Antidepresivum a aktivity na zlepšení kognitivních funkcí tradiční čínské byliny Cistanche

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

Dongfang Wang,1 Haizhen Wang,2 a Li Gu2

1. Úvod

Deprese a související poruchy nálady, s odhadem, že 12-17 procent populace prodělá alespoň jednu epizodu za život, patří mezi hlavní příčiny mentálního postižení a jsou považovány za jeden z hlavních celosvětových problémů veřejného zdraví [1]. Zvláště důležité je, že značná část pacientů s depresí trpí ztrátou paměti, problémy s koncentrací, sníženou energií nebo únavou, ztrátou zájmu nebo potěšení z koníčků a činností, potížemi se spánkem, ranním probouzením nebo přílišným spánkem. Ačkoli neurální substráty pro abnormality u deprese a souvisejících syndromů jsou nejasné, obecně se uznává, že poškození neuroplasticity a buněčné resilience vede k patofyziologii deprese a úspěšná léčba může záviset na intervenci na úrovni neurotransmiterů [2]. Přístup k léčbě deprese je v podstatě založen na klasickém monoaminovém systému

hypotéza, která tvrdí, že dysregulace monoaminů, zejména serotoninu (5-HT) a norepinefrinu (NE) přispívá k patogenezi deprese, a intervence neurotransmiterového systému agonisty dopaminu a dopamin-noradrenergními modulátory by zmírnila příznaky velké deprese porucha [3]. Ačkoli jsou antidepresiva široce předepisována, kurativní účinnost antidepresiv je sporná a vedlejší účinek nelze ignorovat, protože významná část pacientů nereaguje na manipulaci s monoaminovým systémem [4]. V poslední době nové teorie patogeneze deprese naznačují, že mnoho systémů, včetně zánětlivých drah, dráhy oxidačního stresu, osy hypotalamus-hypofýza-nadledviny (HPA), metabolického a bioenergetického systému, neurotrofických drah, glutamátového systému, opioidního systému a cholinergního systému úzce souvisí s výskytem deprese [3]. Důkazy ukazují, že intervence s více cíli přinesla lepší účinnost než intervence s jedním cílem [5]. Naléhavě potřebujeme nové terapie založené na teorii vícenásobné systémové dysregulace.

Bylinné produkty údajně konzumovaly více než polovinu americké populace [6]; Zájem a poptávka po bylinkách nebo bylinných produktech jako doplňkovém způsobu léčby deprese roste po celém světě. Bylo zjištěno, že mnoho léčivých rostlin vykazuje příznivý účinek na zmírnění deprese. Mezi byliny, o kterých se uvádí, že mají účinek na potlačení deprese a zlepšují kognitivní funkce, patří rakytník [7], Ginkgo biloba [8], Piper nigrum [9], Hypericum perforatum [10], Griffonia simplicifolia [11]. Kombinované podávání kyseliny ferulové a piperinu vykazovalo synergický účinek podobný antidepresivu u myší manipulací s monoaminergním systémem [7]. Albiflorin se vyznačoval vysokou selektivní afinitou k neurotransmiterovým receptorům a transportérům a významně zvýšeným extracelulárním koncentracím 5-HT a NE v hypotalamu volně se pohybujících potkanů ​​[12]. Léčebná bylina Melissa officinalis L. zmírňovala depresivní chování myší tím, že měla vliv na hladinu serotonergních neurotransmiterů [13]. Tyto bylinky nebo odvary, vyvinuté jako alternativní léky na depresi, pomáhají zmírňovat příznaky deprese a poskytují nový zdroj pro vývoj antidepresiv.Bylina Cistanchedruhy, rozšířené ve vyprahlých zemích a pouštích severní části Číny, jsou byliny tradiční čínské medicíny a široce používané k léčbě různých nemocí po dobu více než 1,{1}} roku v Číně. Mnohonásobná účinnostbylina Cistancheodvar se pohybuje mezi afrodiziakálními [14], imunitními [15], antioxidačními [16] a hepatoprotektivními [17] vlastnostmi. Odvary z C. deserticola indukují testikulární steroidogenní enzymy [18], podporují erektilní odpověď penisu a zkracují dobu latence erektilní reakce u kastrovaných potkanů ​​[19].Bylina Cistanchebylo popsáno, že inhibuje aktivity dopaminergních neuronů regulací inhibičních genů apoptózy a neurotrofických faktorů [20]. Decoctions C. tubulosa upravily kognitivní dysfunkci způsobenou A 1-42 prostřednictvím blokování ukládání amyloidu a oživily cholinergní a hipokampální dopaminergní neuronální funkci [21]. Neuroprotektivní vlastnostbylinná Cistanchenaznačuje terapeutický potenciál u kognitivních onemocnění. Deprese je běžným smíšeným způsobem emočních reakcí se zapomnětlivostí a úpadkem kognitivních funkcí jako běžnými příznaky [22].Bylina Cistanchebyl běžně používán jako tradiční čínská medicína k léčbě zapomnětlivosti; nedávná zpráva navíc ukazuje, že podávání kukuřičné mouky doplněné o C. tubulosa v raném věku u dospělých je prospěšné pro podporu dlouhověkosti a zlepšení čichového učení a paměti u modelu Drosophila bez obratlovců [23]. Tyto skutečnosti ukazují na kognitivní zlepšující vlastnosti byliny Cistanche; zde v tomto výzkumu jsme poprvé charakterizovali antidepresivní vlastnosti a jejich vztah ke kognitivním zlepšením na savčím modelu regulací monoaminového systému a osy HPA. Osvětlení antidepresivních vlastností a předběžného mechanismu byliny Cistanche by mohlo rozšířit aplikační spektrumbylina Cistanche, který by mohl být vyvinut jako alternativní lék na depresi.

2. Materiály a metody

2.1. Rostlinný materiál a příprava odvaru. C. deserticola YC

Ma byla získána z autonomní oblasti Nei Mongol v Číně; C. tubulosa byla získána z Ujgurské autonomní oblasti Xinjiang v Číně. Před odvarem byla bylina (C. deserticola YCMa nebo C. tubulosa) zkontrolována, aby se zjistil obsah echinakosidu a verbascosidu pomocí HPLC (vysokoúčinná kapalinová chromatografie) (Milford, MA, Waters, USA), a způsobilý produkt (podle k lékopisu Čínské lidové republiky) byl použit pro pokusy na zvířatech. Odvar byl získán na základě metody vodní páry vyvinuté Výzkumným střediskem potravinářského a zdravotnického inženýrství ministerstva školství, Sun Yat-sen University. Sušená Cistanche deserticola YCMa o hmotnosti 125 g byla rozdrcena a proseta sítem 120-mesh a poté byl prášek rozpuštěn ve 3 litrech ultračisté vody, zahřát

při 10}0°C po dobu 2 h, poté ochlazena na pokojovou teplotu a proseta; supernatant byl recyklován. Sediment byl poté rozpuštěn ve 2 1 ultračisté vody a poté zahříván po dobu 1,5 hodiny a ochlazen, jak je uvedeno výše, aby se supernatant recykloval; sediment byl poté použit pro recyklaci supernatantu. Obsah veškerého supernatantu byl obohacen rotačními vakuovými odparkami při 60 °C; nakonec byla koncentrace surového léčiva nastavena na 0,5 g/ml a produkt byl skladován při -20 °C.

2.2. Echinakosidový a verbascosidový test pomocí analýzy HPLC.

K měření kvalitativního a kvantitativního testu echinakosidu a verbascosidu byla použita HPLC (vysokoúčinná kapalinová chromatografie); verbascosid (čistota > 93 procent) a echinakosid (čistota > 93 procent) byly zakoupeny od Národního institutu pro kontrolu potravin a léčiv (Peking, Čína) a použity jako standardní kontrola.

2.3. Péče o zvířata a experimentální chování.

Subjekty byli SPF (bez specifického patogenu) samci myší Kunming o hmotnosti 21-25 gramů, dodávaní Medical Experimental Animal Center of Guangdong Province. Zvířata byla umístěna v plastových klecích (deset na klec); podmínky prostředí byly nastaveny následovně: vlhkost 40-70 procent, pokojová teplota 21 ± 1 °C a 12 h: 12 h období světlo-tma. Všechny pokusy na zvířatech byly schváleny Výborem pro etiku zvířat Sun Yat-sen University.

2.4. Test odpružení ocasu.

Test zavěšení ocasu byl proveden podle protokolu popsaného Cryanem et al. [24] s mírnými změnami. Stručně, v den 21 byly myši zavěšeny za ocas pomocí kovové šibenice přivázané nylonovým katetrem s hlavou ve výšce 50 mm od podlahy. Myši byly zavěšeny na háčku na lepicích páskách 10-20 mm od konce jejich ocasu a byly izolovány akusticky a vizuálně pomocí šindelů. Pohyby těla myši byly zaznamenány a respirační pohyby byly ignorovány. Před dnem experimentu byly myši suspendovány na 8 minut pro adaptaci.

3. Výsledky

3.1. Stanovení obsahu hlavních bioaktivních složek ve vzorcích C. deserticola YCMa a C. tubulosa. Za hlavní bioaktivní složky jsou obecně považovány fenylethanoidní glykosidy, jako je echinakosid a verbascosid; obsah echinakosidu a verbascosidu ve vzorcích C. deserticola YCMa a C. tubulosa byl tedy stanoven pomocí HPLC. HPLC chromatogramy jsou znázorněny na obrázku 1 a výsledky ukazují, že celkový obsah fenylethanoidových glykosidů z C. deserticola YCMa byl přibližně dvakrát vyšší než z C. tubulosa. Hmotnosti echinakosidu a verbascosidu představují 1,27 ± 0.009 procent a 0,52 ± 0.0{ {21}}3 procenta prášku připraveného z C. deserticola YCMa a 19,81 ± 0,66 procent a 2,45 ± 0,12 procenta prášku připraveného z C. tubulosa. Hmotnosti echinakosidu a verbascosidu tvoří 0,90 ± 0,001 procenta a 0,20 ± 0,001 procenta odvaru C. deserticola YCMa a 5,90 ± 0,12 procenta a 0,54 ± 0. prášku připraveného z C. tubulosa (tabulka 1).

3.2. Odvar z C. deserticola YCMa a C. tubulosa zmírnil úroveň stresu a deprese. Test zavěšení ocasu (TST) je rychlou a klasickou metodou k posouzení antidepresivního účinku léků u myší [24]; v tomto výzkumu byl imobilní stav způsobený krátkodobým a nevyhnutelným stresem zavěšení za ocas použit jako vlastnost odrážející úroveň deprese myší. Ověřili jsme, zda odvar z C. deserticola YCMa a C. tubulosa může zvrátit nehybnost a podpořit výskyt chování souvisejícího s útěkem. Ve srovnání s kontrolními skupinami se doba imobility u stresové skupiny zvýšila o 27,4 procenta; ve srovnání se stresovými skupinami vykazovaly skupiny léčené střední, vysokou koncentrací odvaru z bylin C. deserticola YCMa statisticky významné snížení doby imobility, každá o 44,1 procenta a 56,1 procenta; skupiny léčené střední, vysokou koncentrací

Odvar z bylin C. tubulosa vykázal statisticky významné snížení doby nehybnosti vždy o 41,9 procenta ao 47,7 procenta (obrázek 2). Tyto výsledky naznačují, že odvar z C. deserticola YCMa a C. tubulosa by mohl snížit hladinu stresu a deprese u myší a odvar z C. deserticola YCMa vykazoval mírně vyšší účinnost než odvar z C. tubulosa.

3.3. Odvar z C. deserticola YCMa a C. tubulosa zlepšil prostorové učení a paměť myší. Lidé (adolescenti i dospělí) postižení depresí jsou náchylní k poruchám učení [28]; bylo prokázáno, že odvar z C. deserticola YCMa a C. tubulosa zmírňuje hladinu stresu a deprese; poté jsme se rozhodli posoudit, zda by odvar z C. deserticola YCMa a C. tubulosa mohl ovlivnit prostorové učení a paměť pomocí modelu Morrisova vodního bludiště, který je široce používán při hodnocení funkce prostorového učení a paměti související oblasti mozku [29]. . Pohybové stopy jsou během latence vyhledávání klasifikovány do čtyř; přímá trajektorie ukázala, že myši přesně určily polohu záchranné plošiny, trajektorie tendence ukázala, že myši vykazovaly v podstatě správnou orientaci, a trajektorie ostrého typu ukázala, že myši byly buď v raném tréninkovém období, nebo trpěly demencí a snažily se lokalizovat cílové místo na základě instinktu; náhodná vyhledávací trajektorie ukázala, že myši měly nízkou schopnost určování polohy a bezcílně prohledávaly cílové místo. Data byla získána podle kritérií.

Vliv odvarů C. deserticola YCMa a C. tubulosa na schopnost prostorového učení a paměti u omezovacích stresovaných myší je znázorněn na obrázku 3. Po testu zavěšení ocasu myši vykazovaly významně prodlouženou dobu latence. Ve srovnání se stresovými skupinami vykazovaly myši léčené středně vysokou dávkou odvaru C. deserticola YCMa a nízkou dávkou vysokou dávkou odvaru C. tubulosa zkrácenou dobu latence; frekvence, kdy myši plavaly na skryté plošině, byla významně zvýšena ve skupinách léčených středními, vysokými dávkami odvaru C. deserticola YCMa. Tyto výsledky naznačují, že vystresované myši měly prospěch z podávání odvaru z byliny Cistanche a vykazovaly zlepšení prostorového učení a paměti.

3.4. Odvar z C. deserticola YCMa a C. tubulosa snížil aktivitu monoaminooxidázy. MAO katalyzuje oxidativní deaminaci aminů, jako je tyramin, katecholamin a 5-hydroxytryptamin (5-HT) v mozku a periferních tkáních; inhibice aktivity MAO vede k antidepresivní účinnosti [30]. Snažili jsme se vysvětlit antidepresivní účinek C. deserticola YCMa a C. tubulosa; poté byla stanovena aktivita MAO v mozku. Po testu zavěšení ocasu byla aktivita MAO významně zvýšena; aktivita MAO ve skupinách ošetřených suspenzí ocasu a poté následována střední, vysokou dávkou

odvar z C. deserticola YCMa vykázal významný pokles o přibližně 13,9 procenta -12,3 procenta; aktivita MAO ve skupinách léčených suspenzí ocasu a poté vysokým dávkováním odvaru z C. tubulosa vykázala významný pokles o přibližně 13,2 procenta (obrázek 4). Údaje ukázaly, že odvar z C. deserticola YCMa a C. tubulosa může inhibovat aktivitu MAO a může přispívat k antidepresivu

a odvar z C. deserticola YCMa vykazoval silnější účinnost než odvar z C. tubulosa.

3.5. Podání odvaru C. deserticola YCMa a C. tubulosa vedlo k upregulaci centrální koncentrace dopaminu a downregulaci sérové ​​koncentrace kortikosteronu. Úroveň DA a NE v

centrální nervový systém byl měřen pro stanovení nervové dráždivosti. Po 4 týdnech testu zavěšení ocasu se ve srovnání se stresovými skupinami hladina DA u skupin léčených střední dávkou C. deserticola YCMa významně zvýšila o 43,5 procenta; hladina DA u skupin léčených mírnou dávkou C. tubulosa byla také významně zvýšena (obrázek 5(a)). Hladina NE byla mírně upregulována ve skupinách léčených odvarem z obou bylin ve srovnání se stresovými skupinami a nebyl nalezen žádný statistický rozdíl (obrázek 5(b)). Tyto výsledky by mohly vysvětlit molekulární mechanismus antidepresivního účinku byliny Cistanche.

Adrenokortikotropní hormon (ACTH), polypeptidový hormon produkovaný a vylučovaný přední hypofýzou, stimuluje sekreci glukokortikosteroidů působením na kůru nadledvin, zona fasciculata [31]; kortikosteron, steroidní hormon produkovaný kůrou nadledvinek, se podílí na regulaci fyziologických procesů, jako je zvýšení energie, imunitní reakce a stresové reakce [32], proto jsme se rozhodli studovat účinek bylinkového odvaru na osa HPA. A byla měřena koncentrace ACTH a kortikosteronu v séru. Po 4 týdnech testu zavěšení ocasu byly koncentrace ACTH a kortikosteronu ve stresové skupině významně zvýšeny (obrázek 6). Ve skupinách léčených odvarem z byliny Cistanche nebyly pozorovány žádné významné změny ve srovnání se stresovou skupinou (obrázek 6(a)). Ve srovnání se stresovou skupinou byla sérová koncentrace kortikosteronu u skupin léčených středně vysokou dávkou odvaru C. deserticola YCMa významně snížena; koncentrace kortikosteronu u skupin léčených vysokou dávkou C. tubulosa byla snížena, ale ne na významný statistický rozdíl C. deserticola YCMa a C. tubulosa mohly snížit koncentraci kortikosteronu v séru a mohly by se podílet na regulaci osy HPA a odvaru C. deserticola YCMa vykazovala silnější účinnost než C. tubulosa.

4. Diskuze

V této studii byly definovány antidepresivní aktivity a zlepšení paměti a učení byliny Cistanche, což by mohlo vrhnout nové světlo na funkci byliny Cistanche a poskytnout vodítko k rozšíření terapeutického rozsahu použití. Předchozí studie ukazují, že bylina Cistanche je multifunkční čínský lék s biologickými účinky proti stárnutí, antioxidačními, estrogenními, antiosteoporotickými, afrodiziakálními a protizánětlivými účinky [33]. Herb Cistanche byla uznána jako lék na nedostatek ledvin, neplodnost a chronickou zácpu (Pharmacopoeia Committee of China, 2010). Odvar Herb Cistanche se skládá z těkavých olejů, netěkavých fenylethanoidových glykosidů (PeG), iridoidů, lignanů, alditolů, oligosacharidů a polysacharidů. Echinakosid a verbascosid jsou obecně považovány za hlavní bioaktivní složky [34]. Existují čtyři hlavní druhy Cistanche včetně C. deserticola YCMa, C. tubulosa, Cistanche Sinensis G. Beck a Cistanche salsa var. albiflorashi a kol. [35]; jako model pro stanovení obsahu PeG jsme zvolili C. deserticola YCMa a C. tubulosa a C. deserticola YCMa měla vyšší obsah PeG (obrázek 1), což může vysvětlovat vyšší účinnost C. deserticola YCMa. Výsledky ukazují, že obsah hlavních bioaktivních složek určuje účinnost byliny Cistanche.

Předchozí studie naznačují, že bylinné produkty Cistanche jsou prospěšné pro léčbu neurodegenerativních poruch tím, že zvyšují regulaci nervového růstového faktoru (NGF) v hipokampu myší [36, 37], ale nebyl hlášen žádný výzkum antidepresivních a kognitivních vzdělávacích aktivit byliny Cistanche v modely savců. V této studii bylo prokázáno, že odvar z bylinky Cistanche je účinný pro zmírnění úrovně stresu a podstatné zvýšení chování při přežití v testu zavěšení ocasu (obrázek 2) a zlepšení prostorového učení a kapacity paměti v modelu vodního bludiště (obrázek 3). Lin a kol. prokázali, že bylina Cistanche zlepšila čichově asociovanou paměť v modelu ovocných mušek [23]; zaměřili jsme náš výzkum na antidepresivní účinek a přijali jsme jiný zvířecí model; výsledek ukázal, že bylina Cistanche zlepšila variantní typ kognitivní funkce, konkrétně schopnost prostorového učení u myší. Podle monoaminové teorie jsou prožívání stresu a deprese úzce spojeny s mozkovou hladinou monoaminových neurotransmiterů, jako jsou DA, NE, 5-HT a adrenalin [38]. Zjistili jsme, že odvar z bylinky Cistanche by mohl podkopat aktivitu MAO (obrázek 4) a zvýšit centrální koncentraci DA (obrázek 5(a)). Překvapivě byla centrální 5-koncentrace HT snížena léčbou odvarem z bylinky Cistanche (údaje nejsou uvedeny), protože předchozí výzkum ukázal, že snížená centrální 5-aktivita HT je spojena s depresí [39]. Dysregulace osy hypotalamus-hypofýza-nadledviny je často spojena s depresí [40], intervence se systémem glukokortikoidních receptorů (GR) úspěšně zvrátila depresivní fenotyp u myší [41] a zjistili jsme, že bylina Cistanche významně zmírnila sérum

koncentrace CORT (obrázek 6(b)). Modulace monoaminového systému a HPA osy přispívají k antidepresivnímu účinku byliny Cistanche. Echinakosid mohl volně procházet hematoencefalickou bariérou a působit na centrální nervový systém [42], což může vysvětlovat, proč měl odvar z bylinky Cistanche antidepresivní funkci. Poprvé jsme charakterizovali antidepresivní vlastnosti a jejich vztah ke kognitivním zlepšením na myším modelu a byl prozkoumán předběžný mechanismus. Mechanismus antidepresivních vlastností Cistanche stále nebyl objasněn na molekulární úrovni a je zapotřebí dalšího výzkumu k objasnění komplexního antidepresivního mechanismu byliny Cistanche.

Vzhledem k tomu, že odvar z bylinky Cistanche je směsí sloučenin, může existovat několik způsobů, jak odvar z bylinky Cistanche uplatňovat antidepresivní účinek a podporovat schopnost učení. Oxidační stres ovlivňuje mnoho buněčných funkcí neuronů a nadprodukce reaktivních forem kyslíku (ROS) způsobuje poškození buněk, apoptózu a smrt [43]. Echinakosid extrahovaný ze stonků C. salsa vykazuje neuroprotektivní účinek tím, že snižuje produkci ROS a mitochondriemi zprostředkovanou apoptózu [44]; akteosid, extrémně silná antioxidační sloučenina, může být částečně zodpovědný za neuroprotektivní účinek [45]. Kromě tradičního způsobu odvaru může účinek odvaru z bylin zvýšit použití moderních farmaceutických metod, jako jsou glykosidové kapsle s řízeným uvolňováním, protože bioaktivní složky mohou být tráveny a degradovány gastrointestinálním traktem [37].

5. Závěry

V této studii jsme zjistili, že odvary z C. deserticola

YCMa a C. tubulosa vykazovaly antidepresivní účinek a zlepšily schopnost prostorového učení a paměti na myším modelu a odvary z C. deserticola YCMa a C. tubulosa měly významný dopad na osu HPA;

C. deserticola YCMa vykazovala silnější farmakologickou funkci. C. deserticola a C. tubulosa by mohly mít potenciál být vyvinuty jako alternativní léčiva pro léčbu deprese.

Reference

[1] RC Kessler, KA McGonagle, S. Zhao a kol., "Celoživotní a 12-měsíční prevalence psychiatrických poruch DSM-III-R ve Spojených státech: výsledky z National Comorbidity Survey," Archives of General Psychiatrie, sv. 51, č.p. 1, s. 8–19, 1994.

[2] HK Manji, GJ Moore, G. Rajkowska a G. Chen, "Neuro-plasticita a buněčná odolnost při poruchách nálady," Molecular Psychiatry, sv. 5, č. 6, s. 578–593, 2000.

[3] JD Rosenblat, RS McIntyre, GS Alves, KN ​​Fountoulakis a AF Carvalho, "Beyond monoamines-novel targets for treatment-rezistentní deprese: Komplexní přehled," Current Neuropharmacology, sv. 13, č. 5, s. 636–655, 2015.

[4] K. Wilson a P. Mottram, "Srovnání vedlejších účinků selektivních inhibitorů zpětného vychytávání serotoninu a tricyklických antidepresiv u starších pacientů s depresí: metaanalýza," International Journal of Geriatric Psychiatry, sv. 19, č. 8, s. 754–762, 2004.

[5] S. Vezmar, B. Miljkovic´, K. Vucˇic´evic´ et al., "Farmakokinetika a účinnost fluvoxaminu a amitriptylinu při depresi," Journal of Pharmacological Sciences, sv. 110, č.p. 1, s. 98–104, 2009.

[6] CH Halsted, "Doplňky stravy a funkční potraviny: 2 strany mince?" American Journal of Clinical Nutrition, sv. 77, s. 1001S–1007S, 2003.

[7] J.-S. Tian, ​​C.-C. Liu, H. Xiang a kol., "Výzkum antidepresivního účinku oleje ze semen rakytníku prostřednictvím metabolomického přístupu založeného na GC-MS ve spojení s multivariační analýzou," Food and Function, sv. 6, č. 11, s. 3585–3592, 2015.