Mahanimbin verbesserte altersbedingte Gedächtnisdefizite bei Mäusen durch verbesserte cholinerge Übertragung und unterdrückte oxidativen Stress, Amyloidspiegel und Neuroinflammation Teil 1

Zusammenfassung: Murraya koenigii-Blätter enthalten Mahanimbin, ein Carbazol-Alkaloid, von dem berichtet wird, dass es die cholinerge neuronale Übertragung verbessert und Neuroinflammationen im ZNS reduziert.

Der Zusammenhang zwischen Carbazolalkaloiden und dem Gedächtnis hat bei Forschern und einfachen Menschen große Aufmerksamkeit erregt. Carbazolalkaloide sind natürlich vorkommende Alkaloidverbindungen, die in einer Vielzahl von Pflanzenarten vorkommen. Sie fördern nicht nur das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen, sondern wirken sich auch positiv auf die menschliche Gesundheit aus. Insbesondere Carbazolalkaloide haben einen unauslöschlichen Beitrag zur Förderung der Gehirngesundheit und zur Verbesserung des Gedächtnisses geleistet.

Carbazolalkaloide sind ein äußerst wichtiger Neurotransmitter. Unter Neurotransmittern versteht man Chemikalien, die Informationen zwischen Gehirnzellen übertragen. Die Hauptfunktion von Carbazolalkaloiden besteht darin, die normale Kommunikation zwischen Neuronen zu fördern und dadurch verschiedene intellektuelle Aktivitäten wie Schlaf, Gedächtnis und Lernen zu regulieren. Es kann die Funktion von Neurotransmittern im Gehirn fördern, das Gehirn wacher und beweglicher machen und es den Menschen erleichtern, sich zu erinnern und zu lernen.

Viele Studien haben gezeigt, dass Carbazolalkaloide das Gedächtnis und die Lernfähigkeit verbessern können. Im Experiment wurde festgestellt, dass sich nach der Gabe von Carbazol-Alkaloiden bei Mäusen ihre kognitive Fähigkeit gegenüber neuen Umgebungen und neuen Objekten deutlich verbesserte und auch die Fähigkeit der Tiere, sich im Raum zu lokalisieren, zunahm. Auch viele Experimente am Menschen kamen zu ähnlichen Ergebnissen. Die Ergänzung mit einer angemessenen Menge an Carbazolalkaloiden kann das Erinnerungsvermögen von Menschen erheblich verbessern und hat auch erhebliche Auswirkungen auf die Verbesserung der Intelligenz, die Lösung komplexer Aufgaben und den Schutz der Gehirngesundheit.

Im Allgemeinen stehen Carbazolalkaloide in engem Zusammenhang mit dem Gedächtnis. Durch die Ergänzung mit Carbazol-Alkaloiden verbessern Menschen nicht nur ihr Gedächtnis und ihre Lernfähigkeit, sondern fördern auch die Gesundheit des Gehirns. Darüber hinaus sind Carbazolalkaloide eine natürlich vorkommende Substanz, die keine schädlichen Auswirkungen auf den Körper hat und daher bedenkenlos ergänzt werden kann. Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche antioxidative, entzündungshemmende und Anti-Aging-Wirkungen hat, die dazu beitragen können, Oxidations- und Entzündungsreaktionen im Gehirn zu reduzieren und so die Gesundheit zu schützen das 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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Die aktuelle Forschung untersuchte die Auswirkungen von Mahanimbin auf altersbedingte Gedächtnisdefizite, oxidativen Stress, cholinerge Dysfunktion, Amyloidbildung und Neuroinflammation bei alten Mäusen (16 Monate alt). Mahanimbin wurde den Gruppen täglich verabreicht (1 und 2 mg/kg, po). von gealterten Mäusen für 30 Tage.

Die Morris-Wasserlabyrinth-Aufgabe (MWM) wurde durchgeführt, um räumliches Lernen (Fluchtlatenz (EL) und Schwimmdistanz (SD)) und Gedächtnis (Sondentest) zu untersuchen. Die Spiegel von Malondialdehyd (MDA), Glutathion (GSH), Acetylcholin (ACh), Acetylcholinesterase (AChE), -Amyloid (A 1-40 und A 1-42), -Sekretase (BACE-1 ) sowie Neuroinflammationsmarker (Gesamtcyclooxygenase (COX) und COX-2-Expression) wurden aus dem isolierten Gehirn gemessen.

Mahanimbin reduzierte die EL-Zeit und SD im MWM-Test. Im Sondenversuch verbrachte die mit Mahanimbin behandelte Gruppe im Vergleich zur altersangepassten Kontrolle mehr Zeit im Zielquadranten, was auf eine Verbesserung der Gedächtniserhaltung hinwies. Aus den biochemischen Tests ging hervor, dass die Behandlung MDA, AChE und A 1-40 verringerte. , Ein 1-42-, BACE-1-, totalCOX-Aktivitäts- und COX-2-Ausdruck.

Es erhöhte auch die GSH- und ACh-Spiegel im Gehirn bei älteren Mäusen im Vergleich zur altersentsprechenden Kontrolle. Diese Ergebnisse haben die Umkehrung von Gedächtnisstörungen durch Mahanimbin bei alten Mäusen gestützt und die Hypothese aufgestellt, dass es ein potenzieller Angriffspunkt für die Behandlung altersbedingter neurodegenerativer Erkrankungen sein könnte.

Schlüsselwörter: Mahanimbin; Altern; Erinnerung; Acetylcholin; Neuroinflammation; -Amyloid; Antioxidantien.

1. Einführung

Laut dem Bericht der Vereinten Nationen aus dem Jahr 2015 [1] ist die Weltbevölkerung der über 60-Jährigen von 8,5 % im Jahr 1980 auf 12,3 % im Jahr 2015 angewachsen und soll im Jahr 2050 auf 21,5 % ansteigen.

Altern ist ein normaler Bestandteil des Lebens und bezieht sich auf die allmähliche Verschlechterung der physiologischen Funktion eines Organismus im Laufe der Zeit [1]. Alterungsbedingte Gedächtnisstörungen sind ein häufiges Merkmal des alternden Gehirns und stehen im Zusammenhang mit einer Verschlechterung des Lern- und Gedächtnisvermögens, der synaptischen Plastizität und der Neurogenese bei Erwachsenen [2]. Oxidativer Stress durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) wurde als eine anfällige Ursache des Alterungsprozesses beschrieben.

Eine frühe Studie ergab, dass der kognitive Rückgang mit der übermäßigen Entwicklung von ROS im Gehirngewebe alternder Mäuse zusammenhängt [3]. Mittlerweile gilt Malondialdehyd (MDA), ein Endprodukt der Peroxidation mehrfach ungesättigter Fettsäuren, als typischer Marker für oxidativen Stress. Da das Gehirn für diese Erkrankung äußerst anfällig ist, hat sie zu kognitiven Beeinträchtigungen beigetragen.

Daher spielen Antioxidantiensysteme eine Rolle im Abwehrsystem gegen oxidative Stressbedingungen [4,5]. Darüber hinaus können Defekte im cholinergen System die synaptische Übertragung beeinträchtigen und sind bei älteren Mäusen durch den Verlust von Synapsen gekennzeichnet.

Acetylcholin (ACh) ist ein wichtiger Neurotransmitter, der die Übertragung an cholinergen Neuronen vermittelt und verschiedene kognitive Funktionen koordiniert. Daher wird angenommen, dass die Überwachung von Veränderungen der extrazellulären Neurotransmitterspiegel an bestimmten Stellen im Gehirn eine nützliche Methode zur Identifizierung der neuronalen Systeme ist, die an bestimmten Gedächtnisprozessen beteiligt sind [6].

Darüber hinaus ist bei der Alzheimer-Krankheit (AD) der Alterungsprozess mit der Entwicklung von Amyloid-Plaques verbunden, einem der pathogenen Merkmale der Krankheit. Die Anhäufung von Gehirn-A-Peptidspiegeln führte zu kognitiven Funktionsstörungen, einschließlich Gedächtnisstörungen [7].

Ein Peptid wurde über den amyloidogenen Weg der proteolytischen Spaltung an der Stelle des Amyloid-Vorläuferproteins (APP) gebildet, vermittelt durch -Sekretase(BACE-1) gefolgt von -Sekretase-Enzymen [8].

Darüber hinaus sind Entzündungen zu einem weiteren Faktor geworden, der eng mit schweren degenerativen Erkrankungen bei älteren Menschen verbunden ist [9]. Neuroinflammatorische Reaktionen scheinen am offensichtlichsten in der Gehirnregion zu sein, die das kontextuelle und räumliche Gedächtnis vermittelt, was bei älteren Menschen zu Gedächtnisverlust führen könnte [10]. Die durch Cyclooxygenase (COX) katalysierte Umwandlung von Arachidonat in Prostaglandin ist ein entscheidender Schritt zur Einleitung des Entzündungsprozesses.

COX-1 und COX-2 sind zwei verschiedene Isoformen von COX. Grundsätzlich wird die Isoform COX-2 an der Entzündungsstelle durch proinflammatorische Zytokine induziert [11].Murraya koenigii Linn (M . koenigii) (Familie Rutaceae) wird oft als Curryblätter bezeichnet. Die gesamte Pflanze von M. koenigii besteht aus vielen Carbazol-Alkaloiden, darunter Mahanimbin, Koenimbin, Mahanin, Bismurrayafolin, Murrayanol, Isomahanin, Bismahanin, Euchrestin, Bispyrafolin und Girinimbin [12 ].

Unter diesen Verbindungen wird Mahanimbin hauptsächlich aus M. koenigii-Blättern isoliert [13]. Es wurde berichtet, dass es durch seine hypoglykämische Wirkung bei Ratten mit Diabetes das Gesamtcholesterin senkt und den HDL-Spiegel erhöht [14].

Es wurde auch berichtet, dass eine Gruppe von Carbazolalkaloiden antioxidative, entzündungshemmende, antitumorale und antivirale Aktivitäten aufweist [15,16]. Um dies zu untermauern, haben unsere Ergebnisse bestätigt, dass die Blätter von M.

Koenig hat ein antiamnesisches Potenzial, wenn es Gruppen von Mäusen 30 Tage lang kontinuierlich verabreicht wird [17]. Darüber hinaus reduzierte die gesamte Alkaloidfraktion der Blätter von M. koenigii den oxidativen Stress und verbesserte die cholinerge Aktivität im Gehirn alter Mäuse [18].

Kürzlich zeigten unsere Daten, dass die orale Verabreichung von Mahanimbin die durch Lipopolysaccharide (LPS) verursachte Gedächtnisstörung bei Mäusen umkehrte. Die gleiche Behandlung führte zu einer Verbesserung der cholinergen Übertragung und einer Abschwächung der Neuroinflammation sowie der Amyloidspiegel im LPS-induzierten Maushirn [19].

Allerdings ist die Wirkung von Mahanimbin im Zusammenhang mit dem altersbedingten Gedächtnis nicht gut dokumentiert. Daher konzentrierten sich die aktuellen Ziele auf die Bewertung seines Potenzials zur Verbesserung des räumlichen Lernens und des Gedächtnisses durch die Unterdrückung von oxidativem Stress und die Verringerung der Ablagerung von Amyloid und Neuroinflammation bei älteren Mäusen.

2. Materialien und Methoden

2.1. Extraktion und Isolierung von Mahanimbin

Frische Blätter von M. koenigii wurden auf einem lokalen Markt in Puncak Alam, Malaysia, gekauft. Die gesammelten Blätter wurden von einem Taxonomen des Forest Research Institute, Malaysia, authentifiziert und ein Belegexemplar (PID 24101011) wurde dem Herbarium vorgelegt.

Die Isolierungsmethode von Mahanimbin aus M. koenigii-Blättern folgte unseren früheren Berichten [19,20]. Das isolierte Mahanimbin wurde dann mit Spektraldaten aus NMR, HPLC und Massenspektren bestätigt.

2.2. Versuchstiere

Eine Gruppe (n=6) junger (4 Monate) und drei Gruppen (n=6) alter (16 Monate) männlicher C57BL/6N-Mäuse, gesammelt von der Laboratory Animal Facility and Management (LAFAM) der Universität Teknologi MARA (UiTM), Malaysia, wurde in dieser Studie verwendet.

Die Mäuse wurden in Polyacrylkäfigen gehalten und bei Umgebungstemperatur (21–25 °C) gehalten. Alle Tiere erhielten freien Zugang zu normaler Nahrung (Goldmünzenpellets) und Wasser. Nach der Sammlung folgte vor dem Experiment eine eintägige Akklimatisierungsprozedur.

Der Zeitpunkt der Verhaltensexperimente wurde zwischen 08:00 und 18:00 Uhr festgelegt. Darüber hinaus wurde das Verfahren des vorliegenden Experiments vom Research Committee on Ethical Use in Research (Genehmigungsnummer: UiTM Care-372014), UiTM, Malaysia, akzeptiert.

2.3. Mahanimbin-Verwaltung

Insgesamt 18 alte Mäuse wurden in drei Gruppen eingeteilt (n=6). Unter ihnen wurden zwei ausgewählte Gruppen älterer Mäuse 30 Tage lang (Tag 1–Tag 30) täglich per Schlundsonde mit Dosen von 1 bzw. 2 mg/kg Mahanimbinat gefüttert.

Als Vehikel für die Herstellung der Mahanimbin-Dosen (1 oder 2 mg/kg) wurden {{0}},5 % w/v Carboxymethylcellulose (CMC) verwendet. Die verbleibende Gruppe aus gealterten Mäusen und jungen Mäusen (n=6) diente als junge bzw. gealterte Kontrolle und erhielt wie oben Vehikel (0,5 % w/v CMC).

Der Verhaltenstest wurde zwischen Tag 24 und Tag 30 durchgeführt (Abbildung 1). Alle Tiere wurden am 30. Tag nach Ende des Sondentests getötet und die Gehirnprobe für weitere biochemische Untersuchungen isoliert.

Abbildung 1. Zeitplan für die Verabreichung des Arzneimittels, Verhaltensbeurteilungen und Isolierung von Gehirnproben. Den Gruppen junger und älterer Mäuse wurde 30 Tage lang Mahanimbin (1 oder 2 mg/kg, p.o.) oder Vehikel verabreicht.

Für die MWM-Analyse wurden die Trainingseinheiten vom 24. bis 26. Tag durchgeführt. Die Gedächtnisanalyse wurde vom 29. bis 30. Tag bewertet. Am 30. Tag, nach dem Sondentest, wurden alle Tiere getötet und Gehirngewebe für weitere biochemische Schätzungen isoliert.

2.4. Verhaltensbewertung des Gedächtnisses durch das Morris Water Maze (MWM)

Das MWM-Protokoll wurde durchgeführt, um dem von MohdAzahan et al. beschriebenen Verfahren zu folgen. (2020) [19]. Es wurde ein schwarzer runder Pool (100 cm Durchmesser × 35 cm Höhe) mit einer versteckten Plattform (4,5 cm Durchmesser × 14,5 cm Höhe) verwendet.

Der gesamte Pool wurde in vier Quadranten (NO, SO, NW und SW) unterteilt, und die Plattform befand sich in der Mitte eines Zielquadranten (SW). Die MWM-Bewertung (Tage 24–30) wurde kontinuierlich an sieben aufeinanderfolgenden Tagen (drei Trainingstage, drei Tage eigentliche Aufgabe und ein Tag Sondentest) während der Behandlung durchgeführt.

Für die Trainingseinheit (Tage 24–26) wurden die Tiere in drei Versuchen zweimal täglich mit einer sichtbaren Plattform aus verschiedenen Quadranten trainiert, um die verborgene Plattform in einem Zielquadranten (SW) zu finden.

Im Falle eines Fehlers beim Auffinden der Plattform innerhalb von 60 Sekunden wurde das Tier manuell geführt, um die Plattform zu finden. Die eigentlichen Experimente wurden in den nächsten drei Tagen (Tage 27–29) durchgeführt, wobei jedes Tier von seinem Anfangspunkt (NO) aus schwamm.

Die Fluchtlatenz (EL), die Schwimmgeschwindigkeit und die Fluchtdistanz wurden mithilfe eines Trackingsystems (SMART-LD-Programm, Stafford St La Puente, CA, USA) dokumentiert.

Am 30. Tag wurde eine Sondentestsitzung durchgeführt, und jede Maus durfte 60 Sekunden lang frei ohne Plattform schwimmen. Mithilfe eines Trackingsystems wurde der Anteil der Zeit, die jedes Tier im Zielquadranten (SW) verbrachte, als Erinnerungsvermögen aufgezeichnet.

2.5. Sammlung von Gehirnproben

Am 30. Tag wurde das Gehirngewebe von Mäusen isoliert. Zur biochemischen Abschätzung wurde die Hälfte des Gehirns in kaltem PBS gelagert; Die andere Hälfte wurde für eine spätere Genexpressionsanalyse in RNA aufbewahrt.

Ein WiseStir-Homogenisator aus Glas (INCO Instruments, Ambala, Indien) wurde verwendet, um das in PBS gehaltene Gehirn zu homogenisieren. Der Überstand wurde gesammelt, nachdem das homogenisierte Gehirn 10 Minuten lang bei 4000 U/min und 4 °C zentrifugiert wurde. Zur biochemischen Untersuchung wurde der Überstand bei –80 °C gehalten.

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