A datolyapálma gyümölcsökben gazdag étrend javítja a memóriát, a tanulást és csökkenti a béta-amiloid tartalmát az Alzheimer-kór transzgenikus egérmodelljében

Selvaraju Subash

1 Élelmiszertudományi és Táplálkozási Tanszék, Agrár- és Tengertudományi Főiskola, Muscat, Omán

2 Öregedés és demencia kutatócsoport, Qultos Sultan Egyetem, Muscat, Omán

Musthafa Mohamed Essa

1 Élelmiszertudományi és Táplálkozási Tanszék, Agrár- és Tengertudományi Főiskola, Muscat, Omán

2 Öregedés és demencia kutatócsoport, Qultos Sultan Egyetem, Muscat, Omán

Nady Braidy

3 Egészséges agyi öregedési központ, Pszichiátriai Iskola, Orvostudományi Kar, Új-Dél-Wales Egyetem, Sydney, NSW, Ausztrália

Kathyia Awlad-Thani

1 Élelmiszertudományi és Táplálkozási Tanszék, Agrár- és Tengertudományi Főiskola, Muscat, Omán

2 Öregedés és demencia kutatócsoport, Qultos Sultan Egyetem, Muscat, Omán

Ragini Vaishnav

2 Öregedés és demencia kutatócsoport, Qultos Sultan Egyetem, Muscat, Omán

4 Viselkedés-orvoslás, Orvostudományi és Egészségtudományi Főiskola, Sultan Qaboos Egyetem, Muscat, Omán, Omán

Samir Al-Adawi

2 Öregedés és demencia kutatócsoport, Qultos Sultan Egyetem, Muscat, Omán

4 Viselkedés-orvoslás, Orvostudományi és Egészségtudományi Főiskola, Sultan Qaboos Egyetem, Muscat, Omán, Omán

Abdullah Al-Asmi

2 Öregedés és demencia kutatócsoport, Qultos Sultan Egyetem, Muscat, Omán

5 Neurológiai egység - Orvostudomány, Orvostudományi és Egészségtudományi Főiskola, Macquarie Egyetem, NSW, Ausztrália

Gilles J. Guillemin

6 Neuropharmacology Group, MND és Neurodegeneratív Betegségek Kutatóközpontja, Macquarie Egyetem, NSW, Ausztrália

Absztrakt

Háttér:

Jelenleg az Alzheimer-kór (AD) kialakulásának késleltetésére vagy progressziójának lassítására rendelkezésre álló kezelési lehetőségek nem hatékonyak. A legújabb tanulmányok szerint az étrend és az életmódbeli tényezők védelmi stratégiákat jelenthetnek az AD kialakulásának kockázatának minimalizálása érdekében. A datolyapálma gyümölcsök jó élelmi rostforrást jelentenek, és gazdagok fenolokban és természetes antioxidánsokban, például antocianinokban, ferulinsavakban, protokatehéjsavakban és koffeinsavakban. Ezek a polifenolos vegyületek neuroprotektívnek bizonyultak a különböző modellrendszerekben.

Célkitűzés:

Megvizsgáltuk, hogy a 2% és 4% datolyapálma gyümölcsök (Ománban termesztett) étrend-kiegészítők csökkenthetik-e a kognitív és viselkedési hiányokat az AD transzgenikus egérmodelljében (amiloid prekurzor fehérje [APPsw]/Tg2576).

Anyagok és metódusok:

Az APP-transzgénikus egerek kísérleti csoportjait 4 hónapos kortól 2% és 4% dátumgyümölcsöt tartalmazó egyedi keverékű étrendekkel (pelletek) táplálták. Értékeltük a térbeli memóriát és a tanulási képességet, a pszichomotoros koordinációt és a szorongással kapcsolatos viselkedést minden állatban 4 hónapos korban és 14 hónapos kezelés után Morris vízi labirintus teszt, rota-bot teszt, emelkedett plusz labirintus teszt és nyílt terepi teszt. Elemeztük az amiloid béta (Aβ) fehérje szintjét (1–40 és 1–42) a kontroll és kísérleti állatok plazmájában.

Eredmények:

A normál étrenddel táplált Tg egerek jelentős memóriahiányt, fokozott szorongással kapcsolatos magatartást, valamint a térbeli tanulási képesség, a helyzetdiszkriminációs tanulási képesség és a mozgáskoordináció súlyos károsodását mutatták, összehasonlítva az ugyanazon étrendben lévő vad típusúakkal és 2% -kal és 4% -kal etetett Tg-egerekkel % dátum kiegészítés 18 hónapos korban. Mindkét Aβ fehérje szintje szignifikánsan alacsonyabb volt a dátumgyümölcs-kiegészített csoportokban, mint a Tg egerek étrend-kiegészítő nélkül. A 4% dátumgyümölcs-diéta által az AD egereknek nyújtott neuroprotektív hatás magasabb, mint 2% a dátumgyümölcs-étrend.

Következtetések:

Eredményeink azt sugallják, hogy a dátumgyümölcs étrend-kiegészítők jótékony hatással lehetnek a kockázat csökkentésére, az AD kialakulásának késleltetésére vagy a progresszió lassítására.

BEVEZETÉS

Az Alzheimer-kórra (AD) a kognitív funkció progresszív elvesztése jellemző, amely a granulovacuoláris degenerációval párhuzamosan fordul elő, a β-amiloid amiloid béta (Aβ) lerakódása extracelluláris plakkokban és az agyi érrendszerben, valamint hiperfoszforilált tau-t tartalmazó intracelluláris neurofibrilláris gubancok képződése. fehérje az idegsejtekben. Az AD a szív- és érrendszeri betegségek és a rák után a harmadik leggyakoribb halálok, és világszerte több mint 25 millió embert érint. Jelenleg az AD-ben szenvedő betegek száma világszerte folyamatosan növekszik, és ez az egyik legnagyobb kihívást jelent a legtöbb társadalom számára az egész világon. [1] Jóllehet az AD etiológiája továbbra sem tisztázott, a megnövekedett oxidatív stresszről beszámoltak arról, hogy az AD neurodegenerációjának fontos oka. [2] A memóriát támogató agyi struktúrák egyedülállóan érzékenyek az oxidatív stresszre, mivel nagy az oxigénigényük. [3,4] A krónikus oxidatív stressz az életkor előrehaladtával növekszik, és az öregedés az AD egyik fő kockázati tényezője.

Számos tanulmány azt sugallta, hogy a gyümölcsökben és zöldségekben gazdag étrend fontos alternatív terápiás lehetőségeket jelenthet az életkorral összefüggő memóriaromlás és az AD-ben megfigyelt kognitív diszfunkció javításával. [5,6] Ezek a jótékony hatású „öregedésgátló” hatások magas antioxidáns kapacitás. Az antioxidánsok, például az E-vitamin csökkenthetik a β-amiloidok által kiváltott neurotoxicitást a tenyésztett hippokampusos neuronokban. [7] És jelentősen lassíthatja az AD progresszióját. [8] Hasonlóképpen, a ginkgo biloba kivonat javítja a kognitív funkciót az AD betegeknél. [9] A dió kivonatokról beszámoltak, hogy előnyöket kínálnak az Aβ által kiváltott citotoxicitásra a PC12 sejtekben [10], és a gránátalma javíthatja a memóriát az AD transzgenikus egerekben [11].

A datolyapálma (Phoenix dactylifera L. Arecaceae) gyümölcseit általában a világ több részén fogyasztják, és ezek az étrend létfontosságú alkotóelemét és az alapvető élelmiszereket jelentik az arab országok többségében. A dátumgyümölcs szerepel a különféle betegségek, köztük a rák kezelésére szolgáló népi gyógymódokban [12], és immunmoduláló aktivitást mutat be [13]. Ezenkívül a tanulmányok kimutatták továbbá a következők antibakteriális aktivitását [14] antihiperlipidémiás aktivitását, [15] májvédő aktivitását, [16] nephroprotektív aktivitását, [17] rákellenes aktivitását, [18] gombaellenes [19,20] és antimutagén hatását [21]. datolyapálma gyümölcsök.

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

Gyűjtés és étrendkészítés

A növényt a Növénytudományi Osztály munkatársai azonosították az ománi Sultan Qaboos Egyetem embereivel, és az ománi Al-Jabal Al-Akdhar gazdaságokból friss datolya khalas fajtát gyűjtöttek. A húst kézzel izoláltuk, vízzel leöblítettük, és szárítószekrényben, 40 ° C-on 18 órán át szárítottuk. A szárított gyümölcsöket összetörték és acetonnal extrahálták (1: 1 arány, tömeg/térfogat) szobahőmérsékleten keverés közben. 48 óra múlva az extraktumot szűrjük, és a szűrletet 40 ° C-os szárítószekrényben szárazra pároljuk. Ezt követően a mintákat kávédarálóval finom porba őrölték.

A dátumok összes fenolszintjét a korábban leírtak szerint módosított Folin-Ciocalteu assay-vel mértük. [31] Röviden: 250 μl Folin-Ciocalteu reagenst összekevertünk 10 μl datolyalé-kivonattal. Rövid, 5 perces inkubálás után 750 μl nátrium-karbonátot (1,9 M) adunk hozzá, és 2/óra hosszat inkubáljuk 25 ° C-on. Megmértük az abszorbanciát 765 nm-nél, és összehasonlítottuk a GA szabvány szerinti abszorbanciával. A dátumlé-kivonatokban a fenolok koncentrációját gallinsav-ekvivalensként (GAE) fejezzük ki. Megállapítottuk, hogy az összes fenoltartalom 231,2 ± 0,50 (mg GAE/100 g). A dátumkivonatot elküldtük a Research Diet Inc.-nek (NJ, USA), hogy elkészítsük a 2% -os és a 4% -os dátumot standard chow-val.

Állatok

Az APP egy olyan formáját expresszáló transzgenikus egereket, amely korai kezdetű családi AD-hez vezet (APPsw/Tg2576), a Taconic formától (NY, USA) vásároltuk. Ehhez a vizsgálathoz huszonnégy nőstény egérre volt szükség, 18 egér transzgén és 6 egér vad típusú (nem transzgén) kontroll alomtárs volt az APPsw-től. Ezek az állatok mentesek voltak kórokozóktól és vírusoktól. A nőstény APPsw/Tg2576 egereket és a vad típusú egereket 12:12 órás világos-sötét ciklus alatt (reggel 7-kor világítva) helyeztük el egyedi ketrecekben, ad libitum hozzáféréssel a standard chow-hoz (Harlan Teklad Laboratory Diets, Wisconsin, USA). 2% és 4% étrend (D04112303 Research Diets Inc., New Jersey, USA) és csapvíz. A tanulmányt az ománi Sultan Qaboos Egyetem Állattenyésztési és Felhasználási Bizottsága hagyta jóvá (SQU/AEC/2010–11/3).

Viselkedéselemzés

A dátumok hatásának megismeréséhez két különböző dózist (2% és 4%) választottunk ehhez a tanulmányhoz. A kísérleti időszak 4 hónapos kortól kezdődött. Az állatokat négy csoportra osztottuk: 1. csoport: vad típusú (nem transzgenikus) kontroll a standard chow-étrenddel etetett APPsw egerekre, 2. csoport: az APPsw/Tg2576 egerek szintén standard chow-táplálékkal etettek, 3. csoport: APPsw/Tg2576 egerek 2% dátumgyümölcs-étrend és 4. csoport: APPsw/Tg2576 egerek 4% dátumgyümölcs-diétával etettek. Ezekben a kísérleti és kontroll egerekben 4 hónapos korban, valamint 14 hónapos étrend-kiegészítés után értékelték a kognitív és viselkedési funkciót Morris vízlabirintus teszt (térbeli memória és tanulási képesség), T-labirintus teszt (pozíciódiszkrimináció) alkalmazásával. tanulási képesség), rota-rod teszt (pszichomotoros koordinációhoz), emelt plusz labirintus (EPM) teszt (szorongással kapcsolatos viselkedéshez) és nyílt terepi teszt a dátumokban gazdag étrend memóriára, szorongásra és tanulási készségek.

Nyílt terepi teszt

A mozgásszervi aktivitást egy fehér plexiüveg kamra (45 cm × 45 cm × 40 cm) szabadtéren mértük. A kamra megvilágítását 70 luxra állították be. Az egereket ugyanabba a környezetbe helyeztük, mint a kamra, 30 perccel a nyílt terepnek való kitettség előtt. Mindegyik egeret külön-külön a szabadtér közepén helyeztük el, és a mozgást 60 percig rögzítettük. A vízszintes mozdulatok aktivitását az állat mozgási távolsága alapján ítélték meg. A nyílt terep belső 30% -át definiálták a központnak a jelenlegi vizsgálatban.

Rota-rúd teszt

A mozgáskoordinációt és a motoros tanulást rot-rod tesztekkel mértük. A forgórúd egy forgó hengerből állt (4,5 cm átmérőjű, Ugo Basil, Olaszország) és egy sebességszabályozóval. Az egereket a henger tetejére helyezték durva felülettel a szilárd fogás érdekében. A rotorúdát 5-ről 20 fordulat/percre gyorsítottuk, és 5 percig tartottuk a megadott sebességen, majd az egereket egymás után nagyobb sebességgel teszteltük. 5 perc vágási időt és 60 perces próbaintervallumot alkalmaztunk. A rúdon töltött idő leesés nélkül rögzítésre került.

Morris vízlabirintus teszt

Emelt plusz labirintus teszt

Az EPM fekete plexiből készült. A készülék négy karból (30 cm × 7 cm) állt, amelyeket 50 cm-re emeltek a padlótól és egymásra merőlegesen helyeztek el. A karok közül kettőnek 20 cm magas falai voltak (zárt karok), míg kettőnek nem voltak falai (nyitott karjai). A központ megvilágítását 40 luxra állították be. A teszthez az egeret először a platform közepére helyezték, és 5 percig hagyták a karok felfedezéséhez. Feljegyeztük a zárt karú beutazások számát és a tárt karokban töltött időt. A karba lépést eseményként értékelték, ha az állat mind a négy mancsát a karjába tette.

Bal-jobb diszkriminációs tanulás

A T-labirintust (szár hossza 64 cm, kar hossza 30 cm, szélesség 12 cm, a falak magassága 16 cm) tiszta plexiből készítették, és 12 cm magasságban vízzel (23 ± 1 ° C) töltötték fel. . Egy emelvény (11 cm × 11 cm) 1 cm-rel alatta merült a célkar végén. Az első két kísérlet során mindkét karon emelvényeket helyeztek el, hogy teszteljék a kanyarodási preferenciákat. Utána csak a legkevésbé választott karot erősítették meg, ha van ilyen, mindkét oldalon megközelítőleg ugyanannyi egeret erősítettek meg. Az APPsw és a kontroll egereket a T-labirintus szárába helyeztük, és balra vagy jobbra úszkáltunk, amíg a merülő platformot meg nem találtuk, legfeljebb 60 másodpercig. Az állatokat óvatosan az emelvényre terelték, ha nem találták meg. A peron elérése után az egerek 20 másodpercig rajta maradtak, majd legfeljebb 48 kísérletig visszatették az útvesztőbe, kivéve minden 10 kísérleti blokk után egy 10 perces pihenőidőt. Úgy ítélték meg, hogy egy egér 5 egymást követő hibátlan kísérlet után teljesítette a kritériumot. A visszafordítási tanulási fázist ezután 2 nappal később hajtották végre, a protokollt megismételve, azzal az eltéréssel, hogy az egereket kiképezték, hogy megtalálják a menekülési platformot a szemközti oldalon. A menekülési késéseket és hibákat rögzítettük.

Minta kollekció

A viselkedési tesztek befejezése utáni napon vérmintákat vettünk az orbitális sinusból 2 ml-es Eppendorf-csövekbe. Az összegyűjtött vérmintákat 4000 fordulat/perc sebességgel 15 percig 4 ° C-on centrifugáltuk, a plazmát összegyűjtöttük és a mérésig -80 ° C-on tároltuk.

A plazma amiloid béta (1–40) és az amiloid béta (1–42) meghatározása

Az áldozatkészítéskor 200–500 μl vért gyűjtöttünk össze, és centrifugáltuk 5000 fordulat/perc sebességgel 15 percig 40 ° C-on, hogy a plazmát elválasszuk. 80 ° C-on tartósító oldattal tárolt plazmamintákat két példányban elemeztük. Az emberi Aβ1–40 és Aβ1–42 plazmaszinteket két specifikus Sandwich ELISA készlettel, az AB 40-es és az AB 42-es teszttel (Araclon Biotech Ltd., Zaragoza, Spanyolország) határoztuk meg, a szállító utasításait követve. Az Aβ1–40 és Aβ1–42 szinteket egy standard görbéből számítottuk ki, amelynek optikai sűrűsége 450 nm-en alakult ki, szemben az ismert koncentrációjú soros hígításokkal.

Statisztikai analízis

Az adatok elemzését a Graph Pad Prism szoftver segítségével végeztük. Valamennyi érték átlag ± standard deviáció egyirányú varianciaanalízis, és post-hoc Tukey többszörös összehasonlító tesztjét használtuk a kezelési csoportok közötti statisztikai szignifikancia meghatározásához. A kezelési csoportok közötti különbségeket akkor tekintettük szignifikánsnak, ha P [1a. 1a és andb ábra]. b]. Hasonlóképpen, az APPsw/Tg2576 egerek motoros koordinációja a rotorúdon szignifikánsan alacsonyabb volt a vad típusú kontrollokhoz képest 18 hónapos korban [1. ábra]. 2% és 4% dátummal történő kiegészítés az APPsw/Tg2576 egereknél 14 hónapos kiegészítés után helyreállította mozgásszervi aktivitásukat mind a nyílt terepen, mind a rot-rod teszten [ábra [1c ábra 1c és dd].