뇌실내-퀴놀린산 쥐 모델에서 디오스민으로 유발된 신경 보호 및 기억력 개선에 대한 기계적 통찰력: 미토콘드리아 기능 및 항산화제의 부활 1부
Aug 08, 2024
신경변성은 인지 및 신경학적 손실을 초래하는 여러 뇌 장애의 일련의 병원성 메커니즘 이후에 나타나는 최종 사건입니다. 퀴놀린산(QA)은 트립토판 대사 경로에서 파생된 흥분독소이며 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병 및 정신병과 같은 여러 질병과 관련이 있습니다.
나이가 들수록 신경변성은 점차 흔한 현상이 되었습니다. 신경변성은 사람들의 신체적, 정신적 능력, 특히 기억력에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 행동을 통해 신경변성을 늦추고 기억력을 향상시킬 수 있습니다.
첫째, 삶에 대한 긍정적인 태도를 유지하는 것은 신경변성을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 연구에 따르면 긍정적인 사고방식은 뉴런의 성장과 재구성을 촉진하여 사람들의 인지 기능을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났습니다. 결국, 행복한 기분은 뇌 건강에 긍정적인 영향을 미칩니다.
둘째, 운동을 통해 기억력을 향상시키고 신경 재생을 촉진할 수 있습니다. 적절한 운동은 뇌의 뉴런을 자극하여 새로운 연결을 만들어 사람들의 인지 및 기억 능력을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 노인의 경우 운동은 신경변성을 일으키는 신경성 식욕을 감소시켜 뇌의 건강을 유지하는 데도 도움이 됩니다.
또한, 일상 활동의 다양성과 도전성을 유지하는 것도 기억력을 향상시키는 중요한 방법입니다. 규칙적이고 반복적인 일상 활동은 뇌의 활동을 매우 기계적이고 단조롭게 만듭니다. 오히려 다양한 활동은 두뇌에 활력을 불어넣고 인지 및 기억 능력을 향상시킵니다.
요약하자면, 신경퇴행은 사람들의 기억력에 부정적인 영향을 미칠 수 있지만, 우리는 이 영향을 늦추기 위해 상응하는 조치를 취할 수 있습니다. 긍정적인 사고와 적절한 운동, 다양한 활동은 기억력을 향상시키고 신경 재생을 촉진할 수 있습니다. 우리의 뇌를 소중히 여기고 보호하여 건강하고 젊게 유지합시다. 기억력을 향상시켜야 함을 알 수 있습니다. 시스탄체는 기억력과 학습에 매우 중요한 아세틸콜린과 성장 인자의 수치를 높이는 등 신경 전달 물질의 균형을 조절할 수 있기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 Cistanche는 혈류를 개선하고 산소 전달을 촉진하여 뇌가 충분한 영양과 에너지를 얻을 수 있도록 하여 뇌 활력과 지구력을 향상시킬 수 있습니다.
디오스민(DSM)은 신경퇴행성 진행 과정을 중단시킬 수 있는 특성을 지닌 천연 플라보노이드입니다. 과거 연구에서 DSM의 항고혈당, 항염증 및 혈관 활성 특성과 같은 활성산소 소거 기능은 실용적이었습니다. 따라서 현재 실험에서는 DSM의 신경 보호 활성을 QA 쥐 프로토타입에서 조사했습니다.
QA는 1일차에 쥐의 뇌실내 경로(QA-ICV)를 통해 투여되었고, 1일차부터 21일차까지 DSM(50 및 100mg/kg, 복강내 경로)이 투여되었습니다. 기억, 보행, 감각운동 기능 및 산화적 절단의 바이오마커 미토콘드리아 기능은 뇌 전체에서 평가되었습니다. 결과는 QA-ICV에 의해 쥐의 감각운동 성능, 보행, 작업 및 장기 기억이 크게 저하되는 것으로 나타났습니다. 이러한 행동 이상은 DSM(50 및 100mg/kg)과 도네페질(표준 약물)에 의해 크게 약화되었습니다.
QA-ICV로 인한 체질량(g) 감소, 식이 및 수분 섭취도 DSM 또는 도네페질 치료에 의해 약화되었습니다. QA-ICV는 미토콘드리아 복합체 I 및 II 활동을 억제하고 뇌의 내인성 항산화 물질의 감소와 함께 산화 및 질산화 스트레스를 증가시켰습니다. DSM은 QA-ICV 처리 쥐에서 용량 의존적으로 미토콘드리아 기능을 개선하고 산화 스트레스를 감소시켰습니다. DSM은 근본적인 미토콘드리아 기능 장애 병리를 동반한 신경퇴행성 장애를 치료하는 데 가능한 대안이 될 수 있습니다.
1. 소개
인지 및 신경학적 결함을 수반하는 진행성 신경변성은 알츠하이머병(AD), 파킨슨병(PD), 헌팅턴병(HD)과 같은 여러 뇌 질환의 주요 징후입니다.
신경영양인자(예: 신경영양인자, 칼시뉴린 및 신경 발달 인자), 신경화학적 이상(예: 아세틸콜린, 글루타메이트, 모노아민 및 c-아미노부티르산), 신경펩티드(예: 옥시토신, 물질 P, 소마토스타틴, 오렉신), 뇌 내부 환경의 변화로 인해 단기 및 장기 기억이 저하됩니다[1].
글루타메이트 수용체에 의해 매개되는 흥분성 경로는 종종 해마와 뇌 피질의 장기 기억 통합과 관련이 있습니다[2]. N-메틸 D-아스파르트산염(NMDAR)과 같은 수용체는 장기간 지속되는 강화 및 억제의 필수 구성 요소이며 NMDAR 및 전압 개폐 칼슘(Ca{6}}) 채널(VGCC)을 통한 칼슘 유입은 시냅스를 강화합니다.
그러나 뇌의 과도한 흥분성 추진은 자유라디칼, 전염증성 사이토카인 및 세포 사멸 경로의 활성화를 통해 뇌위축을 초래합니다[3, 4].
퀴놀린산(QA)은 트립토판 대사의 키누레닌 경로의 산물이며 NMDAR의 내인성 리간드입니다[5]. 트립토판은 세로토닌과 트립타민 생합성에 필수적이지만 트립토판의 > 95%는 키누레닌 경로를 통해 대사됩니다[6]. 키누레닌 경로 대사산물(예: 키누렌산)은 QA를 포함한 신경활성이며 정신분열증, AD 및 HD와 관련이 있습니다[7 ].
QA는 면역체계(소교세포 및 성상교세포)를 활성화하여 화학주성 인자(예: 단핵구 화학유인단백질-1, RANTES)의 발현을 증가시키고 활성산소를 유발합니다. 혈액뇌장벽(BBB) 침투성이 증가하면 QA에 대한 차폐 효과가 방지되어 뇌가 과도한 QA 유입에 취약해집니다. QA는 강력한 신경독으로 만드는 대사 억제제입니다[8].
QA는 모노아민산화효소-B(MAO-B), 포도당 신생합성(포스포에놀피루베이트 카르복시키나아제를 통해), 크레아틴 키나제, 미토콘드리아 복합체 및 세포 호흡을 억제하고 ATP 수준을 감소시킵니다[9].
QA는 NMDAR 의존적 또는 독립적 방식으로 산화 스트레스를 증가시키고 항산화제를 감소시킬 수 있습니다. QA-Fe2+상호작용은 자유 라디칼을 유발하여 지질 과산화와 DNA 절단을 유발하며 이는 수산기 라디칼, 폴리(ADP-리보스) 폴리머라제(PARP) 활성 및 젖산염 탈수소효소(LDH) 활성의 급증으로 입증됩니다[10].
임상 연구 결과에 따르면 AD 및 HD 환자의 뇌, 혈액 및 뇌척수액(CSF)에서 QA가 향상되는 것으로 나타났습니다[5]. 과거 연구 결과에 따르면 QA는 실험 동물에서 인지 결함 및 기타 행동 이상을 유발할 수 있음이 나타났습니다[11].
최근 연구에 따르면 천연물은 인지 기능 장애의 증상을 개선하고 신경퇴행성 질환의 치료 결과를 개선할 수 있는 것으로 나타났습니다[12, 13]. 플라보노이드 글리코사이드, 디오스민(3',5,7-트리하이드록시-4'-메톡시) flavone-7-rhamnoglucoside)는 감귤류(운향과)의 과피에 흔히 존재합니다[14].
Diosmin(DSM)은 글리코시드 결합을 통해 아글리콘 부분(diosmetin)이 결합된 이당류 그룹(6-O-(-L-rhamnopyranosyl)- -D-glucopyranosyl)으로 구성되며 헤스페리딘으로부터 생합성될 수 있습니다.
장내 세균총은 DSM 배당체를 아글리콘 부분으로 변환한 후 위장관을 통해 빠르게 흡수됩니다. 인간에게 경구 투여 시 DSM의 반감기는 26~43시간이다[15].
카테콜-O-메틸트랜스퍼라제에 의해 노르에피네프린 대사를 약화시켜 미세순환 및 림프배액을 개선하고 정맥의 유연성을 강화시키는 혈관활성 약물입니다. DSM은 미세혈관 투과성, 백혈구 유출, ICAM-1및 VCAM-1과 같은 접착 분자의 출현을 폐지합니다[14, 15].
몇몇 연구에서는 뇌에서 DSM의 자유 라디칼 진동 및 면역 조화 특성을 나타냈습니다[16, 17]. 임상 증거에서는 DSMi가 내약성이 좋고 안전하며 무독성 약물임을 권장합니다[15]. 기능 식품에서 DSM(Daflon)은 치질과 고혈당증을 포함한 정맥 장애를 치료하기 위해 종종 제안됩니다.
이전 연구 결과에 따르면 DSM은 α-세포의 인슐린 방출, 탄수화물 대사 및 포도당 운반체(GLUT)의 발현을 자극할 수 있습니다. 또한 당뇨병 합병증을 감소시킵니다 [15].
이상지질혈증과 간 포도당 신생합성을 약화시킵니다 [16]. 이전 연구에서 DSM은 인지 기능을 개선하고 정신분열증 증상을 약화시키며 실험 동물에서 신경 보호 효과를 보여주었습니다[16-19].
Sawmilleret al. 한 연구에서는 3×Tg-AD 마우스 모델에서 글리코겐 합성 효소 키나제 3을 약화시켜 아밀로이드 및 타우 과인산화의 DSM 매개 감소를 지적했습니다. 이러한 발견은 DSM이 QA에 대한 뇌 기능 장애를 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 적절하게 나타냅니다. 이 연구에서 QA는 쥐의 치매 및 기타 신경학적 결손을 유발하는 데 사용되었습니다.
QA는 뇌의 여러 경로와 분자 메커니즘을 억제하여 진행성 신경 퇴행과 뇌 위축을 유발하는 강력한 신경독소로 작용할 수 있습니다. .e 현대 조사는 QA-ICV 쥐 프로토타입에서 DSM의 결과를 탐색하기 위해 설계되었습니다.
2. 재료 및 방법
2.1. 실험동물.
.is 연구는 프로토콜 번호에 따라 IAEC에 의해 허용되었습니다. ASCB/IAEC/14/20/145. AlbinoWistar 쥐(암수, 200g ~ 250g, 8개월 ~ 9개월령)를 인위적인 온도 설정(23 ± 2도), 12:12시간 어둡고 밝은 순서로 일반 크기의 폴리프로필렌 직육면체 인클로저에 보관했습니다. 기관 동물 사육장 내 습도(40 ± 10%). 설치류에게 표준 영양 식품(Ashirwad Manufacturer, Punjab)과 정제수를 마음대로 먹였습니다.
모든 동물 실험은 CPCSEA, GOI, New Delhi의 지침에 따라 독점적으로 수행됩니다. .e 동물 관리인과 취급자는 동물 집단에 도움이 되는 다양한 치료 요법에 대해 눈이 멀었습니다.
조사 동물 실험이 실행되어 최소 2주간의 친숙화 기간을 거쳤습니다. 동물을 이용한 모든 조사는 하루에 0900-에서 1600-시간 사이에 수행되었습니다.
2.2. 약물 및 화학물질.
Diosmin(DSM: 520-27-4), 퀴놀린산(QA: 89-00-9) 및 표준 분석물질은 Merck(인도)에서 구입했습니다. 인산이수소나트륨(NaH2PO4), 수산화나트륨(NaOH), 이염기인산칼륨(K2HPO4), 니트로블루테트라졸륨(NBT), 페나진 메토황산염(5-메틸페나지늄 메틸황산염), 에틸렌디아민사아세트산(EDTA), 보비세럼 알부민(BSA), {{ 7}}[4-(2-히드록시에틸)피페라진-1-일]에탄술폰산(HEPES), 1,2-비스[2-[비스(카르복시메틸) 아미노]에톡시]에탄(EGTA), 리보플라빈, 시안화나트륨(NaCN), 나트륨아지드(NaN3), 피로인산사나트륨,과산화수소(H2O2), NADH 이나트륨(DPNH),NADPH 사나트륨(코엔자임 II 환원 사나트륨염), 인산, Folin 및 Ciocalteu의 페놀(FCR) 및 설포살리실산(5-SSA) 시약(HiMedia Laboratories, Maharashtra, India); 디글리신, 빙초산(CH3COOH), Ellman 시약(3-카르복시-4-니트로페닐디설파이드, DTNB), 아자벤젠(C5H5N) 및 라우릴황산나트륨(SLS)(LobaChemie, 인도 뭄바이); 4,6-디하이드록시-2-머캅토피리미딘(2-TBA), 탄산이나트륨(Na2CO3) 및 (2-머캅토에틸)트리메틸암모늄 요오다이드 아세테이트(TCI Chemicals, 인도); 황산아연(ZnSO4), 로셸염(칼륨 L(+)-주석산염), 2-(1-나프틸아미노)에틸아민 이염산염, 아질산나트륨(NaNO2) 및 p-아미노벤젠술폰아미드(SiscoResearch Laboratories, 인도) ); 부틸알코올(Fisher Scientific, India)을 사용하였다.
2.3. 퀴놀린산의 뇌실내 주사.
주사용 멸균수를 이용하여 케타민(90 mg/kg)과 자일라진(10 mg/kg) 칵테일을 복강내(ip) 투여하여 동물을 마취시켰다. .e 신체를 따뜻한 온열쿠션 위에 엎드린 자세로 눕혔고, 머리를 정위수술 기구 마운트에 위치시켰습니다. .e 두피는 시상 중앙 지점에서 절개되었고, 피부를 수축시켜 두개골을 드러냈습니다.
두 개의 측면 심실 중 어느 하나가 임의로 선택되었으며 두개골에서 두정골은 천공되었습니다(정위 좌표 -0. 브레그마에서 전후방 8 mm, 정중 시상 봉합에서 ±1.5 mm 내측, 두정골 표면에서 ±3.6 mm 배배쪽) ) 버 구멍을 만듭니다 [21].
첫째 날, 퀴놀린산(QA) 용액을 PBS(Na+-K+ [PO4]2- 완충 식염수, pH 7.4)에 새로 구성하고(240nmol) 유속으로 해밀턴 마이크로주사기를 사용하여 점차적으로 주입했습니다. 5 µl ICV 차량 주입량으로 쥐의 왼쪽 또는 오른쪽 뇌실에 5~6분 동안 1 µl/분을 주입합니다 [22].
약물을 전량 접종한 후 4~5분간 마이크로니들이 이탈되지 않도록 하여 약물이 뇌척수액 내로 확산되도록 하고 역류를 방지하였다. 동일 용량(10μl)의 PBS 차량에 ICV를 동일하게 작동된 shamrat에 투여했지만 QA는 주입하지 않았습니다.
약물 주입 후 접착제(인산아연, PYRAX®)를 사용하여 구멍을 복원하고 피부를 봉합했습니다. 오염(세균증식)을 방지하기 위해 Neosporin®을 전처리 적용하였습니다.
수술 후 패혈증을 예방하기 위해 Orizolin(Zydus Cadila)을 30mg/kg(ip) 용량으로 투여했습니다. 수술 후 저체온증을 방지하기 위해 각 쥐에게 따뜻한 환경(37 ± 0.5도)을 제공했습니다. 각 쥐는 수술 후 7일 동안 반고체 음식(우리 내부)과 물을 무료로 섭취할 수 있었고 별도의 우리(30 x 23 x 14 cm3)에 별도로 수용되었습니다.
2.4. 실험 프로토콜. DSM은 일반 식염수에 포함된 0.5% 디메틸설폭사이드 운반체를 사용하여 복강내(ip) 경로를 통해 쥐의 체중(bw)당 5{4}} 및 100mg/kg(용량-부피 5ml/kg)으로 주입되었습니다[17].
동물은 단일 맹검 모드(n=5)에서 5개 클러스터로 무작위로 할당되었습니다: (i) 가짜(S), (ii) QA, (iii) QA + DSM50, (iv) QA + DSM100 및 (v) QA + DNP. 쥐에게 1일째 QA(QA-ICV)를 뇌실내 투여하거나 가짜 수술을 실시했습니다. DSM은 첫날부터 QA-ICV 후 120분 동안 매일 21일 연속으로 투여되었습니다.
도네페질(DNP)은 본 연구에서 표준 약물로 사용되었으며 연속 21일 동안 QAICV를 주사한 쥐에게 주사했습니다(용량 3 mg/kg, ip). Thesham 및 QA 대조군의 동물에는 1일부터 21일까지 비히클(생리 식염수 내 멸균 0.5% 디메틸술폭시드, 투여량 5 ml/kg)을 투여했습니다. 전체 연구는 도 1에 도시된 계획에 따라 수행되었습니다. 그림 1.2.5. 운동 활동.
모든 쥐 클러스터에서 평균 운동 활동은 5분 동안 Actophotometer 장치를 사용하여 기록되었습니다. 별도의 동물을 3분 동안 순응시키기 위해 흡광도계에 배치했습니다. .e 쥐에게 5분의 시간이 주어졌고 결과는 5분당 횟수로 표시되었습니다[11].
2.6. Rotarod Test. In rodents, the rotarod test typically evaluates the equilibrium and muscle synchronization facets of sensorimotor functions. .e rats were presented to acquisition trials until their ability to run reached >막대가 분당 9회전(rpm)으로 회전하면 60초입니다.
획득 실험 후 별도의 쥐를 원통형 축에 위치시키고 50초에 걸쳐 6rpm(예비 속도)에서 30rpm(종료 속도)까지 10초 간격으로 일정한 간격으로 회전 속도를 높였습니다. 즉, 회전하는 원통형 샤프트의 평균 감소 대기 시간(초)이 결과에 명시되어 있습니다.
2.7. 발자국 분석. 쥐의 발자국 분석을 수행하는 원리는 보행 이상을 평가하는 것입니다.
발자국의 경우 쥐의 발을 4가지 다양한 색상의 무독성 식품 염료에 담그고 경사진 통로(70cm × 10cm × 8cm)에서 달리도록 허용했습니다. 활주로 베이스는 흰색의 셀룰로오스 시트로 둘러싸여 있었습니다. .e 쥐들은 깨끗한 발자국을 얻기 위해 활주로 끝의 희미한 오르막 구간으로 동기를 부여받았습니다. 실험 후 미지근한 물을 사용하여 각 동물의 염료를 부드럽게 제거했습니다. .e 발자국을 스캔하고 표준 눈금자를 사용하여 "보폭"을 측정했습니다. 보폭은 동일한 쥐 발의 순차적 배치 사이의 거리를 계산하여 정량화되었습니다 [11].
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