Автор: Yu Nai, Hong Liu, Chao Ren
08.12.2017 в 8:00
Защитный эффект астаксантина при остром инфаркте мозга у крыс
Абстрактный
Цель исследования заключалась в изучении влияния астаксантина и его возможных механизмов на острый церебральный инфаркт (ACI) на крысиной модели. Самцов крыс Sprague Dawley случайным образом делили на группу имитации, модельную группу и группы, получавшие астаксантин (20, 40 и 80 мг/кг). Оценивали неврологическое обследование, соотношение отека мозга и гистопатологических изменений. Кроме того, для биохимического анализа были получены некоторые маркеры окислительного стресса, а экспрессия гена нейротрофических факторов была обнаружена методом полимеразной цепной реакции в реальном времени (RT-PCR). Результаты показали, что лечение астаксантином заметно снижало показатели неврологического дефицита и степень отека мозга по сравнению с контрольной группой. Между тем, астаксантин повышал активность каталазы, супероксиддисмутазы, и глутатионпероксидазы, а также снижало содержание малонового диальдегида в ткани головного мозга. Результаты RT-PCR показали, что экспрессия мРНК мозгового нейротрофического фактора (BDNF) и фактора роста нервов (NGF) увеличивалась при лечении астаксантином. Результаты показали, что астаксантин может улучшать ACI с последующим подавлением окислительного стресса и усилением экспрессии мРНК BDNF и NGF.
Введение
Острый инфаркт головного мозга (ОИМ), как распространенное клиническое заболевание сердечно-сосудистой, цереброваскулярной и неврологической систем, имеет высокую заболеваемость и смертность и становится одной из основных проблем общественного здравоохранения. 1 , 2 Это ишемическое заболевание, возникающее в результате преходящего или постоянного снижения мозгового кровотока, которое относится только к диапазону крупных артерий головного мозга. 3 В настоящее время тромболитический рекомбинантный тканевый активатор плазминогена признан наиболее эффективным средством в клинической терапии ОКИ, при этом он имеет множество побочных эффектов. 4 Таким образом, эффективное лечение еще предстоит найти.
Патологический процесс и соответствующий ему механизм ОКИ достаточно сложен и пока не ясен. Недавнее изучение возможного механизма ОКИ показало, что повреждение и воспаление, вызванное свободными радикалами, апоптоз нейронов, токсичность возбуждающих аминокислот и аномальный метаболизм в тканях головного мозга, вовлечены в возникновение и развитие ОКИ. 5 , 6 Накопленные данные показали, что окислительный стресс является ключевым механизмом повреждения при ОКИ, поскольку мозг потребляет большое количество кислорода. 7 , 8 Активные формы кислорода (АФК) были хорошо известны как один из наиболее важных компонентов повреждения тканей после ишемического повреждения. 9В то время как антиоксидантные ферменты являются основным методом защиты, с помощью которого нейронные клетки защищают себя от токсичных АФК. 10 Окислительный стресс рассматривался как один из основных факторов патогенеза ишемического/реперфузионного (И/Р) повреждения и был важной причиной, приводящей к повреждению тканей после ишемического повреждения головного мозга. Кроме того, исследования на животных показали, что нейротрофические факторы также связаны с возникновением и развитием ОКИ. 11 , 12 Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) является жизненно важным членом семейства нейротрофинов, который не только способствует выживанию и развитию нейронов, но также модулирует синаптическую пластичность. 13 Фактор роста нервов (NGF) необходим для роста и выживания нейронов.14 Таким образом, антиоксидантная терапия и терапия регуляции неврологических факторов могут стать двумя наиболее важными стратегиями лечения ОКИ.
Астаксантин как каротиноид ксантофилла широко присутствует в Haematococcus pluvialis , морепродуктах, перепелах и некоторых сложных растениях. Он обладает множеством фармакологических свойств, включая антиоксидантное, противовоспалительное, антиапоптотическое и нейропротекторное действие. 15 , 16 Предыдущее исследование показало, что астаксантин является хорошо известным антиоксидантом, который, как было показано, в 500 раз более эффективен, чем α-токоферол. 17 Из-за подтвержденной физиологической активности и преимуществ низкой токсичности и побочных эффектов астаксантин считается очень потенциальным в качестве терапевтического агента при сердечно-сосудистых и неврологических заболеваниях.
Однако защитный эффект астаксантина на ОКИ еще не изучен, и неясно, может ли астаксантин улучшить ишемическое повреждение за счет антиоксидантной активности. Поэтому в этом исследовании мы стремились исследовать защитные эффекты астаксантина на модели окклюзии средней мозговой артерии (MCAO) у крыс и дополнительно исследовали, были ли эти эффекты тесно связаны с антиоксидантной активностью и экспрессией BDNF и NGF.
Методы
Группа животных
Самцы крыс Sprague Dawley (7–8 недель, 250–280 г) поставлялись Центром экспериментальных животных Suzhou Aiermaite technology Co. Ltd (степень SPF, сертификат № SCXK20160017, Сучжоу, Китай). Все исследования проводились в соответствии с институциональными рекомендациями аффилированной больницы Яньтай Юйхуандин Университета Циндао, и все эксперименты были одобрены Комитетом по этике животных аффилированной больницы Яньтай Юйхуандин Университета Циндао. Всех крыс содержали в обычных клетках со свободным доступом к пище и воде при 12-часовом цикле свет/12-часовая темнота при температуре 22 ± 1°С и относительной влажности 50 ± 10%.
Пятьдесят крыс были случайным образом разделены на пять групп по 10 животных в каждой группе: имитация группы, модельная группа и группы, получавшие астаксантин (20, 40 и 80 мг/кг). Модель MCAO была индуцирована методом Лонга, как сообщалось ранее 18.с некоторыми модификациями. Всех крыс анестезировали хлоралгидратом (400 мг/кг) и помещали в положение лежа на спине. Ректальную температуру поддерживали на уровне 37,0 ± 0,5°С. Правую общую сонную артерию обнажали через срединный разрез на шее, а затем силиконовый каучук вводили в наружную сонную артерию (НСА) и осторожно продвигали в среднюю мозговую артерию через внутреннюю сонную артерию (ВСА) (примерно 17-20 мм). ) до появления легкого сопротивления и резкого снижения кровотока. Сопротивление показало, что нить прошла вверх по проксимальному сегменту передней мозговой артерии (ПМА). В этот момент внутрипросветный шов блокировал отхождение СМА и перекрывал все источники кровотока из ВСА, ПМА и задней мозговой артерии. Через 1,5 часа после инфаркта средней мозговой артерии нить медленно вытягивалась. Наконец, разрезы зашивали, и крыс возвращали в теплую клетку. Крысы в группе имитации подверглись всем хирургическим процедурам, кроме введения нити.
Астаксантин в дозах 20, 40 и 80 мг/кг растворяли в арахисовом масле и вводили перорально один раз в день в течение 7 дней. Одновременно крысы в ложной и модельной группах получали равный объем арахисового масла. Через 24 ч лечения оценивали неврологический дефицит. Затем крыс в каждой группе убивали и удаляли их мозг.
Измерение неврологического дефицита
Через 24 ч лечения вслепую проводили неврологическое обследование. Неврологическую функцию крыс оценивали с использованием неврологической шкалы от 0 до 5 баллов следующим образом: оценка 0 = отсутствие симптомов неврологического нарушения ; 1 балл = боковая передняя лапа не могла полностью вытянуться ; 2 балла = повернута внутрь при ходьбе ; 3 балла = наклон внутрь при ходьбе ; 4 балла = неспособность самостоятельно ходить и потеря сознания ; и оценка 5 = полностью не может ходить .
Заключение
В заключение, настоящее исследование продемонстрировало, что астаксантин оказывает значительное нейропротекторное действие на MCAO-индуцированные ACI. Механизмы могут быть связаны с подавлением окислительного стресса и усилением экспрессии мРНК BDNF и NGF. Все эти результаты исследования показали, что астаксантин может быть новым терапевтическим средством для ослабления повреждения головного мозга во время окислительного стресса.
