АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

В настоящем протоколе описан метод валидации поведенческого теста и биоинформатического прогнозирования терапевтической эффективности традиционного монгольского лекарственного средства Зади-5 при депрессии.

Аннотация

Зади-5 – традиционная монгольская медицина, которая широко применяется для лечения депрессии и симптомов раздражения. Несмотря на то, что терапевтические эффекты Зади-5 против депрессии были указаны в ранее опубликованных клинических исследованиях, идентичность и влияние активных фармацевтических соединений, присутствующих в препарате, не были полностью выяснены. В данном исследовании использовалась сетевая фармакология для прогнозирования состава препарата и выявления терапевтически активных соединений в таблетках Зади-5. Здесь мы создали крысиную модель хронического непрогнозируемого легкого стресса (CUMS) и провели тест открытого поля (OFT), анализ водного лабиринта Морриса (MWM) и тест потребления сахарозы (SCT) для изучения потенциальной терапевтической эффективности Zadi-5 при депрессии. Это исследование было направлено на то, чтобы продемонстрировать терапевтические эффекты Зади-5 при депрессии и предсказать критический путь действия Зади-5 против этого расстройства. Вертикальные и горизонтальные баллы (OFT), SCT и числа пересечения зон в группах флуоксетина (положительный контроль) и Zadi-5 были значительно выше (P < 0,05), чем у крыс группы CUMS без лечения. По результатам сетевого фармакологического анализа было установлено, что путь PI3K-AKT имеет существенное значение для антидепрессивного эффекта препарата Зади-5.

Введение

Депрессия, также известная как большое депрессивное расстройство (БДР), является тяжелым нервно-психическим заболеванием, ответственным за растущее медицинское и экономическое бремя для общества. Из-за связанной с этим сложности, заболеваемости и смертности было проведено значительное количество исследований для поиска лекарств от этого расстройства 1,2. Согласно исследованию психического здоровья, проведенному Всемирной организацией здравоохранения, около 350 миллионов человек во всем мире страдают от депрессии и связанных с ней симптомов. Прогнозируется, что к 2030 году депрессия обгонит рак и сердечно-сосудистые заболевания в качестве основной причины бремени болезней во всем мире. Таким образом, профилактика и лечение депрессии станут глобальным приоритетом в ближайшем будущем3. Патогенез БДР до сих пор не выяснен. Тем не менее, это обычно связывают со следующими факторами: генетическая предрасположенность, дисфункция оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники, снижение секреции нейротрансмиттеров, нейровоспаление, вызванное нейроиммунной дисрегуляцией, апоптоз клеток и снижение пролиферации клеток 4,5.

Среди этих факторов нейроиммунное нейровоспаление, вызванное дисрегуляцией, и измененная секреция нейротрофических факторов привлекли особое внимание из-за их роли в развитии депрессии и многих других психическихзаболеваний. В последнее десятилетие ученые продемонстрировали, что гиппокамп является доминирующим местом для регенеративных нервных функций и участвует в регулировании эмоций и познании. В связи с этим нейроны гиппокампа признаны новыми терапевтическими мишенями для разрабатываемых антидепрессантов 7,8. Кроме того, сообщается, что гиппокамп участвует в краткосрочной и долгосрочной памяти в обучении и консолидации воспоминаний. В частности, нехватка пирамидных нейронов в области СА1 гиппокампа вызывает ретроградную и антероградную амнезию9. Типичная терапевтическая стратегия антидепрессантов направлена на усиление пролиферации клеток и нейрогенеза в зубчатой извилине гиппокампа. Природные соединения и малые молекулы, синтезированные на основе методов медицинской химии, считаются основными источниками инновационных терапевтических средств для различных психоневрологических состояний.

Традиционная монгольская медицина, имеющая долгую историю и хорошо обоснованную теоретическую медицинскую систему, произошла от кочевников Монгольского нагорья Эти лекарства демонстрируют многоцелевые и многопутевые эффекты благодаря различным лекарственным компонентам, которые действуют совместно, создавая синергетические функции. Зади-5 является хорошо зарекомендовавшей себя формулой среди таких препаратов и впервые был описан в «Клиническом опыте доктора Гао Ши», написанном выдающимся монгольским клиницистом доктором Гао Ши (1804-1876). В Монголии уже давно практикуется использование этих таблеток для лечения симптомов дистресса, сердцебиения, раздражения и колющих болей в сердце10,11. Кроме того, доказано влияние Зади-5 на облегчение постинсультной депрессии у пострадавших пациентов12. Недавние экспериментальные исследования CUMS показали, что формула Zadi-5 облегчает депрессию, регулируя центральные нейротрансмиттеры13; действительно, при использовании Zadi-5 были обнаружены повышенные уровни нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) и рецептора тирозинкиназы B (TrkB), которые коррелировали с улучшением обучения и памяти в модели депрессии у крыс14. Однако точный механизм действия Зади-5 для такого облегчения депрессии не выяснен.

Это исследование было направлено на демонстрацию терапевтических эффектов Зади-5 против депрессии у крыс с помощью поведенческого теста и идентификацию компонентов Зади-5 с использованием Традиционной Китайской Медицины Системной Фармакологии (TCMSP) и Swiss Target Prediction для прогнозирования потенциальных механизмов, лежащих в основе эффективности Зади-5, традиционной монгольской медицины, в лечении депрессии.

протокол

Все протоколы экспериментов были одобрены Комитетом по этике проведения экспериментов на животных Медицинского университета Внутренней Монголии и соответствовали рекомендациям Национальных институтов здравоохранения по уходу за животными и этике. Крысы-самцы Sprague Dawley (SD) в возрасте 8 недель (200 г ± 20 г) содержались в помещении с контролируемой температурой (22 °C ± 2 °C) и влажностью (55 % ± 15 %) в течение 12 часов/12 часов регулируемого цикла свет/темнота в течение 1 недели. На рисунке 1 показан рабочий процесс сетевого фармакологического анализа.

1. Поведенческий тест на крысах

  1. Создание модели крысы CUMS
    1. Ко всем крысам, кроме контрольной, применяли следующие стимулы в сочетании с изоляцией в течение 28 дней: инверсия цикла свет/темнота в течение 24 ч, лишение пищи в течение 24 ч, лишение воды в течение 24 ч, встряхивание на высокой скорости в течение 15 мин (один раз/с), зажим хвоста в течение 2 мин, плавание в холодной воде (4 °C) в течение 5 мин, Тепловая стимуляция при 45 °C и влажная набивка в течение 24 ч (табл. 1). Выращивайте крыс в индивидуальных клетках.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Избегайте повторения одного и того же типа стимулов в течение нескольких дней подряд.  Вышеуказанные процедуры по созданию модели крыс CUMS были одобрены комитетом по этике животных и описаны ранее15.
  2. Приготовление препарата
    1. Измельчите таблетку Зади-5 в кофемолке и приготовьте раствор 1,16 г/мл в дистиллированной воде. Отдельно готовят раствор флуоксетина 0,36 мг/мл в дистиллированной воде.
  3. Медикаментов
    1. Разделите крыс случайным образом на шесть групп (n = 10): контрольная (CON), модельная (MOD), группа Zadi-5 (Zadi-5, 1,6 г Zadi-5/кг16), группа флуоксетина (Fluoxetine, 3,6 мг флуоксетина/кг). Один раз в сутки в течение 28 дней вводят 1 мл/г на крысу соответствующего раствора препарата через зонд и обрабатывают группы CON и MOD равным объемом дистиллированной воды.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Зонд начинается с начала создания модели для всех групп.
  4. Испытание в открытом поле (OFT)
    1. Разделите черную коробку (50 см х 50 см х 30 см) на девять квадратных областей равной площади. Оснастите бокс системой анализа видеослежения. Через сутки после последнего зонда поместите крысу в центральный квадрат и записывайте ее горизонтальную и вертикальную активность в течение 3 минут.
    2. Подсчитайте количество квадратов, скрещенных всеми лапами, как горизонтальное упражнение, и зацените стояние и груминг как вертикальное упражнение. После каждого теста очищайте ящик 75%-ным спиртом, чтобы удалить запах крысы для последующих тестов17.
  5. Тест на потребление сахарозы (SCT)
    1. Взвесьте соответствующие флаконы до и после употребления и рассчитайте 60-минутную норму предпочтения сахарозы на день 0, день 7, день 14, день 21 и день 28, используя уравнение (1):
      Потребление сахарозы = figure-protocol-3124 × 100% (1)
  6. Водный лабиринт Морриса (MWM)
    1. Разделите пул на четыре квадранта. Расположите квадранты от одного до четырех, а скрытую платформу разместите в третьем квадранте, на 1 см ниже поверхности воды.
    2. Поместите крысу в лабиринт в разных квадрантах, чтобы найти платформу в течение 120 секунд, и запишите время задержки с помощью системы анализа видеоследов MWM.
    3. Поместите крысу в фиксированное положение в бассейне. Если субъект не может найти скрытую платформу в течение 120 с, запишите задержку как 120 с.
    4. Затем снимите платформу, поместите крысу в воду и запишите количество пересечений зон в течение 120 секунд.
    5. Добавьте молоко в бассейн для некоторого уровня непрозрачности. Поддерживайте температуру воды на уровне 23 °C ± 1 °C во время эксперимента.

2. Сетевое фармакологическое прогнозирование

  1. Экранируйте активные компоненты в Зади-5.
    1. Просмотрите раздел «Фармакология систем традиционной китайской медицины» (TCMSP, https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php) и введите «семена семени миристических », «корни корня корня Оклендии » и «Piperis Longi Fructus» в разделе «название травы», чтобы получить названия химических веществ. Установите фармакокинетический индекс пероральной биодоступности (OB) равным >30%, а лекарствоподобный индекс (DL) — >0,18 (Дополнительный файл 1).
    2. Поиск по запросу "Rou Dou Kou" (Myristica fragrans Houtt), "Tu Mu Xiang" (Inula helenium L.), "Mu Xiang" (Aucklandia lappa Decne.), "Guang Zao" (Choerospondias axillaris Roxb. Burtt Hill) и «Би Ба» (Piper longum L.) в Фармакопее китайской медицины (http://www.zhongyaocai360.com/zhongguoyaodian/) для определения химических названий каждого компонента.
    3. Выполните поиск по идентифицированным химическим названиям в PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/), чтобы найти изомерный SMILES или InChIkey
  2. Идентификация белков-мишеней активных компонентов препарата Зади-5.
    1. Идентификация белков-мишеней активных компонентов с помощью SEA (http://sea.bkslab.org/), BATMAN (http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/) и Swiss Target Prediction (http://www.swisstargetprediction.ch/) с изомерным SMILES или InChIkey и поиск перекрывающихся белков.
    2. Используйте базу данных белков UniProt (http://www.uniprot.org/uploadlists/) для преобразования идентифицированных мишеней в унифицированные имена генов.
  3. Поиск белков-мишеней для депрессии.
    1. Поиск и идентификация потенциальных белковых мишеней для депрессии с помощью ключевых слов «депрессия» и «депрессивное расстройство» в Genecards (https://www.genecards.org/), Disgenet (https://www.disgenet.org/) и Drugbank (https://www.drugbank.com/).
  4. Найдите гены-мишени.
    1. Просмотрите диаграмму Венна (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/), загрузите мишени активных компонентов Zadi-5 в Список-1, загрузите мишени для депрессии в Список-2 и отправьте. Получите диаграмму Венна и отфильтруйте перекрывающихся целевых кандидатов.
  5. Постройте сеть.
    1. Создайте электронную таблицу под названием «Тип и сеть» (Дополнительный файл 2). «Тип» — это сигнатура сети, а «Сеть» иллюстрирует взаимосвязь между знаками.
    2. Экспортируйте "Type and Network" в Cytoscape v3.9.0 для построения сети "Zadi-5 herbs-ingredients-disease targets".
  6. Анализ сети белок-белкового взаимодействия (ИПП) целевых кандидатов.
    1. Установите общие целевые объекты в базе данных STRING (https://cn.string- db.org/) для анализа их взаимодействия. Установите тип белка как «homo sapiens». Установите значение порога взаимодействия равным 0,9 и выберите только экспериментально проверенные типы. Не отображайте одинокие островные узлы.
  7. Провести Киотскую энциклопедию генов и геномов (KEGG) и анализ обогащения генной онтологии (GO) путей, связанных с мишенями.
    1. Вставьте 86 потенциальных антидепрессантов-мишеней Zadi-5 в стартовую аналитическую скобку в DAVID (https:// david.ncifcrf.gov/) для изучения соответствующих сигнальных путей путем выполнения функции генной онтологии (GO), включающей биологический процесс, клеточный компонент и молекулярную функцию, и анализа обогащения путей обогащения Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG).
      ПРИМЕЧАНИЕ: KEGG визуализируется на пузырьковой диаграмме с помощью онлайн-IMageGP (http://www.ehbio.com /ImageGP/index.php/Home/Index/). Размер пузырька представляет собой количество мишеней, обогащенных в указанном пути, а цвет пузырька представляет P-значение обогащения.
  8. Постройте сеть, чтобы проиллюстрировать активные соединения в Zadi-5, которые взаимодействуют с сигнальным путем PI3K-AKT.
    1. Загрузите документ пути KEGG, выберите гены пути PI3K-AKT из анализа обогащения и вставьте их в электронную таблицу, чтобы создать документ «Тип и сеть».
    2. Экспортируйте документ "Type and Network" в Cytoscape для создания "PI3K-AKT visualized compounds-targets-pathways network" (Дополнительный файл 3).
      ПРИМЕЧАНИЕ: «Тип» — это сигнатура сети, а «Сеть» иллюстрирует взаимосвязь между знаками.

3. Статистический анализ

  1. Используйте односторонний дисперсионный анализ (ANOVA) с последующим тестом Дункана post hoc, чтобы определить значимые различия в биохимических параметрах и параметрах экспрессии генов. Вычислите среднее значение ± стандартное отклонение (SD) и визуализируйте данные. Считать P < 0,05 статистически значимыми.

Результаты

Поведенческий тест на животных
Результаты поведенческих тестов в модели CUMS-индуцированной депрессии крыс
Достоверных различий между испытуемыми группами по шкале ОФТ, потреблению сахарозы и анализу МВМ до стимуляции ВМС обнаружено не было. После создания модели...

Обсуждение

Депрессия – это психическое заболевание, характеризующееся подавленным настроением, ангедонией и недостатком энергии. Это расстройство сопровождается рассеянностью, когнитивной дисфункцией, социальной изоляцией, бессонницей, сексуальной дисфункцией и заболеваниями желудочно-кише...

Раскрытие информации

У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.

Благодарности

Мы благодарны за приборы и лабораторию, предоставленные Монгольским медицинским факультетом Медицинского университета Внутренней Монголии, Китай. Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (81760762) и Проектом научно-технического плана Комиссии по здравоохранению Внутренней Монголии, Китай (202201300).

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Cytoscape software version 3.7.0
FluoxetineLilly Suzhou Pharmaceutical Co., LtdJ20160029
Morris water maze video trail analysing system Tai Meng Tech Co., LtdWMT-200
Sprague Dawley ratsBeijing Biotechnology Co., Ltd, China SCXK (JING) 2016-0002
 video tracking systemTai Meng Tech Co., LtdZH-ZFT
Zadi-5 pillPharmaceutical Preparation Center of International Mongolian Hospital, Inner Mongolia, ChinaM1301006

Ссылки

  1. Jiang, N., et al. The antidepressant-like effects of Shen Yuan in a chronic unpredictable mild stress rat model. Frontiers in Psychiatry. 12, 622204 (2021).
  2. Yang, L. F., et al. The effects of psychological stress on depression. Current Neuropharmacology. 13 (4), 494-504 (2015).
  3. Liu, Q. Q., et al. Changes in the global burden of depression from 1990 to 2017: Findings from the Global Burden of Disease study. Journal of Psychiatric Research. 126, 134-140 (2020).
  4. Pinto, B., Conde, T., Domingues, I., Domingues, M. R. Adaptation of lipid profiling in depression disease and treatment: A critical review. International Journal of Molecular Sciences. 23 (4), 2032 (2022).
  5. Rahman, S., et al. Increased serum resistin but not G-CSF levels are associated in the pathophysiology of major depressive disorder: Findings from a case-control study. PLoS One. 17 (2), 0264404 (2022).
  6. Liu, C., et al. Danzhi Xiaoyao powder promotes neuronal regeneration by downregulating Notch signaling pathway in the treatment of generalized anxiety disorder. Frontiers in Pharmacology. 12, 772576 (2021).
  7. Tanti, A., Belzung, C. Hippocampal neurogenesis: a biomarker for depression or antidepressant effects? Methodological considerations and perspectives for future research. Cell and Tissue Research. 354 (1), 203-219 (2013).
  8. Zhu, C., et al. Silencing of RGS2 enhances hippocampal neuron regeneration and rescues depression-like behavioral impairments through activation of cAMP pathway. Brain Research. 1746, 147018 (2020).
  9. Toda, T., Parylak, S. L., Linker, S. B., Gage, F. H. The role of adult hippocampal neurogenesis in brain health and disease. Molecular Psychiatry. 24 (1), 67-87 (2019).
  10. Bold, S. . History and Development of Traditional Mongolian Medicine, third edition. , (2013).
  11. Medical, E. committee of Mongolian Encyclopedia. . Mongolian Studies' Encyclopedia: Mongolian Medicine, third edition. , (2012).
  12. Fan, L., Wang, W. Clinical observation of Mongolian medicine Zadi-5 combined with Western medicine to treat depression after stroke. China Practice Medicine. 14 (2), 115-116 (2019).
  13. Hu, R. L. B. G., et al. Experimental research on nutmeg wuwei pills against of depression model rats behavior and hippocampus monoamine neurotransmitters. Chinese Journal of ETMF. 21 (11), 146-149 (2015).
  14. Hu, R. L. B. G., et al. Effects of Rou kou Wuwei Pill on the learning and memory abilities and the expression of BDNF and TrkB in hippocampus of depression rats. CJTCMP. 32 (8), 3797-3800 (2017).
  15. Yang, ., et al. Morinda officinalis oligosaccharides mitigate depression-like behaviors in hypertension rats by regulating Mfn2-mediated mitophagy. J Neuroinflammation. 20 (1), 31 (2023).
  16. Hu, R. L. B. G., et al. Effect of Zadi Wuwei pills on behaviors and learning memory in the depression model rats. World Journal of ITWM. 10 (10), 1367-1370 (2015).
  17. Ghasemi, M., Raza, M., Dehpour, A. R. NMDA receptor antagonists augment antidepressant-like effects of lithium in the mouse forced swimming test. Journal of Psychopharmacology. 24 (4), 585-594 (2010).
  18. Zhang, Y., et al. tea attenuates chronic unpredictable mild stress-induced depressive-like behavior in rats via the gut-brain axis. Nutrients. 14 (1), 99 (2021).
  19. Kandola, A., Ashdown-Franks, G., Hendrikse, J., Sabiston, C. M., Stubbs, B. Physical activity and depression: Towards understanding the antidepressant mechanisms of physical activity. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 107, 525-539 (2019).
  20. Sun, J., et al. Clostridium butyricum attenuates chronic unpredictable mild stress-induced depressive-like behavior in mice via the gut-brain axis. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 66 (31), 8415-8421 (2018).
  21. Willner, P. Chronic mild stress (CMS) revisited: Consistency and behavioural-neurobiological concordance in the effects of CMS. Neuropsychobiology. 52 (2), 90-110 (2005).
  22. Albrakati, A., et al. Neuroprotective efficiency of prodigiosins conjugated with selenium nanoparticles in rats exposed to chronic unpredictable mild stress is mediated through antioxidative, anti-inflammatory, anti-apoptotic, and neuromodulatory activities. International Journal of Nanomedicine. 16, 8447-8464 (2021).
  23. Chan, K., et al. Good practice in reviewing and publishing studies on herbal medicine, with special emphasis on traditional Chinese medicine and Chinese materia medica. Journal of Ethnopharmacology. 140 (3), 469-475 (2012).
  24. Su, H., et al. Exploration of the mechanism of Lianhua Qingwen in treating influenza virus pneumonia and new coronavirus pneumonia with the concept of "different diseases with the same treatment" based on network pharmacology. Evidence Based Complementary Alternative Medicine. 2022, 5536266 (2022).
  25. Zhou, P., et al. Network pharmacology and molecular docking analysis on pharmacological mechanisms of Astragalus membranaceus in the treatment of gastric ulcer. Evidence Based Complementary Alternative Medicine. 2022, 9007396 (2022).
  26. Hou, Y., et al. Salidroside intensifies mitochondrial function of CoCl2-damaged HT22 cells by stimulating PI3K-AKT-MAPK signaling pathway. Phytomedicine. 109, 154568 (2023).
  27. Aoyagi, T., Matsui, T. Phosphoinositide-3 kinase signaling in cardiac hypertrophy and heart failure. Current Pharmaceutical Design. 17 (18), 1818-1824 (2011).
  28. Zhu, H., et al. The neuroprotection of liraglutide against ischaemia-induced apoptosis through the activation of the PI3K/AKT and MAPK pathways. Scientific Reports. 6, 26859 (2016).
  29. Radak, Z., Zhao, Z., Koltai, E., Ohno, H., Atalayet, M. Oxygen consumption and usage during physical exercise: The balance between oxidative stress and ROS-dependent adaptive signaling. Antioxidants & Redox Signaling. 18 (10), 1208-1246 (2013).
  30. Wang, X., et al. Salidroside, a phenyl ethanol glycoside from Rhodiola crenulata, orchestrates hypoxic mitochondrial dynamics homeostasis by stimulating Sirt1/p53/Drp1 signaling. Journal of Ethnopharmacology. 2022, 115278 (2022).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

192CUMSOFTMWMSCTPI3K AKT

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены