Антидепресивна та когнітивна діяльність традиційної китайської трави цистанхе

Контакт: Одрі Ху Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Електронна пошта:audrey.hu@wecistanche.com

Дунфан Ван,1 Хайжень Ван,2 і Лі Гу2

1. Введення

Депресія та пов’язані з нею розлади настрою, за оцінками, 12-17 відсотків населення переживають принаймні один епізод протягом життя, є одними з основних причин психічних розладів і вважаються однією з головних проблем охорони здоров’я у всьому світі [1]. Особливо важливо те, що значна частина пацієнтів з депресією страждає від втрати пам’яті, проблем з концентрацією, зниження енергії або втоми, втрати інтересу або задоволення від хобі та діяльності, труднощів зі сном, пробудження рано вранці або надмірного сну. Хоча нейронні субстрати аномалій при депресії та пов’язаних із нею синдромах неясні, загальновизнано, що порушення нейропластичності та клітинної стійкості призводить до патофізіології депресії, і успішне лікування може залежати від втручання на рівні нейромедіаторів [2]. Підхід до лікування депресії в основному базується на класичній системі моноамінів

гіпотеза, яка стверджує, що порушення регуляції моноамінів, особливо серотоніну (5-HT) і норадреналіну (NE), сприяє патогенезу депресії, а втручання нейромедіаторної системи за допомогою агоністів дофаміну та дофамін-норадренергічних модуляторів може полегшити симптоми великої депресії розлад [3]. Незважаючи на те, що антидепресанти широко призначаються, лікувальна ефективність антидепресантів є сумнівною, а побічну дію не можна ігнорувати, оскільки значна частка пацієнтів не реагує на маніпуляції моноамінною системою [4]. Нещодавно нові теорії патогенезу депресії показують, що численні системи, включаючи шляхи запалення, шлях окисного стресу, вісь гіпоталамус-гіпофіз-надниркові залози (HPA), метаболічні та біоенергетичні системи, нейротрофічні шляхи, глутаматну систему, опіоїдну систему та холінергічної системи, тісно пов’язані з виникненням депресії [3]. Докази показують, що багатоцільове втручання дало кращу ефективність, ніж одне цільове втручання [5]. Вкрай необхідні нові методи лікування, засновані на теорії множинної системної дисрегуляції.

Трав'яні продукти, як повідомляється, споживають більше половини населення США [6]; інтерес і попит на трави або рослинні продукти як додатковий спосіб лікування депресії зростає в усьому світі. Встановлено, що численні лікарські рослини демонструють сприятливий ефект при знятті депресії. Трави, які, як повідомляється, мають ефект пригнічення депресії та покращення когнітивних функцій, включають обліпиху [7], гінкго білоба [8], сопілку чорну [9], звіробій продірявлений [10], Griffonia simplicifolia [11]. Комбіноване введення ферулової кислоти та піперину показало синергетичний антидепресантний ефект у мишей шляхом маніпулювання моноамінергічною системою [7]. Альбіфлорин характеризувався високою селективною спорідненістю до рецепторів і транспортерів нейромедіаторів і суттєво підвищував позаклітинні концентрації 5-HT і NE в гіпоталамусі вільно рухомих щурів [12]. Лікарська рослина Melissa officinalis L. знімала депресивну поведінку мишей, впливаючи на рівень серотонінергічних нейромедіаторів [13]. Ці трави або відвари, розроблені як альтернативні засоби від депресії, допомагають полегшити симптоми депресії та є новим джерелом для розробки антидепресантів.Трава цистанхеяВиди, поширені в посушливих землях і пустелях північної частини Китаю, є традиційними китайськими лікувальними травами і широко використовуються для лікування різних захворювань протягом більше ніж 1,{1}} років у Китаї. Багаторазова ефективністьтрава цистанхивідвар має властивості афродизіака [14], імуностимулюючі [15], антиоксидантні [16] і гепатопротекторні [17] властивості. Відвари C. deserticola індукують тестикулярні стероїдні ферменти [18], сприяють еректильній реакції пеніса та скорочують латентний період еректильної реакції у кастрованих щурів [19].Трава цистанхеяповідомляється про пригнічення активності дофамінергічних нейронів шляхом регуляції інгібіторних генів апоптозу та нейротрофічних факторів [20]. Відвари C. tubulosa виправили когнітивну дисфункцію, спричинену A 1-42, шляхом блокування відкладення амілоїду та відновили холінергічні та гіпокампальні дофамінергічні нейронні функції [21]. Нейропротекторна властивістьтрави цистанхеямає на увазі терапевтичний потенціал при когнітивних захворюваннях. Депресія є поширеним змішаним типом емоційних реакцій із забудькуватістю та зниженням когнітивних функцій як загальними симптомами [22].Трава цистанхеязазвичай використовувався як традиційна китайська медицина для лікування забудькуватості; крім того, нещодавній звіт показує, що введення кукурудзяного борошна з додаванням C. tubulosa на початку дорослого віку є корисним для стимулювання довголіття та покращення навчання, пов’язаного з нюхом, і пам’яті в моделі нехребетних Drosophila [23]. Ці факти вказують на когнітивні властивості трави цистанхеї; тут, у цьому дослідженні, ми вперше охарактеризували властивість антидепресанта та його зв’язок із покращенням когнітивних функцій у моделі ссавців шляхом регуляції системи моноамінів та осі HPA. Висвітлення антидепресантних властивостей і попереднього механізму дії трави цистанхе може розширити спектр застосуваннятрава цистанхи, який можна розробити як альтернативний засіб від депресії.

2. Матеріали та методи

2.1. Рослинна сировина і приготування відвару. C. deserticola YC

Ма було отримано з Неймонгольського автономного району, Китай; C. tubulosa була отримана з Сіньцзян-Уйгурського автономного району Китаю. Перед приготуванням відвару траву (C. deserticola YCMa або C. tubulosa) перевіряли на вміст ехінакозиду та вербаскозиду за допомогою ВЕРХ (високоефективна рідинна хроматографія) (Мілфорд, Массачусетс, Уотерс, США), а придатний продукт (відповідно до до Фармакопеї Китайської Народної Республіки) використовували для експериментів на тваринах. Відвар був отриманий на основі методу випаровування води, розробленого Дослідницьким центром інженерії харчових продуктів і охорони здоров'я Міністерства державної освіти Університету Сунь Ятсена. Висушений Cistanche deserticola YCMa 125 г подрібнювали та просівали через 120-сітчасте сито, а потім порошок розчиняли в 3 л надчистої води, нагрітої

при 100∘C протягом 2 годин, потім охолоджують до кімнатної температури та просівають; супернатант переробляли. Потім осад розчиняли в 2 л надчистої води, а потім нагрівали протягом 1,5 годин і охолоджували, як зазначено вище, для рециркуляції супернатанту; потім осад використовувався для переробки супернатанту. Вміст усієї супернатанту збагачували за допомогою ротаційних вакуумних випарників при 60∘C; нарешті, концентрація сирого препарату була встановлена ​​як 0,5 г/мл, і продукт зберігався при -20∘C.

2.2. Аналіз ехінакозиду та вербаскозиду методом ВЕРХ.

Для вимірювання якісного та кількісного аналізу ехінакозиду та вербаскозиду використовували ВЕРХ (високоефективна рідинна хроматографія); вербаскозид (чистота > 93 відсотки) та ехінакозид (чистота > 93 відсотки) були придбані в Національних інститутах контролю за харчовими продуктами та ліками (Пекін, Китай) і використані як стандартний контроль.

2.3. Догляд за тваринами та проведення експериментів.

Суб'єктами були SPF (вільні від специфічних патогенів) самці мишей Kunming вагою 21-25 грамів, надані Центром медичних експериментальних тварин провінції Гуандун. Тварин містили в пластикові клітки (по десять на клітку); умови навколишнього середовища були встановлені таким чином: вологість 40-70 відсотків, кімнатна температура 21 ± 1∘C і 12 годин: 12 годин світло-темний період. Усі експерименти на тваринах були схвалені Комітетом з етики тварин Університету Сунь Ятсена.

2.4. Тест на хвостову підвіску.

Тест на підвішування хвоста проводився згідно з протоколом, описаним Cryan et al. [24] зі скромними змінами. Коротко, на 21 день мишей підвішували за хвіст за допомогою металевих шибениць, прив’язаних нейлоновим катетером, з головою на висоті 50 мм від підлоги. Мишей підвішували на гачок на липких стрічках на відстані 10-20 мм від кінцівок хвоста та ізолювали акустично та візуально вагонкою. Рухи тіла миші реєстрували, а дихальні рухи ігнорували. Перед днем ​​експерименту мишей призупинили на 8 хвилин для адаптації.

3. Результати

3.1. Визначення вмісту основних біоактивних інгредієнтів у зразках C. deserticola YCMa та C. tubulosa. Фенілетаноїдні глікозиди, такі як ехінакозид і вербаскозид, як правило, вважаються основними біоактивними інгредієнтами; отже, вміст ехінакозиду та вербаскозиду в обох зразках C. deserticola YCMa та C. tubulosa визначали за допомогою ВЕРХ. Хроматограми ВЕРХ показані на малюнку 1, і результати показують, що загальний вміст фенілетаноїдних глікозидів у C. deserticola YCMa приблизно вдвічі перевищує вміст у C. tubulosa. Вага ехінакозиду та вербаскозиду відповідно становить 1,27 ± 0.009 відсотків і 0,52 ± 0.0{ {21}}3 відсотки порошку, отриманого з C. deserticola YCMa, і 19,81 ± 0,66 відсотка та 2,45 ± 0,12 відсотка порошку, виготовленого з C. tubulosa. Вага ехінакозиду та вербаскозиду відповідно становить 0.90 ± 0.001 відсотка та 0,20 ± 0,001 відсотка відвару C. deserticola YCMa та 5,90 ± 0,12 відсотка та 0,54 ± 0,05 % порошку, приготовленого з C. tubulosa (табл. 1).

3.2. Відвар C. deserticola YCMa і C. tubulosa зменшує рівень стресу та депресії. Тест на підвішування хвоста (TST) є швидким і класичним методом оцінки антидепресивного ефекту ліків у мишей [24]; у цьому дослідженні нерухомий стан, викликаний короткочасним і неминучим стресом від підвішування за хвіст, використовувався як ознака для відображення рівня депресії мишей. Ми перевірили, чи може відвар C. deserticola YCMa і C. tubulosa змінити нерухомість і сприяти виникненню поведінки, пов'язаної з втечею. Порівняно з контрольними групами період нерухомості стресової групи збільшився на 27,4%; порівняно зі стресовими групами, групи, які отримували середню високу концентрацію відвару трави C. deserticola YCMa, показали статистично значуще скорочення періоду нерухомості на 44,1 відсотка та 56,1 відсотка; групи, які отримували середню, високу концентрацію

Відвар трави C. tubulosa продемонстрував статистично значуще скорочення періоду нерухомості на 41,9% і 47,7% (рис. 2). Ці результати вказують на те, що відвар C. deserticola YCMa та C. tubulosa може знизити рівень стресу та депресії у мишей, а відвар C. deserticola YCMa демонструє дещо вищу ефективність, ніж відвар C. tubulosa.

3.3. Відвар C. deserticola YCMa і C. tubulosa покращує просторове навчання та пам'ять мишей. Люди (як підлітки, так і дорослі), які страждають на депресію, схильні до нездатності до навчання [28]; доведено, що відвар C. deserticola YCMa і C. tubulosa знижує рівень стресу та депресії; потім ми вирішили оцінити, чи може відвар C. deserticola YCMa та C. tubulosa впливати на просторове навчання та пам’ять, використовуючи модель водного лабіринту Морріса, яка широко використовується для оцінки функції просторового навчання та пам’яті відповідної області мозку [29] . Сліди руху класифікуються на чотири під час затримки пошуку; прямолінійна траєкторія показала, що миші точно визначили положення рятувальної платформи, тенденційна траєкторія показала, що миші демонстрували в основному правильну орієнтацію, а різка траєкторія показала, що миші або перебували на ранньому етапі навчання, або страждали від деменції, намагаючись визначте місце цілі на основі інстинкту; випадкова траєкторія пошуку показала, що миші мали низьку здатність до позиціонування та безцільно шукали цільове місце. Дані були отримані відповідно до критеріїв.

Вплив відварів C. deserticola YCMa та C. tubulosa на здатність до вивчення простору та пам’яті мишей, що перенесли стрес, показано на рисунку 3. Після тесту на підвішування хвоста миші показали значно подовжений період затримки. Порівняно з групами стресу, миші, які отримували помірну високу дозу C. deserticola YCMa та низьку високу дозу відвару C. tubulosa, показали скорочення латентного періоду; частота, коли миші плавали на прихованій платформі, була значно підвищена в групах, які отримували помірну високу дозу відвару C. deserticola YCMa. Ці результати вказують на те, що мишам, які перенесли стрес, було корисно введення відвару трави цистанхея та продемонстровано покращення просторового навчання та пам’яті.

3.4. Відвар C. deserticola YCMa і C. tubulosa знижує активність моноаміноксидази. MAO каталізує окисне дезамінування амінів, таких як тирамін, катехоламін і 5-гідрокситриптамін (5-HT) у мозку та периферичних тканинах; пригнічення активності МАО призводить до антидепресантної ефективності [30]. Ми намагалися пояснити антидепресивний ефект C. deserticola YCMa та C. tubulosa; потім визначали активність МАО в головному мозку. Після тесту на підвішування хвоста активність МАО була значно підвищена; активність МАО в групах, які отримували суспензію хвоста, а потім помірні високі дози

відвар з C. deserticola YCMa продемонстрував значне зниження приблизно на 13,9% ~12,3%; активність МАО в групах, які отримували суспензію хвоста, а потім високі дози відвару з C. tubulosa, продемонструвала значне зниження приблизно на 13,2 відсотка (рис. 4). Дані показали, що відвар із C. deserticola YCMa та C. tubulosa може пригнічувати активність МАО та може сприяти виникненню антидепресантів.

ефект, і відвар C. deserticola YCMa показав більш сильну ефективність, ніж відвар C. tubulosa.

3.5. Введення відвару C. deserticola YCMa та C. tubulosa призвело до підвищення центральної концентрації дофаміну та зниження концентрації кортикостерону в сироватці крові. Рівень ДА і НЕ в

Вимірювали центральну нервову систему для визначення нервової збудливості. Після 4 тижнів тесту на підвішування хвоста, порівняно з групами стресу, рівень DA у групах, які отримували помірні дози C. deserticola YCMa, значно підвищився на 43,5 відсотка в кожній; рівень DA у групах, які отримували помірні дози C. tubulosa, також значно підвищувався (рис. 5(a)). Рівень NE був дещо підвищений у групах, які отримували відвар обох трав, порівняно з групами стресу, і статистичних відмінностей не було виявлено (рис. 5(b)). Ці результати можуть пояснити молекулярний механізм антидепресантної дії трави цистанхеї.

Адренокортикотропний гормон (АКТГ), поліпептидний гормон, який виробляється та секретується передньою долею гіпофіза, стимулює секрецію глюкокортикостероїдів, впливаючи на кору надниркових залоз, fasciculata zona [31]; кортикостерон, стероїдний гормон, що виробляється корою надниркових залоз, бере участь у регуляції фізіологічних процесів, таких як підвищення енергії, імунна реакція та реакції на стрес [32], тому ми вирішили вивчити вплив відвару трави на вісь HPA. Вимірювали концентрацію АКТГ і кортикостерону в сироватці крові. Після 4 тижнів тесту на підвішування хвоста концентрація АКТГ і кортикостерону в групі стресу значно підвищилася (рис. 6). Жодних істотних змін не спостерігалося в групах лікування відваром трави цистанчі порівняно з групою стресу (рис. 6(a)). Порівняно з групою, яка пережила стрес, концентрація кортикостерону в сироватці крові в групах, які отримували помірні високі дози відвару C. deserticola YCMa, була значно знижена; концентрація кортикостерону в групах, які отримували високі дози C. tubulosa, знижувалася, але не до значної статистичної різниці. C. deserticola YCMa та C. tubulosa могли знижувати концентрацію кортикостерону в сироватці крові та могли брати участь у регуляції осі HPA, а відвар C. deserticola YCMa продемонстрував більшу ефективність, ніж C. tubulosa.

4. Обговорення

У цьому дослідженні було визначено антидепресивну дію та покращення пам’яті та навчання трави цистанхе, що може пролити нове світло на функцію трави цистанхе та дати підказки для розширення діапазону терапевтичного застосування. Попередні дослідження показують, що трава Cistanche є багатофункціональним китайським препаратом із біологічною дією проти старіння, антиоксидантною, естрогенною, антиостеопоротичною, афродизіачною та протизапальною дією [33]. Траву цистанхе було визнано як засіб для лікування ниркової недостатності, безпліддя та хронічних запорів (Фармакопейний комітет Китаю, 2010). Відвар трави цистанчини складається з ефірних масел, нелетких фенілетаноїдних глікозидів (PeGs), іридоїдів, лігнанів, альдитів, олігосахаридів і полісахаридів. Ехінакозид і вербаскозид зазвичай розглядаються як основні біоактивні інгредієнти [34]. Існує чотири основні види цистанх, включаючи C. deserticola YCMa, C. tubulosa, цистанхе китайську G. Beck і цистанхе сальса вар. альбіфлораші та ін. [35]; ми обрали C. deserticola YCMa та C. tubulosa як нашу модель для визначення вмісту PeG, а C. deserticola YCMa мав вищий вміст PeG (рис. 1), що може пояснити вищу ефективність C. deserticola YCMa. Результати свідчать про те, що вміст основних біоактивних інгредієнтів визначає ефективність трави цистанхи.

Попередні дослідження вказують на те, що продукти на основі трави цистанхе є корисними для лікування нейродегенеративних розладів шляхом посилення регуляції фактора росту нервів (NGF) у гіпокампі мишей [36, 37], але не було повідомлено про антидепресивну та когнітивну діяльність трави цистанхе на навчання в організмі. моделі ссавців. У цьому дослідженні було доведено, що відвар трави цистанчі є ефективним для зниження рівня стресу та значного підвищення поведінки виживання в тесті на підвішування хвоста (рис. 2) і покращення просторового навчання та пам’яті в моделі водного лабіринту (рис. 3). Lin та ін. доведено, що трава Cistanche покращує нюхову пам'ять у моделі плодової мушки [23]; ми зосередили наше дослідження на ефекті антидепресантів і взяли іншу тваринну модель; результат засвідчив, що трава цистанхея покращила різний тип когнітивної функції, а саме здатність до просторового навчання у мишей. Відповідно до теорії моноамінів, переживання стресу та депресії тісно пов’язані з рівнем моноамінових нейромедіаторів у мозку, таких як DA, NE, 5-HT та адреналін [38]. І ми виявили, що відвар трави цистанчі може підривати активність MAO (рис. 4) і збільшувати центральну концентрацію DA (рис. 5 (a)). Дивно, що центральна 5-концентрація HT була знижена під час лікування відваром трави цистанче (дані не показані), оскільки попередні дослідження показали, що знижена центральна 5-активність HT пов’язана з депресією [39]. Порушення регуляції гіпоталамо-гіпофізарно-надниркової осі часто асоціюється з депресією [40], втручання в систему глюкокортикоїдних рецепторів (GR) успішно змінило депресивний фенотип у мишей [41], і ми виявили, що трава Cistanche значно полегшила сироватковий рівень

концентрація CORT (рис. 6(b)). Модуляція системи моноамінів і осі HPA сприяє антидепресивному ефекту трави цистанхеї. Ехінакозид міг вільно долати гематоенцефалічний бар’єр і впливати на центральну нервову систему [42], що може пояснити, чому відвар трави цистанчини мав антидепресивну функцію. Вперше ми охарактеризували властивість антидепресанта та його зв’язок із діяльністю з покращення когнітивних функцій у моделі миші, а також дослідили попередній механізм. Тим не менш, механізм антидепресивних властивостей цистанхея не з'ясовано на молекулярному рівні, і необхідні подальші дослідження для з'ясування комплексного антидепресивного механізму трави цистанхеї.

Враховуючи, що відвар трави цистанки є сумішшю сполук, можливо, існує кілька способів, як відвар трави цистанки має антидепресивний ефект і підвищує здатність до навчання. Окислювальний стрес впливає на багато клітинних функцій нейронів, а надмірне виробництво активних форм кисню (АФК) викликає пошкодження клітин, апоптоз і смерть [43]. Ехінакозид, екстрагований зі стебел C. salsa, виявляє нейропротекторний ефект шляхом зменшення виробництва АФК і опосередкованого мітохондріями апоптозу [44]; актеозид, надзвичайно сильна антиоксидантна сполука, може частково відповідати за нейропротекторний ефект [45]. Крім традиційного методу відвару, застосування сучасних фармацевтичних методів, таких як капсули з контрольованим вивільненням глікозидів, може посилити ефект відвару трави, оскільки біоактивні інгредієнти можуть перетравлюватися та розкладатися шлунково-кишковим трактом [37].

5. Висновки

У цьому дослідженні ми виявили, що відвари C. deserticola

YCMa і C. tubulosa виявляли антидепресивний ефект і покращували здатність до просторового навчання і пам'яті в моделі миші, а відвари C. deserticola YCMa і C. tubulosa мали значний вплив на вісь HPA;

C. deserticola YCMa продемонстрував сильнішу фармакологічну функцію. C. deserticola та C. tubulosa можуть мати потенціал для розробки альтернативних препаратів для лікування депресії.

Список літератури

[1] RC Kessler, KA McGonagle, S. Zhao et al., "Поширеність психічних розладів DSM-III-R протягом життя та 12- місяців у Сполучених Штатах: результати Національного дослідження коморбідності", Архів загального Психіатрія, вип. 51, вип. 1, стор. 8–19, 1994.

[2] Г. К. Манджі, Г. Дж. Мур, Г. Райковська та Г. Чен, «Нейропластичність і клітинна стійкість при розладах настрою», Molecular Psychiatry, vol. 5, № 6, стор. 578–593, 2000.

[3] JD Rosenblat, RS McIntyre, GS Alves, KN ​​Fountoulakis та AF Carvalho, "Beyond monoamines-novel targets fortherapy-resistent depression: A комплексний огляд", Current Neuropharmacology, vol. 13, № 5, стор. 636–655, 2015.

[4] K. Wilson і P. Mottram, «Порівняння побічних ефектів селективних інгібіторів зворотного захоплення серотоніну та трициклічних антидепресантів у літніх пацієнтів з депресією: мета-аналіз», International Journal of Geriatric Psychiatry, том. 19, № 8, стор. 754–762, 2004.

[5] S. Vezmar, B. Miljkovic´, K. Vucˇic´evic´ et al., "Pharmacokinetics and efficacy of fluvoxamine and amitriptyline in depression", Journal of Pharmacological Sciences, vol. 110, вип. 1, стор. 98–104, 2009.

[6] CH Halsted, "Дієтичні добавки та функціональні продукти: 2 сторони медалі?" Американський журнал клінічного харчування, вип. 77, стор. 1001S–1007S, 2003.

[7] Й.-С. Tian, ​​C.-C. Liu, H. Xiang та ін., «Дослідження антидепресивного ефекту олії насіння обліпихи за допомогою метаболомічного підходу на основі ГХ-МС у поєднанні з багатофакторним аналізом», Food and Function, vol. 6, № 11, стор. 3585–3592, 2015.