Nano-PSO-administration dæmper kognitive og neuronale underskud som følge af traumatisk hjerneskade, del 1

Abstrakt: Traumatisk hjerneskade (TBI) er en af ​​de mest almindelige årsager til neurologiske skader hos unge befolkninger. Det betragtes bredt som en risikofaktor for neurodegenerative sygdomme, såsom Alzheimers sygdom (AD) og Parkinsons (PD) sygdom.

Traumatisk hjerneskade er en bekymrende tilstand, der kan forårsage alvorlig skade på vores hjerner, som påvirker os i forskellig grad i hukommelse, tænkning og beslutningstagning. Men selvom disse problemer kan påvirke vores liv i nogen tid, er der stadig mange positive foranstaltninger, der kan hjælpe os med at komme os eller forbedre vores hukommelse.

For det første kan vi hjælpe med at forbedre vores hukommelse gennem en række kognitiv træning, som kan omfatte at spille spil, udføre daglige opgaver og stimulere vores hjerne ved at lære nye ting. Denne træning kan hjælpe os med at udvikle nye nervebaner, forbedre vores tankeevne og forbedre vores hukommelse.

For det andet kan vi i dagligdagen hjælpe os med at opretholde en sund hjerne ved at ændre vores kost- og træningsvaner. Nogle fødevarer rige på protein, vitaminer og antioxidanter, såsom grøntsager, frugter og nødder, kan hjælpe os med at forbedre vores kognitive evner og beskytte vores hjerner mod skader. Derudover kan regelmæssig motion og opretholdelse af god søvnkvalitet også være gavnligt for hjernegendannelse og sundhedspleje.

Endelig kan vi støtte og vejlede vores genopretningsproces ved at holde kontakten med familie, venner og sundhedspersonale. At kommunikere med andre og modtage hjælp og støtte kan hjælpe os med at bevare en optimistisk holdning, som er afgørende for vores hjernegendannelse og forbedring af hukommelsen.

Som konklusion, selvom traumatisk hjerneskade kan give nogle udfordringer, kan vi overvinde disse vanskeligheder og forbedre vores hukommelse og kognitive evner gennem positive handlinger. Husk, at alle kan opnå positive resultater gennem hårdt arbejde og tålmodig indsats. Det kan ses, at vi skal forbedre hukommelsen, og Cistanche kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche også kan regulere balancen af ​​neurotransmittere, såsom at øge niveauet af acetylcholin og vækstfaktorer, som er meget vigtige for hukommelse og indlæring. Derudover kan Cistanche også forbedre blodgennemstrømningen og fremme ilttilførsel, hvilket kan sikre, at hjernen får tilstrækkelig næring og energi, og derved forbedre hjernens vitalitet og udholdenhed.

Klik på, hvordan du kan forbedre din hukommelse

Disse sygdomme er til dels karakteriseret ved akkumulering af sygdomsspecifikke fejlfoldede proteiner og deler fælles patologiske træk, såsom neuronal død samt inflammatorisk og oxidativ skade.

Nanoformulering af granatæbleolie [Nano-PSO (Granagard TM)] har vist sig at målrette dens aktive ingrediens til hjernen og derefter hæmme hukommelsesfald og neuronal død i musemodeller af AD og genetisk Creutzfeldt-Jacobs sygdom.

I denne undersøgelse viser vi, at administration af Nano-PSO til mus før eller efter TBI-anvendelse forhindrer kognitiv og adfærdsmæssig tilbagegang. Derudover indikerer immunhistokemisk farvning af hjernen, at forebyggende Nano-PSO-behandling signifikant reducerede neuronal død, reducerede gliose og forhindrede mitokondrieskader i de berørte celler.

Endelig undersøger vi niveauer af Sirtuin1 (SIRT1) og Synaptophysin (SYP) i cortex ved hjælp af Western blotting.

NanoPSO-forbrug førte til højere niveauer af SIRT1- og SYP-protein efter skade. Samlet set indikerer vores resultater, at Nano-PSO, som en naturlig hjerne-målrettet antioxidant, kan forhindre en del af TBI-induceret skade.

Nøgleord: TBI; Nano-PSO; neuroinflammation; oxidativ stress; neurodegeneration

1. Introduktion

Traumatisk hjerneskade (TBI) er et dybt folkesundhedsproblem og en væsentlig årsag til invaliditet og død hos unge voksne og ældre befolkninger. Det betragtes som en af ​​de mest almindelige neurologiske skader, der forårsager sygelighed og dødelighed og rammer mere end 10 millioner mennesker verden over hvert år [1]. Da hovedskader ikke altid kræver at søge ordentlig lægehjælp, er disse data sandsynligvis endnu højere.

Hovedårsagerne til TBI omfatter fald, trafikulykker, overfald og sportsskader [2]. TBI er almindelig blandt mænd og især hyppig hos unge og unge voksne efter trafikulykker og alkoholrelaterede skader.

Det er også almindeligt hos ældre på grund af deres øgede chance for fald [3]. Mennesker, der har haft TBI, kan lide af adfærdsmæssige, kognitive og følelsesmæssige svækkelser, både kortsigtede og langsigtede, afhængigt af skadens sværhedsgrad [3] ].

Patienter, der udsættes for TBI, kan komme uskadt frem, men kan også blive udsat for skader, der kræver længere tids indlæggelse og endda ende med døden. Omkring 40% af tilfældene af alvorlige skader efter TBI vil ende med døden, hvor overlevende lider af forskellige neurologiske lidelser, herunder epilepsi, demens og neurodegenerative sygdomme [3,4].

Moderat skade forårsager morfologiske ændringer svarende til dem ved alvorlige skader, men de er mindre alvorlige, og de kognitive skader er for det meste mildere end ved alvorlige skader [5]. Derudover er der veletablerede beviser for, at TBI er en vigtig risikofaktor for udvikling af neurodegenerative sygdomme som Alzheimers og Parkinsons [6-8].

Oxidativ stress er en af ​​TBI's potentielle sekundære skader, som også inkluderer excitotoksicitet, inflammation, apoptose og mitokondriel dysfunktion. Mitokondriel dysfunktion ses ofte hos patienter med neurodegenerative sygdomme som Parkinsons og Alzheimers [9-12].

Mitokondriel dysfunktion kan føre til den uregulerede overproduktion af reaktive oxygenarter (ROS), som er en hyppig indikator for TBI sekundær skade [13]. Den menneskelige krop producerer endogene antioxidanter for at opveje eller hæmme potentielle stigninger i ROS-produktion.

Når TBI fører til en stigning i ROS-produktion, bliver kroppens naturlige antioxidantniveauer overvældet, hvilket ofte forårsager lipidperoxidation og DNA- og proteinskader [14]. Dette kan føre til enten et overskud af ROS eller lave antioxidantniveauer, en tilstand kendt som oxidativ stress, der kan have ødelæggende og ofte toksiske virkninger, der forårsager neuronale cellers død og potentiel patogenese [15-19].

TBI har ingen dokumenteret behandling for at mindske skader eller endda forebyggelse. Af denne grund er det af afgørende betydning at søge en bedre forståelse af de patologiske mekanismer, der følger efter skade, for at bestemme ideelle behandlingsprotokoller.

Nano-PSO (Granagard TM), en nanoformulering af granatæblefrøolie, der omfatter høje niveauer af punicinsyre, den stærkeste naturlige antioxidant, blev vist at lindre tegn på hukommelses- og celledød i flere modeller af neurodegenerative sygdomme [20-22].

I den transgene musemodel for genetisk CJD resulterede langvarig administration af Nano-PSO i en forsinkelse i sygdomsprogression og reduceret celledød. I 5XFAD-musemodellen for AD forhindrede Nano-PSO-administration hukommelsessvækkelse og reducerede akkumuleringen af ​​A-beta, både intracellulært og intracellulært.

I alle modeller forhindrede Nano-PSO en reduktion i mitokondriel aktivitet, sandsynligvis på grund af dens stærke og hjerne-målrettede antioxidantfunktion. Hos mennesker har Nano-PSO for nylig vist sig at øge hukommelsen hos patienter med multipel sklerose [23].

I denne undersøgelse viser vi, at administrationen af ​​Nano-PSO, et kosttilskud både før eller efter TBI hos mus, afbøder svækkelsen af ​​visuel og rumlig hukommelse.

Det reducerer også neuronalt tab i den temporale cortex og dentate gyrus og reducerer den reaktive astrocytintensitet i den temporale cortex af skadede musehjerner. Desuden genopretter det produktionen af ​​cytochrom C-oxidase (COX), et mitokondrielt enzym, der rapporteres at være påvirket i hjerneceller under neurodegeneration [24].

Desuden spiller det en rolle i åndedrætskæden og er ansvarlig for reduktionen af ​​op til 95 % af den ilt, som cellerne optager, inklusive neurale celler [24].

2. Resultater

2.1. Administration af nano-PSO til mus før og efter TBI forhindrer deres kognitive forringelse

Efter TBI-eksponering og behandling med Nano-PSO enten som en forebyggende eller som apost-TBI-behandling (se figur 1 og metoder til skema af eksperimenterne), blev ICR-hanmus evalueret ved hjælp af den forhøjede plus labyrint to uger efter TBI blandt separate kohorter.

Vi evaluerede musenes angstlignende adfærd ved at registrere henholdsvis den tid, der blev brugt i labyrintens åbne arme, og det samlede antal indgange til hver arm.

Der var ingen forskelle i tidsforbruget i åbne arme mellem alle grupper ved begge testede behandlingsmetoder, hvilket indikerer, at musenes angstlignende adfærd ikke var påvirket af hverken skaden eller af behandling med Nano-PSO (resultater ikke vist).

For at vurdere virkningerne af begge behandlingstilgange (præ- eller post-TBI) af NanoPSO-forbrug på hukommelsesdannelse, blev de nye objektgenkendelse (NOR) og Y-mazeparadigmer udført på forskellige grupper af mus to uger efter skaden.

NOR-paradigmet rapporteres konsekvent at være svækket af TBI [25]. Som forventet led TBI-mus af betydelige visuelle hukommelsesmangler og brugte mindre tid i nærheden af ​​det nye objekt sammenlignet med alle de andre grupper (p < 0.01, p < 0,001, figur 2A, B) .

Underskuddet blev forbedret af Nano-PSO i begge behandlingsmetoder. Dernæst udførte vi Y-labyrint-testen for at evaluere den rumlige hukommelse som tidligere beskrevet [26].

Ved begge behandlingsmetoder oplevede TBI-mus rumlig hukommelsessvækkelse sammenlignet med ubehandlede kontrolmus (p < {{0}}.001, figur 3A, B). Når mus indtog behandlingen med Nano-PSO, blev rumlig hukommelsessvækkelse forbedret i begge behandlingsmetoder (p < 0,001).

Figur 3. Nano-PSO-administration til TBI-mus forbedrede rumlig hukommelse vurderet i Y-mazetest. TBI-mus behandlet eller ubehandlet blev udsat for Y-labyrint-testen to uger efter TBI som beskrevet i metoderne: (A) mus behandlet med Nano-PSO før TBI; og (B) mus behandlet med Nano-PSO post-TBI repræsenterer præferenceindeks for den relative tid, som mus brugte på at udforske novelarm sammenlignet med den gamle arm.

Statistisk analyse af envejs ANOVA afslørede, at TBI-dyr havde et underskud i rumlig hukommelse sammenlignet med alle andre grupper. (A: F (3, 36)=16.039, s=0.000 Fishers LSDpost hoc, *** p < 0.{ {15}}1, n=10; B: F (1, 15)=14.127, p=0.00 Fishers LSD post hoc, ** p < 0,01, n { {18}}).NS=Ikke signifikant. Værdier præsenteres som middel ± SEM.

2.2. Nano-PSO-behandling forhindrer neuronal død hos TBI-mus

Efter adfærdseksperimenterne, som fandt ud af, at Nano-PSO kan forhindre kognitiv skade som følge af hjerneskade, undersøgte vi niveauerne af TBI hjerneskade i tilstedeværelse eller fravær af Nano-PSO på cellulære niveauer ved immuncytokemi.

Mus blev afsluttet, og deres hjerner blev høstet tre uger efter skaden, på hvilket tidspunkt yderligere biokemiske ændringer blev fundet [25,27].

Ændringerne blev undersøgt i temporalcortex, CA3-regionen af ​​hippocampus og dentate gyrus på begge sider af hjernen. Resultaterne fra begge sider af hjernen blev kombineret til én værdi for hver mus.

Figur 4A og B viser immunfarvningen af ​​disse hjerneområder med anti-NeuN-antistof, en markør for modne neuroner. Resultaterne viser, at antallet af neuroner blev signifikant reduceret efter TBI, men en sådan reduktion i neuroner blev forhindret, hvis Nano-PSO blev administreret før TBI eller post-TBI, og indtil mus blev afsluttet (tre uger senere).

TBI inducerede et fald i neurontal i cortex og dentate gyrus sammenlignet med alle andre grupper (** p < {0}}.01, *** p < 0.001), hvilket indikerer et signifikant neuronalt tab efter tre uger efter skaden (figur 4A, B). Begge behandlinger nærmer sig bevarede neuronale tællinger i cortex og dentate gyrus.

Forebyggende behandling mindskede imidlertid det neuronale tab i disse områder (** p < {{0}}.01, *** p < 0,001) (Figur 4A) sammenlignet med behandlingen efter TBI ( * p < 0,05) (figur 4B).

2.3. Administration af nano-PSO reducerer inflammation forårsaget af TBI

Evaluering af neuroinflammatoriske processer, der forekommer efter TBI-eksponering, blev opnået ved immun-histokemisk farvning ved hjælp af GFAP-antistof, som mærker reaktive astrocytter [28,29].

Farvningen blev udført for at undersøge, om der var ændringer i ekspressionsniveauet af astrocytter TBI tre uger efter skaden, og om en forebyggende eller post-TBI behandling med Nano-PSO påvirkede disse ændringer. Hjerneskiver opnået fra den temporale cortex blev undersøgt tre uger efter skaden.

Som det kan ses i figur 5, inducerede TBI-eksponering en signifikant stigning i astrocytter i cortex (p < 0.001,p < 0.01), henholdsvis (figur 5). Når Nano-PSO blev administreret som en forebyggende eller som en behandling efter TBI, førte det til en signifikant reduktion i de aktiverede astrocytter i cortex, henholdsvis p < 0,001, p < 0,05 (figur 5).

Disse resultater viser, at på grund af TBI, som fra ubehandlet TBI, behandlet med Nano-PSO før TBI og behandlet med Nano-PSO post-TBI blev immunfarvet for NeuN (grøn) og DAPI (blå) [skala søjle 50 µm ]; (B) kvantitativ vurdering af NeuN-immunfarvning for alle sektioner (bregma temporal cortex -1.06 nm og dentate gyrus-1,34 nm) ved endepunktet af hvert eksperiment blev kvantificeret ved hjælp af envejs ANOVA (Cortex:PRE ( F (3, 16)=15.469, s=0.000 Fishers LSD post hoc, *** p < 0.0{{46 }}1, N=5); PSOT (F (3, 12) {{20}}.607,p=0.{{23} } Fishers LSD post hoc, * p < 0,05 ** p < 0,01, n=3–5)), (DG: PRE (F (3, 14)=6.804, s {{34 }}.000Fishers LSD post hoc, ** p < 0,01, n=4–5 PSOT (F (3, 13)=12.580, p {{44}); }.000 Fishers LSD posthoc, * p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,001, n=3–4)). NS=Ikke signifikant. Værdier præsenteres som middel ± SEM.

2.4. Nano-PSO genopretter COX IV1-aktivitet efter TB1

Det blev tidligere vist, at i spontane/genetiske modeller af neurodegenerative sygdomme, såsom AD og CJD, er ekspressionen af ​​COX IV1, et vigtigt mitokondrialenzym til energiproduktion i celler, drastisk reduceret og erstattet af COX IV2, som kan fungere under høje niveauer af ROS [24,30]. Dette er dog en midlertidig effekt, indtil sådanne niveauer af ROS endelig resulterer i apoptose og celledød.

Nano-PSO-administration reducerer ROS-niveauer og genopretter COX-ekspression [30]. Derfor har vi i dette arbejde testet, om dette også er tilfældet for TBI, en udvendig skade forårsaget af normale mus.

Til dette formål, immunfarvede hjerneskiver som beskrevet ovenfor med COX IV1-antistof. Figur 6 viser, at som det var tilfældet for genetiske sygdomme, forårsager TBI også en reduktion i niveauet af COX IV1 selv tre uger efter påføringen af ​​skaden i hjernen.

I dette tilfælde, og som vist før [30,31], øger administrationen af ​​Nano-PSO COX IV1-niveauer både i kontrollen og i præ- og post-TBI-musene. Da en stigning i COX IV1-niveauer afspejler den oxidative status af celler, konkluderer vi, at Nano-PSO også kan reducere ROS-niveauer i kontrolmus og ikke kun i de TBI-ramte mus.

Figur 6. Nano-PSO-behandling genoprettede mitokondriel COX IV1-ekspression i alle mus: (A) Koronalsektioner gennem den temporale cortex i hjerner fra behandlede og ubehandlede kontroller, såvel som fra ubehandlet TBI, behandlet med Nano-PSO før TBI og behandlet med Nano- PSO post-TBI blev immunfarvet for COX IV1 (rød) og DAPI (blå) [skala søjle 50 µm]; (B) Kvantitativ vurdering af COX IV1-immunfarvning for alle sektioner (bregma temporal cortex −1.06 nm) ved endepunktet for hvert eksperiment blev kvantificeret ved envejs ANOVA (F (4, 12)=45 .101, p=0.000 Fishers LSD posthoc, ** p < 0,01, *** p < 0,001, n=3–4). NS=Ikke signifikant. Værdier præsenteres som middel ± SEM.

2.5. Nano-PSO hæver SIRT1- og SYP-niveauer efter TBI

Immunoblot af de totale niveauer af SIRT1, en markør for NAD-afhængig deacetylasesirtuin-1 i cortex, blev undersøgt for alle mus tre uger efter TBI (figur 7). Der blev fundet en reduktion af SIRT1-niveauer.

Disse resultater er i overensstemmelse med en tidligere undersøgelse med en mild TBI-model fra vores laboratorium [32]. Denne reduktion blev dog forhindret med Nano-PSO, da den blev administreret umiddelbart i flere uger efter hændelsen.

Figur 7B viser et immunblot af totale niveauer af synaptophysin (SYP), en markør for synaptiske strukturer, fra hjernehomogenater fra kontrolmus behandlet eller ubehandlet med Nano-PSO såvel som fra TBI eller post-TBI-behandlede mus.

Resultaterne viser, at samtidig med den neuronale død vist i figur 4A og B blev synaptisk skade også forårsaget af TBI. Denne skade kan imidlertid forhindres, hvis en stærk og hjernestyret antioxidant såsom Nano-PSO administreres med det samme i flere uger efter skadens påførelse.

Det har tidligere vist sig, at de fleste af de berørte neuroner ikke døde umiddelbart efter skaden, men i dagene efter på grund af det omfattende oxidative stress forårsaget af TBI [33]. Derfor kan øjeblikkelig antioxidantbehandling være effektiv nok til at forhindre omfattende skader i det lange løb. løbe.

Figur 7. Indvirkningen af ​​Nano-PSO på SIRT1/SYP-ekspression i cortex af TBI-mus: (A) Hjernehomogenater fra højre cortex af behandlede og ubehandlede kontroller, samt fra TBI- og NanoPSO-behandlede post-TBI-mus blev immunoblottet med SIRT1 og TUB detekteret ved henholdsvis (110 KDa, 50 KDa). Kvantitativ analyse af immunoreaktive bånd af SIRT1 blev kvantificeret ved Image Jand normaliseret mod kontrolproteinet TUB.

Niveauer af SIRT1 var signifikant reduceret 30 dage efter skade i cortex af TBI-mus sammenlignet med kontrollen. Nano-PSO behandling forhindrede denne reduktion ** p < 0,01. Envejs ANOVA afslørede en signifikant stigning i ekspressionen af ​​SIRT1-mus, der modtog behandlingen efter skaden. (F (3, 20)=1.084, s.=0.002, N=5 Fishers LSD post hoc).

(B) Hjernehomogenater fra højre cortex af behandlede og ubehandlede kontroller såvel som fra TBI- og Nano-PSO-behandlede post-TBI-mus blev immunoblottet med SYP og TUB påvist ved henholdsvis (37 KDa, 50 KDa).

Kvantitativ analyse af immunreaktive bånd af SYP blev kvantificeret af billede J og normaliseret mod kontrolproteinet TUB.

Envejs ANOVA afslørede en signifikant stigning i ekspressionen af ​​SYP hos mus, der modtog behandlingen efter TBI sammenlignet med TBI-gruppen (F (3,20) ​​= 1.084, s {{6} }.379, Fishers LSD post hoc * p < 0,5, n=4–5). NS=Ikke signifikant. Værdier præsenteres som middelværdi ± SEM.

Under hver graf præsenteres et repræsentativt billede af niveauerne af SIRT1/SYP og husholdningsproteinet tubulin (TUB) i højre cortex blandt alle grupperne.

For more information:1950477648nn@gmail.com