Antidepressiva och kognitiva förbättringsaktiviteter av den traditionella kinesiska örten Cistanche

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com

Dongfang Wang,1 Haizhen Wang,2 och Li Gu2

1. Introduktion

Depression och relaterade humörstörningar, med en uppskattning av att 12–17 procent av befolkningen upplever minst en episod under en livstid, är bland de främsta orsakerna till psykiska funktionsnedsättningar och anses vara ett av världens största folkhälsoproblem [1]. Av särskild relevans är att en betydande andel av patienter med depression lider av minnesförlust, koncentrationsproblem, minskad energi eller trötthet, förlust av intresse eller nöje i hobbyer och aktiviteter, sömnsvårigheter, uppvaknande tidigt på morgonen eller för mycket sömn. Även om de neurala substraten för abnormitet vid depression och relaterade syndrom är oklara, är det allmänt accepterat att försämringen av neuroplasticitet och cellulär motståndskraft ger upphov till patofysiologin för depression och framgångsrik behandling kan bero på ingripandet av neurotransmittornivån [2]. Tillvägagångssättet för depressionsmedicinering är i grunden baserad på det klassiska monoaminsystemet

hypotes, som hävdar att dysreglering av monoaminer, särskilt serotonin (5-HT) och noradrenalin (NE) bidrar till depressionspatogenesen, och intervention av neurotransmittorsystemet med dopaminagonister och dopamin-noradrenerga modulatorer skulle lindra symptomen på allvarlig depression störning [3]. Även om de är allmänt föreskrivna, är antidepressiva läkande effekt tveksam och biverkningen kan inte ignoreras eftersom en betydande andel av patienterna inte svarar på monoaminsystemets manipulation [4]. Nyligen indikerar nya teorier om depressionspatogenes att flera system, inklusive inflammatoriska vägar, den oxidativa stressvägen, hypotalamus-hypofys-binjureaxeln (HPA), det metabola och bioenergetiska systemet, neurotrofiska vägar, glutamatsystemet, opioidsystemet och det kolinerga systemet, är nära förknippade med depressionsförekomsten [3]. Bevis visar att flera målinsatser gav bättre effekt än en enda målintervention [5]. Nya terapier baserade på teorin om dysreglering av flera system behövs akut.

Örtprodukter konsumerade enligt uppgift mer än hälften av USA:s befolkning [6]; intresset och efterfrågan på örter eller växtbaserade produkter som ett kompletterande sätt att behandla depression växer över hela världen. Flera medicinska växter har visat sig ha en depressionslindrande gynnsam effekt. Örter som rapporteras ha effekten av att undertrycka depression och förbättra kognitiv funktion inkluderar havtorn [7], Ginkgo biloba [8], Piper nigrum [9], Hypericum perforatum [10], Griffonia simplicifolia [11]. En kombinationsadministrering av ferulsyra och piperin visade en synergistisk antidepressiv effekt på möss genom att manipulera det monoaminerga systemet [7]. Albiflorin kännetecknades av en hög selektiv affinitet till neurotransmittorreceptorer och transportörer och signifikant ökade extracellulära koncentrationer av 5-HT och NE i hypotalamus hos fritt rörliga råttor [12]. En medicinsk ört Melissa officinalis L. lindrade det depressiva beteendet hos möss genom att utöva inflytande på den serotonerga neurotransmittornivån [13]. Dessa örter eller avkok, utvecklade som alternativa botemedel mot depression, hjälper till att lindra symptomen på depression och ger en ny källa för att det antidepressiva läkemedlet utvecklas.Ört Cistanchearter, spridda i torra länder och öknar i norra delen av Kina, är traditionella kinesiska medicinörter och har ofta använts för att behandla olika sjukdomar i mer än 1,000 år i Kina. Den multipla effekten avört Cistancheavkok varierar mellan afrodisiakum [14], immunfrämjande [15], antioxidativa [16] och leverskyddande [17] egenskaper. C. deserticola avkok inducerar testikelsteroidogena enzymer [18], främjar penis erektil respons och förkortar latensperioden för erektil reaktion hos kastrerade råttor [19].Ört Cistanchehar rapporterats hämma aktiviteterna hos dopaminerga neuroner genom att reglera de hämmande apoptosgener och neurotrofiska faktorer [20]. C. tubulosa avkok ändrade den kognitiva dysfunktionen orsakad av A 1-42 genom att blockera amyloidavlagring och återupplivade den kolinerga och hippocampala dopaminerga neuronala funktionen [21]. Den neuroprotektiva egenskapen hosörtbaserade Cistancheinnebär den terapeutiska potentialen i de kognitiva sjukdomarna. Depression är ett vanligt blandat sätt av känslomässiga reaktioner med glömska och kognitiv försämring som vanliga symtom [22].Ört Cistancheanvändes ofta som en traditionell kinesisk medicin för att behandla glömska; dessutom visar en färsk rapport att en tidig administrering av majsmjöl kompletterat med C. tubulosa är fördelaktigt för livslängden och luktrelaterad inlärning och minnesförbättring i Drosophila-modellen för icke-ryggradsdjur [23]. Dessa fakta indikerar den kognitiva förbättrande egenskapen hos örten Cistanche; här i denna forskning karakteriserade vi för första gången den antidepressiva egenskapen och dess förhållande till kognitiva förbättringsaktiviteter i däggdjursmodellen genom att reglera monoaminsystemet och HPA-axeln. Att belysa den antidepressiva egenskapen och preliminära mekanismen hos örten Cistanche kan utöka tillämpningsspektrumet avört Cistanche, som skulle kunna utvecklas som ett alternativt botemedel mot depression.

2. Material och metoder

2.1. Växtmaterial och avkoksberedning. C. deserticola YC

Ma erhölls från Nei Mongol Autonomous Region, Kina; C. tubulosa erhölls från den autonoma regionen Xinjiang Uygur, Kina. Före avkok inspekterades örten (C. deserticola YCMa eller C. tubulosa) för att detektera innehållet av echinacosid och verbascosid med hjälp av HPLC (högpresterande vätskekromatografi) (Milford, MA, Waters, USA), och den berättigade produkten (enligt till Pharmacopoeia of the People's Republic of China) användes för djurförsöken. Avkoket förvärvades baserat på metoden för vattenångning som utvecklats av Food and Health Engineering Research Center vid State Education Ministry, Sun Yat-sen University. Torkad Cistanche deserticola YCMa på 125 g krossades och siktades med 120-nätsikt och sedan löstes pulvret i 3 L ultrarent vatten, upphettades

vid 100∘C i 2 timmar, kyldes sedan ner till rumstemperatur och siktades; supernatanten återanvändes. Sedimentet löstes sedan i 2 L ultrarent vatten och upphettades sedan under 1,5 h och kyldes ned såsom nämnts ovan för att recirkulera supernatanten; sedimentet användes sedan för återvinning av supernatanten. Innehållet i all supernatant berikades med roterande vakuumindunstare vid 60°C; slutligen sattes råläkemedelskoncentrationen till 0,5 g/ml och produkten förvarades vid -20°C.

2.2. Echinacoside och Verbascoside Assay genom HPLC-analys.

HPLC (högpresterande vätskekromatografi) användes för att mäta den kvalitativa och kvantitativa analysen av echinakosid och verbaskosid; verbascoside (renhet > 93 procent) och echinakosid (renhet > 93 procent) köptes från National Institutes for Food and Drug Control (Peking, Kina) och användes som standardkontroll.

2.3. Djurvården och experimentellt beteende.

Försökspersonerna var SPF (specifik patogenfri) Kunming-hanmöss som vägde 21-25 gram, levererade av Medical Experimental Animal Center i Guangdong-provinsen. Djuren hölls i plastburar (tio per bur); miljöförhållandena ställdes in enligt följande: luftfuktighet 40-70 procent, rumstemperatur 21 ± 1°C och en 12 h: 12 h ljus-mörker period. Alla djurförsök godkändes av Animal Ethics Committee vid Sun Yat-sen University.

2.4. Svansupphängningstest.

Svansupphängningstestet utfördes enligt protokollet beskrivet av Cryan et al. [24] med blygsamma ändringar. Kortfattat, på dag 21, suspenderades mössen i svansen med hjälp av metallgalger bundna med nylonkateter, med huvudet på höjden 50 mm från golvet. Mössen hängdes på kroken på självhäftande tejper 10-20 mm från änden av dess svans och isolerades akustiskt och visuellt med hjälp av lappar. Musens kroppsrörelser registrerades och andningsrörelserna ignorerades. Före dagen för experimentet suspenderades mössen i 8 minuter för anpassning.

3. Resultat

3.1. Bestämning av innehållet av bioaktiva huvudingredienser i C. deserticola YCMa- och C. tubulosa-proverna. Fenyletanoide glykosider såsom echinacoside och verbascoside anses allmänt vara de huvudsakliga bioaktiva ingredienserna; följaktligen bestämdes innehållet av echinacosid och verbascoside i både C. deserticola YCMa och C. tubulosa prover med HPLC. HPLC-kromatogrammen visades i figur 1, och resultaten visar att den totala halten av fenyletanoidglykosider från C. deserticola YCMa var ungefär dubbelt så stor som från C. tubulosa. Echinacoside respektive verbascoside-vikter står för 1,27 ± 0.009 procent och 0.52 ± 0.0{ {21}}3 procent av pulvret framställt av C. deserticola YCMa och 19,81 ± 0,66 procent och 2,45 ± 0,12 procent av pulvret framställt av C. tubulosa. Echinakosid- respektive verbaskosidvikter står för 0.90 ± 0.001 procent och 0.20 ± 0.001 procent av C. deserticola YCMa-avkok och 5,90 ± 0,12 procent och 0,505 ± 0,505 ± procent pulver framställt från C. tubulosa (tabell 1).

3.2. Avkok av C. deserticola YCMa och C. tubulosa lindrade stress- och depressionsnivån. Svansupphängningstest (TST) är en snabb och klassisk metod för att bedöma den antidepressiva effekten av läkemedel på möss [24]; i denna forskning användes den orörliga statusen, orsakad av den kortsiktiga och ofrånkomliga stressen av att vara upphängd i svansen, som en egenskap för att återspegla depressionsnivån hos möss. Vi kontrollerade om avkok av C. deserticola YCMa och C. tubulosa kunde vända orörligheten och främja förekomsten av flyktrelaterat beteende. Jämfört med kontrollgrupper ökade orörlighetsperioden för stressgruppen med 27,4 procent; jämfört med stressgrupperna visade grupperna som behandlades med medelhög, hög koncentration av C. deserticola YCMa örtavkok en statistiskt signifikant minskning av orörlighetsperioden vardera med 44,1 procent och 56,1 procent; grupperna som behandlas med medelhög, hög koncentration av

C. tubulosa örtavkok visade en statistiskt signifikant minskning av orörlighetsperioden vardera med 41,9 procent och 47,7 procent (Figur 2). Dessa resultat indikerar att avkok av C. deserticola YCMa och C. tubulosa kan minska stress- och depressionsnivån hos möss, och avkok av C. deserticola YCMa uppvisade något högre effektivitet än C. tubulosa-avkok.

3.3. Avkok av C. deserticola YCMa och C. tubulosa förbättrade den rumsliga inlärningen och minnet hos möss. Människor (både ungdomar och vuxna) som lider av depression är benägna att lida av inlärningssvårigheter [28]; avkok av C. deserticola YCMa och C. tubulosa visade sig lindra stress- och depressionsnivån; sedan valde vi att bedöma om avkok av C. deserticola YCMa och C. tubulosa kunde påverka den rumsliga inlärningen och minnet genom att använda Morris vattenlabyrintmodell, som används allmänt för att bedöma den rumsliga inlärningen och minnesfunktionen hos relaterat hjärnområde [29] . Rörelsespåren klassificeras i fyra under söklatensen; en rätlinjebana visade att mössen pekade ut räddningsplattformens position, en tendensbana visade att mössen uppvisade en i princip rätt orientering, och den edgy typen av banan visade att mössen antingen var i den tidiga träningsperioden eller led av demens och försökte att lokalisera målplats baserat på instinkt; den slumpmässiga sökbanan visade att möss hade den låga positioneringsförmågan och sökte målplatsen planlöst. Data inhämtades enligt kriterierna.

Effekten av C. deserticola YCMa och C. tubulosa avkok på rymdinlärning och minnesförmåga hos möss med fasthållningsstress visas i figur 3. Efter svansupphängningstestet visade möss en signifikant förlängd latensperiod. Jämfört med stressgrupperna visade mössen som behandlades med måttlig, hög dos C. deserticola YCMa och låg, hög dos C. tubulosa avkok en förkortad latensperiod; frekvensen som möss simmade på den dolda plattformen uppreglerades signifikant i grupperna som behandlades med måttlig, hög dos C. deserticola YCMa-avkok. Dessa resultat indikerar att de stressade mössen gynnades av administreringen av ört Cistanche-avkok och visade en förbättring av den rumsliga inlärningen och minnet.

3.4. Avkok av C. deserticola YCMa och C. tubulosa nedreglerade monoaminoxidasaktiviteten. MAO katalyserar den oxidativa deamineringen av aminer såsom tyramin, katekolamin och 5-hydroxitryptamin (5-HT) i hjärnan och perifera vävnader; hämning av MAO-aktivitet resulterar i den antidepressiva effekten [30]. Vi försökte förklara den antidepressiva effekten av C. deserticola YCMa och C. tubulosa; sedan bestämdes MAO-aktiviteten i hjärnan. Efter svansupphängningstestet uppreglerades MAO-aktiviteten signifikant; MAO-aktiviteten i grupperna behandlade med svanssuspension och sedan följt av måttlig, hög dos

avkok från C. deserticola YCMa visade en signifikant minskning med cirka 13,9 procent ~12,3 procent; MAO-aktiviteten i grupperna behandlade med svanssuspension och sedan högdosavkok från C. tubulosa visade en signifikant minskning med cirka 13,2 procent (Figur 4). Data visade att avkok från både C. deserticola YCMa och C. tubulosa kunde hämma aktiviteten av MAO och kan bidra till antidepressivt läkemedel

effekt och avkok av C. deserticola YCMa visade en starkare effekt än C. tubulosa.

3.5. Administrering av C. deserticola YCMa och C. tubulosa avkok resulterade i uppreglering av central dopaminkoncentration och nedreglering av serumkortikosteronkoncentration. Nivån på DA och NE i

centrala nervsystemet mättes för att bestämma nervexcitabilitet. Efter 4 veckors svansupphängningstest, jämfört med stressgrupperna, har DA-nivån för grupper som behandlats med måttlig dos C. deserticola YCMa uppreglerat signifikant var och en med 43,5 procent; DA-nivån för grupper behandlade med måttlig dos C. tubulosa uppreglerades också signifikant (Figur 5(a)). Nivån av NE var milt uppreglerad i grupperna som behandlades med avkok av båda örterna jämfört med stressgrupperna, och ingen statistisk skillnad hittades (Figur 5(b)). Dessa resultat kan förklara den molekylära mekanismen för den antidepressiva effekten av örten Cistanche.

Adrenokortikotropiskt hormon (ACTH), ett polypeptidhormon som produceras och utsöndras av den främre hypofysen, stimulerar utsöndringen av glukokortikosteroider genom att verka på binjurebarken, zona fasciculata [31]; kortikosteron, ett steroidhormon som produceras av binjurarnas cortex, är involverat i regleringen av de fysiologiska processerna som energihöjande, immunitetsreaktion och stressrespons [32], så vi valde att studera effekten av örtavkok på HPA-axeln. Och ACTH och kortikosteronkoncentrationen i serumet mättes. Efter 4 veckors svansupphängningstest var ACTH- och kortikosteronkoncentrationen i stressgruppen signifikant uppreglerad (Figur 6). Inga signifikanta förändringar observerades i behandlingsgrupperna för ört Cistanche avkok jämfört med stressgruppen (Figur 6(a)). Jämfört med stressgruppen nedreglerades serumkoncentrationen av kortikosteron i grupper som behandlats med måttlig, hög dos C. deserticola YCMa avkok signifikant; kortikosteronkoncentrationen i grupper som behandlats med hög dos C. tubulosa nedreglerades men inte till någon signifikant statistisk skillnad. C. deserticola YCMa och C. tubulosa kunde minska kortikosteronkoncentrationen i serum och kan vara involverad i reglering av HPA-axeln, och avkok av C. deserticola YCMa visade en starkare effekt än C. tubulosa.

4. Diskussion

I denna studie definierades de antidepressiva aktiviteterna och förbättringen av minne och inlärning av örten Cistanche, vilket kan kasta nytt ljus över örten Cistanches funktion och ge ledtrådar till att utöka det terapeutiska tillämpningsområdet. Tidigare studier visar att ört Cistanche är ett multifunktionellt kinesiskt läkemedel med biologiska effekter av antiaging, antioxidant, östrogena, antiosteoporotiska, afrodisiakum och antiinflammationseffekter [33]. Herb Cistanche har erkänts som en behandling för njurbrist, infertilitet och kronisk förstoppning (Pharmacopoeia Committee of China, 2010). Ört Cistanche avkok är sammansatt av flyktiga oljor, icke-flyktiga fenyletanoidglykosider (PeGs), iridoider, lignaner, alditoler, oligosackarider och polysackarider. Echinakosid och verbaskosid ses generellt som de huvudsakliga bioaktiva ingredienserna [34]. Det finns fyra huvudsakliga Cistanche-arter inklusive C. deserticola YCMa, C. tubulosa, Cistanche Sinensis G. Beck och Cistanche salsa var. albiflorashi et al. [35]; vi valde C. deserticola YCMa och C. tubulosa som vår modell för att bestämma PeGs-halten, och C. deserticola YCMa hade en högre halt av PeGs (Figur 1), vilket kan förklara den högre effektiviteten av C. deserticola YCMa. Resultaten indikerar att innehållet av de huvudsakliga bioaktiva ingredienserna avgör effektiviteten av örten Cistanche.

Tidigare studier tyder på att Cistanche-örtprodukter är fördelaktiga för behandling av neurodegenerativa störningar genom att uppreglera nervtillväxtfaktor (NGF) i hippocampus hos möss [36, 37], men ingen forskning har rapporterats om de antidepressiva och kognitiva inlärningsaktiviteterna hos örten Cistanche i däggdjursmodeller. I denna studie visade sig ört Cistanche-avkok vara effektivt för att lindra stressnivån och avsevärt öka överlevnadsbeteendet i svansupphängningstestet (Figur 2) och förbättra den rumsliga inlärnings- och minneskapaciteten i modellen med vattenlabyrint (Figur 3). Lin et al. bevisade att örten Cistanche förbättrade det luktrelaterade minnet i fruktflugemodellen [23]; vi fokuserade vår forskning på den antidepressiva effekten och antog en annan djurmodell; resultatet visade att örten Cistanche förbättrade en variant av kognitiv funktion, nämligen den rumsliga inlärningsförmågan hos möss. Enligt monoaminteorin är stressupplevelsen och depressionen nära kopplade till hjärnnivån hos monoaminneurotransmittorer, såsom DA, NE, 5-HT och epinefrin [38]. Och vi fann att örtavkoket Cistanche kunde undergräva MAO-aktiviteten (Figur 4) och öka den centrala DA-koncentrationen (Figur 5(a)). Överraskande nog nedreglerades den centrala 5-HT-koncentrationen av örtavkoksbehandling med Cistanche (data visas inte), eftersom tidigare forskning visade att den minskade centrala 5-HT-aktiviteten är associerad med depression [39]. Dysreglering av hypotalamus-hypofys-binjureaxeln är ofta associerad med depression [40], intervention med glukokortikoidreceptorsystemet (GR) vände framgångsrikt den depressiva fenotypen hos möss [41], och vi fann att örten Cistanche signifikant lindrade serumet

koncentration av CORT (Figur 6(b)). Modulering av monoaminsystemet och HPA-axeln bidrar båda till den antidepressiva effekten av örten Cistanche. Echinacosiden kunde passera blod-hjärnbarriären fritt och verka på det centrala nervsystemet [42], vilket kan förklara varför ört Cistanche avkok hade en antidepressiv funktion. För första gången karakteriserade vi den antidepressiva egenskapen och dess förhållande till kognitiva förbättringsaktiviteter i musmodellen, och den preliminära mekanismen undersöktes. Ändå har mekanismen för antidepressiva egenskaper hos Cistanche inte klargjorts på molekylär nivå, och ytterligare forskning behövs för att klargöra den omfattande antidepressiva mekanismen hos örten Cistanche.

Med tanke på att ört Cistanche avkok är en blandning av föreningar, kan det finnas flera sätt att ört Cistanche avkok utövar den antidepressiva effekten och ökar inlärningsförmågan. Oxidativ stress påverkar många cellulära funktioner hos neuroner, och överproduktionen av reaktiva syrearter (ROS) orsakar cellskador, apoptos och död [43]. Echinakosid extraherad från stjälkarna av C. salsa uppvisar en neuroprotektiv effekt genom att minska produktionen av ROS och mitokondriermedierad apoptos [44]; akteosid, en extremt stark antioxidativ förening, kan vara delvis ansvarig för den neuroprotektiva effekten [45]. Förutom den traditionella avkoksmetoden kan tillämpningen av moderna farmaceutiska metoder som glykosidkapslar med kontrollerad frisättning öka effekten av örtavkok, eftersom de bioaktiva ingredienserna kan smältas och brytas ned av mag-tarmkanalen [37].

5. Slutsatser

I denna studie fann vi att avkok av C. deserticola

YCMa och C. tubulosa uppvisade en antidepressiv effekt och förbättrade den rumsliga inlärnings- och minnesförmågan i musmodellen, och avkok av C. deserticola YCMa och C. tubulosa hade en betydande inverkan på HPA-axeln;

C. deserticola YCMa visade en starkare farmakologisk funktion. C. deserticola och C. tubulosa kan ha potential att utvecklas som alternativa terapiläkemedel för depression.

Referenser

[1] RC Kessler, KA McGonagle, S. Zhao et al., "Lifetime and 12-month prevalence of DSM-III-R psychiatric disorders in the United States: results from the National Comorbidity Survey," Archives of General Psychiatry, vol. 51, nr. 1, s. 8–19, 1994.

[2] HK Manji, GJ Moore, G. Rajkowska och G. Chen, "Neuroplasticitet och cellulär motståndskraft vid humörstörningar," Molecular Psychiatry, vol. 5, nr. 6, s. 578–593, 2000.

[3] JD Rosenblat, RS McIntyre, GS Alves, KN ​​Fountoulakis och AF Carvalho, "Beyond monoamines-novel targets for treatment-resistant depression: A comprehensive review," Current Neuropharmacology, vol. 13, nr. 5, s. 636–655, 2015.

[4] K. Wilson och P. Mottram, "En jämförelse av biverkningar av selektiva serotoninåterupptagshämmare och tricykliska antidepressiva medel hos äldre deprimerade patienter: En metaanalys," International Journal of Geriatric Psychiatry, vol. 19, nr. 8, s. 754–762, 2004.

[5] S. Vezmar, B. Miljkovic´, K. Vucˇic´evic´ et al., "Farmakokinetik och effekt av fluvoxamin och amitriptylin vid depression," Journal of Pharmacological Sciences, vol. 110, nr. 1, s. 98–104, 2009.

[6] CH Halsted, "Kosttillskott och funktionell mat: 2 sidor av ett mynt?" American Journal of Clinical Nutrition, vol. 77, s. 1001S–1007S, 2003.

[7] J.-S. Tian, ​​C.-C. Liu, H. Xiang et al., "Undersökning av den antidepressiva effekten av havtornsfröolja genom den GC-MS-baserade metabolomikmetoden i kombination med multivariat analys," Food and Function, vol. 6, nr. 11, s. 3585–3592, 2015.