Durch Oxcarbazepin induzierte Hypothermie nach vorübergehender Ischämie des Vorderhirns übt therapeutische Neuroprotektion durch vorübergehendes Rezeptorpotential Vanilloid Typ 1 und 4 bei Rennmäusen aus, Teil 2

2.5. TRPV1- und TRPV4-Immunreaktivität

Veränderungen der TRPV1- und TRPV4-Immunreaktivität in den CA1-Regionen aller Gruppen wurden mittels Immunhistochemie untersucht (Abbildungen 5 und 6).

Immungewebe ist die wichtigste Abwehr des Körpers gegen fremde Krankheitserreger und spielt auch eine wichtige Rolle – die Verbesserung unseres Gedächtnisses.

Studien haben gezeigt, dass Immungewebe das Gedächtnis des Körpers verbessern kann, indem es Nervenzellen und Neurotransmitter im Gehirn aktiviert. Wenn Immunfaktoren im Gehirn freigesetzt werden, aktivieren sie den Hippocampus und den präfrontalen Kortex, zwei Bereiche des Körpers, die Gedächtnis und Emotionen steuern. Durch die Stimulation dieser Bereiche können wir uns Informationen besser merken und verarbeiten.

Darüber hinaus können Immungewebe auch einen positiven Einfluss auf das Gedächtnis haben, indem sie Entzündungen reduzieren und die negativen Auswirkungen von chronischem Stress auf das Gehirn verringern. Dieser Effekt ist besonders bei älteren Menschen deutlich, wo ein Rückgang des Immunsystems ein weit verbreitetes Phänomen ist, sodass ein höheres Immunsystem in dieser Hinsicht eine wichtige Rolle spielt.

Daher sollten wir versuchen, unser Immunsystem gesund zu halten, was sich positiv auf unsere Gesundheit und kognitive Funktion auswirken wird. Eine ausgewogene Ernährung, moderate Bewegung und soziale Kontakte sind gute Möglichkeiten, die Immunität aufrechtzuerhalten. Wir sollten auch eine positive Einstellung einnehmen und eine optimistische Stimmung bewahren, was auch dazu beiträgt, unsere Immunantwort zu verbessern.

Kurz gesagt besteht eine enge Beziehung zwischen Immungewebe und Gedächtnis. Wir sollten unser Bestes tun, um das Immunsystem zu schützen, um die persönliche Gesundheit sowie die körperliche und geistige Entwicklung zu fördern. Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da es antioxidative, entzündungshemmende und Anti-Aging-Wirkungen hat, die dazu beitragen können, Oxidations- und Entzündungsreaktionen im Gehirn zu reduzieren und so die Gesundheit des Gehirns zu schützen Nervensystem. Darüber hinaus kann Cistanche auch das Wachstum und die Reparatur von Nervenzellen fördern und dadurch die Konnektivität und Funktion neuronaler Netzwerke verbessern. Diese Effekte können dazu beitragen, das Gedächtnis, die Lernfähigkeit und die Denkgeschwindigkeit zu verbessern und können auch das Auftreten kognitiver Dysfunktionen und neurodegenerativer Erkrankungen verhindern.

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2.5.1. TRPV1-Immunreaktivität

In allen Scheingruppen wurde die TRPV1-Immunreaktivität grundsätzlich in der CA1-Region nachgewiesen: Die Immunreaktivität zeigte sich hauptsächlich im Stratum Pyramidal (SP), das aus Pyramidenzellen (Hauptzellen) besteht (Abbildung 5A(a1–c1)).

In der tFI+Vehikel-Gruppe veränderte sich die TRPV1-Immunreaktivität im Vergleich zur Schein+Vehikel-Gruppe erst zwei Tage nach tFI (Abbildung 5A(a2–a5), B). Auch in der tFI+HyT-Gruppe war die TRPV1-Immunreaktivität erst zwei Tage nach tFI signifikant verändert (Abbildung 5A(b2–b5), B).

In diesen beiden Gruppen war die TRPV1-Immunreaktivität in der SP jedoch deutlich verringert (57,4 % bzw. 52,2 % gegenüber der Schein-+Vehikel-Gruppe) (Abbildung 5A(a6,b6), B).

In der tFI+OXC-Gruppe war die TRPV1-Immunreaktivität im SP signifikant erhöht (168,9 % gegenüber der Schein-+Vehikel-Gruppe) 30 Minuten nach tFI (Abbildung 5A(c2), B), und die erhöhte TRPV1-Immunreaktivität im SP blieb bis dahin erhalten vier Tage nach tFI (Abbildung 5A(c3–c6), B).

Abbildung 5. (A) Repräsentative Bilder der TRPV 1-Immunhistochemie in der CA1-Region aller Gruppen 30 min, 12 h, 24 h, 48 h und 96 h nach tFI oder Scheinoperation.

In den tFI+vehikel- und tFI+HyT-Gruppen veränderte sich die TRPV1-Immunreaktivität im Stratum Pyramidal (SP) bis 48 Stunden nach tFI nicht signifikant, war jedoch 96 Stunden nach tFI deutlich reduziert (Pfeile).

In der tFI+OXC-Gruppe war die TRPV1-Immunreaktivität im SP jedoch nach 30 Minuten signifikant erhöht und blieb bis 96 Stunden nach tFI bestehen (Sternchen). (B) Relative optische Dichte (ROD) der TRPV1-Immunreaktivität.

Die Balken geben die Mittelwerte ± SEM (n {{0}} für jede Gruppe an; * p < 0,05 vs. Schein+Fahrzeuggruppe, # p < 0,05 vs. entsprechende Zeit des tFI+Fahrzeugs Gruppe). SO, stratum orients; SR, Stratum radiatum. Maßstabsbalken=100 µm.

Abbildung 6. (A) Repräsentative Bilder der TRPV4-Immunhistochemie in der CA1-Region aller Gruppen 30 Minuten, 12 Stunden, 1 Tag, 2 Tage und 4 Tage nach tFI oder Scheinoperation.

In den tFI+Vehikel- und tFI+HyT-Gruppen war die TRPV4-Immunreaktivität bis 2 Tage nach tFI ähnlich wie in der Schein+Vehikel-Gruppe, war jedoch in der SP (Pfeile) vier Tage nach tFI dramatisch reduziert.

Im Gegensatz dazu war die TRPV4-Immunreaktivität der tFI+OXC-Gruppe im SP 12 Stunden nach tFI signifikant erhöht (Sternchen) und nahm vier Tage nach tFI leicht ab (Pfeilspitze). (B) ROD der TRPV4-Immunreaktivität.

Die Balken geben die Mittelwerte ± SEM (n {{0}} für jede Gruppe an; * p < 0,05 vs. Schein+Fahrzeuggruppe, # p < 0,05 vs. entsprechende Zeit des tFI +Fahrzeuggruppe). SO, stratum orients; SR, Stratum radiatum. Maßstabsbalken=100 µm.

2.5.2. TRPV4-Immunreaktivität

In allen Scheingruppen wurde die TRPV4-Immunreaktivität grundsätzlich in der CA1-Region gezeigt, und die Immunreaktivität wurde hauptsächlich an der zytoplasmatischen Peripherie und den Dendriten von Pyramidenzellen im SP exprimiert (Abbildung 6A (a1, b1, c1)).

In den Gruppen tFI+vehikel und tFI+HyT war die TRPV4-Immunreaktivität, die bis 48 nach tFI beobachtet wurde, ähnlich der in den Scheingruppen gezeigten (Abbildung 6A(a2–a5,b2–b5), B).

In diesen beiden Gruppen wurde 96 Stunden nach tFI eine signifikant verringerte TRPV4-Immunreaktivität in den Somata und Dendriten der Pyramidenzellen festgestellt (55,6 % bzw. 48,5 % gegenüber der Schein-+Vehikel-Gruppe) (Abbildung 6A(a6,b6), B).

Im Gegensatz dazu war die TRPV4-Immunreaktivität der tFI+OXC-Gruppe 12 Stunden nach tFI (Abbildung 6A(c3), B) deutlich verstärkt (168,9 % gegenüber der Schein-+Vehikel-Gruppe) und blieb bis 48 Stunden nach tFI erhalten (Abbildung 6A( c4, c5), B) und wurde 96 Stunden nach tFI ähnlich (104,9 % gegenüber der Schein-+Fahrzeug-Gruppe) wie in der Schein-+Fahrzeug-Gruppe (Abbildung 6A(c6), B).

2.6. Neuroprotektion

2.6.1. Ergebnisse der Histochemie von Cresylviolett (CV).

Wir untersuchten Veränderungen in Zellen im Hippocampus nach tFI oder Scheinoperation und ob OXC mit dem Zellüberleben im ischämischen Hippocampus zusammenhängt, indem wir eine CV-histochemische Färbung verwendeten (Abbildung 7).

In allen Scheingruppen waren CV-gefärbte (CV+) Zellen im Hippocampus leicht zu identifizieren, und es zeigte sich kein Unterschied in der Zellverteilung zwischen den Scheingruppen: Insbesondere CV+-Zellen im SP, die als Pyramidenzellen und Hauptneuronen bezeichnet werden, waren relativ groß und pyramidenförmig (Abbildung 7A, C, E, a, c, e).

In der tFI+Vehikel-Gruppe war die CV-Färbbarkeit vier Tage nach tFI im SP der CA1-Region, aber nicht in der CA2/3-Region im Vergleich zur Schein+Vehikel-Gruppe verringert (Abbildung 7B): Zu diesem Zeitpunkt war CV+ pyramidenförmig Die Zellen waren geschrumpft und hatten dunkel verdichtete Kerne (Abbildung 4B).

In der tFI+HyT-Gruppe war die Veränderung der CV+-Zellen vier Tage nach tFI ähnlich wie in der tFI+Vehikel-Gruppe (Abbildung 7D,d).

Allerdings waren in der tFI+OXC-Gruppe die CV+-Zellen vier Tage nach tFI im Vergleich zu denen in der tFI+Vehikel-Gruppe nicht verändert (Abbildung 7F,f). Dieser Befund bedeutet, dass die postischämische OXC-Behandlung die CA1-Pyramidenzellen vor einer ischämischen Verletzung bewahrte.

Abbildung 7. CV-Färbung im Hippocampus und seiner CA1-Region des Schein+Vehikels (A, a), Schein+HyT(C,c), Schein+OXC (E,e), tFI+Vehikel (B,b), tFI+HyT- (D,d) und tFI+OXC- (F,f) Gruppen.

In den Gruppen tFI+vehikel und tFI+HyT war die CV-Färbbarkeit im SP (Pfeile) der CA1-Region verringert. In der tFI+OXC-Gruppe war die Morphologie der CV+-Zellen jedoch ähnlich der in der Schein+Vehikel-Gruppe.

Die Balken geben den Mittelwert ± SEM (n=7 für jede Gruppe) an. DG, Gyrus dentatus. Maßstabsbalken=400 µm (A–F) und 100 µm (a–f).

Abbildung 8. (A–F und a–f) NeuN-Immunhistochemie (A–F) und FJ B-Färbung (a–f) in der CA1-Region des Schein+Vehikels (A, a), Schein+HyT (C,c) , Schein+OXC (E,e), tFI+Fahrzeug (B,b), tFI+HyT(D,d) und tFI+OXC (F,f) Gruppen am Tag 4 nach tFI oder Scheinoperation.

Im SP der tFI+vehikel- und tFI+HyT-Gruppen wurden wenige NeuN+- und viele FJ B+-Zellen beobachtet.

Allerdings wurden in der tFI+OXC-Gruppe am Tag 4 nach tFI viele NeuN+- und wenige FJ B+-Zellen im SP gefunden. (G,g) Mittlere Anzahl von NeuN+(G)- und FJ B+(g)-Zellen.

Die Balken geben die Mittelwerte ± SEM (n {{0}} für jede Gruppe an; * p < 0,05 vs. Schein+Fahrzeuggruppe, # p < 0,05 vs. entsprechende Zeit des tFI+ Fahrzeuggruppe). SO, stratumoriens; SR, Stratum radiatum. Maßstabsbalken=100 µm.

3. Diskussion

Eine vorübergehende Hirnischämie induziert selektiv den neuronalen Tod (DND) in gefährdeten Strukturen wie dem Neokortex, dem Striatum und dem Hippocampus [30,31]. Es ist bekannt, dass der Hippocampus besonders anfällig für vorübergehende Ischämie ist [32,33].

Bei Menschen und Versuchstieren kommt es nämlich mehrere Tage nach einer vorübergehenden Ischämie zu einem massiven Verlust von Pyramidenzellen (Hauptneuronen), die sich in der CA1-Region des Hippocampus befinden [34,35].

In dieser Hinsicht hat ein schützender Zeitplan für den neuronalen Tod (Verlust) in ischämischen Regionen Hoffnung auf schützende oder therapeutische Interventionen zur Verringerung ischämischer Verletzungen gegeben.

Allerdings sind die zugrunde liegenden Mechanismen im Zusammenhang mit dem selektiv verzögerten Absterben von Neuronen noch nicht vollständig aufgeklärt. Kürzlich haben wir berichtet, dass eine Vor- und Nachbehandlung mit OXC vor ischämischen Verletzungen bei Rennmäusen schützt [36]. Der Mechanismus der Neuroprotektion ist jedoch noch unklar.

Daher untersuchte diese Studie die therapeutische Wirkung der OXC-Behandlung nach tFI gegen ischämische Verletzungen und deren Mechanismus in einem Rennmaus-Modell von tFI.

In dieser Studie senkte die postischämische Behandlung mit OXC die Körpertemperatur signifikant (auf etwa 33 °C) und schwächte die tFI-induzierte Hyperaktivität deutlich ab, obwohl die therapeutische Hypothermie (Ganzkörperkühlung) die tFI-induzierte Hyperaktivität nicht linderte.

Immer mehr experimentelle Daten haben gezeigt, dass Rennmäuse nach tFI eine Hyperaktivität in ihrer Bewegungsaktivität zeigen: Die Hyperaktivität wird am Tag 1 nach tFI gut bekämpft [37,38].

Einige Studien haben berichtet, dass durch Ischämie verursachte Hyperaktivität durch Behandlungen mit neuroprotektiven Materialien abgeschwächt wird.

Beispielsweise schwächt in einem Rennmaus-Modell von tFI eine Vorbehandlung mit Fucoidan (einem sulfatierten Polysaccharid aus Braunalgen) die durch tFI induzierte Hyperaktivität ab, was zeigt, dass Pyramidenzellen der Hippocampus-CA1-Region vor ischämischen Verletzungen bewahrt werden [39].

Darüber hinaus wurde berichtet, dass eine Vorbehandlung mit Rufinamid (spannungsgesteuerter Natriumkanalblocker) die tFI-induzierte Hyperaktivität bei Rennmäusen lindert, was zeigt, dass CA1-Pyramidenneuronen nach tFI nicht geschädigt werden [40].

Es ist bekannt, dass die Rolle des Hippocampus bei der Gehirnfunktion eng mit der Lern- und Gedächtnisfunktion zusammenhängt [41,42].

Kognitive Dysfunktionen, einschließlich einer Verschlechterung des Kurzzeitgedächtnisses und des räumlichen Gedächtnisses, können durch einfache Verhaltenstests wie RAMT (für räumliches Gedächtnis) und PAT (für Kurzzeitgedächtnis) erkannt werden [43,44].

In unserer aktuellen Studie verbesserte die postischämische Behandlung mit OXC die kognitive Beeinträchtigung (Abnahme des räumlichen und Kurzzeitgedächtnisses) durch RAMT bzw. PAT signifikant, obwohl die Ganzkörperkühlung die durch tFI verursachte kognitive Beeinträchtigung nicht verbesserte. Frühere Studien zeigten, dass durch TFI verursachte kognitive Defizite durch Neuroprotektiva verbessert werden.

Beispielsweise lindert die Verabreichung von Pycnogenol® (ein standardisierter Extrakt aus französischer Seekiefernrinde) vor ischämischen Insulten den Rückgang des Kurzzeitgedächtnisses und des räumlichen Gedächtnisses in einem Rennmausmodell der [43]. Darüber hinaus lindert die Behandlung mit Chlorogensäure (einem Ester aus Kaffeesäure und Chinasäure) die durch TFI verursachte kognitive Dysfunktion bei Rennmäusen erheblich [44].

Diese Arbeiten zeigen, dass eine solche kognitive Dysfunktion mit einem verzögerten neuronalen Tod im Hippocampus einhergeht.

Basierend auf den oben genannten Ergebnissen haben wir beurteilt, ob die OXC-Behandlung nach tFI Neuronen im Hippocampus therapeutisch schützte. Nach tFI haben wir CV-Histochemie, NeuN-Immunhistochemie und FJ-B-Färbung verwendet, und wir haben festgestellt, dass die Nachbehandlung mit OXC die CA1-Pyramidenneuronen wirksam vor ischämischen Schäden durch induzierte Schäden schützt tFI.

Es wurde berichtet, dass Hypothermie eine der wirksamsten neuroprotektiven Strategien gegen ischämische Verletzungen ist [45–47]. Moyer et al. [48] .

Darüber hinaus haben Yamamoto et al. (1999) berichteten, dass in einem Rattenmodell einer traumatischen Hirnverletzung in Verbindung mit Hypoxie und Hypotonie Hypothermie (ca. 30 °C) die supraventrikuläre subkortikale neuronale Schädigung reduzierte [47].

Berichte zeigen jedoch, dass die therapeutische Hypothermie keine nennenswerte neuroprotektive Wirkung gegen ischämische Hirnverletzungen hat. Friedman et al. (2001) berichteten, dass die postischämische Hypothermie die Pyramidenneuronen des Hippocampus in einem Rattenmodell mit 10-min vorübergehender globaler Hirnischämie nicht retten konnte [49].

In unserem aktuellen Experiment schützte die postischämische Hypothermie nicht vor dem durch tFI verursachten Tod von CA1-Pyramidenneuronen bei Rennmäusen. Allgemein ist bekannt, dass eine Hypothermie am besten geschützt ist, wenn die Hypothermie (32 bis 35 °C) so bald wie möglich nach Beginn der Ischämie induziert wird und mindestens ein bis zwei Stunden anhält [50].

Die therapeutische Hypothermie menschlicher Probanden wird heute auf verschiedene Arten erreicht, indem physikalische Kühlung der Körperoberfläche oder des Blutflusses mit Anästhesie und Entspannung kombiniert wird, um das Zittern zu unterdrücken; Allerdings sind diese Methoden umständlich und zeigen Nebenwirkungen [9,51].

In diesem Zusammenhang wurden kürzlich Methoden vorgeschlagen, bei denen pharmakologische Wirkstoffe eingesetzt werden, um die Kerntemperatur im Körper effizienter und schneller zu senken als durch Oberflächenkühlung [10]. In unserer aktuellen Studie wurde eine unmittelbare OXC-Behandlung nach einer FI-induzierten Hypothermie innerhalb einer Stunde nach der Reperfusion und eine Ganzkörperkühlung ähnlich der OXC-induzierten Hypothermie sechs Stunden nach der Reperfusion kontrolliert.

OXC-induzierte Hypothermie schützte CA1-Pyramidenzellen vor dem Tod durch ischämische Verletzungen, die durch tFI hervorgerufen wurden, aber Ganzkörperkühlung konnte die Neuronen nicht vor tFI-induzierten Verletzungen bewahren.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass es eine entscheidende Wechselwirkung zwischen Körpertemperatur und OXC gibt, die offenbar eine Neuroprotektion nach ischämischen Insulten ermöglicht, wie unten beschrieben. Die Kontrolle der Körpertemperatur ist ein komplexer biologischer Prozess, der nicht nur vom Hypothalamus, sondern auch von peripheren Thermosensoren gesteuert wird [21].

Es wurde gezeigt, dass Hypothermie-induzierende Medikamente die Hypothermie bei mehreren Arten, einschließlich Menschen, wirksam fördern [52–54]. Ionenkanäle der Familie der transienten Rezeptorpotentiale spielen eine zentrale Rolle bei der Regulierung der Körpertemperatur und sind an den peripheren Mechanismen beteiligt, die hohe und niedrige Temperaturen erkennen [22].

Ein zentrales Mitglied der Familie der transienten Rezeptorpotentiale ist TRPV1, früher bekannt als Capsaicin-Vanilloid-Rezeptor-1 [55]. Der TRPV1-Rezeptor wird im Gehirn erwachsener Menschen exprimiert, unter anderem im Hippocampus, in der Hirnrinde und im Hinterhirn [23,24], und kann Schwankungen der Körpertemperatur erkennen [56].

Es ist bekannt, dass die Aktivierung des TRPV1-Rezeptors an der hypoxischen Vorkonditionierung in Rattenherzen beteiligt ist [55] und an der entfernten ischämischen Nachkonditionierung in isolierten Rattenherzen [56], wodurch die Herzen vor Ischämie-Reperfusionsschäden geschützt werden.

Darüber hinaus haben Cao et al. [57] zeigten, dass die pharmakologische Aktivierung des TRPV1-Kanals Hypothermie induziert und neuroprotektive Wirkungen gegen durch Ischämie/Reperfusion verursachte Verletzungen bei bewussten C57BL/6-WT- und TRPV1-Knockout-Mäusen hervorruft, was zeigt, dass die Behandlung mit TRPV1-Agonisten (Dihydrocapsaicin) zu Beginn der Reperfusion Hypothermie induziert ( 33 ◦C), reduziert Infarkte und verbessert die neurologische Funktion bei von Ischämie betroffenen Mäusen, aber hypothermische und neuroprotektive Wirkungen wurden bei TRPV1--Knockout-Mäusen nicht gezeigt [57].

Darüber hinaus erzeugt Capsaicin (ein klassischer TRPV1-Kanalagonist) Hypothermie durch die Aktivierung zentral gelegener TRPV1--haltiger Neuronen [21]. In unserer aktuellen Studie erhöhte die OXC-Behandlung (200 mg/kg) nach tFI die TRPV1-Expression in Pyramidenzellen in der CA1-Region des Hippocampus 30 Minuten nach Beginn der Reperfusion, und die erhöhte Expression blieb bis vier Tage nach der Ischämie bestehen.

Basierend auf unseren früheren Ergebnissen erzeugt OXC Hypothermie, um durch TRPV1 vor dem Absterben von Neuronen zu schützen. TRPV4, ein nicht selektiver Kationenkanal, wird auch im Gehirn exprimiert [58,59] und fungiert als osmotischer Sensor, der Änderungen im osmotischen Druck als Reaktion auf zelluläre Reaktionen vermittelt [60]. ]. Darüber hinaus wurde vermutet, dass die TRPV4-Aktivierung neuronale und gliale Reaktionen auf Schwellungen in der Netzhaut vermittelt [61].

Es bleibt jedoch unklar, ob TRPV4 über temperaturabhängige Mechanismen im Prozess der Hirnischämie aktiviert wird. Hier untersuchten wir die mögliche Beteiligung der TRPV4-Aktivierung im Hippocampus nach OXC-Behandlung nach tFI mithilfe von Western Blot und Immunhistochemie für TRPV4 und stellten fest, dass die Nachbehandlung mit OXC die TRPV4-Expression im Ingerbil-Hippocampus nach tFI nicht signifikant erhöhte.

Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse unserer vorliegenden Studie, dass OXC durch Aktivierung von TRPV1 Hypothermie induzierte und bei Rennmäusen einen Neuroschutz gegen durch tFI verursachte ischämische Verletzungen bot.

Diese Studie liefert Beweise dafür, dass Thermorezeptor-Targeting eine wirksame Strategie zur Ischämiebehandlung bei wachen Probanden sein kann, auch wenn die Behandlung unmittelbar nach der Reperfusion durchgeführt wird. Daher kann OXC eingeführt werden, um die Körpertemperatur schnell zu senken, und kann bei Patienten zur Unterkühlungstherapie eingesetzt werden.

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