Efectul neuroprotector al ginsengului roșu coreean împotriva tulburărilor de memorie și a inflamației în creierul șobolanului asociate cu expresia BDNF indusă de stres.

Pentru mai multe informatii:ali.ma@wecistanche.com

Abstract

Context: Tulburarea de stres posttraumatic (PTSD) este o boală psihiatrică care se dezvoltă în urma expunerii la un eveniment traumatic și este o tulburare psihică asociată stresului, caracterizată printr-un dezechilibru al neuroinflamației. Ginsengul roșu coreean (KRG) este un supliment pe bază de plante despre care se știe că este implicat într-o varietate de activități farmacologice. Ne-am propus să investigăm efectele KRG asupra neuroinflamației ca un mecanism potențial implicat în stresul unic prelungit (SPS) care influențează negativformarea memorieiși consolidare și duce la afectarea cognitivă și spațială prin reglarea semnalizării BDNF, proteinelor sinaptice și activarea NF-kB. Metode: Am analizat cognitiv șimemorie spațialăși nivelurile de citokine inflamatorii în timpul procedurii SPS. Șobolanii model SPS au fost injectați intraperitoneal cu 20, 50 sau 100 mg/kg/zi KRG timp de 14 zile. Rezultate: Administrarea KRG a atenuat semnificativ cognitive șimemorie spațialădeficite, precum și reacția inflamatorie în hipocamp asociată cu activarea NF-kB în hipocamp indusă de SPS. Mai mult, efectele KRG au fost echivalente cu cele exercitate de paroxetină. În plus, KRG a îmbunătățit expresia ARNm BDNF și a proteinei sinaptice PSD-95 în hipocamp. Luate împreună, aceste constatări demonstrează că KRG exercităimbunatatirea memorieiacțiuni prin reglarea activităților antiinflamatorii și a căii NF-kB și neurotrofice. Concluzie: Descoperirile noastre sugerează că KRG este un potențial ingredient funcțional pentru protecție împotrivamemoriedeficite în boli mintale, cum ar fi PTSD.

Bombi Lee, Bongjun Sur, Seikwan Oh

Centrul de Cercetare în Acupunctură și Știință Meridian, Colegiul de Medicină Coreeană, Universitatea Kyung Hee, 02447, Seul, Republica Coreea

Center for Converging Humanities, Kyung Hee University, 02447, Seoul, Republica Coreea c Departamentul de Medicină Moleculară și TIDRC, Școala de Medicină, Ewha Womans University, 07985, Seul, Republica Coreea

1. Introducere

Tulburarea de stres post-traumatic (PTSD) este apariția re-experiențelor intruzive, evitarea mementourilor, cogniția negativă și starea de spirit după expunerea la un eveniment traumatic sever [1]. Aproximativ 50% din populație este expusă la unul sau mai multe evenimente traumatice severe în timpul vieții și aproximativ 7% dezvoltă PTSD [2]. PTSD este diagnosticat atunci când principalele simptome ale PTSD persistă mai mult de 1 lună, sau apare o boală sau dizabilitate psihologică severă, care interferează cu activitățile sociale și profesionale normale [2]. Datorită dezastrelor naturale pe scară largă cauzate de schimbările climatice, criza globală a refugiaților, stresul de mare intensitate la locul de muncă, accidentele de circulație, atacurile teroriste, violența sexuală și abuzul asupra copiilor, rata de incidență a PTSD crește anual [3]. În special, simptomele PTSD sunt în principal însoțite de simptome patologice, cum ar fi anxietate severă, depresie și tulburări cognitive.memoriefuncţie,care provoacă modificări neurologice, inclusiv modificări cognitiv-comportamentale și funcționale ale creierului [4].

Inhibitorii selectivi ai recaptării serotoninei, inclusiv medicamentele antidepresive, antianxietate și anticonvulsivante, au fost prescriși pentru a atenua simptomele, cum ar fi anxietatea sau tulburările cognitive, cauzate de PTSD, dar aceste medicamente sunt precaute din cauza efectelor adverse grave și a dependenței de droguri pe termen lung [5,6]. ]. În plus, aceste medicamente sunt destinate doar ameliorării simptomelor și nu reprezintă un remediu fundamental.

Click pentru beneficii și efecte secundare cistanche și Cistanche pentru memorie

Stresul traumatic bazat pe frică și anxietate, cum ar fi PTSD, provoacă neuroinflamație din cauza răspunsului neurobiologic cronic indus de stres și este mediat în principal de citokinele proinflamatorii [7,8]. Într-adevăr, concentrații mari de semnale inflamatorii, inclusiv citokine proinflamatorii, se acumulează în hipocampul animalelor cu PTSD[9]. Natura pleiotropă și multifuncțională a citokinelor mediază procese inflamatorii cruciale la rozătoare și la oameni și sunt implicate critic în reglarea PTSD. Neuroinflamația evocă efecte adverse asupra cognitive șifuncții de memorie[10]. Prin urmare, rezolvarea neuro-inflamației încetinește progresiatulburări de memorieși protejează împotriva modificărilor funcției creierului la pacienții cu PTSD [11,12]. Prin urmare, studii recente au identificat neuroinflamația ca un factor important care stă la baza PTSD, făcând neuroinflamația o țintă terapeutică importantă pentru tratarea PTSD[13]. Prin urmare, o scădere a volumului hipocampului și a receptorilor de citokine localizați dens sunt observate frecvent la pacienții cu PTSD [14,15].

În plus, unele studii au arătat că PTSD induce pierderea sinaptică și modifică plasticitatea sinaptică [16]. De asemenea, PTSD poate afecta și mai mult semnalizarea mediată de neurotrofine [17] Factorul neurotrofic derivat din creier (BDNF) sprijină supraviețuirea celulelor și crește plasticitatea sinaptică prin reglarea substanțelor inflamatorii, cum ar fi citokinele proinflamatorii și prin activarea cascadei factorului nuclear kappa B(NF-xB). semnalizare [18]. Prin urmare, semnalizarea BDNF în hipocamp joacă un rol important în neuropatologia PTSD [17].

Ginsengul roșu coreean (KRG, Ginseng, Radix rubra) este unul dintre cele mai utilizate medicamente pe bază de plante pentru promovarea sănătății, cu diferite efecte, cum ar fi protecția miocardică, ameliorarea vasculară și antistres [19] În special, KRG a fost recunoscut pentru varietatea sa de activități fiziologice și farmacologice, inclusiv recuperarea după oboseală, imunitatea sporită și fluxul sanguin îmbunătățit, precum și activitățile antiinflamatorii, antioxidante și îmbunătățirea memoriei [20-22]. Fracția de saponină a KRG este eficientă pentru îmbunătățirea deficitelor de memorie induse de scopolamină la șobolani și previne tulburările neurodegenerative, cum ar fi boala Alzheimer (AD) [23].

Deși multe studii au încercat să elucideze mecanismele neuronale care susțin efectul de îmbunătățire a memoriei al KRG, efectul KRG asupra răspunsurilor comportamentale și neuroinflamatorii cauzate de afectarea memoriei indusă de un singur stres prelungit (SPS) rămâne prost înțeles. În special, nu a fost confirmat dacă efectul antiinflamator al KRG este legat de citokinele inflamatorii mediate de NF-xB, reglarea BDNF sau plasticitatea sinaptică. Prin urmare, în acest studiu, am investigat efectele protectoare ale KRG asupra deteriorării cognitive și spațiale într-un model psihiatric asemănător PTSD prin expunerea șobolanilor la SPS.

2. Materiale și metode

2.1. Administrarea animalelor și a KRG

Masculi Sprague-Dawley (6-8 săptămâni; 220-250 g)șobolani au fost achiziționați de la Samtako (Seul, Coreea). Experimentele pe animale au fost efectuate pentru gestionarea animalelor de laborator de către Comitetul pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de la Universitatea Kyung Hee [KHUASP(SE)-21-268]. Șobolanii au fost împărțiți în șase grupuri: un grup de control, un grup numai SPS, grupurile de tratament KRG și un grup de control pozitiv. Grupurilor de tratament cu KRG li sa administrat KRG la concentrații de 20,50 sau 100 mg/kg timp de 14 zile prin injecție intraperitoneală (IP.) și medicamentul de control pozitiv clorhidrat de paroxetină (15 mg/kg, PAX, Sigma-Aldrich Chemical). Co. St. Louis, MO, SUA) a fost administrat. KRG a fost furnizat de Korean Ginseng Corp. (KT&G, Daejeon, Coreea). În acest studiu, am ales administrarea intraperitoneală, care poate confirma direct și rapid efectul farmacologic, în locul administrării orale în care absorbția incompletă a avut loc în intestin similar studiului anterior [19]. Programul experimental pentru administrarea tuturor medicamentelor, testarea comportamentală și eșantionarea este prezentat în Fig. 1.

2.2. Un singur stres prelungit

După cum se știe deja, SPS este unul dintre cele mai fiabile modele de PTSD și este cunoscut că reproduce principalele simptome ale PTSD [24]. Șobolanii au fost supuși stresului de reținere timp de 2 ore și forțați să înoate într-un rezervor de apă timp de 20 de minute. S-a oferit o perioadă de odihnă pentru a permite șobolanilor să se recupereze timp de 15 minute, iar apoi șobolanii au fost expuși la izofluran până și-au pierdut cunoștința. Aceste proceduri au fost numite SPS. Șobolanii au fost lăsați singuri timp de 7 zile pentru a întări și mai mult o stare asemănătoare PTSD.

2.3. Testul labirintului cu apă Morris (MWM).

Testul MWM constă dintr-un rezervor circular de apă, o platformă de evacuare și un sistem computerizat de urmărire video (ver. 2.5; PanLab Co. Barcelona, ​​Spania). Rezervorul a fost realizat din plastic cilindric cu diametrul de 200 cm și înălțimea de 35 cm, iar pereții și podeaua au fost vopsite în alb. Nu au fost puse semne pe peretele interior al rezervorului. Rezervorul a fost umplut cu apă până la o înălțime de 25 cm și temperatura apei a fost menținută la 23-25 grade C. Apa a fost opacată cu vopsea apoasă albă, astfel încât platforma de evacuare să nu fie vizibilă cu ochiul liber . Platforma de evacuare era un cilindru acrilic transparent cu un diametru de 15 cm și o înălțime de 20 cm, iar suprafața superioară era la 1,5 cm sub suprafața apei. Trackerul video a constat dintr-o cameră CCD instalată la 2,5 m deasupra rezervorului de apă și un computer, iar programul SMART (ver.2.5; PanLab) a fost folosit pentru a urmări și analiza comportamentul animalelor de experiment. În jurul rezervorului au fost instalate indicii vizuale ale diferitelor modele, iar mediul de laborator și locația experimentatorului au fost menținute constante în timpul perioadei experimentale, cum ar fi masa experimentală, computerul și scaunul. În timpul experimentului, experimentatorul a rămas într-un singur loc pentru a menține constante indiciile spațiale din afara labirintului. Labirintul a fost împărțit în cadrane de nord-est, nord-vest, sud-est și sud-vest, iar o platformă de evacuare a fost instalată în centrul cadranului de sud-vest. Poziția de pornire a animalului a fost fixată, iar acest punct a fost marcat pe suprafața exterioară a rezervorului.

Șobolanii au fost lăsați să înoate liber în rezervor în timpul antrenamentului și să urce singuri în căutarea unui refugiu ascuns. Șobolanii care au găsit platforma de evacuare au fost lăsați să observe în mod liber împrejurimile lor în timp ce stau în adăpost timp de 10 s și a fost înregistrat timpul pentru a ajunge la platforma de evacuare. Șobolanii care nu au putut găsi platforma de evacuare în 180 de secunde au fost ghidați către platforma de evacuare de către experimentator și apoi au rămas pe platforma de evacuare timp de 10 secunde pentru a observa în mod liber împrejurimile, iar timpul pentru a ajunge la platforma de evacuare a fost înregistrat ca 180 de secunde. . Un test de întreținere a memoriei spațiale a fost efectuat în ziua 6 a experimentului MWM. Șobolanii din fiecare grup au fost lăsați să înoate liber timp de 60 de secunde o dată în același rezervor din care a fost scoasă platforma de evacuare, pentru a găsi platforma de evacuare. iar traseul de înot a fost urmărit cu trackerul video și stocat în sistemul de analiză computerizat.

2.4. Test de evitare pasivă (PAT)

Cutia de evitare este o cutie din acril de culoare neagră închisă (30*30*30 cm) cu o podea grilă și tije din oțel inoxidabil (1 cm diametru) așezate la intervale regulate pe podea, prin care un șoc electric poate se aplică pe tălpile picioarelor. Pe peretele exterior al cutiei din față a fost instalată o balustradă (5× 15 cm) care abia poate ține un șobolan, iar între balustradă și cutia de evitare a fost instalată o mică ușă glisantă (5× 5 cm). O lumină de 50 W a iluminat șobolanul și a fost instalată la 45 cm deasupra balustradei. Sobolanii au fost aclimatizati timp de 1 min in baxul de evitare inainte de experiment (adaptare). Apoi, șobolanul a fost scos, așezat pe balustradă, iar lumina de 50 W a luminat șobolanul. Procesul de adaptare s-a încheiat când șobolanul a intrat în cutia de evitare (test de achiziție). Șobolanul a fost așezat din nou pe balustradă, iar șobolanul a intrat în cutia de evitare. Un șoc electric de 0,5 mA timp de 3 s a fost aplicat la tălpile picioarelor în același timp (învățare). Șobolanul a fost imediat plasat înapoi pe balustradă și s-a măsurat timpul până la intrarea șobolanului în cutia de evaziune (pretest). Șobolanul își amintește șocul electric și încearcă să intre în cutia întunecată a compartimentului. După 24 de ore fără șoc electric, șobolanul a fost așezat pe balustradă și s-a măsurat timpul până când a intrat în cutia de evitare (test de retenție). Atât în ​​testele de achiziție, cât și în cele de retenție, a fost înregistrat timpul de ședere pe balustradă de la balustrada cu risc ridicat a șobolanului până la intrarea în cutia compartimentului întunecat.

2.5. Test în câmp deschis (OFT)

Modelele comportamentale emoționale ale animalelor de experiment au fost observate în OFT. Acest test a fost efectuat cu o zi înainte de testul MWM, iar următoarele dispozitive au fost fabricate pentru OFT. OFT a folosit o cutie de lemn neagră de 60×60×30 cm. Un bec cu incandescență (60 W) a fost instalat la aproximativ 2,5 m deasupra centrului câmpului, iar centrul era mai luminos decât împrejurimile, alertând astfel șobolanii. Toate testele au fost efectuate în decurs de 3 ore în timpul nopții, care este ciclul de activitate al șobolanilor, iar timpul de expunere a fost de 5 minute. Variabilele măsurate în timpul celor 5 minute de expunere sunt următoarele. S-a măsurat distanța care a trecut prin câmp timp de 5 minute.

2.6. Condiționarea fricii contextuale (CFC)

CFC a fost efectuat folosind un grup separat de șobolani care nu au fost supuși testului MWM (n {{0}} pentru fiecare grup). Testul CFC a fost efectuat ca metodă de evaluare a răspunsului de frică la șobolani. Șobolanii au fost aclimatizați într-o cameră condiționată (CS, alarmă sonoră) timp de 5 minute, apoi reexpuși în aceeași cameră și supuși unui singur șoc electric la picior (SUA, 0,5 mA). După 24 de ore, șobolanii au fost reexpuși pentru scurt timp (5 min) la CS. Șobolanii au fost reexpuși la activarea tonului (CS) în aceeași cameră, fără șocuri electrice pentru picior, pentru a stimula memoria fricii. Când șobolanii sunt reexpuși în aceeași cameră, șobolanii și-au amintit, au recuperat și consolidează amintirile de frică, rezultând un răspuns de îngheț.

2.7. Analiza imunologică legată de enzime a nivelurilor de mediator inflamator și de proteină NF-xB

Șobolanii au fost eutanasiați imediat după testul comportamental, iar nivelurile de citokine inflamatorii au fost măsurate în hipocamp utilizând teste imunosorbente legate de enzime (ELISA). Pentru a preveni descompunerea markerilor inflamatori instabili, hipocampul a fost separat și depozitat la -80 grade C până la analiză. Țesutul cerebral din hipocamp a fost omogenizat pe gheață folosind un omogenizator Polytron în 1 × PBS, pH 7,4, care conține un cocktail inhibitor de protează. Lizatul a fost colectat și centrifugat la 10,000 rpm timp de 10-15 min, iar supernatantul a fost colectat și cuantificat pentru citokine Citokine inflamatorii (ⅡL{-1 .L-4). Nivelurile de IL-6.IL{-8.IL{{-12. și TNF-z) și NF-xB din hipocamp au fost cuantificate folosind truse ELISA disponibile comercial, conform instrucțiunilor producătorului (Abcam, Cambridge , MA, SUA și Tehnologia de semnalizare celulară, Danvers, MA, SUA). Toate probele au fost evaluate în trei exemplare. O alicotă de 50 ul din soluția de substrat a fost adăugată în fiecare godeu timp de 20 de minute pentru a induce dezvoltarea culorii și apoi s-au măsurat cantitățile de citokine proinflamatorii și proteina NF-xB la 450 nm folosind un cititor ELISA.

2.8. Izolarea ARN total și analiza RT-PCR

Testul de reacție în lanț a polimerazei-transcripție inversă (RT-PCR) a fost efectuat pentru a confirma modificările BDNF și ale kinazei B (TrkB)mRNA legate de tropomiozină. Trizolul (Sigma-Aldrich) a fost folosit pentru a izola ARN-ul total al creierului. ARN-ul total a fost sintetizat în ADNc utilizând reacția de transcriptază inversă (Takara Bio, Otsu, Japonia). Pentru a analiza nivelurile de expresie ale BDNF și TrkB în ADNc. Experimentele PCR au fost efectuate folosind fiecare primer. Primerul de gliceraldehidă 3-fosfat dehidrogenază (GAPDH) a fost utilizat în același mod ca un standard intern.

2.9. Western blot

Proteina totală a fost extrasă din creier pentru a examina proteina p-PSD95 prezentă în hipocamp. Hipocampul a fost omogenizat într-un tampon de liză care conține un inhibitor de fosfatază și un inhibitor de protează (CyQUANT; Invitrogen, Carlsbad, CA, SUA). Concentrația proteinei a fost măsurată folosind un kit de testare a proteinelor colorimetrice Bio-Rad (Bio-Rad Laboratories, Inc, Hercules, CA, SUA). După reacția cu anticorpul p-PSD95 de șoarece (1:500, Cell Signaling Technology) a fost adăugat un anticorp secundar conjugat cu peroxidază (IgG de capră anti-șoarece conjugat cu HRP; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, SUA). Un kit chemiluminiscent (Super Signal West Pico; Pierce, Rockford, IL, SUA) a fost utilizat pentru a confirma proteina tratată pe membrană. Conținutul de proteine ​​a fost analizat folosind un sistem îmbunătățit de detectare a chemiluminiscenței (Santa Cruz Biotechnology) și o metodă de măsurare a densității.

2.10. analize statistice

Datele sunt exprimate ca medie și ± eroare standard. Analiza datelor a fost efectuată cu software-ul SPSS 13.0(SPSS Inc, Chicago, SUA). Testul t Student a fost aplicat pentru a evalua modificarea greutății corporale și s-au făcut comparații individuale utilizând analiza unidirecțională a varianței (ANOVA) și testul post-hoc al lui Tukey pentru a evalua modificările în măsurătorile comportamentale și profilul citokinelor. O valoare p<0.05 was="" considered="">

3. Rezultate

3.1. Reducerea greutății corporale la un singur șobolan indus de stres prelungit

Am măsurat greutățile corporale ale tuturor șobolanilor timp de 14 zile, iar șobolanii normali au câștigat greutatea corporală în timp (Fig.2). Cu toate acestea, greutatea corporală a scăzut în timp în grupul de stres traumatic indus de SPS (SPSgroup; 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. Ginsengul roșu coreean ameliorează tulburările memoriei cognitive și spațiale la șobolanii singuri induși de stres prelungit

Fig,.3 prezintă rezultatele MWM efectuate pentru a determina modul în care KRG a afectat funcția cognitivă și abilitățile de învățare și memorie în modelul animal SPS. Diferența dintre grupuri a fost semnificativă în ziua 5 de antrenament [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.="">

Testul de retenție a indicat schimbări semnificative în performanța tuturor șobolanilor. În special, șobolanii normali au fost foarte eficienți în toate aspectele testului de memorie spațială. Cu toate acestea, șobolanii expuși la SPS au prezentat o memorie spațială afectată (Fig. 3C-F). Cu toate acestea, grupul căruia i s-a administrat 100 mg/kg KRG a petrecut o perioadă semnificativ mai mare de timp în zona țintă în comparație cu grupul SPS (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="">

Pentru a confirma dacă KRG recuperează afectarea memoriei, KRG a fost administrat la șobolani cu deficite de memorie induse de SPS, iar funcția lor de memorie a fost investigată de PAT (Fig. 4A și B). Ca rezultat, performanța memoriei nu a fost diferită între grupuri. Cu alte cuvinte, niciunul dintre șobolani nu a fost afectat cognitiv în timpul încercărilor de achiziție fără stimulare electrică. Cu toate acestea, după 24 de ore, testul de retenție a arătat că grupul SAL a avut o învățare prin evitarea pasivă mai bună decât grupul SPS (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. Ginsengul roșu coreean ameliorează memoria afectată a fricii la un singur șobolan indus de stres prelungit

Comportamentul de înghețare prin antrenament de condiționare crește la șobolanii cu PTSD din cauza SPS. Comportamentul la îngheț al șobolanilor a fost măsurat prin reexpunerea acestora la contextul în care CFC a fost indus pentru a evalua efectul KRG. Comportamentul la îngheț a fost măsurat prin expunere timp de 5 minute în timpul CFC (Fig. 4D și E). Testul post-hoc a arătat că timpul de înghețare a fost semnificativ mai lung în grupul SPS decât în ​​grupul SAL (p < 0.01="" în="" zilele="" 7="" și,="" respectiv,="" 14).="" cu="" toate="" acestea,="" administrarea="" a="" 100="" mg/kg="" de="" krg="" în="" ziua="" 14="" a="" scurtat="" semnificativ="" timpul="" de="" congelare="" în="" comparație="" cu="" grupul="" sps="" (p=""><>

3.4. Ginsengul roșu coreean reduce citokinele proinflamatorii și crește citokinele antiinflamatorii din hipocampul șobolanilor tratați cu un singur stres prelungit

Fig. 5~AF prezintă rezultatele administrării KRG asupra expresiei citokinelor inflamatorii în ţesutul hipocampal prin ELISA. Citokinele proinflamatorii (IL-1b, IL-6 și IL{-8) au crescut în grupul SPS (p < 0.05="" și="" p=""><0.0{01), în="" timp="" ce="" și="" citokinele="" antiinflamatorii="" (il{-12)="" au="" scăzut="" (p="">< 0,01).="" cu="" toate="" acestea,="" administrarea="" de="" krg="" (100="" mg/kg)="" a="" atenuat="" semnificativ="" creșterea="" nivelurilor="" markerilor="" proinflamatori="" il-6="" și="" il{-8="" din="" hipocamp="" indus="" de="" sps="" (p="">< 0,05,="" respectiv).="" în="" plus,="" administrarea="" de="" krg="" (100="" mg/kg)="" a="" atenuat="" semnificativ="" scăderea="" markerului="" antiinflamator="" il-12="" în="" hipocamp="" de="" către="" sps="" (p=""><>

3.5. Ginsengul roșu coreean reduce activarea NF-kB în hipocampul șobolanilor tratați cu un singur stres prelungit

Fig. 5G prezintă rezultatele administrării KRG la nivelul NF-kB în țesutul hipocampal prin ELISA. O creștere semnificativă a nivelului NF-kB a fost observată în hipocampul grupului SPS în comparație cu grupul SAL (p < 0.01).="" cu="" toate="" acestea,="" krg="" (100="" mg/kg)="" a="" atenuat="" semnificativ="" creșterea="" nivelurilor="" de="" nf-kb="" în="" hipocampus="" indusă="" de="" sps="" (p=""><>

3.6. Ginsengul roșu coreean crește expresia ARNm BDNF în hipocampul șobolanilor tratați cu un singur stres prelungit

Nivelurile de ARNm BDNF și TrkB au fost investigate după administrarea SPS și KRG folosind analiza PCR (Fig. 6A). ARNm BDNF a scăzut semnificativ în grupul SPS comparativ cu grupul SAL (p < 0.05).="" cu="" toate="" acestea,="" în="" grupul="" supus="" pretratării="" repetate="" krg,="" arnm="" bdnf="" a="" crescut="" semnificativ="" în="" comparație="" cu="" grupul="" sps="" (252,51="" la="" sută,=""><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.Ginsengul roșu coreean promovează sinteza proteinei sinaptice PSD-95 în hipocampul șobolanilor tratați cu un singur stres prelungit

Am măsurat markerul de vezicule postsinaptice PSD-95, care este implicat în îmbunătățirea memoriei spațiale și cognitive prin îmbunătățirea plasticității sinaptice. Ca rezultat, nivelul de proteină PSD-95 a scăzut în grupul SPS în comparație cu grupul SAL, deși acest rezultat a fost doar marginal semnificativ (p= 0.482). De asemenea, tratamentul cu KRG a crescut nivelul de proteine ​​PSD-95 comparativ cu grupul SPS, deși acest rezultat a fost doar marginal semnificativ (p =0,094).

4. Discutie

Studiul nostru a arătat că SPS afectează funcția cognitivă, inclusiv învățarea și memoria, și că SPS a crescut citokinele inflamatorii mediate de NF-xB și a scăzut reglarea BDNF și a proteinei de plasticitate sinaptică, PSD-95 în hipocamp. Cu toate acestea, administrarea KRG a redus memoria condiționată a fricii, a îmbunătățit învățarea și tulburările de memorie, a inhibat producția de citokine proinflamatorii și a crescut producția de citokine antiinflamatorii la șobolanii induși de SPS. În plus, tratamentul cu KRG a promovat nivelurile BDNF și a restabilit expresia PSD-95, o proteină sinaptică localizată în hipocamp. Aceste rezultate indică faptul că administrarea KRG a atenuat semnificativ disfuncția cognitivă cauzată de SPS prin reglarea sistemelor NF-kB și BDNF, și ar putea servi ca un agent antiinflamator eficient și potențial neuroprotector.

Am investigat efectul dependent de doză al KRG pentru a confirma eficacitatea optimă. Am ales o doză de 100 mg/kg. Această doză sa dovedit deja eficientă în multe studii [21]. Mai multe studii au demonstrat că KRG îmbunătățește memoria la pacienții cu tulburări neurodegenerative de memorie, cum ar fi AD [25], îmbătrânirea indusă de D-galactoză [26] și modelul LPS [27] În plus, KRG reduce creșterea serului. nivelurile de corticosteron cauzate de stres [19]. Prin urmare, rezultatele noastre confirmă că KRG a prevenit schimbările comportamentale în urma tulburărilor de memorie induse de PTSD și a disfuncției cognitive, similar cu un studiu anterior [19].

În acest studiu, am efectuat testele PAT și MWM, care sunt două tipuri diferite de teste de memorie. Studiul nostru a arătat că SPS a afectat grav reținerea memoriei prin scurtarea semnificativă a latenței de trecere în procesul de reținere a PAT. Cu toate acestea, administrarea KRG a restabilit în mod semnificativ păstrarea memoriei și capacitatea de recuperare a memoriei prin prelungirea latenței pas-through. În plus, șobolanii induși de SPS au prezentat latențe de evadare considerabil mai mari pentru a ajunge la platformă și au prezentat performanțe slabe de învățare spațială [28]. SPS a condus la consolidarea și recuperarea memoriei afectate la testul de retenție [28]. Cu toate acestea, administrarea KRG a scurtat latența de evadare, ceea ce a dus la distanțele de evacuare scurte la testul de învățare spațială. În plus, administrarea KRG a îmbunătățit viteza de învățare și capacitatea de consolidare a memoriei prin îmbunătățirea timpilor de traversare și a distanțelor țintă în jurul cadranului țintă în proba sondei spațiale. Rezultatele noastre sugerează că KRG a îmbunătățit semnificativ dificultățile severe de retragere a memoriei și de recuperare cauzate de procedura SPS. Deoarece nu a fost observată nicio diferență între grupurile de pe OFT, care măsoară cantitatea de activitate locomotorie, KRG nu a afectat anomaliile funcției motorii sau îmbunătățirea performanței motorii. Scurtarea timpului necesar pentru a ajunge la platformă după administrarea KRG a rezultat din o deteriorare a memoriei îmbunătățită, nu o îmbunătățire a activității locomotorii a șobolanilor. De asemenea, administrarea KRG a ușurat memoria fricii cauzată de SPS.

Furtunile inflamatorii sunt un factor important care duce la afectarea memoriei cognitive și spațiale [29]. Multe studii au demonstrat că un răspuns inflamator rapid și persistent distruge rețeaua de memorie, crește producția de citokine inflamatorii și modifică expresia proteinelor, ducând la boli neurodegenerative, cum ar fi AD și boala Parkinson [13,30]. Prin urmare, furtuna inflamatorie cauzată de modelul animal SPS a afectat funcțiile cognitive și de memorie, iar suprimarea furtunii inflamatorii suprimă afectarea funcției de memorie [31]. În studiul nostru, secreția de citokine proinflamatorii (IL-1b, IL-6 și IL{-8) ​​a crescut și secreția de citokine antiinflamatorii (IL{{10} }}) a scăzut în hipocamp într-un model animal indus de SPS, rezultând deficite cognitive severe. Cu toate acestea, administrarea KRG a redus supraproducția de citokine proinflamatorii și a suprimat scăderea citokinelor antiinflamatorii în hipocamp indusă de SPS. Aceste reacții antiinflamatorii îmbunătățesc neuroinflamația prin inhibarea activării căii NF-kB în hipocamp. KRG a fost protejat de deteriorarea memoriei și neuroinflamația cauzată de SPS, prin activarea căii NF-kB. Aceste rezultate sugerează că KRG a slăbit în mod semnificativ modificările comportamentale de la tulburările cognitive induse de SPS prin inhibarea neuroinflamației și activarea citokinelor pro și antiinflamatorii și a căii NF-kB.

BDNF este o proteină de semnalizare larg distribuită în sistemul nervos central [32]. BDNF promovează supraviețuirea, creșterea, diferențierea și dezvoltarea neuronilor și joacă un rol important în structura neuronală și plasticitatea sinaptică [32]. BDNF activează cascada de semnalizare NF-kB pentru a regla substanțele inflamatorii, cum ar fi citokinele inflamatorii, pentru a induce supraviețuirea celulară și pentru a crește plasticitatea sinaptică prin activarea căii mTOR prin reglarea semnalelor Akt și ERK [33]. Prin urmare, semnalizarea BDNF în hipocamp joacă un rol important în mecanismul neuropatologic al PTSD [34]. BDNF este un mediator important între afectarea cognitivă și neuroinflamație, iar modularea semnalizării BDNF poate fi o modalitate importantă de reglare a neuroinflamației și a funcției cognitive la șobolanii afectați de stres [35]. Multe studii au arătat că neuroinflamația scade nivelul BDNF în hipocamp [36]. Neuroinflamația cauzată de SPS modifică plasticitatea sinaptică prin reglarea în jos a căii BDNF-TrkB [37]. Rezultatele noastre arată că SPS a redus expresia ARNm BDNF legată de afectarea memoriei și a redus expresia PSD-95 la șobolani. Cu toate acestea, KRG a inhibat scăderea expresiei ARNm BDNF și a reglat în creștere nivelul de expresie al PSD-95 în hipocamp indus de SPS.

Prin urmare, administrarea KRG a îmbunătățit funcțiile și abilitățile cognitive, cum ar fi achiziția de învățare, consolidarea memoriei și dispariția memoriei fricii în modelul animal de afectare a memoriei indusă de SPS prin reglarea semnalizării BDNF, proteinelor sinaptice și activarea NF-kB. Descoperirile noastre sugerează că KRG este un tratament alternativ util pentru disfuncțiile cognitive traumatice legate de stres, cum ar fi cea care apar în timpul PTSD. În plus, este nevoie de a explora în continuare efectele preventive ale KRG asupra îmbunătățirii memoriei și a mecanismelor sale de bază în viitor.

Referințe

[1] Ceremuga TE, Shellabarger P, Persson T, Fanning M, Galey P, Robinson D, Bertsch S, Ceremuga GA, Bentley M. Efectele tetrahidropalmatinei asupra modificărilor induse de tulburarea de stres post-traumatic în expresia genei creierului de șobolan. J Integr Neurosci 2013;12:513e28.

[2] Kessler RC. Tulburarea de stres posttraumatic: povara pentru individ și societate. J Clin Psychiatr 2000;61:4e12.

[3] Hopper JW, Frewen PA, van der Kolk BA, Lanius RA. Corelații neuronale ale reexperimentării, evitării și disocierii în PTSD: dimensiunile simptomelor și dereglarea emoțiilor în răspunsuri la imaginile traumei determinate de scenarii. J Trauma Stress 2007;20:713e25.

[4] Leskin LP, White PM. Rețelele atenționale relevă deficite ale funcției executive în tulburarea de stres posttraumatic. Neuropsihologie 007;21:275-284.

[5] Han F, Xiao B, Wen L, Shi Y. Efectele fluoxetinei asupra amigdalei și hipocampusului după administrarea unui singur stres prelungit la șobolanii masculi Wistar: constatări in vivo ale spectroscopiei de rezonanță magnetică a protonilor. Psychiatr Res 2015;232:154e61.

[6] Takahashi T, Morinobu S, Iwamoto Y, Yamawaki S. Efectul paroxetinei asupra fricii contextuale sporite induse de un singur stres prelungit la șobolani. Psihofarmacologie 2006;189:165e73.

[7] Ebenezer PJ, Wilson CB, Wilson LD, Nair AR, Francis J. Efectele anti-inflamatorii ale afinelor într-un model animal de tulburare de stres post-traumatic (PTSD). PLoS One 2016;11:e0160923.

[8] Wang SC, Lin CC, Chen CC, Tzeng NS, Liu YP. Efectele oxitocinei asupra memoriei fricii și a neuroinflamației într-un model de rozătoare de tulburare de stres posttraumatic. Int J Mol Sci 2018;19:3848 [Recenzie].

[9] Ebenezer PJ, Wilson CB, Wilson LD, Nair AR. Efectele antiinflamatorii ale afinelor într-un model animal de tulburare de stres post-traumatic (PTSD). PloS One 2016;11:e0160923.

[10] Wang SC, Lin CC, Chen CC, Tzeng NS, Liu YP. Efectele oxitocinei asupra memoriei fricii și neuroinflamației într-un model de rozătoare de tulburare de stres posttraumatic. Int J Mol Sci 2018a;19:3848e58.

[11] Lai S, Wu G, Jiang Z. Tratamentul cu glicirrizina facilitează stingerea răspunsurilor de frică condiționată după expunerea la stres unică prelungită la șobolani. Cell Physiol Biochem 2018;45:2529e39.

[12] Liu M, Xie J, Sun Y. Inflamația mediată de TLR4/MyD88/NF-kappaB contribuie la disfuncția cardiacă la șobolanii cu PTSD. Cell Mol Neurobiol 2020;40: 1029e35.

[13] Cunningham C, Hennessy E. Comorbiditatea și inflamația sistemică ca factori ai declinului cognitiv: noi modele experimentale care adoptă o paradigmă mai largă în cercetarea demenței. Alzheimer's Res Ther 2015;7:33e40.

[14] Li XM, Han F, Liu DJ, Shi YX. Apoptoza dependentă mitocondrială indusă de stres unic prelungit în hipocamp în modelul de șobolan al tulburării de stres post-traumatic. 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. Minociclina atenuează schimbările comportamentale induse de stres prin efectele sale antiinflamatorii într-un model animal de tulburare de stres post-traumatic. Front Psychiatr 2018b;9:558e68.

[16] Oh JY, Kim YK, Kim SN, Lee B, Jang JH, Kwon S, Park HJ. Acupunctura modulează răspunsul la stres prin calea de semnalizare mTOR într-un model de tulburare de stres post-traumatic la șobolan. Sci Rep 2018;8:11864e74.

[17] Li M, Xie Y, Niu K, Li K. Electroacupunctura ameliorează tulburarea de stres post-traumatic la șobolani printr-un mecanism care implică calea de semnalizare BDNF-TrkB. 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. Diafonie între ATP-P 2X7 și receptorii de adenozină A 2A care controlează neuroinflamația la șobolanii supuși stresului de reținere repetat. Front Cell Neurosci 2021;1:639322e63932.

[19] Lee B, Sur B, Lee H, Oh S. Ginseng roșu coreean previne comportamentele asemănătoare depresiei declanșate de tulburarea de stres posttraumatic la șobolani prin activarea sistemului serotoninergic. J Ginseng Res 2020;44:644e54.

[20] Kim S, Lee Y, Cho J. Extractul de ginseng roșu coreean prezintă efecte neuroprotectoare prin inhibarea morții celulelor apoptotice. Biol Pharm Bull 2014;37: 938e46.

[21] Lee J, Cho JY, Kim WK. Efectul antiinflamator al exercițiului și al ginsengului roșu coreean la șobolani model în vârstă cu ateroscleroză indusă de dietă. Nutr Res Pract 2014;8:284e91.

[22] Park JK, Shim JY, Cho AR, Cho MR, Lee YJ. Ginsengul roșu coreean protejează împotriva leziunilor mitocondriale și a inflamației intracelulare într-un model animal de diabet zaharat de tip 2. J Med Food 2018;21:544e50.

[23] Jin SH, Park JK, Nam KY, Park SN, Jung NP. Saponinele de ginseng roșu coreean cu proporții scăzute de protopanaxadiol și protopanaxatriol saponină îmbunătățesc dizabilitățile de învățare induse de scopolamină și memoria de lucru spațială la șoareci. J Ethnopharmacol 1999;66:123e9.

[24] Serova LI, Laukova M, Alaluf LG, Pucillo L, Sabban EL. Neuropeptida Y intranazală inversează anxietatea și comportamentul depresiv afectat de un singur model de stres prelungit PTSD. Eur Neuropsychopharmacol 2014;24:142e7.

[25] Lee S, Youn K, Jun M. Compușii majori ai uleiului de ginseng roșu atenuează apoptoza neuronală indusă de Abeta(25- 35) și inflamația prin modularea căii MAPK/NF kappaB. Food Funct 2018;9:4122e34.

[26] Park S, Kim CS, Min J, Lee SH, Jung YS. O dietă bogată în grăsimi crește leziunile renale oxidative și glicația proteinelor la șobolanii îmbătrâniți indus de D-galactoză și previne ginsengul roșu coreean. 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. Efectele protectoare ale ginsenozidei Rb1, ginsenozidei Rg1 și notoginsenozidei R1 asupra mezenterului de șobolan a tulburărilor microcirculatorii induse de lipopolizaharide. 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. Extractul etanolic din Aralia continental ameliorează deficitele cognitive prin modificări ale expresiei BDNF și efecte antiinflamatorii într-un model de șobolan de tulburare de stres post-traumatic. 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. Expunerea la particulele de praf ambiental afectează memoria spațială și LTP hipocampal prin creșterea inflamației creierului și a stresului oxidativ la șobolani. Life Sci 2020;242:117210e20.

[30] Olsson A, Csajbok L, Ost M, H€ Hoglund K, Nylen K, Rosengren L, Nellgård B, Blennow K. Creștere marcată a proteinei precursoare de beta-amiloid(1-42) și amiloid în lichidul cefalorahidian ventricular după leziuni cerebrale traumatice severe. J Neurol 2004;251:870e6.

[31] Gong QH, Pan LL, Liu XH, Wang Q, Huang H, Zhu YZ. S-propargil-cisteina (ZYZ-802), un aminoacid care conține sulf, atenuează deficitele cognitive induse de beta-amiloid și răspunsul pro-inflamator: implicarea căii ERK1/2 și NF-kB la șobolani. Aminoacizi 2011;40:601e10. [32] Yamada K, Mizuno M, Nabeshima T. Rol pentru factorul neurotrofic derivat din creier în învățare și memorie. 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. Flavonoidele de cătină atenuează conținutul ridicat de grăsimi și fructoza. tulburări cognitive induse de dietă prin inhibarea rezistenței la insulină și a neuroinflamației. 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. Rolul potențial al canalului ionic HCN1 și BDNF- Căile de semnalizare mTOR și transmiterea sinaptică în atenuarea PTSD. Transl Psychiatry 2020;10:101e10.

[35] Barrientos RM, Sprunger DB, Campeau S, Watkins LR, Rudy JW, Maier SF. Expresia ARNm BDNF în hipocampul șobolanului în urma învățării contextuale este blocată de administrarea intrahipocampală IL-1 beta. J Neuroimmunol 2004;155:119e26.

[36] Guan Z, Fang J. Activarea imună periferică de către lipopolizaharide scade neurotrofinele din cortex și hipocamp la șobolani. Brain Behav Immun 2006;20:64e71.

[37] Ji LL, Peng JB, Fu CH, Cao D, Li D, Tong L, Wang ZY. Activarea receptorului Sigma-1 ameliorează comportamentul asemănător anxietății și tulburările cognitive într-un model de tulburare de stres post-traumatic la șobolan. Behav Brain Res 2016;311: 408e15.