Neuroprotektion von N-Benzyl-Eicosapentaenamid bei neugeborenen Mäusen nach hypoxisch-ischämischer Hirnverletzung

Mar 21, 2022

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Abstrakt:

Maca(Lepidium meyenii) hat sich aufgrund seiner medizinischen Eigenschaften und seines Nährwerts zu einem beliebten funktionellen Pflanzenfutter entwickelt.Makamiden, da die ausschließlich aktiven Inhaltsstoffe darin enthalten sindMaca, sind eine einzigartige Reihe von unpolaren, langkettigen Fettsäure-N-Benzylamiden mit mehreren Bioaktivitäten wie Anti-Müdigkeitseigenschaften und Verbesserung der reproduktiven Gesundheit. In dieser Studie wurde eine neue Art von Maxim, N-Benzyleicosapentaenamid (NB-EPA), identifiziertMaca. Wir untersuchen weiter seine potenzielle neuroprotektive Rolle bei hypoxisch-ischämischen Hirnverletzungen. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Behandlung mit biosynthetisiertem NB-EPA die Größe des Hirninfarkts signifikant lindert und neurologische Verhaltensstörungen nach hypoxisch-ischämischer Hirnschädigung bei neugeborenen Mäusen verbessert. NB-EPA hemmte die Apoptose neuronaler Zellen nach ischämischer Herausforderung. NB-EPA verbesserte das Überleben und die Proliferation neuronaler Zellen durch die Aktivierung der phosphorylierten AKT-Signalgebung. Bemerkenswerterweise war die Schutzeigenschaft von NB-EPA gegen ischämische neuronale Schädigung von der Unterdrückung des p53-PUMA-Signalwegs abhängig. Zusammengenommen legen diese Befunde nahe, dass NB-EPA ein neues Neuroprotektivum für Neugeborene mit hypoxisch-ischämischer Enzephalopathie darstellen könnte.


Schlüsselwörter:Maca; N-Benzyleicosapentaenamid; neonatale hypoxisch-ischämische Enzephalopathie; Neuroprotektion; PUMA

1. Einleitung

Neonatale hypoxisch-ischämische Enzephalopathie (HIE) ist eine häufige Ursache für Hirnverletzungen aufgrund von Sauerstoffmangel und Minderung des Blutflusses [1,2]. HIE ist der Entwicklung des Gehirns, das der Hauptfaktor für neurologische Dysfunktion bei Kindern ist, äußerst abgeneigt [3]. Zu den häufigsten Folgen von HIE gehören Zerebralparese, schwere kognitive Beeinträchtigungen sowie motorische und Verhaltensdefizite, die jedes Jahr zu Millionen von Todesfällen bei Neugeborenen oder langfristigen Behinderungen führen [4]. Therapeutische Hypothermie ist die klinisch übliche Behandlung für neonatale HIE-Patienten und verbessert nachweislich die neurologischen Ergebnisse bei Überlebenden [5]. Die alleinige Anwendung einer Hypothermiebehandlung reicht jedoch nicht aus, um die Mortalität zu reduzieren oder schwere neurologische Entwicklungsstörungen bei schwerem HIE zu vermeiden [6]. Trotz bedeutender Fortschritte in der modernen Medizintechnik gibt es keine wirksame medizinische Behandlung für durch HIE verursachte Nervenschäden [7]. Die neuroprotektive Therapie ist von großer Bedeutung für die langfristige Wiederherstellung der Hirnfunktion [8]. Daher ist es notwendig, sichere und wirksame neuroprotektive Therapeutika zu entwickeln.

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Maca(Lepidium meyenii) ist ein ein- oder zweijähriges Kraut der südamerikanischen Familie der Kreuzblütler, das 2011 als neues Ressourcennahrungsmittel eingestuft wurde [9,10]. In Maca wurde eine Vielzahl von Komponenten mit pharmakologischen und ernährungsphysiologischen Wirkungen identifiziert, darunter Polysaccharide, Phytosterole, Alkaloide, Glucosinolate, Macaene undMacamide[11,12]. Unter diesen bioaktiven Inhaltsstoffen wurden Macamide, eine Gruppe von unpolaren, langkettigen Fettsäure-N-Benzylamid-Verbindungen, als die charakteristischen Bestandteile erkannt, während sie zu den wichtigsten Wirksamkeiten von Maca beitragen, wie Anti-Müdigkeit, Anti-Osteoporose und Verbesserung der Fruchtbarkeit [13 -fünfzehn]. Von Macamiden und ihren synthetischen Analoga wurde kürzlich berichtet, dass sie eine deutliche Hemmwirkung auf die Fettsäureamidhydrolase (FAAH) aufweisen, was darauf hindeutet, dass diese Verbindungen potenzielle neuroprotektive und entzündungshemmende Wirkungen besitzen [16,17].

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In der vorliegenden Studie wurde eine neue Art von maximiertem N-Benzyleicosapentaenamid (NB EPA) identifiziertMaca. Wir untersuchen weiter seine biologischen Aktivitäten bei hypoxisch-ischämischen Hirnschäden. Unsere Ergebnisse zeigten, dass NB-EPA HI-vermittelte neonatale Hirnverletzungen durch die Verbesserung von Hirninfarkt und Verhaltensstörungen signifikant verbessert. Bemerkenswerterweise war die neuroprotektive Wirkung von NB-EPA auf das Überleben von ischämischen Neuronen von der Unterdrückung des p53-PUMA-Signalwegs abhängig.

2. Ergebnisse

2.1. Identifizierung und Synthese von N-Benzyl-Eicosapentaenamid

Makamidensind eine Klasse von Amid-Alkaloiden, die aus Benzylamin und einer Fettsäureeinheit gebildet werden und als charakteristische Markerverbindungen von angesehen werdenMaca. Hier identifizierten wir ein neues Maxim, NB-EPA (Molekülformel C27H37NO), aus Maca. Wie in Abbildung 1A gezeigt, zeigte die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie (HPLC-ESI-MS/MS) zwei Peaks, die im Gesamtionenchromatogramm von m/z 392,3 mit Retentionszeiten von 7,{{1 0}} Min. bzw. 9,0 Min. Das MS/MS-Spektrum zeigte, dass die Fragmentinformationen des Peaks mit einer Retentionszeit von 7,0 min mit theoretischen Fragmenten von NB-EPA übereinstimmten (Abbildung 1B). Der Hauptfragment-Ionenpeak, der von diesem neuen Macamid nachgewiesen wurde, war m/z 91,1, entsprechend dem Benzyl [C7H7] plus . Die MS/MS-Fragmentionenpeaks auf der Fettsäureseite stimmten mit den berichteten MS/MS-Daten von Eicosapentaensäure im Chemistry WebBook des National Institute of Standards and Technology (NIST) (SRD 69) überein.


Aufgrund des geringen Gehalts an NB-EPA inMacahaben wir dann NB-EPA unter Verwendung der Carbodiimid-Kondensationsmethode synthetisiert. Die synthetisierte Mischung wurde durch ein halbpräparatives HPLC-System gereinigt. Die Fraktion mit einer Retentionszeit von 23,5 bis 25,5 min wurde gesammelt, und die Reinheit der gesammelten Fraktion erreichte 98,2 Prozent (Abbildung 1C, D). Die HPLC-MS/MS-Analyse zeigte, dass biosynthetisiertes NB-EPA und natürliches NB-EPA identische chromatographische Trenneigenschaften und sekundäre Massenspektrometrie-Fragmentinformationen aufwiesen (Abbildung 1E–G). Zusammen deuten diese Daten darauf hin, dass ein neuesMakamidNB-EPA wurde aus identifiziertMacaund erfolgreich synthetisiert.

2.2. NB-EPA reduziert Infarktvolumina und neurologische Verhaltensdefizite bei neonataler HI-Hirnverletzung

Anschließend untersuchten wir die Bioaktivität von NB-EPA in neugeborenen Mäusen nach einer hypoxisch-ischämischen (HI) Hirnverletzung. Bilder des Erscheinungsbildes des Gehirns zeigten, dass ischämisches Gehirngewebe in der Vehikelgruppe an den Tagen 1, 3, 7 und 14 nach HI weiß und geschwollen wurde (Abbildung 2A). Im Gegensatz dazu linderte die Verabreichung von NB-EPA in einer Dosis von 250 µg/Tag für 3 Tage signifikant die Gehirnschwellung und den Wassergehalt des Gehirns (Abbildung 2A, B). Die Färbung mit 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC) zeigte, dass die NB-EPA-Behandlung (11,13 ± 2,58 Prozent) die Größe des Hirninfarkts 3 Tage nach HI im Vergleich zum Vehikel (37,01 ± 4,68 Prozent) deutlich verringerte ) (Abbildung 2C). Neurobehaviorale Tests zeigten, dass Mäuse in der Vehikelgruppe signifikante neurobehaviorale Störungen bei 1, 3 und 7 d post-HI aufwiesen (Abbildung 2D–F). Im Gegenteil, die NB-EPA-Behandlung verbesserte diese neurologischen Defekte deutlich (Abbildung 2D–F). Somit zeigen diese Daten, dass NB-EPA bei neugeborenen Mäusen nach einer HI-Gehirnverletzung vor ischämischen Läsionen und neurologischen Verhaltensdefiziten schützt.

matograms and MS/MS spectra of natural NB-EPA and synthetic NB-EPA.


Abbildung 1. Chromatogramme und MS/MS-Spektren von natürlichem NB-EPA und synthetischem NB-EPA. (A) Repräsentatives Gesamtionenstrom(TIC)-Chromatogramm, das im positiv ausgewählten Ionenüberwachungsmodus (SIM) für eine Maca-Extraktprobe erhalten wurde. (B) MS/MS-Spektren von m/z3923 ([NB-EPA plus H]*) für die Maca-Extraktprobe. (C) HPLC-Chromatogramm zur Halbpräparation von synthetischen NB-EPA-Materialien. (D)HPLC-Chromatogramm von NB-EPA-Fraktionen (23,5-25,5 min), gesammelt von einem halbpräparativen HPLC-System. (E) Repräsentatives TIC-Chromatogramm, das im positiven SIM-Modus für eine synthetische NB-EPA-Probe erhalten wurde. (F)MS/MS-Spektren von m/z 392,3 für die biosynthetische NB-EPA-Probe (G) Chemische Struktur von NB-EPA.

2.3. NB-EPA verringert HI-induzierten Hirnschaden durch Unterdrückung der neuronalen Apoptose

Als nächstes untersuchten wir, ob der Schutz von NB-EPA bei HI-Hirnverletzungen an der Modulation des neuronalen Todes beteiligt war. Die Hämatoxylin-Eosin (HE)-Färbung zeigte, dass die Neuronenanordnungen im Kortex, Hippocampus Gyrus dentatus (DG), Cornus Ammoniak (CA) 1 und CA3-Regionen gestört waren. und die Nervenfasern wurden in ischämischen Gehirnen nach HI-Verletzung gelockert und vakuolisiert. Die Behandlung mit NB-EPA beseitigte jedoch eindeutig die Schädigung neuronaler Zellen (Fig. 3A). Western Blot bestätigte, dass NB-EPA die Expression von pro-apoptotischen Proteinen wie p53, PUMA und Bax in ischämischem Hirngewebe deutlich reduzierte (Abbildung 3B, C). Darüber hinaus zeigten das neuronale Kernantigen (NeuN) und die doppelte TUNEL-Färbung eine signifikante Abnahme der Anzahl von TUNEL-plus-NeuN-plus-Zellen 7 Tage nach HI bei mit NB-EPA behandelten Mäusen (5,80 ± 1,35 Prozent) im Vergleich zu Vehikeln (14,39 ± 2,55 Prozent). (Abbildung 3D). Zusammen implizieren diese Daten, dass die vorteilhafte Wirkung von NB-EPA bei HI-Hirnverletzungen an der Hemmung der neuronalen Zellapoptose beteiligt ist.


NB-EPA administration reduces cerebral infarction


Abbildung 2. Die Verabreichung von NB-EPA reduziert Hirninfarkt und Verhaltensstörungen bei neugeborenen Mäusen nach einer HI-Hirnverletzung. (A) Repräsentative Bilder des Erscheinungsbildes des Gehirns 1, 3, 7 und 14 Tage nach HI. (B) Statistische Analyse des Gehirnwassergehalts von jeder Gruppe von Mäusen 3 Tage nach HI. (C) Repräsentative Fotografien von TTC-gefärbten koronalen Hirnschnitten aus jeder Gruppe von Mäusen 3 Tage nach HI und quantitative Analyse des Infarktvolumens. (DF) Neurobehaviorale Ergebnisse des Geotaxis-Reflexes (D), der Klippenvermeidungsreaktion (E) und des Grifftests (F) 1, 3 und 7 Tage nach HI. Die Daten sind Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwerts (SEM) ( n=8 pro Gruppe).*S<0.05 compared="" to="">

2.4. NB-EPA verringert HI-induzierten Hirnschaden durch Unterdrückung der neuronalen Apoptose

Die Nissl-Färbung zeigte, dass eine große Anzahl von Neuronen Atrophie, Schwellung und Kernpyknose aufwiesen und sogar mit dem Verschwinden von Nissl-Körpern im ischämischen Gehirn starben. Im Gegensatz dazu verbesserte NB-EPA offensichtlich das neuronale Überleben und die Neuanordnung von Neuronen nach einer HI-Verletzung (Abbildung 4A, B). Der Western Blot zeigte, dass NB-EPA die Spiegel von phosphoryliertem AKT (p-AKT), das als überlebensfördernde Signalgebung wirkt, in ischämischem Hirngewebe 7 Tage nach der HI-Provokation erhöhte (Abbildung 4C, D). Doublecortin (DCX) ist ein Marker für neuronale Vorläufer und junge wandernde Neuronen [18] und Ki-67 ist ein Marker für Zellproliferation [19]. Die NB-EPA-Behandlung (19,83 ± 1,25 Zellen/mm3) erhöhte die Anzahl von Ki-67 plus DCX plus Zellen 7 Tage nach HI im Vergleich zum Vehikel (11,83 ± 1,08 Zellen/mm3) bemerkenswert (Abbildung 4E). Daher implizieren diese Daten, dass NB-EPA das neuronale Überleben und die Proliferation bei neugeborenen Mäusen nach einer HI-Hirnverletzung erleichtert.


PA inhibits neuronal death in neonatal mice after HI brain injury

Abbildung 3. NB-EPA hemmt den neuronalen Tod bei neugeborenen Mäusen nach einer HI-Hirnverletzung. (A) Repräsentative Fotografien der HE-Färbung in den Regionen Cortex, Hippocampus DG, CA1 und CA3 von jeder Gruppe von Mäusen 7 Tage nach HI (Skalenbalken, 75 μm). (B) Repräsentative Western-Blot-Bilder von p53, PUMA, und Bax von jeder Gruppe von Mäusen 7 Tage nach HI. (C) Densitometrische Analyse der Daten ist in (B) gezeigt. (D) Repräsentative Bilder von NeuN (rot) und TUNEL (grün) von jeder Gruppe von Mäusen 7 Tage nach HI (links, Skalenbalken, 25 um) in der Großhirnrinde; Quantifizierung von doppelt markierten NeuN- und TUNEL-Zellen 7 Tage nach HI (rechts). Die Daten sind Mittelwerte ± SEM (n =8 pro Gruppe). *p<005 compared="" to="">

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2.5. NB-EPA verringert HI-induzierten Hirnschaden durch Unterdrückung der neuronalen Apoptose

Basierend auf der oben genannten Schutzwirkung von NB-EPA bei neonatalen HI-Hirnschäden untersuchten wir weiter den direkten Einfluss von NB-EPA auf das neuronale Überleben in vitro. Primäre kortikale Neuronen, die 7 Tage in vitro kultiviert wurden, waren rund und klein, mit reichen Synapsen und miteinander verbundenen Netzwerken (Abbildung 5A). Die Reinheit der Neuronen wurde durch Durchflusszytometrie bestimmt, und die positive Rate lag bei über 95 Prozent (Abbildung 5B). NeuN*-Neuronen wurden auch durch Immunfluoreszenz identifiziert (Abbildung 5C). Diese Ergebnisse zeigen, dass primäre kortikale Neuronen erfolgreich kultiviert wurden.


NB-EPA improves the neuronal survival and proliferation in neonatal mice after HI brain injury

Abbildung 4. NB-EPA verbessert das neuronale Überleben und die Proliferation bei neugeborenen Mäusen nach einer HI-Hirnverletzung. (A) Repräsentative Fotografien der Nissl-Färbung in den Regionen Cortex, Hippocampus DG, CA1 und CA3 von jeder Gruppe von Mäusen 7 Tage nach HI (Skalenbalken, 75 μm). (B) Die statistische Analyse der Anzahl von Neuronen ist in (A) gezeigt. (C) Repräsentative Western-Blot-Bilder von p-AKT und AKT von jeder Gruppe von Mäusen 7 Tage nach H. (D) Densitometrische Analyse der Daten ist in (C) gezeigt. (E) Repräsentative Bilder von DCX (grün) und Ki -67 (rot) von jeder Gruppe von Mäusen 7 Tage nach HI (links, Maßstabsbalken, 25 um) in Hippocampus-DG-Regionen; Quantifizierung von doppelt markierten DCX- und Ki-67-Zellen 7 Tage nach HI (rechts). Daten sind Mittelwerte ± SEM (n=8 pro Gruppe).*S<0.05 compared="" to="">


Dann wurden die Neuronen einem 3-stündigen Sauerstoff-Glukose-Entzug (OGD) unterzogen und mit unterschiedlichen Konzentrationen von NB-EPA behandelt. Hypoxische Neuronen traten mit Atrophie und Kernpyknose in PBS-behandelten Kulturen im Fahrzeug auf. Im Gegensatz dazu verbesserte die NB-EPA-Behandlung das neuronale Überleben nach OGD signifikant (Abbildung 5D). Das Neuronenüberleben wurde 24 h später unter Verwendung eines Zellzählkit-8(CCK-8)-Assays gemessen. Wie in Fig. 5E gezeigt, rettete die NB-EPA-Behandlung offensichtlich die Überlebensrate von Neuronen nach einer OGD-Verletzung. Die maximale Wirksamkeit von NB-EPA wurde bei 1 μM erreicht, das für alle folgenden In-vitro-Experimente verwendet wurde. Die Analyse durch Durchflusszytometrie bestätigte, dass die Anzahl von Annexin-positiven Neuronen in NB-EPA-behandelten Kulturen im Vergleich zu Träger-PBS-behandelten Kulturen signifikant verringert war ( 5F ). Unterdessen wird durch die NB-EPA-Behandlung auch die Expression von Apoptose-bezogenen Proteinen, einschließlich p53, PUMA und Bax, in OGD-konditionierten Neuronen deutlich gehemmt (Abbildung 5G, H). Daher implizieren diese Daten, dass NB-EPA neuronale Schäden durch Hochregulierung des neuronalen Überlebens dämpft, während neuronale Apoptose gehemmt wird.


EPA reduces ischemic neuronal injury after OGD challenge

Abbildung 5. NB-EPA reduziert ischämische neuronale Schädigung nach OGD-Challenge. (A) Repräsentative Bilder von primären kortikalen Neuronen, die nach 1, 3 und 7 Tagen kultiviert wurden (Skalenbalken, 25 μm). (B) Der Prozentsatz von NeuN plus Zellen aus primären kortikalen Neuronen, die 7 Tage in vitro kultiviert wurden. (C) Repräsentative Bilder von NeuN (grün) und 4',6-Diamidino-2-phenylindol (DAPI) ( blau) aus primären kortikalen Neuronen, die für 7 Tage in vitro kultiviert wurden (Maßstabsbalken, 10 um). (D) Repräsentative Bilder von primären kortikalen Neuronen aus jeder Gruppe bei 24-Hof-Kultur nach 3 h OGD (Skalenbalken, 25 μm). (E)CCK-8-Assay in neutronenangereicherten Kulturen, die 3 h OGDoder Kontrollbedingungen unterzogen wurden, gefolgt von einer Behandlung mit einer Reihe von Konzentrationen von NB-EPA für weitere 24 h. (F) Der Prozentsatz annektierender Neuronen nach 24 h der Kultur nach 3 h OGD. (G) Repräsentative Western-Blot-Bilder von p53, PUMA und Bax aus jeder Gruppe bei 24 h Kultur nach 3 h OGD. (H) Densitometrische Analyse der Daten ist in (G) gezeigt. Die Daten sind Mittelwerte ±SEM (n =3 in jeder Gruppe).* p<0.05 compared="" to="">

2.6. NB-EPA schützt Neuronen vor Apoptose durch die Unterdrückung von p53-PUMA

Signalweg Der p53-PUMA-Signalweg ist bekanntermaßen an Ischämie/Reperfusion-induzierter Apoptose zerebraler neuronaler Zellen beteiligt [20]. Wir haben hier untersucht, ob der Schutz von NB-EPA vor neuronalem Tod mit der Hemmung des p53-PUMA-Signalwegs zusammenhängt. Wie in 6A gezeigt, hob NB-EPA die OGD-bedingte Zellapoptose auf, hatte aber keine Wirkung auf Proben, die mit Pififithrin (PFT), einem p53-Inhibitor, vorbehandelt wurden. Unterdessen hemmte die NB-EPA-Behandlung die Expression des pro-apoptotischen Proteins Bax in OGD-konditionierten Neuronen deutlich, hatte jedoch keine Wirkung auf die mit PFT vorbehandelten (Abbildung 6B). Die PUMA-Expression verstärkte sich in Neuronen nach der OGD-Provokation merklich, während sich die PUMA-mRNA- und -Proteinexpression in PFT-vorbehandelten Neuronen nicht veränderte, was darauf hindeutet, dass die PUMA-Induktion in Neuronen p53--abhängig ist (Abbildung 6C). Die NB-EPA-Behandlung hemmte die OGD-induzierte PUMA-Expression in Neuronen, hatte aber keine Wirkung auf PFT-vorbehandelte Neuronen ( 6C ). Zerebrale Neuronen mit spezifischem PUMA-Silencing zeigten einen geringeren Prozentsatz an apoptotischen Zellen (Abbildung 6D) und eine reduzierte Expression von Bax-Protein (Abbildung 6E) 24 h nach der OGD-Challenge im Vergleich zu PUMA-exprimierenden Neuronen. Daher weisen diese Daten darauf hin, dass die NB-EPA-vermittelte Hemmung der OGD-induzierten Neuronen-Apoptose weitgehend von der Unterdrückung des p53-PUMA-Signalwegs abhängt.


PA reduces neuron apoptosis through inhibition

Abbildung 6. NB-EPA reduziert die Apoptose von Neuronen durch Hemmung des p53-PUMA-Signalwegs. (A) Der Prozentsatz von Annexin plus Neuronen mit oder ohne p53-Hemmung nach 24 h Kultur mit oder ohne NB-EPA und nach 3 h OGD. (B) Repräsentative Western-Blot-Bilder von Bax mit oder ohne p53-Hemmung nach 24 h Kultur mit oder ohne NB-EPA und nach 3 h OGD (links); densitometrische Analyse der Bax-Proteinexpression (rechts). (C) PUMA-mRNA-Expression in Neuronen nach 12 h Kultur mit oder ohne NB-EPA und nach 3 h OGD (links); mittlere Prozentsätze der PUMA-Proteinexpression in Neuronen nach 24 h Kultur mit oder ohne NB-EPA und nach 3 h OGD (rechts). (D) Der Prozentsatz von Annexin-Neuronen mit oder ohne PUMA-Knockdown nach 24 h Kultur mit oder ohne NB-EPA und nach 3 h OD. (E) Repräsentative Western-Blot-Bilder von Bax mit oder ohne PUMA-Knockdown nach 24 h Kultur mit oder ohne NB-EPA und nach 3 h OGD (links); densitometrische Analyse der Bax-Proteinexpression (rechts). Die Daten sind Mittelwerte ± SEM (n=3 pro Gruppe).*S< 0.05="" compared="" to="" vehicle.="" n.s.="" not="">

3. Diskussion

Neonataler hypoxisch-ischämischer Schaden, der durch perinatale Asphyxie verursacht wird, ist eine der häufigsten Erkrankungen in der Neugeborenenperiode. Es fehlt an wirksamen pharmazeutischen therapeutischen Interventionen, die Hirnverletzungen reduzieren oder die neurologische Funktion bei Säuglingen verbessern [21]. In der vorliegenden Studie fanden wir heraus, dass die Behandlung mit einem neuen Macamid NB-EPA die hypoxisch-ischämische Hirnverletzung bei neugeborenen Mäusen signifikant linderte. Die Neuroprotektion von NB-EPA war mit der Hochregulierung des neuronalen Überlebens verbunden, während der neuronale Tod gehemmt wurde. Bemerkenswerterweise war der NB-EPA-vermittelte antiapoptotische Mechanismus von der Unterdrückung der p53-PUMA-Signalgebung abhängig. Macamide, bekannt als die charakteristischen Markerverbindungen von Maca, bestehen aus Benzylamin und einer langkettigen Fettsäureeinheit mit einem variablen Ungesättigtheitsgrad [22].


In Maca-Extrakt wurden 23 Arten von Macamiden beschrieben, unter denen N-Benzylhexadecanamid die häufigste Verbindung in Maca aus Peru ist, während N-Benzyl-9Z,12Z-octadecadienamid die reichhaltigste Verbindung in Yunnan-Maca ist [23]. In dieser Studie identifizierten wir ein neuartiges Macamid NB-EPA in Maca aus Yunnan. Das Macamid NB-EPA besteht aus Benzylamin und Eicosapentaensäure (EPA; 20:5, n-3), einem der Hauptbestandteile der mehrfach ungesättigten Omega-3-Fettsäure (n-3 PUFA). ). Es wurde berichtet, dass n-3 PUFAs und ihre Metaboliten im Zentralnervensystem vorkommen und eine entscheidende Rolle bei Gehirnfunktionen und -erkrankungen wie Neurotransmission, Neurogenese und Neuroinflammation spielen [24]. Bemerkenswert ist, dass einige Studien darauf hindeuten, dass EPA im Gegensatz zu n-3 PUFAs und Docosahexaensäure (DHA; 22:6, n-3) mit einem geringeren Risiko für die meisten Arten von ischämischem Schlaganfall verbunden ist [25 ]. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen haben wir gezeigt, dass dieses neuartige Macamid NB-EPA nicht nur Hirnverletzungen lindert, sondern auch neurologische Verhaltensdefizite nach einer HI-Verletzung verbessert. Neuronen sind die grundlegendsten strukturellen und funktionellen Einheiten des Nervensystems, die die Funktion haben, eingegebene Informationen zu verbinden und zu integrieren und Informationen auszusenden. Wenn das Gehirn durch Hypoxie und Ischämie verletzt wird, wird eine große Anzahl von Neuronen geschädigt, was wiederum eine neurologische Dysfunktion verursacht. p53, ein Schlüsselregulator der zellulären Stressreaktion, kann in den ischämischen Bereichen nach einer Hirnverletzung aktiviert werden [26]. Es kann die neuronale Apoptose fördern, und ein p53-Mangel oder die Anwendung von p53-Inhibitoren kann die Hirnschädigung in verschiedenen Schlaganfallmodellen signifikant abschwächen [27]. Die p53--vermittelte Apoptose erfolgt durch eine Vielzahl molekularer Mechanismen, darunter PUMA, ap53- und ein hochregulierter Modulator der Apoptose, ein potentes proapoptotisches Gen stromabwärts von p53 [28]. Studien haben gezeigt, dass der p53-PUMA-Weg an der durch mitochondriale Inhibitoren induzierte Apoptose von Striatum-Neuronen bei Ratten beteiligt ist [29].

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Die Hemmung der Aktivierung der p53-PUMA-Rückkopplungsschleife durch p53-Inhibitoren und PUMA-siRNA kann die durch Ischämie-Reperfusion induzierte neuronale Apoptose und Entzündung reduzieren [30]. Hier stimmen unsere Ergebnisse mit diesen Studien überein, die zeigen, dass PUMA ein starker Vollstrecker der p53--vermittelten Apoptose in Neuronen nach einer HI-Hirnverletzung ist. Die NB-EPA-Behandlung hemmt die HI-induzierte PUMA-Erhöhung in Neuronen. Darüber hinaus hängen die schützenden Wirkungen von NB-EPA auf das neuronale Überleben weitgehend von der Unterdrückung der PUMA-Signalgebung ab. Inkrementelle Beweise zeigen, dass n-3 PUFAs zum Überleben von Neuronen und zur Neurogenese nach ischämischer Hirnschädigung beitragen [31,32]. Sie können die Schlaganfallprognose verbessern und weitere Neuronenschäden begrenzen [33]. Obwohl der ischämische Schlaganfall die Proliferation und Differenzierung neuraler Vorläuferzellen in der subventrikulären Zone (SVZ) induziert, starben die meisten der neu gebildeten Neuronen kurz nach dem Schlaganfall [34]. Es wurde berichtet, dass n-3 PUFAs nicht nur das Überleben unreifer Neuronen verbessern, sondern auch ihre Reifung im kortikalen Parenchym nach einem Schlaganfall erleichtern [35]. Kürzlich deuteten mehrere Studien auch auf die vorteilhafte Wirkung von Macamiden bei der Verbesserung neuronaler Schäden hin, die mit der Verbesserung der mitochondrialen Atmungsfunktion zusammenhängen [36,37].


Der AKT-Signaltransduktionsweg spielt eine wichtige Rolle im Anti-Apoptose-Mechanismus. Wenn das Gehirn verletzt ist, wird der AKT-Weg aktiviert und der Körper leitet den Selbstschutz und die Reparatur von Verletzungen ein, was zu einer erhöhten Expression von p-AKT führt [38–41]. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen beobachten wir, dass die Behandlung mit NB-EPA das neuronale Überleben vor HI-vermittelten Hirnverletzungen schützt, indem sie die überlebensfördernde AKT-Signalübertragung aktiviert und gleichzeitig den pro-apoptotischen Signalweg hemmt.


Neurobiologen glaubten lange Zeit, dass neurale Stammzellen (NSCs) kurz vor oder nach der Geburt verschwanden und die Neurogenese zu diesem Zeitpunkt aufhörte. Die Vorstellung, dass es im reifen Gehirn keine neuen Neuronen gibt, begann sich in den 196er Jahren zu ändern. Mit der Entwicklung der Forschung wurde festgestellt, dass adulte NSCs hauptsächlich in der SVZ und der subgranulären Zone (SGZ) des Hippocampus-Gyrus dentatus vorkommen [42–44]. Darüber hinaus wurde später bestätigt, dass NSCs auch in anderen ausgedehnten Bereichen des Zentralnervensystems (ZNS) vorkommen [45]. Jüngste Studien haben gezeigt, dass endogene NSCs im Kortex nach einer Hirnverletzung aktiviert werden können, um zur Reparatur einer hypoxisch-ischämischen Hirnverletzung durch Selbsterneuerung, Proliferation und die Bildung neuer Neuronen, Astrozyten und Oligodendrozyten beizutragen [46,47]. . DCX trägt zur neuronalen Reparatur bei, indem es Mikrotubuli in neuronalen Zellen stabilisiert und einen Marker darstellt, um die Migration neuer Neuronen in die verletzten Stellen des Gehirns zu verfolgen [48]. Hypoxisch-ischämische Hirnverletzungen und schwere traumatische Hirnverletzungen erhöhen die Produktion neuer Striatum-Neuronen, die DCX exprimieren [49]. Ki-67 ist ein Kernantigen, das mit proliferierenden Zellen assoziiert ist und jeden Proliferationszyklus außer der G0-Phase abdeckt. In dieser Studie fördert die NB-EPA-Verabreichung offenbar die Neurogenese, die mit der Hochregulierung von Ki-67 plus DCX plus-Zellen nach einer HI-Hirnverletzung verbunden ist. Ob jedoch die Zunahme der Anzahl von Ki-67-plus-DCX-plus-Zellen mit der durch NB-EPA induzierten Proliferation und Differenzierung neuraler Stammzellen zusammenhängt, muss noch weiter untersucht werden.

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