In Vitro Diagnosis and Visualization of Cerebral Ischemia/Reperfusion Injury in Rats and Protective Effects of Ferulic Acid by Raman Biospectroscopy and Machine Learning

阿魏酸 缺血 体外 药理学 医学 化学 神经科学 生物化学 麻醉 内科学 生物
作者
Mingying Liu,Ju Mu,Wan Gong,Kena Zhang,Maoyun Yuan,Yizhi Song,Bei Li,Naifu Jin,Wenjing Zhang,Dayi Zhang
出处
期刊:ACS Chemical Neuroscience [American Chemical Society]
卷期号:14 (1): 159-169 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acschemneuro.2c00612
摘要

Ischemic stroke is a major cause of mortality with complicated pathophysiological mechanisms, and hematoxylin and eosin (HE) staining is a histochemical diagnosis technique heavily relying on subjective observation. In this study, we developed a noninvasive assay using Raman spectroscopy for in vitro diagnosis and visualization of cerebral ischemia/reperfusion injury and protective effects of ferulic acid. By establishing a middle cerebral artery occlusion (MCAO) model in Sprague-Dawley male rats, we found effective interventions by ferulic acid using the neurological function score and HE staining. Raman spectra of neuronal and neuroglial cells exhibited significant intensity changes of protein, nucleotide, lipid, and carbohydrate at 780, 814, 1002, 1012, 1176, 1224, 1402, 1520, 1586, 1614, and 1752 cm-1. Cluster vector analysis highlighted the alterations at 1002, 1080, 1298, 1430, 1478, 1508, 1586, and 1676 cm-1. To evaluate the levels of neuron injury and intervention performance, a random forest model was developed on Raman spectral data and achieved satisfactory accuracy (0.9846), sensitivity (0.9679-0.9932), and specificity (0.9945-0.9989), ranking peaks around 1002 cm-1 as key fingerprint for classification. Spectral phenylalanine-to-tryptophan ratio was the biomarker to visualize neuronal injury and intervention performance of ferulic acid with a resolution of 1 μm. Our results unravel the biochemical changes in neuronal cells with cerebral ischemia/reperfusion injury and ferulic acid treatment, and prove Raman spectroscopy coupled with machine learning as a power tool to classify neuron viability and evaluate the intervention performance in pharmacological research.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
JamesPei应助陆靖易采纳,获得10
1秒前
雪白的依玉完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
研友_nEoBP8完成签到,获得积分10
1秒前
耿G完成签到 ,获得积分10
2秒前
destiny完成签到,获得积分10
2秒前
李涵霖发布了新的文献求助10
2秒前
kaka1981sdu完成签到,获得积分0
3秒前
披着羊皮的狼应助ly采纳,获得10
3秒前
勿念发布了新的文献求助10
3秒前
木木完成签到,获得积分10
3秒前
西边的海完成签到,获得积分10
3秒前
科研猪完成签到,获得积分10
3秒前
lijiajun完成签到,获得积分10
4秒前
Lucas应助卢彦冬采纳,获得10
4秒前
长孙归尘完成签到 ,获得积分10
4秒前
xwwdcg完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
领导范儿应助carry采纳,获得10
5秒前
新嘟完成签到,获得积分10
5秒前
王kk发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
笨笨凡松完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
Tree完成签到 ,获得积分10
7秒前
wangbw完成签到,获得积分10
8秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
呢喃完成签到,获得积分10
8秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得30
8秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
underway完成签到,获得积分10
8秒前
亚黑完成签到,获得积分10
8秒前
嘉心糖应助挖掘机采纳,获得50
8秒前
凶狠的翅膀完成签到,获得积分10
9秒前
夏夏发布了新的文献求助10
9秒前
pingping完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
久松真一著作集〈第5巻〉禅と芸術 500
Fundamentals of Modern Mathematics: A Practical Review (Dover Books on Mathematics) 500
Cold War Transcended: Australia's China Policy, 1949-1990 470
Cybercrime: The Transformation of Crime in the Information Age, 2nd Edition 400
Moore's Clinically Oriented Anatomy 10th Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6615313
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8379920
关于积分的说明 17926866
捐赠科研通 5783110
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2959197
邀请新用户注册赠送积分活动 1934388
关于科研通互助平台的介绍 1838069