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Anti-ischemia/reperfusion injury effects of notoginsenoside R1 on small molecule metabolism in rat brain after ischemic stroke as visualized by MALDI–MS imaging - 28/08/20

Doi : 10.1016/j.biopha.2020.110470 
Ting Zhu a, b, c , Lei Wang a, b, c, d , Fang Tian e , Xin Zhao e , Xiao-Ping Pu e , Gui-Bo Sun a, b, c, , Xiao-Bo Sun a, b, c,
a Beijing Key Laboratory of Innovative Drug Discovery of Traditional Chinese Medicine (Natural Medicine) and Translational Medicine, Institute of Medicinal Plant Development, Peking Union Medical College and Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing, 100193, China 
b Key Laboratory of Bioactive Substances and Resources Utilization of Chinese Herbal Medicine, Ministry of Education, Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Beijing, 100193, China 
c Key Laboratory of New Drug Discovery Based on Classic Chinese Medicine Prescription, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing, 100193, China 
d Harbin University of Commerce, Harbin, Heilongjiang, 150000, China 
e National Key Research Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs, Peking University, Beijing, 100191, China 

Corresponding authors at: 151 Malianwa North Road, Haidian District, Beijing, China.151 Malianwa North RoadHaidian DistrictBeijingChina

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Graphical abstract

NG-R1 is a promising compound for brain protection from ischemic/reperfusion injury, possibly through the regulation of brain small molecule metabolism. NG-R1 regulated ATP metabolism, the tricarboxylic acid (TCA) cycle, the malate-aspartate shuttle, antioxidant activity, and the homeostasis of iron and phospholipids in the striatum and hippocampus of middle cerebral artery occlusion/reperfusion (MCAO/R) rats.




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Highlights

A new mechanism of NG-R1 in the treatment of ischemic stroke was proposed.
The mechanism relies on the improvement of small molecule metabolism.
A new method for the detection of metabolic small molecules was proposed.

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Abstract

Ischemic stroke is a syndrome of severe neurological responses that cause neuronal death, damage to the neurovascular unit and inflammation. Notoginsenoside R1 (NG-R1) is a neuroprotective drug that is commonly used to treat neurodegenerative and cerebrovascular diseases. However, its potential mechanisms on the regulation of small molecule metabolism in ischemic stroke are largely unknown. The aim of this study was to explore the potential mechanisms of NG-R1 on the regulation of small molecule metabolism after ischemic stroke. Here, we found that NG-R1 reduced infarct size and improved neurological deficits by ameliorating neuronal damage and inhibiting glial activation in MCAO/R rats. Furthermore, using matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging (MALDI-MSI), we clarified that NG-R1 regulated ATP metabolism, the tricarboxylic acid (TCA) cycle, the malate-aspartate shuttle, antioxidant activity, and the homeostasis of iron and phospholipids in the striatum and hippocampus of middle cerebral artery occlusion/reperfusion (MCAO/R) rats. In general, NG-R1 is a promising compound for brain protection from ischemic/reperfusion injury, possibly through the regulation of brain small molecule metabolism.

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Abbreviation : MCAO/R, NG-R1, MALDI-MSI, TCA, TTC, 1,5-DAN

Keywords : Ischemic stroke, NG-R1, MALDI-MSI, Small molecule metabolism


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Vol 129

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