Neuroprotektiv effekt af koreansk rød ginseng mod enkelt langvarig stress-induceret hukommelsessvækkelse og betændelse i rottehjernen forbundet med BDNF-ekspression

For mere information:ali.ma@wecistanche.com

Abstrakt

Baggrund: Posttraumatisk stresslidelse (PTSD) er en psykiatrisk sygdom, der udvikler sig efter udsættelse for en traumatisk hændelse og er en stressassocieret psykisk lidelse karakteriseret ved en ubalance af neuroinflammation. Koreansk rød ginseng (KRG) er et urtetilskud, der er kendt for at være involveret i en række farmakologiske aktiviteter. Vi havde til formål at undersøge virkningerne af KRG på neuroinflammation som en potentiel mekanisme involveret i enkelt forlænget stress (SPS), der påvirker negativthukommelsesdannelseog konsolidering og fører til kognitiv og rumlig svækkelse ved at regulere BDNF-signalering, synaptiske proteiner og aktiveringen af ​​NF-kB. Metoder: Vi analyserede de kognitive ogrumlig hukommelseog inflammatoriske cytokinniveauer under SPS-proceduren. SPS-modelrotter blev injiceret intraperitonealt med 20, 50 eller 100 mg/kg/dag KRG i 14 dage. Resultater: KRG-administration svækkede den kognitive ogrumlig hukommelseunderskud, såvel som den inflammatoriske reaktion i hippocampus forbundet med aktivering af NF-kB i hippocampus induceret af SPS. Ydermere svarede virkningerne af KRG til dem, der udøves af paroxetin. Derudover forbedrede KRG ekspressionen af ​​BDNF-mRNA og det synaptiske protein PSD-95 i hippocampus. Tilsammen viser disse resultater, at KRG udøverhukommelsesforbedrendehandlinger ved at regulere anti-inflammatoriske aktiviteter og NF-kB og neurotrofisk vej. Konklusion: Vores resultater tyder på, at KRG er en potentiel funktionel ingrediens til at beskytte modhukommelseunderskud i psykiske sygdomme, såsom PTSD.

Bombi Lee, Bongjun Sur, Seikwan Oh

Akupunktur og Meridian Science Research Center, College of Korean Medicine, Kyung Hee University, 02447, Seoul, Republikken Korea

Center for Converging Humanities, Kyung Hee University, 02447, Seoul, Republikken Korea c Institut for Molekylær Medicin og TIDRC, School of Medicine, Ewha Womans University, 07985, Seoul, Republikken Korea

1. Introduktion

Posttraumatisk stresslidelse (PTSD) er udseendet af påtrængende genoplevelser, undgåelse af påmindelser, negativ kognition og humør efter udsættelse for en alvorlig traumatisk begivenhed [1]. Omkring 50 procent af befolkningen er udsat for en eller flere alvorlige traumatiske hændelser i løbet af deres levetid, og omkring 7 procent udvikler PTSD [2]. PTSD diagnosticeres, når de vigtigste symptomer på PTSD varer ved i mere end 1 måned, eller der opstår alvorlig psykisk sygdom eller handicap, som forstyrrer normale sociale og professionelle aktiviteter [2]. På grund af de storstilede naturkatastrofer forårsaget af klimaændringer, den globale flygtningekrise, højintensiv stress på arbejdspladsen, trafikulykker, terrorangreb, seksuel vold og børnemisbrug, stiger forekomsten af ​​PTSD årligt [3]. Især er symptomer på PTSD hovedsageligt ledsaget af patologiske symptomer, såsom svær angst, depression og nedsat kognitiv funktion.hukommelsefungere,som forårsager neurologiske ændringer, herunder kognitive adfærdsmæssige og hjernefunktionelle ændringer [4].

Serotonin selektive genoptagelseshæmmere, inklusive antidepressiva, angstdæmpende og antikonvulsive lægemidler, er blevet ordineret for at lindre symptomer, såsom angst eller kognitiv svækkelse, forårsaget af PTSD, men disse lægemidler er advarende på grund af alvorlige bivirkninger og langsigtet stofafhængighed [5,6 ]. Derudover er disse lægemidler kun beregnet til at lindre symptomer og er ikke en grundlæggende kur.

Klik for at cistanche fordele og bivirkninger og Cistanche til hukommelse

Frygt- og angstbaseret traumatisk stress, såsom PTSD, forårsager neuroinflammation på grund af den kroniske stress-inducerede neurobiologiske respons og medieres hovedsageligt af proinflammatoriske cytokiner [7,8]. Faktisk akkumuleres høje koncentrationer af inflammatoriske signaler, herunder proinflammatoriske cytokiner i hippocampus hos dyr med PTSD[9]. Den pleiotrope og multifunktionelle karakter af cytokiner medierer afgørende inflammatoriske processer hos gnavere og mennesker og er kritisk involveret i reguleringen af ​​PTSD. Neuroinflammation fremkalder negative virkninger på kognitive oghukommelsesfunktioner[10]. Derfor bremser løsning af neuro-inflammation udviklingen afhukommelsessvækkelseog beskytter mod ændringer i hjernefunktionen hos patienter med PTSD [11,12]. Derfor har nyere undersøgelser identificeret neuroinflammation som en vigtig faktor bag PTSD, hvilket gør neuroinflammation til et vigtigt terapeutisk mål for behandling af PTSD[13). Derfor er et fald i hippocampus volumen og tæt placerede cytokinreceptorer almindeligvis observeret hos PTSD-patienter [14,15].

Derudover har nogle undersøgelser vist, at PTSD inducerer synaptisk tab og ændrer synaptisk plasticitet [16]. Desuden kan PTSD yderligere forringe neurotrofin-medieret signalering [17] Hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF) understøtter celleoverlevelse og øger synaptisk plasticitet ved at regulere inflammatoriske stoffer såsom proinflammatoriske cytokiner og ved at aktivere nuklear faktor kappa B(NF-xB) kaskade signalering [18]. Derfor spiller BDNF-signalering i hippocampus en vigtig rolle i PTSD neuropatologi [17].

Koreansk rød ginseng (KRG, Ginseng, Radix rubra) er en af ​​de mest udbredte urte-sundhedsfremmende lægemidler med forskellige virkninger, såsom myokardiebeskyttelse, vaskulær lindring og anti-stress [19] Især KRG er blevet anerkendt for dets mangfoldighed af fysiologiske og farmakologiske aktiviteter, herunder genopretning efter træthed, forbedret immunitet og forbedret blodgennemstrømning, samt antiinflammatoriske, antioxidative og forbedrede hukommelsesaktiviteter [20-22]. Saponinfraktionen af ​​KRG er effektiv til at forbedre scopolamin-induceret hukommelsesmangel hos rotter og forhindrer neurodegenerative lidelser, såsom Alzheimers sygdom (AD)[23].

Selvom mange undersøgelser har forsøgt at belyse de neurale mekanismer, der understøtter den hukommelsesforstærkende effekt af KRG, er effekten af ​​KRG på de adfærdsmæssige og neuroinflammatoriske reaktioner forårsaget af enkelt forlænget stress (SPS)-induceret hukommelsessvækkelse stadig dårligt forstået. Især om den antiinflammatoriske effekt af KRG er relateret til NF-xB-medierede inflammatoriske cytokiner, reguleringen af ​​BDNF eller synaptisk plasticitet, er ikke blevet bekræftet. Derfor undersøgte vi i denne undersøgelse de beskyttende virkninger af KRG på kognitiv og rumlig svækkelse i en PTSD-lignende psykiatrisk model ved at udsætte rotter for SPS.

2. Materialer og metoder

2.1. Dyr og KRG administration

Sprague-Dawley han(6-8 uger gamle; 220-250 g)rotter blev købt fra Samtako (Seoul, Korea). Dyreforsøgene blev udført til forvaltning af laboratoriedyr af Animal Care and Use Committee fra Kyung Hee University [KHUASP(SE)-21-268]. Rotterne blev opdelt i seks grupper: en kontrolgruppe, en SPS-kun gruppe, KRG-behandlingsgrupperne og en positiv kontrolgruppe. KRG-behandlingsgrupperne fik administreret KRG i koncentrationer på 20,50 eller 100 mg/kg i 14 dage ved intraperitoneal injektion (IP.), og det positive kontrollægemiddel paroxetinhydrochlorid (15 mg/kg., PAX, Sigma-Aldrich Chemical) Co. St. Louis, MO, USA) blev administreret. KRG blev leveret af Korean Ginseng Corp. (KT&G, Daejeon, Korea). I denne undersøgelse valgte vi intraperitoneal administration, som direkte og hurtigt kan bekræfte den farmakologiske effekt, i stedet for oral administration, hvor der skete ufuldstændig absorption i tarmen i lighed med den tidligere undersøgelse [19]. Den eksperimentelle tidsplan for al lægemiddeladministration, adfærdstestning og prøveudtagning er vist i fig. 1.

2.2. Enkelt langvarig stress

Som allerede kendt, er SPS en af ​​de mest pålidelige modeller af PTSD og er kendt for at gengive de vigtigste symptomer på PTSD [24]. Rotterne blev udsat for fastholdelsesstress i 2 timer og tvunget til at svømme i en vandtank i 20 minutter. En hvileperiode blev tilvejebragt for at tillade rotterne at komme sig i 15 minutter, og derefter blev rotterne udsat for isofluran, indtil de mistede bevidstheden. Disse procedurer blev kaldt SPS. Rotterne blev efterladt alene i 7 dage for yderligere at forstærke en PTSD-lignende tilstand.

2.3. Morris vandlabyrint (MWM) test

MWM-testen består af en cirkulær vandtank, en flugtplatform og et computerstyret videosporingssystem (ver. 2.5; PanLab Co. Barcelona, ​​Spanien). Tanken var lavet af cylindrisk plast med en diameter på 200 cm og en højde på 35 cm, og vægge og gulv blev malet hvide. Der var ingen mærker på tankens indervæg. Tanken blev fyldt med vand til en højde på 25 cm, og vandets temperatur blev holdt på 23-25 grader C. Vandet blev gjort uigennemsigtigt med hvid vandig maling, så flugtplatformen ikke var synlig for det blotte øje . Flugtplatformen var en gennemsigtig akrylcylinder med en diameter på 15 cm og en højde på 20 cm, og den øverste overflade var 1,5 cm under vandoverfladen. Videotrackeren bestod af et CCD-kamera installeret 2,5 m over vandtanken og en computer, og SMART-programmet (ver.2.5; PanLab) blev brugt til at spore og analysere forsøgsdyrenes adfærd. Visuelle signaler af forskellige modeller blev installeret rundt om tanken, og laboratoriemiljøet og forsøgslederens placering blev holdt konstant under forsøgsperioden, såsom forsøgsbordet, computeren og stolen. Under eksperimentet forblev forsøgslederen ét sted for at holde de rumlige signaler uden for labyrinten konstant. Labyrinten blev opdelt i kvadranter af nordøst, nordvest, sydøst og sydvest, og en flugtplatform blev installeret i midten af ​​den sydvestlige kvadrant. Dyrets startposition blev fastsat, og dette punkt blev markeret på ydersiden af ​​tanken.

Rotterne fik lov til at svømme frit i tanken under træning og klatre op på jagt efter skjult tilflugtssted alene. De rotter, der fandt flugtplatformen, fik lov til frit at observere deres omgivelser, mens de opholdt sig i shelteret i 10 s, og tiden til at nå flugtplatformen blev registreret. Rotter, der ikke kunne finde flugtplatformen inden for 180 s, blev ført til flugtplatformen af ​​forsøgslederen og blev derefter på flugtplatformen i 10 s for frit at observere omgivelserne, og tiden til at nå flugtplatformen blev registreret som 180 s. . En vedligeholdelsestest for rumlig hukommelse blev udført på dag 6 i MWM-eksperimentet. Rotterne i hver gruppe fik lov til at svømme frit i 60 s én gang i den samme tank, hvorfra flugtplatformen blev fjernet, for at finde flugtplatformen. og svømmestien blev sporet med videotrackeren og gemt i computeranalysesystemet.

2.4. Passiv undgåelsestest (PAT)

Undgåelsesboksen er en mørk sort akrylboks (30*30*30 cm) med et gittergulv og rustfri stålstænger (1 cm diameter) lagt ud med jævne mellemrum på gulvet, hvorigennem et elektrisk stød kan påføres på fodsålerne. Et gelænder (5×15 cm), der næsten ikke kan holde en rotte, blev installeret på ydervæggen af ​​forsiden af ​​kassen, og en lille skydedør (5×5 cm) blev installeret mellem rækværket og undvigelsesboksen. Et 50 W lys oplyste rotten og blev installeret 45 cm over rækværket. Rotterne blev akklimatiseret i 1 min i undgåelsesbax før eksperimentet (tilpasning). Derefter blev rotten taget ud, placeret på rækværket, og 50 W lyset oplyste rotten. Tilpasningsforsøget sluttede, da rotten gik ind i undvigelsesboksen (optagelsestest). Rotten blev placeret på rækværket igen, og rotten kom ind i undvigelsesboksen. Der blev samtidig påført et elektrisk stød på 0,5 mA i 3 s på fodsålerne (indlæring). Rotten blev straks sat tilbage på rækværket, og tiden indtil rotten kom ind i undvigelsesboksen blev målt (præ-test). Rotten husker det elektriske stød og forsøger at komme ind i den mørke rumkasse. Efter 24 timer uden elektrisk stød blev rotten placeret på rækværket, og tiden blev målt, indtil den kom ind i undgåelsesboksen (retentionstest). I både optagelses- og retentionstesten blev opholdstiden på gelænderet fra rottens højrisikorækværk til ind i den mørke rumkasse registreret.

2.5. Open field test (OFT)

De følelsesmæssige adfærdsmønstre hos forsøgsdyrene blev observeret i OFT. Denne test blev udført dagen før MWM-testen, og følgende enheder blev fremstillet til OFT. OFT'en brugte en sort trækasse, der målte 60×60×30 cm. En glødepære (60 W) blev installeret ca. 2,5 m over midten af ​​feltet, og midten var lysere end omgivelserne og advarede derved rotterne. Alle test blev udført inden for 3 timer i løbet af natcwcle, som er aktivitetscyklussen for rotter, og eksponeringstiden var 5 min. Variablerne målt under eksponeringen på 5 minutter er som følger. Afstanden, der passerede gennem feltet i 5 min, blev målt.

2.6. Kontekstuel frygtkonditionering (CFC)

CFC'en blev udført med en separat gruppe rotter, der ikke gennemgik MWM-testen (n {{0}} for hver gruppe). CFC-testen blev udført som en metode til at evaluere frygtresponsen hos rotter. Rotter blev akklimatiseret til et konditioneret kammer (CS, hørbar alarm) i 5 minutter, derefter genudsat for det samme kammer og udsat for et enkelt elektrisk fodchok (USA, 0,5 mA). Efter 24 timer blev rotter kortvarigt genudsat (5 min) for CS. Rotter blev genudsat for toneaktivering (CS) i samme kammer uden elektrisk fodchok for at stimulere frygthukommelsen. Når rotter genudsættes for det samme kammer, huskede rotter, hentede og konsoliderer frygtminder, hvilket resulterer i en frysende reaktion.

2.7.Enzym-linked immunoassay analyse af inflammatorisk mediator og NF-xB protein niveauer

Rotterne blev aflivet umiddelbart efter adfærdstesten, og inflammatoriske cytokinniveauer blev målt i hippocampus ved hjælp af enzymbundne immunosorbent-assays (ELISA'er). For at forhindre nedbrydning af ustabile inflammatoriske markører blev hippocampus adskilt og opbevaret ved -80 grad C indtil analyse. Hippocampus hjernevæv blev homogeniseret på is under anvendelse af en Polytron-homogenisator i 1 x PBS, pH 7,4 indeholdende en proteaseinhibitorcocktail. Lysatet blev opsamlet og centrifugeret ved 10,000 rpm i 10-15 min., og supernatanten blev opsamlet og kvantificeret for cytokiner. De inflammatoriske cytokiner(ⅡL-1.L-4. IL-6.IL-8.IL-12. og TNF-z)- og NF-xB-niveauer i hippocampus blev kvantificeret ved hjælp af kommercielt tilgængelige ELISA-sæt i henhold til producentens instruktioner (Abcam, Cambridge , MA, USA, og Cell Signaling Technology, Danvers, MA, USA). Alle prøver blev evalueret i tre eksemplarer. En 50 ul alikvot af substratopløsningen blev tilsat til hver brønd i 20 minutter for at inducere farveudvikling, og derefter blev mængderne af proinflammatoriske cytokiner og NF-xB-proteinet målt ved 450 nm under anvendelse af en ELISA-læser.

2.8. Total RNA-isolering og RT-PCR-analyse

Den omvendte transkription-polymerase-kædereaktion (RT-PCR)-assay blev udført for at bekræfte ændringer i BDNF og tropomyosin-relateret kinase B (TrkB) mRNA. Trizol (Sigma-Aldrich) blev brugt til at isolere total hjerne-RNA. Totalt RNA blev syntetiseret til cDNA under anvendelse af revers transkriptase (Takara Bio, Otsu, Japan) reaktionen. At analysere ekspressionsniveauerne af BDNF og TrkB i cDNA'et. PCR-forsøg blev udført under anvendelse af hver primer. Glyceraldehyd-3-phosphatdehydrogenase(GAPDH)-primeren blev anvendt på samme måde som en intern standard.

2.9. Western blot

Totalt protein blev ekstraheret fra hjernen for at undersøge p-PSD95-proteinet til stede i hippocampus. Hippocampus blev homogeniseret i en lysisbuffer indeholdende en phosphatase-inhibitor og en proteaseinhibitor (CyQUANT; Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Proteinkoncentrationen blev målt under anvendelse af et Bio-Rad kolorimetrisk proteinassay-kit (Bio-Rad Laboratories, Inc, Hercules, CA, USA). Efter at have reageret med muse-p-PSD95-antistof (1:500, Cell Signaling Technology) blev et sekundært antistof konjugeret med peroxidase (HRP-konjugeret gede-anti-muse-IgG; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA) tilføjet. Et kemiluminescerende kit (Super Signal West Pico; Pierce, Rockford, IL, USA) blev brugt til at bekræfte proteinet behandlet på membranen. Proteinindholdet blev analyseret ved hjælp af et forbedret kemiluminescensdetektionssystem (Santa Cruz Biotechnology) og en tæthedsmålingsmetode.

2.10. Statistisk analyse

Data er udtrykt som middelværdi og ± standardfejl. Dataanalysen blev udført med SPSS 13.0software (SPSS Inc, Chicago, USA). Elevens t-test blev anvendt til at evaluere ændringen i kropsvægt, og individuelle sammenligninger blev foretaget ved hjælp af envejs-variansanalyse (ANOVA) og Tukeys post-hoc test for at evaluere ændringerne i adfærdsmålingerne og cytokinprofilen. En p-værdi<0.05 was="" considered="">

3. Resultater

3.1. Reduktionen af ​​kropsvægt hos enkelte langvarige stress-inducerede rotter

Vi målte kropsvægten af ​​alle rotter i 14 dage, og de normale rotter tog på i kropsvægt over tid (fig. 2). Imidlertid faldt kropsvægten over tid i den SPS-inducerede traumatiske stress-gruppe (SPS-gruppe; p<><0.01, and=""><0.001). however,="" in="" the="" krg-administered="" group,="" there="" was="" no="" significant="" difference="" between="" body="" weight="" compared="" to="" the="" sps="" group="" for="" 14="" days.="" however,="" the="" differences="" in="" the="" body="" weights="" were="" not="" related="" to="" sps-induced="" memory="" impairment.="" nevertheless,="" as="" body="" weight="" is="" an="" important="" indicator="" of="" physiological="" health,="" and="" bodyweight="" deceased="" in="" the="" sps-induced="" rats,="" the="" rats="" were="" judged="" to="" have="" received="" sufficient="" traumatic="">

3.2. Koreansk rød ginseng forbedrer svækkelsen af ​​kognitiv og rumlig hukommelse hos enkelte langvarige stress-inducerede rotter

Fig. 3 viser resultaterne af MWM udført for at bestemme, hvordan KRG påvirkede kognitiv funktion og indlærings- og hukommelsesevner i SPS-dyremodellen. Forskellen mellem grupperne var signifikant på dag 5 af træningen [F(5,33)= 4.124, p.<0.01(fig. 3a).="" the="" ability="" of="" the="" normal="" rats="" to="" find="" the="" hidden="" platform="" improved="" daily="" during="" the="" 5-day="" training="" phase="" (acquisition="" phase).="" however,="" the="" sps="" group="" spent="" more="" time="" looking="" for="" the="" hidden="" platform="" during="" the="" training="" phase="" than="" the="" saline-treated="" normal="" (sal)group="">< 0.05="" on="" day="" 5).="" as="" a="" result="" of="" analyzing="" the="" main="" effect="" of="" this="" difference="" by="" tukey's="" post="" hottest,="" the="" escape="" latency="" of="" the="" 100="" mg/kg="" krg-administered="" dose="" group="" was="" significantly="" shorter="" than="" that="" of="" the="" sps="" group=""><0.05 on="" day="" 5).="" the="" mwm="" results="" showed="" that="" the="" sps="" group="" delayed="" learning="" early="" in="" the="" training="" phase,="" particularly="" from="" the="" first="" day="" of="" the="" learning="" session,="" and="" that="" the="" learning="" delay="" caused="" by="" this="" sps="" procedure="" was="" suppressed="" by="" krg.="" the="" average="" swimming="" speed="" was="" not="" different="" between="" the="" groups(fig.="">

Retentionstesten indikerede signifikante ændringer i ydeevnen af ​​alle rotter. Især normale rotter var yderst effektive i alle aspekter af den rumlige hukommelsestesten. Imidlertid udviste rotter udsat for SPS svækket rumlig hukommelse (fig. 3C-F). Imidlertid tilbragte gruppen, der fik 100 mg/kg KRG, en signifikant øget tid i målområdet sammenlignet med SPS-gruppen (p.<0.05). in="" addition,="" the="" number="" of="" entries="" into="" the="" target="" area="" increased="" significantly="" (p="" <="" 0.05).="" impairments="" in="" learning="" and="" memory="" were="" observed="" in="" the="" sps="" group="" during="" the="" mwm="" experiment,="" and="" these="" learning="" and="" memory="" impairments="" were="" pre-vented="" by="" administrating="" krg="" for="" 2="">

For at bekræfte, om KRG genopretter hukommelsessvækkelse, blev KRG administreret til rotter med hukommelsessvigt induceret af SPS, og deres hukommelsesfunktion blev undersøgt af PAT (fig. 4A og B). Som et resultat var hukommelsesydelsen ikke forskellig mellem grupperne. Med andre ord var ingen af ​​rotterne kognitivt svækket under erhvervelsesforsøgene uden elektrisk stimulation. Efter 24 timer viste retentionstesten imidlertid, at SAL-gruppen havde bedre passiv undgåelsesindlæring end SPS-gruppen (p<0.05). the="" rats="" in="" the="" sps+="" krg100="" group="" showed="" an="" increased="" latency="" to="" enter="" the="" dark="" compartment="" for="" retention="" compared="" to="" the="" sps="" group,="" although="" this="" result="" was="" only="" marginally="" significant="" (p="" ¼="" 0.061).="" as="" the="" effect="" of="" the="" sps="" procedure="" or="" drug="" administration="" may="" be="" delayed="" by="" changing="" the="" locomotor="" activity="" of="" the="" animal,="" we="" examined="" the="" locomotor="" activity="" of="" animals="" in="" an="" environment="" similar="" to="" the="" breeding="" conditions="" as="" several="" behavior="" types.="" as="" a="" result="" of="" behavioral="" analysis,="" all="" other="" observed="" behaviors="" were="" not="" affected="" by="" traumatic="" stress="" or="" krg="" administration="" (fig.="">

3.3. Koreansk rød ginseng forbedrer den svækkede frygthukommelse hos enkelte langvarige stress-inducerede rotter

Frysningsadfærd gennem konditionstræning stiger hos rotter med PTSD på grund af SPS. Rotters fryseadfærd blev målt ved at genudsætte dem for konteksten, når CFC blev induceret til at evaluere effekten af ​​KRG. Fryseadfærden blev målt ved eksponering i 5 minutter under CFC (fig. 4D og E). Post-hoc-testen viste, at frysetiden var signifikant længere i SPS-gruppen end i SAL-gruppen (p < 0.01="" på="" henholdsvis="" dag="" 7="" og="" 14).="" indgivelse="" af="" 100="" mg/kg="" krg="" på="" dag="" 14="" forkortede="" imidlertid="" frysetiden="" signifikant="" sammenlignet="" med="" sps-gruppen="" (p=""><>

3.4. Koreansk rød ginseng reducerer de pro-inflammatoriske cytokiner og øger anti-inflammatoriske cytokiner i hippocampus hos rotter behandlet med enkelt langvarig stress

Fig. 5-AF viser resultaterne af indgivelse af KRG på ekspressionen af ​​inflammatoriske cytokiner i hippocampusvæv ved ELISA. Proinflammatoriske cytokiner (IL-1b, IL-6 og IL-8) steg i SPS-gruppen (p < 0.05="" og="" p="">< 0.001),="" hvorimod="" og="" antiinflammatoriske="" cytokiner="" (il-12)="" faldt="" (p="">< 0,01).="" imidlertid="" svækkede="" administration="" af="" krg="" (100="" mg/kg)="" signifikant="" stigningen="" i="" niveauerne="" af="" de="" pro-inflammatoriske="" markører="" il-6="" og="" il-8="" i="" hippocampus="" induceret="" af="" sps="" (hhv.="" p="">< 0,05).="" derudover="" svækkede="" administration="" af="" krg="" (100="" mg/kg)="" signifikant="" faldet="" i="" den="" antiinflammatoriske="" markør="" il-12="" i="" hippocampus="" ved="" sps="" (p=""><>

3.5. Koreansk rød ginseng reducerer aktivering af NF-kB i hippocampus hos rotter behandlet med enkelt langvarig stress

Fig. 5G viser resultaterne af indgivelse af KRG på NF-kB-niveauet i hippocampusvæv ved ELISA. En signifikant stigning i NF-kB-niveau blev observeret i hippocampus i SPS-gruppen sammenlignet med SAL-gruppen (p < 0.01).="" krg="" (100="" mg/kg)="" svækkede="" imidlertid="" signifikant="" stigningen="" i="" nf-kb-niveauer="" i="" hippocampus="" induceret="" af="" sps="" (p=""><>

3.6. Koreansk rød ginseng øger ekspressionen af ​​BDNF mRNA'er i hippocampus hos rotter behandlet med enkelt langvarig stress

BDNF- og TrkB-mRNA-niveauer blev undersøgt efter SPS- og KRG-administration ved anvendelse af PCR-analyse (fig. 6A). BDNF-mRNA faldt signifikant i SPS-gruppen sammenlignet med SAL-gruppen (p < 0.05).="" men="" i="" gruppen,="" der="" blev="" udsat="" for="" den="" gentagne="" krg-forbehandling,="" steg="" bdnf-mrna="" signifikant="" sammenlignet="" med="" sps-gruppen="" (252,51="" procent=""><0.05). also,="" trkb="" mrna="" level="" in="" the="" sps="" group="" decreased="" compared="" to="" the="" sal="" group,="" although="" this="" result="" was="" only="" marginally="" significant(p="0.062)." unfortunately,="" there="" was="" no="" difference="" in="" trkb="" mrna="" in="" all="">

3.7. Koreansk rød ginseng fremmer syntesen af ​​det PSD-95 synaptiske protein i hippocampus hos rotter behandlet med enkelt langvarig stress

Vi målte den postsynaptiske vesikelmarkør PSD -95, som er involveret i at forbedre rumlig og kognitiv hukommelse ved at forbedre synaptisk plasticitet. Som et resultat faldt PSD-95-proteinniveauet i SPS-gruppen sammenlignet med SAL-gruppen, selvom dette resultat kun var marginalt signifikant (p= 0.482). KRG-behandlingen øgede også PSD-95-proteinniveauet sammenlignet med SPS-gruppen, selvom dette resultat kun var marginalt signifikant (p =0.094).

4. Diskussion

Vores undersøgelse viste, at SPS påvirker kognitiv funktion, herunder indlæring og hukommelse, og at SPS øgede NF-xB-medierede inflammatoriske cytokiner og nedsatte reguleringen af ​​BDNF og det synaptiske plasticitetsprotein, PSD-95 i hippocampus. Imidlertid reducerede administration af KRG betinget frygthukommelse, forbedrede indlæring og hukommelsessvækkelser, hæmmede produktionen af ​​pro-inflammatoriske cytokiner og øgede produktionen af ​​anti-inflammatoriske cytokiner i SPS-inducerede rotter. Derudover fremmede KRG-behandlingen BDNF-niveauer og genoprettede PSD-95-ekspression, et synaptisk protein lokaliseret i hippocampus. Disse resultater indikerer, at administration af KRG signifikant lindrede den kognitive dysfunktion forårsaget af SPS gennem regulering af NF-kB- og BDNF-systemerne, og kunne tjene som et effektivt antiinflammatorisk og potentielt neurobeskyttende middel.

Vi undersøgte den dosisafhængige effekt af KRG for at bekræfte optimal effektivitet. Vi valgte en dosis på 100 mg/kg. Denne dosis er allerede bevist effektiv i mange undersøgelser [21]. Adskillige undersøgelser har vist, at KRG forbedrer hukommelsen hos patienter med neurodegenerative hukommelsesforstyrrelser, såsom AD [25], D-galactose-induceret aldring [26] og LPS-modellen [27] Derudover reducerer KRG stigningen i serum kortikosteronniveauer forårsaget af stress [19]. Derfor bekræfter vores resultater, at KRG forhindrede adfærdsændringer efter PTSD-induceret hukommelsessvækkelse og kognitiv dysfunktion, svarende til en tidligere undersøgelse [19].

I denne undersøgelse gennemførte vi PAT- og MWM-testene, som er to forskellige typer hukommelsestest. Vores undersøgelse viste, at SPS alvorligt svækkede hukommelsesretention ved signifikant at forkorte step-through latens på retentionsforsøget af PAT. Imidlertid genoprettede administration af KRG betydeligt hukommelsesopbevaring og hukommelseshentningsevne ved at forlænge step-through latens. Derudover viste de SPS-inducerede rotter betydeligt længere flugtforsinkelser for at nå platformen og udviste dårlig rumlig læringsydelse [28). SPS førte til svækket hukommelseskonsolidering og genfinding på retentionstesten [28]. Administrationen af ​​KRG forkortede imidlertid escape latency, hvilket resulterede i korte escape distancer på den rumlige indlæringstesten. Derudover forbedrede administration af KRG indlæringshastigheden og hukommelseskonsolideringsevnen ved at forbedre krydsningstider og målafstande omkring målkvadranten på det rumlige probeforsøg. Vores resultater tyder på, at KRG signifikant forbedrede de alvorlige hukommelses- og genfindingsbesvær forårsaget af SPS-proceduren. Da der ikke blev observeret nogen forskel mellem grupperne på OFT, som måler mængden af ​​lokomotorisk aktivitet, påvirkede KRG ikke motoriske funktionsabnormiteter eller forbedring af motorisk ydeevne. Forkortelsen af ​​den tid, det tog at nå platformen efter indgivelse af KRG, skyldtes forbedret hukommelsessvækkelse, ikke en forbedring af rotternes lokomotoriske aktivitet. Administration af KRG lindrede også frygthukommelsen forårsaget af SPS.

Inflammatoriske storme er en vigtig faktor, der fører til kognitiv og rumlig hukommelsessvækkelse [29]. Mange undersøgelser har vist, at en hurtig og vedvarende inflammatorisk respons ødelægger hukommelsesnetværket, øger produktionen af ​​inflammatoriske cytokiner og ændrer proteinekspression, hvilket fører til neurodegenerative sygdomme, såsom AD og Parkinsons sygdom [13,30]. Derfor svækkede den inflammatoriske storm forårsaget af SPS-dyremodellen kognitive og hukommelsesfunktioner, og undertrykkelse af den inflammatoriske storm undertrykker svækkelsen af ​​hukommelsesfunktionen [31]. I vores undersøgelse steg udskillelsen af ​​pro-inflammatoriske cytokiner (IL-1b, IL-6 og IL-8) ​​og sekretionen af ​​de antiinflammatoriske cytokiner (IL{{10 }}) faldt i hippocampus i en dyremodel induceret af SPS, hvilket resulterede i alvorlige kognitive underskud. Imidlertid reducerede administration af KRG overproduktionen af ​​pro-inflammatoriske cytokiner og undertrykte faldet af anti-inflammatoriske cytokiner i hippocampus induceret af SPS. Disse antiinflammatoriske reaktioner forbedrer neuroinflammation ved at hæmme aktiveringen af ​​NF-kB-vejen i hippocampus. KRG beskyttet mod hukommelsesskader og neuroinflammation forårsaget af SPS ved at aktivere NF-kB-vejen. Disse resultater tyder på, at KRG signifikant svækkede adfærdsændringerne fra de SPS-inducerede kognitive forstyrrelser ved at hæmme neuroinflammation og aktivere pro- og antiinflammatoriske cytokiner og NF-kB-vejen.

BDNF er et vidt udbredt signalprotein i centralnervesystemet [32]. BDNF fremmer overlevelse, vækst, differentiering og udvikling af neuroner og spiller en vigtig rolle i neuronal struktur og synaptisk plasticitet [32]. BDNF aktiverer NF-kB-signaleringskaskaden for at regulere inflammatoriske stoffer, såsom inflammatoriske cytokiner, for at inducere celleoverlevelse og for at øge synaptisk plasticitet ved at aktivere mTOR-vejen gennem regulering af Akt- og ERK-signalerne [33]. Derfor spiller BDNF-signalering i hippocampus en vigtig rolle i den neuropatologiske mekanisme af PTSD [34]. BDNF er en vigtig mediator mellem kognitiv svækkelse og neuroinflammation, og modulering af BDNF-signalering kan være en vigtig måde at regulere neuroinflammation og kognitiv funktion hos stressskadede rotter [35]. Mange undersøgelser har vist, at neuroinflammation nedsætter BDNF-niveauet i hippocampus [36]. Neuroinflammation forårsaget af SPS ændrer synaptisk plasticitet ved at nedregulere BDNF-TrkB-vejen [37]. Vores resultater viser, at SPS reducerede ekspressionen af ​​BDNF-mRNA relateret til hukommelsessvækkelse og nedregulerede ekspressionen af ​​PSD-95 hos rotterne. KRG hæmmede imidlertid faldet i BDNF-mRNA-ekspression og opregulerede ekspressionsniveauet af PSD-95 i hippocampus induceret af SPS.

Derfor forbedrede administration af KRG kognitive funktioner og evner, såsom indlæringstilegnelse, hukommelseskonsolidering og forsvinden af ​​frygthukommelse i den SPS-inducerede hukommelsessvækkelse dyremodel ved at regulere BDNF-signalering, synaptiske proteiner og NF-kB-aktivering. Vores resultater tyder på, at KRG er en nyttig alternativ behandling for traumatiske stress-relaterede kognitive dysfunktioner, såsom dem der opstår under PTSD. Derudover er der behov for yderligere at udforske de forebyggende virkninger af KRG på at forbedre hukommelsen og dens grundlæggende mekanismer i fremtiden.

Referencer

[1] Ceremuga TE, Shellabarger P, Persson T, Fanning M, Galey P, Robinson D, Bertsch S, Ceremuga GA, Bentley M. Effekter af tetrahydropalmatin på posttraumatisk stressforstyrrelse-inducerede ændringer i rottehjernegenekspression. J Integr Neurosci 2013;12:513e28.

[2] Kessler RC. Posttraumatisk stresslidelse: byrden for individet og samfundet. J Clin Psychiatr 2000;61:4e12.

[3] Hopper JW, Frewen PA, van der Kolk BA, Lanius RA. Neurale korrelater af genoplevelse, undgåelse og dissociation i PTSD: symptomdimensioner og følelsesdysregulering som svar på script-drevet traumebilleder. J Traumastress 2007;20:713e25.

[4] Leskin LP, White PM. Opmærksomhedsnetværk afslører eksekutiv funktionsmangel ved posttraumatisk stresslidelse. Neuropsychology 007;21:275-284.

[5] Han F, Xiao B, Wen L, Shi Y. Effekter af fluoxetin på amygdala og hippocampus efter administration af enkelt langvarig stress til Wistar-hanrotter: in vivo protonmagnetisk resonansspektroskopi. Psychiatr Res 2015;232:154e61.

[6] Takahashi T, Morinobu S, Iwamoto Y, Yamawaki S. Effekt af paroxetin på øget kontekstuel frygt induceret af enkelt langvarig stress hos rotter. Psykofarmakologi 2006;189:165e73.

[7] Ebenezer PJ, Wilson CB, Wilson LD, Nair AR, Francis J. De antiinflammatoriske virkninger af blåbær i en dyremodel for posttraumatisk stresslidelse (PTSD). PLoS One 2016;11:e0160923.

[8] Wang SC, Lin CC, Chen CC, Tzeng NS, Liu YP. Effekter af oxytocin på frygthukommelse og neuroinflation i en gnavermodel af posttraumatisk stresslidelse. Int J Mol Sci 2018;19:3848 [Anmeldelse].

[9] Ebenezer PJ, Wilson CB, Wilson LD, Nair AR. De antiinflammatoriske virkninger af blåbær i en dyremodel for posttraumatisk stresslidelse (PTSD). PloS One 2016;11:e0160923.

[10] Wang SC, Lin CC, Chen CC, Tzeng NS, Liu YP. Effekter af oxytocin på frygthukommelse og neuroinflammation i en gnavermodel af posttraumatisk stresslidelse. Int J Mol Sci 2018a;19:3848e58.

[11] Lai S, Wu G, Jiang Z. Glycyrrhizinbehandling letter udryddelse af betingede frygtreaktioner efter enkelt langvarig stresseksponering hos rotter. Cell Physiol Biochem 2018;45:2529e39.

[12] Liu M, Xie J, Sun Y. TLR4/MyD88/NF-kappaB-medieret inflammation bidrager til hjertedysfunktion hos rotter med PTSD. Cell Mol Neurobiol 2020;40: 1029e35.

[13] Cunningham C, Hennessy E. Co-morbiditet og systemisk inflammation som drivkræfter for kognitiv tilbagegang: nye eksperimentelle modeller, der vedtager et bredere paradigme inden for demensforskning. Alzheimers Res Ther 2015;7:33e40.

[14] Li XM, Han F, Liu DJ, Shi YX. Enkelt forlænget stress-induceret mitokondrieafhængig apoptose i hippocampus i rottemodellen for posttraumatisk stresslidelse. J Chem Neuroanat 2010;40:248e55.

[15] Wang W, Wang R, Xu J, Qin X, Jiang H, Khalid A, Liu D, Pan F, Ho CSH, Ho RCM. Minocyclin dæmper stress-inducerede adfærdsændringer via dets anti-inflammatoriske virkninger i en dyremodel for posttraumatisk stresslidelse. Front Psychiatr 2018b;9:558e68.

[16] Oh JY, Kim YK, Kim SN, Lee B, Jang JH, Kwon S, Park HJ. Akupunktur modulerer stressrespons ved hjælp af mTOR-signalvejen i en posttraumatisk stresslidelsesmodel med rotter. Sci Rep 2018;8:11864e74.

[17] Li M, Xie Y, Niu K, Li K. Elektroakupunktur forbedrer posttraumatisk stresslidelse hos rotter via en mekanisme, der involverer BDNF-TrkB-signalvejen. Cell Mol Biol 2020;66:165e70.

[18] Dias L, Lopes CR, Gonçalves FQ, Nunes A, Pochmann D, Machado NJ, Tom e AR, Agostinho P, Cunha RA. Krydstale mellem ATP-P 2X7 og adenosin A 2A-receptorer, der kontrollerer neuroinflammation hos rotter, der er udsat for gentagen tilbageholdenhedsstress. Front Cell Neurosci 2021;1:639322e63932.

[19] Lee B, Sur B, Lee H, Oh S. Koreansk rød ginseng forhindrer posttraumatisk stresslidelse-udløst depressionslignende adfærd hos rotter via aktivering af det serotonerge system. J Ginseng Res 2020;44:644e54.

[20] Kim S, Lee Y, Cho J. Koreansk rød ginsengekstrakt udviser neurobeskyttende virkninger gennem hæmning af apoptotisk celledød. Biol Pharm Bull 2014;37: 938e46.

[21] Lee J, Cho JY, Kim WK. Anti-inflammationseffekt af motion og koreansk rød ginseng hos aldrende modelrotter med diætinduceret åreforkalkning. Nutr Res Pract 2014;8:284e91.

[22] Park JK, Shim JY, Cho AR, Cho MR, Lee YJ. Koreansk rød ginseng beskytter mod mitokondrieskader og intracellulær inflammation i en dyremodel af type 2 diabetes mellitus. J Med Food 2018;21:544e50.

[23] Jin SH, Park JK, Nam KY, Park SN, Jung NP. Koreanske røde ginseng saponiner med lave forhold mellem protopanaxadiol og protopanaxatriol saponin forbedrer scopolamin-induceret indlæringsvanskeligheder og rumlig arbejdshukommelse hos mus. J Ethnopharmacol 1999;66:123e9.

[24] Serova LI, Laukova M, Alaluf LG, Pucillo L, Sabban EL. Intranasalt neuropeptid Y reverserer angst og depressiv-lignende adfærd svækket af en enkelt langvarig stress-PTSD-model. Eur Neuropsychopharmacol 2014;24:142e7.

[25] Lee S, Youn K, Jun M. Hovedforbindelser af rød ginsengolie dæmper Abeta(25- 35)-induceret neuronal apoptose og inflammation ved at modulere MAPK/NF kappaB-vejen. Madfunktion 2018;9:4122e34.

[26] Park S, Kim CS, Min J, Lee SH, Jung YS. En kost med højt fedtindhold øger oxidativ nyreskade og proteinglykering i D-galactose-inducerede aldrende rotter og dets forebyggelse af koreansk rød ginseng. J Nutr Sci Vitaminol 2014;60:159e66.

[27] Sun K, Wang CS, Guo J, Horie Y, Fang SP, Wang F, Liu YY, Liu LY, Yang JY, Fan JY, Han JY. Beskyttende virkninger af ginsenosid Rb1, ginsenosid Rg1 og notoginsenosid R1 på lipopolysaccharid-induceret mikrocirkulatorisk forstyrrelse rotte mesenteri. Life Sci 2007;81:509e18.

[28] Lee B, Hong R, Lim P, Cho D, Yeom M, Lee S, Kang KS, Lee SC, Shim I, Lee H, Hahm DH. Etanolekstraktet af Aralia continental forbedrer kognitive underskud via modifikationer af BDNF-ekspression og antiinflammatoriske virkninger i en rottemodel for posttraumatisk stresslidelse. BMC Compl Alternative Med 2019;19:11e20.

[29] Hajipour S, Farbood Y, Gharib-Naseri MK, Goudarzi G, Rashno M, Maleki H, Bakhtiari N, Ansari A, Khoshnam SE, Dianat M, Sarkaki B, Sarkaki A. Eksponering for støvede partikler i omgivelserne forringer den rumlige hukommelse og hippocampus LTP ved at øge hjernebetændelse og oxidativt stress hos rotter. Life Sci 2020;242:117210e20.

[30] Olsson A, Csajbok L, Ost M, H€ Hoglund K, Nylen K, Rosengren L, Nellgård B, Blennow K. Markant stigning af beta-amyloid(1-42) og amyloid precursorprotein i ventrikulær cerebrospinalvæske efter alvorlig traumatisk hjerneskade. J Neurol 2004;251:870e6.

[31] Gong QH, Pan LL, Liu XH, Wang Q, Huang H, Zhu YZ. S-propargyl-cystein (ZYZ-802), en svovlholdig aminosyre, dæmper beta-amyloid-inducerede kognitive underskud og pro-inflammatorisk respons: involvering af ERK1/2 og NF-kB pathway i rotter. Aminosyrer 2011;40:601e10. [32] Yamada K, Mizuno M, Nabeshima T. Rolle for hjerneafledt neurotrofisk faktor i indlæring og hukommelse. Life Sci 2002;70:735e44.

[33] Multi A, Ma S, Zhang H, Ren B, Zhao B, Wang L, Liu X, Zhao T, Kamanova S, Sair AT, Liu Z, Liu X. Havtornsflavonoider afhjælper højt fedtindhold og højt fructoseindhold diæt-induceret kognitiv svækkelse ved at hæmme insulinresistens og neuroinflammation. J Agric Food Chem 2020;68:5835e46.

[34] Ni L, Xu Y, Dong S, Kong Y, Wang H, Lu G, Wang Y, Li Q, Li C, Du Z, Sun H, Sun L. HCN1-ionkanalens potentielle rolle og BDNF- mTOR-signalveje og synaptisk transmission til lindring af PTSD. Transl Psykiatri 2020;10:101e10.

[35] Barrientos RM, Sprunger DB, Campeau S, Watkins LR, Rudy JW, Maier SF. BDNF-mRNA-ekspression i rottehippocampus efter kontekstuel læring blokeres af intrahippocampal IL-1 beta-administration. J Neuroimmunol 2004;155:119e26.

[36] Guan Z, Fang J. Perifer immunaktivering af lipopolysaccharid reducerer neurotrofiner i cortex og hippocampus hos rotter. Brain Behav Immun 2006;20:64e71.

[37] Ji LL, Peng JB, Fu CH, Cao D, Li D, Tong L, Wang ZY. Aktivering af Sigma-1-receptoren forbedrer angstlignende adfærd og kognitive svækkelser i en rottemodel for posttraumatisk stresslidelse. Behav Brain Res 2016;311: 408e15.