Neuroskyddande effekt av koreansk röd ginseng mot enstaka långvariga stressinducerade minnesstörningar och inflammation i råtthjärnan associerad med BDNF-uttryck

För mer information:ali.ma@wecistanche.com

Abstrakt

Bakgrund: Posttraumatiskt stressyndrom (PTSD) är en psykiatrisk sjukdom som utvecklas efter exponering för en traumatisk händelse och är en stressassocierad psykisk störning som kännetecknas av en obalans av neuroinflammation. Koreansk röd ginseng (KRG) är ett örttillskott som är känt för att vara involverat i en mängd olika farmakologiska aktiviteter. Vi syftade till att undersöka effekterna av KRG på neuroinflammation som en potentiell mekanism involverad i singel förlängd stress (SPS) som negativt påverkarminnesbildningoch konsolidering och leder till kognitiv och rumslig försämring genom att reglera BDNF-signalering, synaptiska proteiner och aktiveringen av NF-kB. Metoder: Vi analyserade den kognitiva ochrumsligt minneoch inflammatoriska cytokinnivåer under SPS-proceduren. SPS-modellråttor injicerades intraperitonealt med 20, 50 eller 100 mg/kg/dag KRG under 14 dagar. Resultat: KRG-administration dämpade de kognitiva ochrumsligt minneunderskott, såväl som den inflammatoriska reaktionen i hippocampus associerad med aktivering av NF-kB i hippocampus inducerad av SPS. Dessutom var effekterna av KRG likvärdiga med dem som utövas av paroxetin. Dessutom förbättrade KRG uttrycket av BDNF-mRNA och det synaptiska proteinet PSD-95 i hippocampus. Sammantaget visar dessa fynd att KRG utövarminnesförbättrandeåtgärder genom att reglera antiinflammatoriska aktiviteter och NF-kB och neurotrofisk väg. Slutsats: Våra fynd tyder på att KRG är en potentiell funktionell ingrediens för att skydda motminneunderskott i psykiska sjukdomar, såsom PTSD.

Bombi Lee, Bongjun Sur, Seikwan Oh

Acupuncture and Meridian Science Research Center, College of Korean Medicine, Kyung Hee University, 02447, Seoul, Republiken Korea

Center for Converging Humanities, Kyung Hee University, 02447, Seoul, Republiken Korea c Institutionen för molekylär medicin och TIDRC, School of Medicine, Ewha Womans University, 07985, Seoul, Republiken Korea

1. Introduktion

Posttraumatisk stressyndrom (PTSD) är uppkomsten av påträngande återupplevelser, undvikande av påminnelser, negativ kognition och humör efter exponering för en allvarlig traumatisk händelse [1]. Cirka 50 procent av befolkningen utsätts för en eller flera allvarliga traumatiska händelser under sin livstid och cirka 7 procent utvecklar PTSD [2]. PTSD diagnostiseras när de huvudsakliga symtomen på PTSD kvarstår i mer än 1 månad, eller när allvarlig psykisk sjukdom eller funktionsnedsättning inträffar, som stör normala sociala och professionella aktiviteter [2]. På grund av storskaliga naturkatastrofer orsakade av klimatförändringar, den globala flyktingkrisen, högintensiv stress på arbetsplatsen, trafikolyckor, terroristattacker, sexuellt våld och övergrepp mot barn, ökar förekomsten av PTSD varje år [3]. I synnerhet är symtom på PTSD huvudsakligen åtföljda av patologiska symtom, såsom svår ångest, depression och nedsatt kognitiv förmåga.minnefungera,som orsakar neurologiska förändringar, inklusive kognitiva beteende- och hjärnfunktionsförändringar [4].

Serotoninselektiva återupptagshämmare inklusive antidepressiva, ångestdämpande och antikonvulsiva läkemedel har ordinerats för att lindra symtom, såsom ångest eller kognitiv försämring, orsakad av PTSD, men dessa läkemedel är försiktiga på grund av allvarliga biverkningar och långvarigt drogberoende [5,6 ]. Dessutom är dessa läkemedel endast avsedda att lindra symtom och är inte ett grundläggande botemedel.

Klicka för att cistanche fördelar och biverkningar och Cistanche för minne

Rädsla- och ångestbaserad traumatisk stress, såsom PTSD, orsakar neuroinflammation på grund av det kroniska stressinducerade neurobiologiska svaret och förmedlas huvudsakligen av proinflammatoriska cytokiner [7,8]. I själva verket ackumuleras höga koncentrationer av inflammatoriska signaler, inklusive proinflammatoriska cytokiner i hippocampus hos djur med PTSD[9]. Den pleiotropa och multifunktionella naturen hos cytokiner förmedlar avgörande inflammatoriska processer hos gnagare och människor och är kritiskt involverade i regleringen av PTSD. Neuroinflammation framkallar negativa effekter på kognitiva ochminnesfunktioner[10]. Att lösa neuroinflammation bromsar därför utvecklingen avminnesskadaoch skyddar mot förändringar i hjärnans funktion hos patienter med PTSD [11,12]. Därför har nya studier identifierat neuroinflammation som en viktig faktor bakom PTSD, vilket gör neuroinflammation till ett viktigt terapeutiskt mål för behandling av PTSD [13). Därför observeras en minskning av hippocampus volym och tätt belägna cytokinreceptorer vanligtvis hos PTSD-patienter [14,15].

Dessutom har vissa studier visat att PTSD inducerar synaptisk förlust och förändrar synaptisk plasticitet [16]. Dessutom kan PTSD ytterligare försämra neurotrofinförmedlad signalering [17] Hjärnhärledd neurotrofisk faktor (BDNF) stöder cellöverlevnad och ökar synaptisk plasticitet genom att reglera inflammatoriska ämnen som proinflammatoriska cytokiner och genom att aktivera nukleär faktor kappa B(NF-xB) kaskad signalering [18]. Därför spelar BDNF-signalering i hippocampus en viktig roll i PTSD-neuropatologi [17].

Koreansk röd ginseng (KRG, Ginseng, Radix rubra) är ett av de mest använda växtbaserade hälsofrämjande läkemedlen med olika effekter, såsom myokardiellt skydd, vaskulär lindring och antistress [19] I synnerhet har KRG erkänts för dess mångfald av fysiologiska och farmakologiska aktiviteter, inklusive återhämtning från trötthet, förbättrad immunitet och förbättrat blodflöde, såväl som antiinflammatoriska, antioxidativa och förbättrade minnesaktiviteter [20-22]. Saponinfraktionen av KRG är effektiv för att förbättra skopolamin-inducerad minnesbrist hos råttor och förebygger neurodegenerativa störningar, såsom Alzheimers sjukdom (AD)[23].

Även om många studier har försökt belysa de neurala mekanismerna som stöder den minnesförstärkande effekten av KRG, är effekten av KRG på de beteendemässiga och neuroinflammatoriska svaren orsakade av singelförlängd stress (SPS)-inducerad minnesförsämring fortfarande dåligt förstådd. I synnerhet om den antiinflammatoriska effekten av KRG är relaterad till NF-xB-medierade inflammatoriska cytokiner, regleringen av BDNF eller synaptisk plasticitet, har inte bekräftats. Därför undersökte vi i denna studie de skyddande effekterna av KRG på kognitiv och rumslig försämring i en PTSD-liknande psykiatrisk modell genom att exponera råttor för SPS.

2. Material och metoder

2.1. Djur och KRG administration

Sprague-Dawley hanar (6-8 veckor gamla; 220-250 g) råttor köptes från Samtako (Seoul, Korea). Djurförsöken utfördes för hantering av laboratoriedjur av Animal Care and Use Committee vid Kyung Hee University [KHUASP(SE)-21-268]. Råttorna delades in i sex grupper: en kontrollgrupp, en endast SPS-grupp, KRG-behandlingsgrupperna och en positiv kontrollgrupp. KRG-behandlingsgrupperna administrerades KRG i koncentrationer av 20,50 eller 100 mg/kg under 14 dagar genom intraperitoneal injektion (IP.), och det positiva kontrollläkemedlet paroxetinhydroklorid (15 mg/kg, PAX, Sigma-Aldrich Chemical) Co. St. Louis, MO, USA) administrerades. KRG levererades av Korean Ginseng Corp. (KT&G, Daejeon, Korea). I denna studie valde vi intraperitoneal administrering, som direkt och snabbt kan bekräfta den farmakologiska effekten, istället för oral administrering där ofullständig absorption inträffade i tarmen liknande den tidigare studien [19]. Det experimentella schemat för all läkemedelsadministrering, beteendetestning och provtagning presenteras i Fig. 1.

2.2. Enstaka långvarig stress

Som redan känt är SPS en av de mest tillförlitliga modellerna av PTSD och är känd för att reproducera de viktigaste symptomen på PTSD [24]. Råttorna utsattes för begränsningsstress i 2 timmar och tvingades simma i en vattentank i 20 minuter. En viloperiod tillhandahölls för att låta råttorna återhämta sig under 15 minuter, och sedan exponerades råttorna för isofluran tills de förlorade medvetandet. Dessa procedurer kallades SPS. Råttorna lämnades ensamma i 7 dagar för att ytterligare förstärka ett PTSD-liknande tillstånd.

2.3. Morris vattenlabyrint (MWM) test

MWM-testet består av en cirkulär vattentank, en utrymningsplattform och ett datoriserat videospårningssystem (ver. 2.5; PanLab Co. Barcelona, ​​Spanien). Tanken var gjord av cylindrisk plast med en diameter på 200 cm och en höjd av 35 cm, och väggar och golv målades vita. Inga märken placerades på tankens innervägg. Tanken fylldes med vatten till en höjd av 25 cm och vattnets temperatur hölls vid 23-25 grader C. Vattnet gjordes ogenomskinligt med vit vattenhaltig färg så att utrymningsplattformen inte var synlig för blotta ögat . Utrymningsplattformen var en transparent akrylcylinder med en diameter av 15 cm och en höjd av 20 cm, och den övre ytan var 1,5 cm under vattenytan. Videospåraren bestod av en CCD-kamera installerad 2,5 m ovanför vattentanken och en dator, och SMART-programmet (ver.2.5; PanLab) användes för att spåra och analysera försöksdjurens beteende. Visuella signaler av olika modeller installerades runt tanken, och laboratoriemiljön och platsen för experimentatorn hölls konstant under experimentperioden, såsom experimentbordet, datorn och stolen. Under experimentet stannade försöksledaren på ett ställe för att hålla de rumsliga ledtrådarna utanför labyrinten konstanta. Labyrinten var uppdelad i kvadranter av nordost, nordväst, sydost och sydväst, och en utrymningsplattform installerades i mitten av den sydvästra kvadranten. Djurets startposition var fixerad och denna punkt markerades på utsidan av tanken.

Råttorna fick simma fritt i tanken under träningen och klättra upp i sökandet efter gömd tillflykt själva. Råttorna som hittade utrymningsplattformen fick fritt observera sin omgivning medan de vistades i skyddsrummet i 10 s och tiden för att nå utrymningsplattformen registrerades. Råttor som inte kunde hitta utrymningsplattformen inom 180 s leddes till flyktplattformen av försöksledaren och stannade sedan på flyktplattformen i 10 s för att fritt observera omgivningen, och tiden för att nå flyktplattformen registrerades som 180 s . Ett underhållstest för rumsligt minne genomfördes på dag 6 av MWM-experimentet. Råttorna i varje grupp fick simma fritt i 60 sekunder en gång i samma tank från vilken utrymningsplattformen togs bort, för att hitta utrymningsplattformen. och simbanan spårades med videospåraren och lagrades i dataanalyssystemet.

2.4. Passivt undvikandetest (PAT)

Undvikningslådan är en mörksvart akryllåda (30*30*30 cm) med ett gallergolv och stänger av rostfritt stål (1 cm i diameter) utlagda med jämna mellanrum på golvet, genom vilka en elektrisk stöt kan appliceras på fotsulorna. Ett räcke (5× 15 cm) som knappt kan hålla en råtta installerades på ytterväggen på fronten av lådan, och en liten skjutdörr (5× 5 cm) installerades mellan räcket och undvikandelådan. Ett 50 W ljus lyste upp råttan och installerades 45 cm ovanför räcket. Råttorna acklimatiserades i 1 min i undvikandet bax före experimentet (anpassning). Sedan togs råttan ut, placerades på räcket och 50 W-ljuset belyste råttan. Anpassningsförsöket avslutades när råttan gick in i undvikandeboxen (förvärvstest). Råttan placerades på räcket igen och råttan gick in i undvikande rutan. En elektrisk stöt på 0,5 mA under 3 s applicerades samtidigt på fotsulorna (inlärning). Råttan placerades omedelbart tillbaka på räcket och tiden tills råttan gick in i flyktboxen mättes (förtest). Råttan kommer ihåg elchocken och försöker komma in i den mörka facket. Efter 24 timmar utan en elektrisk stöt placerades råttan på räcket och tiden mättes tills den gick in i undvikandeboxen (retentionstest). I både upptagnings- och retentionstesten registrerades uppehållstiden på räcket från råttans högriskräcke till att gå in i den mörka facklådan.

2.5. Öppet fälttest (OFT)

De känslomässiga beteendemönstren hos försöksdjuren observerades i OFT. Detta test utfördes dagen före MWM-testet, och följande enheter tillverkades för OFT. OFT använde en svart trälåda som mätte 60×60×30 cm. En glödlampa (60 W) installerades cirka 2,5 m ovanför mitten av fältet, och mitten var ljusare än omgivningen, vilket varnade råttorna. Alla tester utfördes inom 3 timmar under nattcwcle, vilket är aktivitetscykeln för råttor, och exponeringstiden var 5 min. Variablerna som mäts under de 5 min exponeringen är som följer. Avståndet som passerade genom fältet under 5 min mättes.

2.6. Kontextuell rädslakonditionering (CFC)

CFC utfördes med en separat grupp råttor som inte genomgick MWM-testet (n {{0}} för varje grupp). CFC-testet utfördes som en metod för att utvärdera rädslareaktionen hos råttor. Råttor acklimatiserades till en konditionerad kammare (CS, hörbart larm) i 5 minuter, exponerades sedan för samma kammare igen och utsattes för en enda elektrisk fotchock (USA, 0,5 mA). Efter 24 timmar återexponerades råttor kort (5 min) för CS. Råttor återexponerades för tonaktivering (CS) i samma kammare utan elektrisk fotchock för att stimulera rädslaminne. När råttor återexponeras för samma kammare, kom råttor ihåg, hämtade och konsoliderar rädslaminnen, vilket resulterar i en frysning.

2.7. Enzymkopplad immunanalys av inflammatoriska mediator- och NF-xB-proteinnivåer

Råttorna avlivades omedelbart efter beteendetestet, och inflammatoriska cytokinnivåer mättes i hippocampus med hjälp av enzymkopplade immunosorbentanalyser (ELISA). För att förhindra nedbrytning av instabila inflammatoriska markörer separerades hippocampus och lagrades vid -80 grad C fram till analys. Hippocampus hjärnvävnad homogeniserades på is med användning av en Polytron-homogenisator i 1 x PBS, pH 7,4 innehållande en proteashämmarecocktail. Lysatet uppsamlades och centrifugerades vid 10,000 rpm under 10-15 min, och supernatanten samlades upp och kvantifierades för cytokiner. De inflammatoriska cytokinerna (ⅡL-1 .L-4. IL-6.IL-8.IL-12. och TNF-z)- och NF-xB-nivåer i hippocampus kvantifierades med kommersiellt tillgängliga ELISA-kit enligt tillverkarens instruktioner (Abcam, Cambridge) , MA, USA, och Cell Signaling Technology, Danvers, MA, USA). Alla prover utvärderades i tre exemplar. En 50 ul alikvot av substratlösningen sattes till varje brunn under 20 minuter för att inducera färgutveckling, och sedan mättes mängderna av proinflammatoriska cytokiner och NF-xB-proteinet vid 450 nm med användning av en ELISA-läsare.

2.8. Total RNA-isolering och RT-PCR-analys

Analysen av omvänd transkription-polymeraskedjereaktion (RT-PCR) utfördes för att bekräfta förändringar i BDNF och tropomyosin-relaterat kinas B (TrkB)mRNA. Trizol (Sigma-Aldrich) användes för att isolera totalt hjärn-RNA. Totalt RNA syntetiserades till cDNA med användning av omvänt transkriptas (Takara Bio, Otsu, Japan)-reaktionen. För att analysera expressionsnivåerna av BDNF och TrkB i cDNA. PCR-experiment utfördes med användning av varje primer. Glyceraldehyd-3-fosfatdehydrogenas(GAPDH)-primern användes på samma sätt som en intern standard.

2.9. Western blot

Totalt protein extraherades från hjärnan för att undersöka p-PSD95-proteinet som finns i hippocampus. Hippocampus homogeniserades i en lysbuffert innehållande en fosfatasinhibitor och en proteashämmare (CyQUANT; Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Proteinkoncentrationen mättes med användning av ett Bio-Rad kolorimetrisk proteinanalyskit (Bio-Rad Laboratories, Inc, Hercules, CA, USA). Efter att ha reagerat med mus-p-PSD95-antikropp (1:500, Cell Signaling Technology) tillsattes en sekundär antikropp konjugerad med peroxidas (HRP-konjugerad get-anti-mus IgG; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA). Ett kemiluminescerande kit (Super Signal West Pico; Pierce, Rockford, IL, USA) användes för att bekräfta proteinet som behandlats på membranet. Proteininnehåll analyserades med hjälp av ett förbättrat kemiluminescensdetektionssystem (Santa Cruz Biotechnology) och en densitetsmätningsmetod.

2.10. Statistisk analys

Data uttrycks som medelvärde och ± standardfel. Dataanalysen utfördes med SPSS 13.0programvara (SPSS Inc, Chicago, USA). Students t-test användes för att utvärdera förändringen i kroppsvikt, och individuella jämförelser gjordes med envägsvariansanalys (ANOVA) och Tukeys post-hoc test för att utvärdera förändringarna i beteendemätningarna och cytokinprofilen. Ett p-värde<0.05 was="" considered="">

3. Resultat

3.1. Minskningen av kroppsvikt hos enstaka långvariga stressinducerade råttor

Vi mätte kroppsvikten för alla råttor under 14 dagar, och de normala råttorna ökade i kroppsvikt med tiden (Fig.2). Kroppsvikten minskade dock med tiden i gruppen SPS-inducerad traumatisk stress (SPS-grupp;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 röd ginseng förbättrar försämringarna av kognitiva och rumsliga minnet hos enstaka långvariga stressinducerade råttor

Fig. 3 visar resultaten av MWM som genomfördes för att fastställa hur KRG påverkade kognitiv funktion och inlärnings- och minnesförmåga i SPS-djurmodellen. Skillnaden mellan grupperna var signifikant på dag 5 av träningen [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.="">

Retentionstestet indikerade signifikanta förändringar i prestationsförmågan hos alla råttor. I synnerhet var normala råttor mycket effektiva i alla aspekter av det rumsliga minnestestet. Råttor exponerade för SPS uppvisade emellertid nedsatt rumsminne (Fig. 3C-F). Emellertid tillbringade gruppen som administrerades 100 mg/kg KRG en signifikant ökad tid i målområdet jämfört 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="">

För att bekräfta huruvida KRG återhämtar minnesförsämring, administrerades KRG till råttor med minnesbrister inducerade av SPS, och deras minnesfunktion undersöktes av PAT (Fig. 4A och B). Som ett resultat var minnesprestanda inte olika mellan grupperna. Med andra ord, ingen av råttorna var kognitivt nedsatt under förvärvsförsöken utan elektrisk stimulering. Men efter 24 timmar visade retentionstestet att SAL-gruppen hade bättre inlärning av passivt undvikande än 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 röd ginseng förbättrar det försämrade rädslaminnet hos enstaka långvariga stressinducerade råttor

Frysbeteende genom konditionsträning ökar hos råttor med PTSD på grund av SPS. Frysbeteendet hos råttor mättes genom att återexponera dem för sammanhanget när CFC inducerades för att utvärdera effekten av KRG. Frysbeteendet mättes genom exponering i 5 minuter under CFC (Fig. 4D och E). Post-hoc-testet visade att frystiden var betydligt längre i SPS-gruppen än i SAL-gruppen (p < 0.01="" på="" dag="" 7="" respektive="" 14).="" men="" administrering="" av="" 100="" mg/kg="" krg="" på="" dag="" 14="" förkortade="" frystiden="" signifikant="" jämfört="" med="" sps-gruppen="" (p=""><>

3.4. Koreansk röd ginseng minskar de pro-inflammatoriska cytokinerna och ökar de antiinflammatoriska cytokinerna i hippocampus hos råttor som behandlas med enstaka långvarig stress

Fig. 5-AF visar resultaten av administrering av KRG på uttrycket av inflammatoriska cytokiner i hippocampusvävnad genom ELISA. Proinflammatoriska cytokiner (IL-1b, IL-6 och IL-8) ökade i SPS-gruppen (p < 0.05="" och="" p="">< 0.001),="" medan="" och="" antiinflammatoriska="" cytokiner="" (il-12)="" minskade="" (p="">< 0,01).="" men="" administrering="" av="" krg="" (100="" mg/kg)="" dämpade="" signifikant="" ökningen="" av="" nivåerna="" av="" de="" pro-inflammatoriska="" markörerna="" il-6="" och="" il-8="" i="" hippocampus="" inducerad="" av="" sps="" (p="">< 0,05,="" respektive).="" dessutom="" dämpade="" administrering="" av="" krg="" (100="" mg/kg)="" signifikant="" minskningen="" av="" den="" antiinflammatoriska="" markören="" il-12="" i="" hippocampus="" av="" sps="" (p=""><>

3.5. Koreansk röd ginseng minskar aktiveringen av NF-kB i hippocampus hos råttor som behandlats med enstaka långvarig stress

Fig. 5G visar resultaten av administrering av KRG på NF-kB-nivån i hippocampusvävnad genom ELISA. En signifikant ökning av NF-kB-nivån observerades i hippocampus i SPS-gruppen jämfört med SAL-gruppen (p < 0.01).="" krg="" (100="" mg/kg)="" dämpade="" emellertid="" signifikant="" ökningen="" av="" nf-kb-nivåer="" i="" hippocampus="" inducerad="" av="" sps="" (p=""><>

3.6. Koreansk röd ginseng ökar uttrycket av BDNF mRNA i hippocampus hos råttor som behandlats med enstaka långvarig stress

BDNF- och TrkB-mRNA-nivåer undersöktes efter SPS- och KRG-administrering med användning av PCR-analys (Fig. 6A). BDNF-mRNA minskade signifikant i SPS-gruppen jämfört med SAL-gruppen (p < 0.05).="" men="" i="" gruppen="" som="" utsattes="" för="" den="" upprepade="" krg-förbehandlingen="" ökade="" bdnf-mrna="" signifikant="" jämfört="" 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 röd ginseng främjar syntesen av det synaptiska PSD-95-proteinet i hippocampus hos råttor som behandlats med enstaka långvarig stress

Vi mätte den postsynaptiska vesikelmarkören PSD-95, som är involverad i att förbättra det rumsliga och kognitiva minnet genom att förbättra synaptisk plasticitet. Som ett resultat minskade PSD-95-proteinnivån i SPS-gruppen jämfört med SAL-gruppen, även om detta resultat endast var marginellt signifikant (p= 0.482). Dessutom ökade KRG-behandlingen PSD-95-proteinnivån jämfört med SPS-gruppen, även om detta resultat endast var marginellt signifikant (p =0.094).

4. Diskussion

Vår studie visade att SPS påverkar kognitiv funktion, inklusive inlärning och minne, och att SPS ökade NF-xB-medierade inflammatoriska cytokiner och minskade regleringen av BDNF och det synaptiska plasticitetsproteinet, PSD-95 i hippocampus. Men administrering av KRG minskade det villkorade rädslaminnet, förbättrade inlärnings- och minnesförsämringar, hämmade produktionen av pro-inflammatoriska cytokiner och ökade produktionen av antiinflammatoriska cytokiner hos SPS-inducerade råttor. Dessutom främjade KRG-behandlingen BDNF-nivåer och återställde PSD-95-uttryck, ett synaptiskt protein lokaliserat i hippocampus. Dessa resultat indikerar att administrering av KRG signifikant lindrade den kognitiva dysfunktionen orsakad av SPS genom reglering av NF-kB- och BDNF-systemen, och skulle kunna fungera som ett effektivt antiinflammatoriskt och potentiellt neuroprotektivt medel.

Vi undersökte den dosberoende effekten av KRG för att bekräfta optimal effekt. Vi valde en dos på 100 mg/kg. Denna dos har redan visat sig effektiv i många studier [21]. Flera studier har visat att KRG förbättrar minnet hos patienter med neurodegenerativa minnesstörningar, såsom AD [25], D-galaktos-inducerat åldrande [26] och LPS-modellen [27] Dessutom minskar KRG ökningen av serum kortikosteronnivåer orsakade av stress [19]. Därför bekräftar våra resultat att KRG förhindrade beteendeförändringar efter PTSD-inducerad minnesstörning och kognitiv dysfunktion, liknande en tidigare studie [19].

I den här studien genomförde vi PAT- och MWM-testerna, som är två olika typer av minnestester. Vår studie visade att SPS allvarligt försämrade minnesretention genom att avsevärt förkorta steg-through latens på retentionsförsöket av PAT. Men administrering av KRG återställde avsevärt minnesretention och minneshämtning genom att förlänga steg-genom latensen. Dessutom visade de SPS-inducerade råttorna betydligt längre flyktlatenser för att nå plattformen och uppvisade dålig rumslig inlärningsprestanda [28). SPS ledde till försämrad minneskonsolidering och hämtning på retentionstestet [28]. Att administrera KRG förkortade dock flyktlatensen, vilket resulterade i korta flyktavstånd på det rumsliga inlärningstestet. Dessutom förbättrade administrering av KRG inlärningshastigheten och minneskonsolideringsförmågan genom att förbättra korsningstiderna och målavstånden runt målkvadranten på den rumsliga sondförsöket. Våra resultat tyder på att KRG avsevärt förbättrade de allvarliga minnesåterkallnings- och hämtningssvårigheterna orsakade av SPS-proceduren. Eftersom ingen skillnad observerades mellan grupperna på OFT, som mäter mängden rörelseaktivitet, påverkade KRG inte motoriska funktionsavvikelser eller förbättring av motorprestanda. Förkortningen av tiden det tog att nå plattformen efter administrering av KRG berodde på förbättrad minnesförsämring, inte en förbättring av rörelseaktiviteten hos råttorna. Att administrera KRG lindrade också rädslaminnet orsakat av SPS.

Inflammatoriska stormar är en viktig faktor som leder till kognitiv och spatial minnesförsämring [29]. Många studier har visat att en snabb och ihållande inflammatorisk respons förstör minnesnätverket, ökar produktionen av inflammatoriska cytokiner och förändrar proteinuttryck, vilket leder till neurodegenerativa sjukdomar, såsom AD och Parkinsons sjukdom [13,30]. Därför försämrade den inflammatoriska stormen orsakad av SPS-djurmodellen kognitiva och minnesfunktioner, och undertryckande av den inflammatoriska stormen undertrycker försämringen av minnesfunktionen [31]. I vår studie ökade utsöndringen av pro-inflammatoriska cytokiner (IL-1b, IL-6 och IL-8) ​​och utsöndringen av de antiinflammatoriska cytokinerna (IL{{10 }}) minskade i hippocampus i en djurmodell inducerad av SPS, vilket resulterade i allvarliga kognitiva brister. Men administrering av KRG minskade överproduktionen av pro-inflammatoriska cytokiner och undertryckte minskningen av antiinflammatoriska cytokiner i hippocampus inducerad av SPS. Dessa antiinflammatoriska reaktioner förbättrar neuroinflammation genom att hämma aktiveringen av NF-kB-vägen i hippocampus. KRG skyddade mot minnesskador och neuroinflammation orsakad av SPS, genom att aktivera NF-kB-vägen. Dessa resultat tyder på att KRG signifikant försvagade beteendeförändringarna från de SPS-inducerade kognitiva störningarna genom att hämma neuroinflammation och aktivera pro- och antiinflammatoriska cytokiner och NF-kB-vägen.

BDNF är ett utbrett signalprotein i det centrala nervsystemet [32]. BDNF främjar överlevnad, tillväxt, differentiering och utveckling av neuroner och spelar en viktig roll i neuronal struktur och synaptisk plasticitet [32]. BDNF aktiverar NF-kB-signalkaskaden för att reglera inflammatoriska ämnen, såsom inflammatoriska cytokiner, för att inducera cellöverlevnad och för att öka synaptisk plasticitet genom att aktivera mTOR-vägen genom reglering av Akt- och ERK-signalerna [33]. Därför spelar BDNF-signalering i hippocampus en viktig roll i den neuropatologiska mekanismen för PTSD [34]. BDNF är en viktig mediator mellan kognitiv funktionsnedsättning och neuroinflammation, och modulering av BDNF-signalering kan vara ett viktigt sätt att reglera neuroinflammation och kognitiv funktion hos stressskadade råttor [35]. Många studier har visat att neuroinflammation minskar BDNF-nivån i hippocampus [36]. Neuroinflammation orsakad av SPS ändrar synaptisk plasticitet genom att nedreglera BDNF-TrkB-vägen [37]. Våra resultat visar att SPS minskade uttrycket av BDNF-mRNA relaterat till minnesförsämring och nedreglerade uttrycket av PSD-95 hos råttorna. KRG hämmade dock minskningen av BDNF-mRNA-uttryck och uppreglerade uttrycksnivån av PSD-95 i hippocampus inducerad av SPS.

Därför förbättrade administrering av KRG kognitiva funktioner och förmågor, såsom inlärningsförvärv, minneskonsolidering och försvinnandet av rädslaminne i djurmodellen för SPS-inducerad minnesnedsättning genom att reglera BDNF-signalering, synaptiska proteiner och NF-kB-aktivering. Våra fynd tyder på att KRG är en användbar alternativ behandling för traumatiska stressrelaterade kognitiva dysfunktioner, som den som uppstår under PTSD. Dessutom finns det ett behov av att ytterligare utforska de förebyggande effekterna av KRG för att förbättra minnet och dess grundläggande mekanismer i framtiden.

Referenser

[1] Ceremuga TE, Shellabarger P, Persson T, Fanning M, Galey P, Robinson D, Bertsch S, Ceremuga GA, Bentley M. Effekter av tetrahydropalmatin på posttraumatiskt stressyndrom-inducerade förändringar i råtthjärnans genuttryck. J Integr Neurosci 2013;12:513e28.

[2] Kessler RC. Posttraumatiskt stressyndrom: bördan för individen och samhället. J Clin Psychiatr 2000;61:4e12.

[3] Hopper JW, Frewen PA, van der Kolk BA, Lanius RA. Neurala korrelat av återupplevelse, undvikande och dissociation vid PTSD: symptomdimensioner och emotionell dysreglering som svar på skriptdrivna traumabilder. J Traumastress 2007;20:713e25.

[4] Leskin LP, White PM. Uppmärksamma nätverk avslöjar exekutiva funktionsbrister vid posttraumatisk stressyndrom. Neuropsychology 007;21:275-284.

[5] Han F, Xiao B, Wen L, Shi Y. Effekter av fluoxetin på amygdala och hippocampus efter administrering av enstaka långvarig stress till Wistar-hanråttor: in vivo protonmagnetisk resonansspektroskopi. Psychiatr Res 2015;232:154e61.

[6] Takahashi T, Morinobu S, Iwamoto Y, Yamawaki S. Effekt av paroxetin på ökad kontextuell rädsla inducerad av enstaka långvarig stress hos råttor. Psykofarmakologi 2006;189:165e73.

[7] Ebenezer PJ, Wilson CB, Wilson LD, Nair AR, Francis J. De antiinflammatoriska effekterna av blåbär i en djurmodell av posttraumatiskt stressyndrom (PTSD). PLoS One 2016;11:e0160923.

[8] Wang SC, Lin CC, Chen CC, Tzeng NS, Liu YP. Effekter av Oxytocin på rädsla minne och neuroinflation i en gnagare modell av posttraumatiskt stressyndrom. Int J Mol Sci 2018;19:3848 [Review].

[9] Ebenezer PJ, Wilson CB, Wilson LD, Nair AR. De antiinflammatoriska effekterna av blåbär i en djurmodell av posttraumatisk stressyndrom (PTSD). PloS One 2016;11:e0160923.

[10] Wang SC, Lin CC, Chen CC, Tzeng NS, Liu YP. Effekter av oxytocin på rädsla minne och neuroinflammation i en gnagarmodell av posttraumatisk stressyndrom. Int J Mol Sci 2018a;19:3848e58.

[11] Lai S, Wu G, Jiang Z. Glycyrrhizinbehandling underlättar utrotning av betingade rädslareaktioner efter enstaka långvarig stressexponering hos råttor. Cell Physiol Biochem 2018;45:2529e39.

[12] Liu M, Xie J, Sun Y. TLR4/MyD88/NF-kappaB-medierad inflammation bidrar till hjärtdysfunktion hos råttor med PTSD. Cell Mol Neurobiol 2020;40: 1029e35.

[13] Cunningham C, Hennessy E. Samsjuklighet och systemisk inflammation som drivkrafter för kognitiv nedgång: nya experimentella modeller som antar ett bredare paradigm inom demensforskning. Alzheimers Res Ther 2015;7:33e40.

[14] Li XM, Han F, Liu DJ, Shi YX. Enkelförlängd stressinducerad mitokondrieberoende apoptos i hippocampus i råttmodellen för posttraumatisk stressyndrom. 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. Minocyklin dämpar stressinducerade beteendeförändringar via dess antiinflammatoriska effekter i en djurmodell av posttraumatisk stressyndrom. Front Psychiatr 2018b;9:558e68.

[16] Oh JY, Kim YK, Kim SN, Lee B, Jang JH, Kwon S, Park HJ. Akupunktur modulerar stressrespons av mTOR-signalvägen i en posttraumatisk stressstörningsmodell på råtta. Sci Rep 2018;8:11864e74.

[17] Li M, Xie Y, Niu K, Li K. Elektroakupunktur lindrar posttraumatisk stressyndrom hos råttor via en mekanism som involverar BDNF-TrkB-signalvägen. 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. Överhörning mellan ATP-P 2X7 och adenosin A 2A-receptorer som kontrollerar neuroinflammation hos råttor som utsätts för upprepad återhållsamhetsstress. Front Cell Neurosci 2021;1:639322e63932.

[19] Lee B, Sur B, Lee H, Oh S. Koreansk röd ginseng förhindrar posttraumatiskt stressyndrom-utlöst depressionsliknande beteende hos råttor via aktivering av det serotonerga systemet. J Ginseng Res 2020;44:644e54.

[20] Kim S, Lee Y, Cho J. Koreanskt rött ginsengextrakt uppvisar neuroprotektiva effekter genom hämning av apoptotisk celldöd. Biol Pharm Bull 2014;37: 938e46.

[21] Lee J, Cho JY, Kim WK. Antiinflammationseffekt av träning och koreansk röd ginseng hos åldrande modellråttor med dietinducerad åderförkalkning. Nutr Res Pract 2014;8:284e91.

[22] Park JK, Shim JY, Cho AR, Cho MR, Lee YJ. Koreansk röd ginseng skyddar mot mitokondriella skador och intracellulär inflammation i en djurmodell av typ 2 diabetes mellitus. J Med Food 2018;21:544e50.

[23] Jin SH, Park JK, Nam KY, Park SN, Jung NP. Koreanska röda ginsengsaponiner med låga förhållanden av protopanaxadiol och protopanaxatriolsaponin förbättrar skopolamininducerad inlärningssvårigheter och rumsligt arbetsminne hos möss. J Ethnopharmacol 1999;66:123e9.

[24] Serova LI, Laukova M, Alaluf LG, Pucillo L, Sabban EL. Intranasal neuropeptid Y vänder på ångest och depressivt beteende som försämrats av en enda långvarig stress-PTSD-modell. Eur Neuropsychopharmacol 2014;24:142e7.

[25] Lee S, Youn K, Jun M. Huvudföreningar av röd ginsengolja dämpar Abeta(25- 35)-inducerad neuronal apoptos och inflammation genom att modulera MAPK/NF kappaB-vägen. Matfunktion 2018;9:4122e34.

[26] Park S, Kim CS, Min J, Lee SH, Jung YS. En diet med hög fetthalt ökar oxidativ njurskada och proteinglykering hos D-galaktos-inducerade åldrande råttor och dess förebyggande av koreansk röd 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. Skyddseffekter av ginsenosid Rb1, ginsenosid Rg1 och notoginsenosid R1 på lipopolysackarid-inducerad mikrocirkulationsstörning på råtta 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. Etanolextraktet av Aralia continental förbättrar kognitiva underskott via modifieringar av BDNF-uttryck och antiinflammatoriska effekter i en råttmodell av posttraumatisk stressyndrom. 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. Exponering för omgivande dammiga partiklar försämrar rumsminnet och hippocampus LTP genom att öka hjärninflammation och oxidativ stress hos råttor. Life Sci 2020;242:117210e20.

[30] Olsson A, Csajbok L, Ost M, H€ Hoglund K, Nylen K, Rosengren L, Nellgård B, Blennow K. Markerad ökning av beta-amyloid(1-42) och amyloidprekursorprotein i ventrikulär cerebrospinalvätska efter svår traumatisk hjärnskada. J Neurol 2004;251:870e6.

[31] Gong QH, Pan LL, Liu XH, Wang Q, Huang H, Zhu YZ. S-propargyl-cystein (ZYZ-802), en svavelinnehållande aminosyra, dämpar beta-amyloid-inducerade kognitiva underskott och pro-inflammatoriskt svar: involvering av ERK1/2- och NF-kB-väg hos råttor. Aminosyror 2011;40:601e10. [32] Yamada K, Mizuno M, Nabeshima T. Roll för hjärnhärledd neurotrofisk faktor i inlärning och minne. 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 lindrar hög fetthalt och hög fruktos kostinducerad kognitiv försämring genom att hämma insulinresistens och 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. Den potentiella rollen för HCN1-jonkanalen och BDNF- mTOR-signalvägar och synaptisk överföring för att lindra PTSD. Transl Psykiatri 2020;10:101e10.

[35] Barrientos RM, Sprunger DB, Campeau S, Watkins LR, Rudy JW, Maier SF. BDNF-mRNA-uttryck i råtthippocampus efter kontextuell inlärning blockeras av intrahippocampal IL-1 beta-administrering. J Neuroimmunol 2004;155:119e26.

[36] Guan Z, Fang J. Perifer immunaktivering av lipopolysackarid minskar neurotrofiner i cortex och hippocampus hos råttor. Brain Behav Immun 2006;20:64e71.

[37] Ji LL, Peng JB, Fu CH, Cao D, Li D, Tong L, Wang ZY. Aktivering av Sigma-1-receptorn förbättrar ångestliknande beteende och kognitiva försämringar i en råttmodell av posttraumatisk stressyndrom. Behav Brain Res 2016;311: 408e15.