基于心脏芯片与代谢组学整合策略解析青稞酒炮制铁棒锤减毒机制

本研究针对传统藏药铁棒锤(TBC)的毒性问题，创新性整合心脏芯片(organ-on-a-chip)与代谢组学技术，揭示青稞酒炮制通过浸出毒性成分和二萜生物碱酯化反应实现减毒，并构建3D各向异性心脏芯片模型证实炮制后卡托普利相关钙超载、ROS及TCA循环紊乱等心脏毒性显著降低，为民族药安全应用提供新范式。

　　

藏药铁棒锤(TBC)作为治疗关节炎和创伤的良药，却因富含剧毒二萜生物碱(DDAs)如乌头碱(aconitine)而面临临床安全困境。传统动物模型难以预测人体反应，二维细胞培养又无法模拟心脏组织的三维微环境。如何破解毒性-药效并存难题？中国研究人员独辟蹊径，将前沿器官芯片技术与代谢组学联用，首次揭示青稞酒炮制这一藏医特色工艺的减毒奥秘。

研究团队采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS)结合全球天然产物分子网络(GNPS)解析炮制前后成分变化，通过3D心脏芯片模型模拟心肌各向异性结构，结合COMSOL有限元分析验证芯片功能。发现青稞酒浸泡使毒性成分浸出，同时促进二萜生物碱与长链脂肪酸酯化生成低毒脂碱(LDAs)。心脏芯片实验显示，炮制后TBC显著降低乳酸脱氢酶(LDH)释放，缓解钙离子(Ca²⁺
)超载和活性氧(ROS)爆发，改善三羧酸循环(TCA)代谢紊乱。

【化学组分分析】
UPLC-Q-TOF-MS鉴定出炮制过程中12种差异成分，定量分析证实乌头碱等DDAs含量下降80%，而新生成的棕榈酰乌头碱等LDAs毒性降低10倍。分子网络显示酯化反应是核心转化途径。

【心脏芯片验证】
构建的3D芯片通过免疫荧光证实心肌细胞定向排列，qPCR显示肌钙蛋白T(TNNT2)表达提升3倍。原始TBC引发Ca²⁺
浓度骤升2.5倍，ROS水平增加4倍，而炮制品组接近正常。

【代谢机制解析】
靶向代谢组学发现原始TBC扰乱TCA循环关键中间体(α-酮戊二酸下降60%)，炮制后代谢谱趋于正常。分子生物学检测证实caspase-3激活被抑制，细胞凋亡率降低70%。

该研究不仅阐明青稞酒通过"浸出-转化"双途径减毒的科学本质，更开创器官芯片与代谢组学联用评价民族药安全性的新方法。发表于《Phytomedicine》的成果为有毒中药现代化研究提供技术蓝本，推动传统医学与现代生物工程的深度融合。