Der Wirkstoff von Cistanche: Echinacosid über entzündungshemmende und neuroprotektive Wirkung

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Echinacosid, ein Aktiv Bestandteil von Cistanche Kräuter, Übungen a Neuroprotektiv Wirkung in a Kainic Säure Ratte Modell durch HemmungEntzündlich Prozesse und Aktivieren das Akt/GSK3 Weg

Cheng Wei Lu, a, b Hsi Lung Hsieh, c, d Tzu Yu Lin, a, b Ting Yang Hsieh, e Shu Kuei Huang, a und Su Jane Wang^*,f,g

Echinacosidist eine Hauptverbindung von Cistanche Herb und hat eine die Glutamatfreisetzung hemmende Aktivität im Gehirn. Angesichts der Beteiligung der durch massives Glutamat verursachten Exzitotoxizität an der Pathophysiologie der Epilepsie untersuchten wir die antiepileptische Wirkung von Echinacosid auf Kainsäure-induzierte Anfälle bei Ratten. Die Ratten wurden intraperitoneal verabreichtEchinacosidfür 30 min vor der intraperitonealen Injektion mit Kainsäure. Die Ergebnisse zeigten, dass durch Kainsäure induzierte anfallsähnliche Verhaltensmuster, erhöhte Glutamatkonzentrationen, neuronalen Verlust und Mikrogliaaktivierung verursachten und die proinflammatorische Zytokin-Genexpression im Hippocampus stimulierten. Es wurde festgestellt, dass diese durch Kainsäure induzierten Wechsel abgeschwächt werdenEchinacosidVorbehandlung. Darüber hinaus wurde eine verringerte Akt- und Glykogensynthasekinase-Kinase 3 (GSK3)-Phosphorylierung sowie eine Bcl-2-Expression im Hippocampus durch die Echinacosid-Vorbehandlung rückgängig gemacht. Diese Ergebnisse zeigen, dass Echinacosid seine antiepileptischen und neuroprotektiven Wirkungen in einem Kainsäure-Rattenmodell ausübt, indem es die Entzündungsreaktion unterdrückt und die Akt/GSK3-Signalgebung aktiviert. Daher deutet die vorliegende Studie darauf hin, dass Echinacosid möglicherweise bei der Prävention von Epilepsie nützlich ist.

Schlüsselwörter:Echinacosid; Kainsäure; Epilepsie; neuroprotektive Wirkung; Hippocampus

Echinacosid in Cistanche

Epilepsie ist eine weltweit verbreitete Erkrankung des Gehirns. Es betrifft mehr als 65 Millionen Menschen, fast 1 Prozent der Weltbevölkerung.1) Synthetische Antiepileptika sind auf dem pharmazeutischen Markt weit verbreitet; Diese Medikamente sind jedoch nur bei 60–70 Prozent der Patienten wirksam und haben unerwünschte Nebenwirkungen.2–4) Daher besteht ein ungedeckter Bedarf an der Suche nach einem wirksameren und sichereren Medikament. Heilpflanzen stellen eine potenzielle Quelle für solche Verbindungen dar.^5,6)

In der traditionellen chinesischen Kräutermedizin wird Cistanche Herba seit langem zur Behandlung von Epilepsie eingesetzt.7,8)Echinacosidist ein Hauptbestandteil von Cistanche Herba9) und hat viele pharmakologische Eigenschaften, wie antioxidative, entzündungshemmende, antineoplastische, hepatoprotektive und immunmodulierende Aktivität.10,11) Darüber hinaus wurde darüber berichtetEchinacosidkann in das Gehirn eindringen und Neuroprotektion hervorrufen.12–16) Wir haben zuvor gezeigt, dass Echinacosid die Glutamatfreisetzung in zerebrokortikalen Nervenenden von Ratten reduziert.17) Da Glutamat ein wichtiger exzitatorischer Neurotransmitter im Gehirn von Säugetieren ist und eine entscheidende Rolle in der Pathophysiologie der Epilepsie spielt, 18,19) vermuten wir, dass Echinacosid eine antiepileptische Wirkung hat. Um diese Hypothese aufzuklären, wurde in dieser Studie ein Kainsäure-Rattenmodell verwendet.

Kainsäure ist ein Glutamat-Derivat und seine einzelne systemische Injektion an Nagetiere führt zu Krampfanfällen, Neuroinflammation und neuronaler Degeneration oder zum Tod der selektiven Population von Neuronen im Gehirn.20–22) Diese pathologischen Veränderungen ähneln der menschlichen Temporallappenepilepsie.23 ,24) Die Verabreichung von Kainsäure an Nagetiere gilt allgemein als adäquates Epilepsiemodell. Bisher hat keine Studie die antiepileptischen und neuroprotektiven Eigenschaften von untersuchtEchinacosidin einem Kainsäure-injizierten Tiermodell. Daher zielt unsere Studie darauf ab, die Wirkung und ihren möglichen Mechanismus zu bewertenEchinacosidVorverabreichung bei mit Kainsäure behandelten Ratten.

MATERIALEN UND METHODEN

Tiere und Beschlagnahmeaktivität

Während der gesamten Studie wurden männliche Sprague-Dawley-Ratten (BioLASCO, Taipei, Taiwan) mit einem Gewicht von 150–200 g verwendet. Die Ratten wurden wie folgt zufällig vier Gruppen zugeteilt: i) Gruppe 1: mit Dimethylsulfoxid behandelte Gruppe (Kontrolle); ii) Gruppe 2: Kainsäure-behandelte Gruppe; iii) Gruppe 3:Echinacosid10 mg/kg plus Kainsäuregruppe; iv) Gruppe 4:Echinacosid50 mg/kg plus Kainsäuregruppe. Echinacosid (ChemFaces, Wuhan, PRC) wurde 30 min vor der intraperitonealen Injektion von Kainsäure (15 mg/kg) injiziert (intraperitoneale Verabreichung). Die Anfallsaktivität wurde während eines Zeitraums von 4 Stunden nach der Kainsäureinjektion gemäß der Racine-Skala bewertet.25) Die Dosis und der Verabreichungsplan wurden auf der Grundlage früherer Studien gewählt.22,26,27) Die Tierversuche wurden von der Institution genehmigt Animal Care and Use Committee an der Katholischen Universität Fu Jen durchgeführt und in Übereinstimmung mit den herausgegebenen Protokollen durchgeführt, die dem National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory (NAC 2011) folgten.

Bestimmung des Glutamatspiegels

Vier Stunden nach der Kainsäurebehandlung wurden die Ratten durch Enthauptung getötet. Das gesamte Gehirn wurde präpariert und der Hippocampus jeder Ratte wurde zur Analyse gesammelt. Die Glutamatkonzentration im Hippocampusgewebe des Gehirns wurde gemäß den in früheren Studien beschriebenen Methoden bestimmt.28,29)

Neutralrot- und Fluoro-Jade-B-Färbung

Drei Tage nach der Kainsäureinjektion wurden die Ratten unter Verwendung von Chloralhydrat (65 0 mg/kg) anästhesiert und transkardial mit einer Fixativlösung perfundiert, die 4 Prozent Paraformaldehyd in 0,1 M Phosphatpufferlösung (PBS, pH 7,4) enthielt. Die Gehirne wurden unmittelbar nach der Perfusion entnommen und über Nacht bei 4 Grad in 4 % Paraformaldehyd gelagert . Nach der Nachfixierung wurden die Gehirne 24 h lang bei 4 Grad in 30-prozentige Saccharose getaucht. Die Proben wurden schnell eingefroren und 30- µm dicke Schnitte wurden unter Verwendung eines gefrorenen Mikrotoms geschnitten. Frei schwebende Schnitte wurden mit Neutralrot (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) und Fluoro-Jade B (Millipore, CA, USA) gefärbt. Fluoro-Jade B-positive Zellen in der CA3-Region des Hippocampus wurden wie zuvor beschrieben bestimmt.^30,31)

Immunhistochemie

Die Schnitte wurden mit {{0}},1 M PBS gewaschen und mit 0,5 Prozent normalem Ziegenserum in {{20}},1 M PBS für 1 Stunde blockiert bei Raumtemperatur. Die Inkubation des primären Antikörpers (monoklonaler Maus-Anti-OX-42-Antikörper, 1:1000; AbD Serotec, Oxford, UK) wurde über Nacht bei 4 Grad durchgeführt. Nach wiederholtem Waschen mit PBS wurden die Schnitte mit biotinyliertem Anti-Maus-Immunglobulin G (IgG) (1:200) für 90 min inkubiert, mit der Avidin-Biotin-Komplex (ABC)-Lösung (1:1000) für 1 h bei Raumtemperatur behandelt Temperatur gehalten und mit 0,025 Prozent 3,3′-Diaminobenzidin und 0,0025 Prozent H2O2 umgesetzt, bis die gewünschte Färbeintensität erreicht war. Die Schnitte wurden unter Verwendung von Standardprotokollen auf Objektträger montiert. Die gefärbten Objektträger wurden unter einem Mikroskop (Olympus, Tokio, Japan) untersucht und abgebildet.31) Die Analyse eines Mikroglia-Zellkörpers und der Prozesslänge wurde mit ImageJ durchgeführt.³²)

Transmissionselektronenmikroskopie Transmissionselektronenmikroskopie

wurde wie zuvor beschrieben durchgeführt.33) Kurz gesagt, die CA3-Region des Hippocampus wurde entfernt und in einem Puffer, der 4 % Paraformaldehyd und 2,5 % Glutaraldehyd enthielt, bei 4 Grad für 24–36 h fixiert. Nach dem Waschen mit PBS wurden die CA3-Regionen in 1 Prozent Osmiumtetroxid für 2 h nachfixiert, mit Ethanol dehydriert und in Epoxidharz eingebettet. Ultradünnschnitte (70 nm) wurden unter Verwendung eines Ultramikrotoms (EM UC7, Leica Microsystems, Wetzlar, Deutschland) hergestellt. Die Schnitte wurden mit Uranylacetat und Bleicitrat gefärbt und durch Transmissionselektronenmikroskopie (Modell JEM-1400, JEOL Ltd., Tokyo, Japan) beobachtet.

Quantitative Echtzeit-PCR

RNA-Extraktion und quantitative Echtzeit-PCR wurden wie zuvor beschrieben durchgeführt.34,35) Die Gesamt-RNA wurde aus dem Hippocampus unter Verwendung des mirVana™ miRNA Isolation Kit (Life Technologies, Grand Island, NY, USA) gemäß dem Protokoll des Herstellers extrahiert. Genomische DNA wurde durch Inkubation mit Desoxyribonuklease (DNase) I entfernt. Die cDNA wurde synthetisiert mit (NoScript Reverse Transcription System Kit; Promega, Madison, WI, USA) und für die quantitative Real- Zeit-PCR-Amplifikation mit spezifischen Primern unter Verwendung des LightCycler 480-Systems (Roche Diagnostics). Das Protokoll bestand aus einem anfänglichen Denaturierungsschritt bei 95 Grad für 3 Minuten, gefolgt von 45 Denaturierungszyklen bei 95 Grad für 10 Sekunden, Annealing bei 56 Grad für 30 Sekunden. Die mRNA-Spiegel jedes Zielgens wurden auf die von Glyceraldehyd-3-phosphatdehydrogenase (GAPDH)-mRNA normalisiert. Die fache Induktion wurde unter Verwendung der 2-ΔΔCT-Methode berechnet, wie in einer früheren Studie beschrieben.³⁴)

Immunoblot

Zwanzig Mikrogramm Proteinextrakte aus den Hippocampi wurden durch 10-prozentige Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) getrennt, gefolgt von elektrophoretischem Transfer auf eine Polyvinylidendifluorid (PVDF)-Membran. Die Membran wurde unter Verwendung von 5 % Magermilch für 1 Stunde bei Raumtemperatur blockiert und mit den geeigneten Antikörpern in 1 % Magermilch über Nacht bei 4 Grad inkubiert, gefolgt von einer Inkubation mit einem sekundären Antikörper für 1 Stunde. Primäre Antikörper waren monoklonale Kaninchen-Antikörper, die gegen Akt (1: 2000), pAktSer473 (1: 2000), Glykogensynthasekinase 3 (GSK3) (1: 2000), pGSK3 Ser9 (1: 500), Bcl{-2} ( 1: 1000) und -Actin (1: 2000), erhalten von Cell Signaling Technology (MA, USA). Der sekundäre Peroxidase-konjugierte Ziege-anti-Kaninchen-Antikörper (1:5000) wurde von Santa Cruz (CA, USA) bezogen. Banden wurden mit verstärkter Chemilumineszenz (Amersham, Buckinghamshire, UK) unter Verwendung eines Gelbildanalysesystems sichtbar gemacht. Die Intensität jeder Bande wurde unter Verwendung der Syngene-Software (Synoptics, Cambridge, UK) gemessen.

Statistische Analyse

Die Daten werden als Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwerts (SEM) dargestellt. Die statistische Analyse wurde durch den zweiseitigen Student's t-Test durchgeführt, wenn zwei Gruppen verglichen wurden, und durch einfache ANOVA mit Mehrfachvergleichen nach Tukey, Post-hoc-Tests, wenn mehr als zwei Gruppen verglichen wurden. Die Analyse wurde mit der SPSS-Software (Version 17.0; SPSS Inc., Chicago, IL, USA) durchgeführt. p<0.05 was="" considered="" statistically="">

ERGEBNISSE

Wirkung von Echinacosid auf Kainsäure-induzierte Anfälle und Erhöhung der Hippocampus-Glutamatspiegel

Zur Bewertung der neuroprotektiven Wirkung vonEchinacosidgegen Kainsäure-induzierte Exzitotoxizität wurden Ratten mit vorbehandeltEchinacosid(5, 1 0 und 50 mg/kg, intraperitoneale Verabreichung) für 30 min vor der intraperitonealen Injektion von Kainsäure (15 mg/kg). Die intraperitoneale Injektion von Kainsäure (15 mg/kg) führte zu Anfällen mit Latenz und Werten von 92,5 ± 5,3 min bzw. 4,9 ± 0,1 (Abb. 1A, B). Ein signifikanter Anstieg der Anfallslatenz[F(2, 43)=40.2, p<0.01; fig.="" 1a]="" and="" a="" significant="" decrease="" in="" seizure="" score="" [f(2,="" 40)="21.5,"><0.001; fig.="" 1b]="" were="" observed="" in="" echinacoside="" (10="" or="" 50="" mg/kg)-pretreated="" rats.="" however,="" echinacoside="" at="" 5="" mg/kg="" had="" no="" significant="" effect="" on="" seizure="" latency="" and="" score="" (p="">0.05; Feigen. 1A, B). Angesichts der robusten Abschwächung der Anfallsaktivität, die mit 10 oder 50 mg/kg Echinacosid beobachtet wurde, wurden diese beiden Dosen von Echinacosid in nachfolgenden Experimenten verwendet, um die Mechanismen zu bewerten, die der Fähigkeit von Echinacosid zugrunde liegen, Kainsäure-induzierte Anfälle zu hemmen. Abbildung 1C zeigt, dass bei mit Kainsäure behandelten Ratten nach 4 h im Vergleich zu der mit Dimethylsulfoxid behandelten Gruppe (Kontrolle; S<0.001). however,="" decreased="" hippocampal="" glutamate="" levels="" were="" obtained="" in="" the="" echinacoside="" group="" (10="" or="" 50="" mg/kg)="" [f(3,="" 16)="6.1,"><0.01; fig.="">

Wirkung von Echinacosid auf Kainsäure-induzierte neuronale Schädigung in der CA3-Region des Hippocampus

Der Grad der neuronalen Schädigung wurde 3 Tage nach der Kainsäureinjektion durch Neutralrot-Färbung oder Fluoro-Jade B bewertet, um überlebende Neuronen bzw. degenerierende Neuronen nachzuweisen. Neutralrot-Färbung zeigte einen offensichtlichen neuronalen Verlust in CA3 von Ratten, denen Kainsäure injiziert worden war, im Vergleich zu Ratten, die mit Dimethylsulfoxid behandelt wurden (Kontrolle; S<0.001; figs.="" 2a,="" c).="" however,="">EchinacosidVorbehandlung (10 oder 50 mg/kg) reduzierte wirksam Kainsäure-induzierten neuronalen Verlust in CA3 [F(2, 13)=11.6, p<0.001; figs.="" 2a,="" c].="" similarly,="">Echinacosid-behandelte Tiere zeigten eine verminderte Fluoro-Jade B FL-Fluoreszenz in den CA3-Regionen des Hippocampus nach Kainsäure-Injektion (S<0.001), compared="" with="" the="" strong="" damage="" observed="" in="" kainic="" acid-injected="" rats="" [f(2,="" 24)="6.9,"><0.001; figs.="" 2b,="" d].="" in="" addition,="" transmission="" electron="" microscopy="" shows="" that="" neuronal="" injury="" in="" ca3="" was="" not="" obvious="" in="" the="" dimethylsulfoxide-treated="" (control)="" group.="" however,="" in="" the="" kainic="" acid-treated="" group,="" nerve="" cells="" had="" ultrastructural="" changes.="" nerve="" cells="" exhibited="" autophagosome="" formations,="" deformed="" nuclei="" with="" the="" condensed,="" and="" disruptive="" cell="" plasma="" membrane.="" in="" contrast,="" the="" neuronal="" injury="" in="" the="" echinacoside-pretreated="" group="" was="" apparently="" attenuated="" compared="" with="" the="" kainic="" acid-injected="" rats="" (fig.="">

Wirkung von Echinacosid auf Kainsäure-induzierte Mikroglia-Aktivierung und Genexpression von Proinflflammatory

Zytokine im Hippocampus Im Modell für Kainsäure-induzierte Anfälle und Hippocampus-Neuronentod sind die Mikroglia-Aktivierung und die proinflammatorische Zytokinproduktion im Hippocampus erhöht.36,37) Um zu untersuchen, obEchinacosidEntzündungsreaktion im Hippocampus von Ratten, denen Kainsäure injiziert wurde, wurde die Mikroglia-Aktivierung unter Verwendung des Anti-OX42-Antikörpers analysiert. Bei mit Dimethylsulfoxid behandelten Ratten (Kontrollgruppe) waren die Mikroglia-Zellkörper in den CA3-Regionen klein und ihre Fortsätze waren lang und dünn (Fig. 4A). Allerdings nahm die Zahl der aktivierten Mikrogliazellen im CA3-Bereich von KA-injizierten Ratten signifikant zu, die Mikroglia-Zellkörper waren vergrößert (S<0.01; figs.="" 4a,="" b),="" and="" their="" cellular="" processes="" became="" shorter="" and="" thicker=""><0.001; figs.="" 4a,="" c).="" in="" the="" animals="" pretreated="" with="">Echinacosid(10 oder 50 mg/kg) vorbehandelten Ratten war die Zahl der aktivierten Mikrogliazellen signifikant verringert und die Mikrogliazellkörper waren dünn [F(2, 13)=6.2, p<0.01; fig.="" 4b]="" and="" their="" cytoplasmic="" processes="" were="" ramified="" [f(2,="" 28)="47.5,"><0.001; fig.="" 4c].="" in="" addition,="" the="" expression="" levels="" of="" interleukin-1β,="" interleukin-6,="" and="" tumor="" necrosis="" factor-α="" mrna="" in="" the="" hippocampus="" were="" apparently="" elevated="" at="" 1="" d="" after="" kainic="" acid="" injection,="" compared="" to="" dimethylsulfoxideinjected="" animals="" (control)=""><0.001). however,="" decreased="" mrna="" levels="" for="" these="" pro-inflammatory="" cytokines="" were="" obtained="" in="" the="" echinacoside="" group="" [interleukin-1β,="" f(3,="" 18)="154.7,"><0.001; interleukin-6,="" f(3,="" 17)="17.9,"><0.001; tumor="" necrosis="" factor-α,="" f(3,="" 16)="31.1,"><0.001; figs.="">

Wirkung von Echinacosid auf die durch Kainsäure induzierte Abnahme der Spiegel von Hippocampus-Phospho-Akt, Phospho-Glykogen-Synthase-Kinase 3 und Bcl-2

Die Spiegel von phosphoryliertem Akt (pAkt) (Ser473), phosphoryliertem GSK3 (pGSK3) (Ser9) und Bcl-2 wurden im Hippocampus untersucht (Fig. 6). Eine wesentliche Verringerung der pAkt-, pGSK-3- und Bcl-2-Expression im Hippocampus wurde bei mit Kainsäure behandelten Ratten nach 4 h im Vergleich zu mit Dimethylsulfoxid behandelten Ratten (Kontrolle) beobachtet (S<0.001). however,="" pretreatment="" with="">Echinacosid(10 oder 50 mg/kg) erhöhte signifikant die Werte von pAkt, pGSK3 und Bcl-2 im Vergleich zur Behandlung mit Kainsäure allein [pAkt, F(3, 19)=69.5, p<0.001; pgsk3β,="" f(3,="" 17)="60.3,"><0.001; bcl-2,="" f(3,="" 18)="26.1,"><0.001; figs.="">

DISKUSSION

Es gibt Hinweise darauf, dass Glutamat eine entscheidende Rolle in der Pathophysiologie der Epilepsie spielt.^17,18) Die glutamaterge Hypothese der Epilepsie legt nahe, dass der epileptogene Prozess mit einer erhöhten Glutamatkonzentration im Gehirn zusammenhängt und eine Verringerung der Konzentration dieses Neurotransmitters in der Lage ist, eine antiepileptische Wirkung hervorzurufen.^38–40) Studie aus unserem Labor hat das gezeigtEchinacosidkann die Freisetzung von Glutamat aus Nervenenden reduzieren und legte nahe, dass Echinacosid wahrscheinlich eine antiepileptische Wirkung hat.17) Diese Vermutung wurde in der aktuellen Studie unter Verwendung eines Kainsäure-injizierten Rattenmodells bestätigt. Kainsäure, ein Glutamatderivat, wird in Tierversuchen häufig zur Auslösung von Epilepsie verwendet, da seine neuropathologischen und biochemischen Eigenschaften denen beim Menschen ähneln.^23,24)

Die intraperitoneale Injektion von Kainsäure bei Ratten verursacht Krampfanfälle und neuronale Schäden, insbesondere in den CA3-Regionen des Hippocampus.^41–43) Darüber hinaus hängen diese durch Kainsäure hervorgerufenen pathologischen Veränderungen mit der massiven Freisetzung von Glutamat zusammen.^41,44,45) In Übereinstimmung mit diesen Befunden beobachteten wir, dass die intraperitoneale Verabreichung von Kainsäure (15 mg/kg) ein Anfallsverhalten, erhöhte Glutamatspiegel im Hippocampus und einen Pyramidenzellverlust in der CA3-Region des Hippocampus verursachte. Diese Kainsäure-induzierten pathologischen Veränderungen wurden durch intraperitoneale Vorbehandlung mit abgeschwächtEchinacosid(10 oder 50 mg/kg). Darüber hinaus wurde die Hippocampus-CA3-Nervenzellverletzung, die durch ultrastrukturellen Wechsel mit Transmissionselektronenmikroskopie bewertet wurde, gelindertEchinacosidbei den Kainsäureratten. Darüber hinaus wurde nach Kainsäure-Gabe eine erhöhte Anzahl von Autophagosomen in CA3-Zellen beobachtet. Eine Vorbehandlung mit Echinacosid unterdrückte die verstärkte Bildung von Autophagosomen. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Autophagie-Aktivierung am Kainsäure-induzierten neuronalen Tod beteiligt ist und die Hemmung des Autophagie-Prozesses neuroprotektiv zu sein scheint.^46,47) Obwohl der Mechanismus, der der antiepileptischen Wirkung von zugrunde liegtEchinacosidweitere Untersuchungen erfordern, könnte die neuroprotektive Wirkung von Echinacosid im Kainsäure-Tiermodell aus einer antiepileptischen Aktivität durch Hemmung der Glutamat-Exzitotoxizität und Autophagie-Aktivierung resultieren.

Eine Neuroinflammation trägt erheblich zu einer verzögerten Hirnschädigung nach einer akuten Verletzung bei und übt eine nachteilige Wirkung auf ein neurologisches Ergebnis aus.²⁷) Entzündungsreaktionen wie Mikroglia-Aktivierung und entzündliche Zytokinproduktion wurden bei menschlicher Epilepsie und in experimentellen Epilepsiemodellen beschrieben.^36,48) Darüber hinaus fördert die Freisetzung dieser entzündungsfördernden Zytokine aus den aktivierten Mikrogliazellen die Kainsäure-induzierte neuronale Schädigung im Hippocampus.^36,37) Wir haben gezeigt, dass Kainsäure zwar die Aktivierung von Mikroglia und die Genexpression von proinflammatorischen Zytokinen (Interleukin-1 , Interleukin-6 und Tumornekrosefaktor- ) im Hippocampus erhöhte, diese Wirkungen jedoch durch unterdrückt wurdenEchinacosidVorbehandlung. Daher schlagen wir das vorEchinacosiddurch die Unterdrückung von Entzündungsprozessen kann im Kainsäure-Tiermodell zu seiner antiepileptischen und neuroprotektiven Wirkung beitragen. Wie bereits in unseren früheren Studien beobachtet, üben mehrere Medikamente und Naturprodukte durch ihre entzündungshemmende Wirkung auch antiepileptische Wirkungen und Neuroprotektion gegen Kainsäure-induzierte Anfälle aus.^31,33,35)

Es ist bekannt, dass zahlreiche Proteinkinase-Signalkaskaden durch Kainsäure aktiviert werden, die eine wichtige Rolle bei der Neuroprotektion spielen. Unter denen, die eine besonders bedeutende Beteiligung zu haben scheinen, ist Akt.^49,50,) Akt vermittelt seine neuroprotektiven Wirkungen durch die Aktivierung verschiedener nachgeschalteter Substrate, einschließlich GSK-3 und Bcl-2. Akt phosphoryliert GSK-3 an Ser9, was zu seiner Inaktivierung und der Verstärkung des Überlebens neuronaler Zellen führt51), da die aktive Form von GSK-3 den mitochondrialen Todesweg aktiviert.^52,53) Bcl-2 ist ein Schlüsselmitglied der anti-apoptotischen Bcl-2-Familie und spielt eine Schlüsselrolle bei der Unterdrückung des mitochondrien-vermittelten apoptotischen Zelltods. Beispielsweise kann Bcl-2 die Integrität der mitochondrialen Membran schützen und die Freisetzung von Cytochrom C aus den Mitochondrien blockieren, was zum Überleben der Zellen und zur Hemmung der Apoptose führt.⁵⁴) Es wurde auch berichtet, dass die Überexpression von Bcl-2 Neuronen in vitro und in vivo vor exzitotoxischen Angriffen schützt. 54,55) Die vorliegende Studie beobachtete eine verminderte Akt (Ser473)- und GSK3 (Ser9)-Phosphorylierung sowie Bcl-2-Expression im Hippocampus von Ratten nach Kainsäure-Exposition, was mit früheren Studien übereinstimmt.^56,57) Darüber hinaus rettete die Echinacosid-Vorbehandlung die durch Kainsäure induzierte Abnahme der pAkt- und pGSK3- sowie der Bcl-2-Expression. Somit sind die neuroprotektiven Wirkungen vonEchinacosidim Kainsäure-Tiermodell könnte teilweise vermittelt werden, indem die Herunterregulierung des Akt/GSK-3/Bcl-2-Signalwegs verhindert wird, wodurch das Überleben der Neuronen erhöht wird.

Echinacosidist ein potenzieller neuer therapeutischer Kandidat. Das ist weilEchinacosidkann ins Gehirn gelangen und weist zahlreiche Vorteile auf.⁵⁸) Das haben zahlreiche Studien bewiesenEchinacosiddämpft Hirnschäden und lindert motorische oder Gedächtnisstörungen in mehreren experimentellen Modellen in vivo.^12,14,15,59) Obwohl die Mechanismen, die den neuroprotektiven Wirkungen von zugrunde liegenEchinacosidim Gehirn bedürfen einer Aufklärung, gehemmte Neuroinflammation, Antioxidation, Abfangen von sauerstofffreien Radikalen und erhöhte Neurogenese wurden in Verbindung gebracht.^14–16) Zusätzlich zu diesen möglichen Mechanismen, unsere vorherige¹⁷) und die vorliegenden Ergebnisse legen nahe, dass die Hemmung der Glutamat-vermittelten Übererregung teilweise zu den neuroprotektiven und antiepileptischen Wirkungen von beitragen kannEchinacosidim Gehirn. Dies wird durch die Tatsache unterstützt, dass Kainsäure-induzierte Krampfanfälle, Neuroinflammation und Hirnschäden mit der übermäßigen Freisetzung von Glutamat und der Aktivierung von Glutamatrezeptoren in Verbindung stehen.^44,45) Darüber hinaus wurde gezeigt, dass mehrere klinisch verwendete Antiepileptika die durch Kainsäure induzierte Anfallsaktivität dämpfen60,61) und die Glutamatfreisetzung im Gehirngewebe von Menschen und Ratten verringern.^62,63) Diese Ergebnisse wiesen darauf hin, dass reduzierte Glutamatspiegel wichtig für die pharmakotherapeutischen Wirkungen von Antiepileptika sind.

Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse diesEchinacosidhat durch die Unterdrückung von Entzündungsprozessen, die Verringerung der Glutamat-vermittelten Übererregung sowie die Erhöhung der Akt/GSK-3-Aktivierung und der Bcl-2-Expression eine signifikante antiepileptische und neuroprotektive Wirkung bei Kainsäure-injizierten Ratten. Obwohl die Rolle derEchinacosidbei Patienten mit Epilepsie weitere Evaluierung erfordert, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass dies ein wertvoller Ansatz in der Epilepsietherapie sein könnte.

Danksagungen

Die Autoren danken Herrn Yen-Sheng Wu vom Electron Microscope Laboratory von Tzong Jwo Jang, College of Medicine, Fu Jen Catholic University. Diese Arbeit wurde vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST 103-2320-B-030-001 MY3) unterstützt.

Interessenkonflikt

Die Autoren geben keinen Interessenkonflikt an.