入等流程操作細節得到了嚴格控制，不存在異常樣本,研究結果真正體現了缺血與否對大鼠腦紋狀體內源性代謝物的影響。


3) 代謝組學分析
正、負離子模式下模型組與對照組樣本代謝組學數據進行OPLS-DA處理，按照R2 (cum) >0.5、Q2 (cum) >0.5， 充分提取了組間的差異信息，成功建立代謝組學模型。 得分圖顯示正、負離子模式下對照組與模型組樣本分別位于得分空間兩側，組內樣本相對集中，組間樣本顯著分離，顯示MCAO造模對大鼠腦紋狀體產生了實質性損傷，引發了內源性代謝物在腦紋狀體內的紊亂與失衡。 HCA 圖顯示，正、負離子模式下對照組和模型組組內樣本代謝特征較為接近，樣本變異與波動較小，組間距離較遠，明顯分為2類，且正離子模式略優于負離子模式。

S-plot 是OPLS-DA模型的特征性分析圖，代謝物距離S-plot中心越遠越有可能是對MCAO大鼠模型腦紋狀體代謝特征紊亂貢獻最大的代謝物，也是顯著區分對照組與模型組的差異代謝物，據此初步篩選出差異代謝物。 S-VIP圖以VIP值為縱坐標，所檢測到的代謝物為橫坐標，根據其VIP值大小依次繪制而得，VIP> 1是差異代謝物的判斷標準之一,通過多指標綜合分析篩選出差異代謝物。 3、實驗結論
研究將微透析技術應用于MCAO大鼠腦紋狀體采樣,結合UPLC-Q/TOF-MS成功地進行了微透析樣品的代謝組學研究。得分圖及層次聚類分析圖顯示對照組和模型組的代謝組學特征存在明顯差異，表明MCAO嚴重改變了腦組織的代謝物成分的相對含量,據此發現的差異代謝物有可能是缺血性腦卒中的生物標志物，為后續藥動學-藥效學結合模型（PK-PD）研究奠定了基礎。

文獻來源：韋園詩、朱黎霞、黃星星、張英豐.Chinese Traditional and Herbal Drugs  第50卷 第13期.

 

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