Le attività antidepressive e di miglioramento cognitivo della tradizionale cinese Herb Cistanche

Contatto: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Dongfang Wang,1 Haizhen Wang,2 e Li Gu2

1. Introduzione

La depressione e i relativi disturbi dell'umore, con una stima del 12-17 per cento della popolazione che subisce almeno un episodio nella vita, sono tra le principali cause di disabilità mentali e sono considerati uno dei maggiori problemi di salute pubblica a livello mondiale [1]. Di particolare rilevanza, una percentuale significativa di pazienti con depressione soffre di perdita di memoria, problemi di concentrazione, diminuzione dell'energia o affaticamento, perdita di interesse o piacere negli hobby e nelle attività, difficoltà a dormire, risveglio mattutino o dormire troppo. Sebbene i substrati neurali per l'anomalia nella depressione e nelle sindromi correlate non siano chiari, è generalmente accettato che la compromissione della neuroplasticità e della resilienza cellulare dia origine alla fisiopatologia della depressione e il successo del trattamento può dipendere dall'intervento del livello del neurotrasmettitore [2]. L'approccio ai farmaci per la depressione si basa fondamentalmente sul classico sistema delle monoamine

ipotesi, che afferma che la disregolazione delle monoamine, in particolare della serotonina ({0}}HT) e della norepinefrina (NE), contribuisce alla patogenesi della depressione e l'intervento del sistema di neurotrasmettitori con agonisti della dopamina e modulatori dopamino-noradrenergici allevierebbe i sintomi della depressione maggiore disordine [3]. Sebbene ampiamente prescritti, l'efficacia curativa degli antidepressivi è discutibile e l'effetto collaterale non può essere ignorato perché una percentuale significativa di pazienti non risponde alla manipolazione del sistema delle monoamine [4]. Recentemente, nuove teorie sulla patogenesi della depressione indicano che molteplici sistemi, tra cui le vie infiammatorie, la via dello stress ossidativo, l'asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA), il sistema metabolico e bioenergetico, le vie neurotrofiche, il sistema del glutammato, il sistema degli oppioidi e il sistema colinergico, sono strettamente associati all'insorgenza della depressione [3]. L'evidenza mostra che l'intervento a target multipli ha prodotto una migliore efficacia rispetto a un intervento a target singolo [5]. Sono urgentemente necessarie nuove terapie basate sulla teoria della disregolazione multisistemica.

Secondo quanto riferito, i prodotti erboristici consumavano più della metà della popolazione statunitense [6]; l'interesse e la richiesta di erbe o prodotti a base di erbe come modo supplementare per curare la depressione stanno crescendo in tutto il mondo. È stato scoperto che più piante medicinali dimostrano effetti benefici per alleviare la depressione. Le erbe che si dice possiedano l'effetto di sopprimere la depressione e migliorare la funzione cognitiva includono l'olivello spinoso [7], il Ginkgo biloba [8], il Piper nigrum [9], l'Hypericum perforatum [10], la Griffonia simplicifolia [11]. Una somministrazione combinata di acido ferulico e piperina ha mostrato un effetto sinergico antidepressivo nei topi manipolando il sistema monoaminergico [7]. L'albiflorina era caratterizzata da un'elevata affinità selettiva ai recettori e ai trasportatori dei neurotrasmettitori e da un aumento significativo delle concentrazioni extracellulari di 5-HT e NE nell'ipotalamo di ratti che si muovevano liberamente [12]. Un'erba medica Melissa officinalis L. ha alleviato il comportamento depressivo dei topi esercitando l'influenza sul livello del neurotrasmettitore serotoninergico [13]. Queste erbe o decotti, sviluppati come rimedi alternativi per la depressione, aiutano ad alleviare i sintomi della depressione e forniscono una nuova fonte per lo sviluppo del farmaco antidepressivo.Cistanche alle erbespecie, distribuite nelle terre aride e nei deserti della parte settentrionale della Cina, sono erbe della medicina tradizionale cinese e ampiamente utilizzate per il trattamento di varie malattie da oltre 1,{1}} anni in Cina. L'efficacia multipla diCistanche alle erbeil decotto varia tra le proprietà afrodisiache [14], immunopromotrici [15], antiossidanti [16] ed epatoprotettive [17]. I decotti di C. deserticola inducono gli enzimi steroidogenici testicolari [18], promuovono la risposta erettile del pene e riducono il periodo di latenza della reazione erettile nei ratti castrati [19].Cistanche alle erbeè stato riportato che inibisce le attività dei neuroni dopaminergici regolando i geni inibitori dell'apoptosi e i fattori neurotrofici [20]. I decotti di C. tubulosa hanno modificato la disfunzione cognitiva causata da A 1-42 bloccando la deposizione di amiloide e ripristinando la funzione neuronale dopaminergica colinergica e ippocampale [21]. La proprietà neuroprotettiva diCistanche alle erbeimplica il potenziale terapeutico nelle malattie cognitivo-correlate. La depressione è una modalità mista comune di reazioni emotive con dimenticanza e declino cognitivo come sintomi comuni [22].Cistanche alle erbeera comunemente usato come medicina tradizionale cinese per curare l'oblio; inoltre, un recente rapporto mostra che una somministrazione precoce nell'età adulta della farina di mais integrata con C. tubulosa è benefica per la promozione della longevità e l'apprendimento olfattivo associato e il miglioramento della memoria nel modello di Drosophila non vertebrato [23]. Questi fatti indicano la proprietà di miglioramento cognitivo dell'erba Cistanche; qui in questa ricerca, per la prima volta abbiamo caratterizzato la proprietà antidepressiva e la sua relazione con le attività di miglioramento cognitivo nel modello di mammifero regolando il sistema delle monoamine e l'asse HPA. Illuminare la proprietà antidepressiva e il meccanismo preliminare dell'erba Cistanche potrebbe ampliare lo spettro di applicazione diCistanche alle erbe, che potrebbe essere sviluppato come rimedio alternativo per la depressione.

2. Materiali e metodi

2.1. Materiale vegetale e preparazione del decotto. C. deserticola YC

Ma è stato ottenuto dalla Regione Autonoma Nei Mongol, Cina; C. tubulosa è stata ottenuta dalla regione autonoma uigura dello Xinjiang, in Cina. Prima del decotto, l'erba (C. deserticola YCMa o C. tubulosa) è stata ispezionata per rilevare il contenuto di echinacoside e verbascoside mediante HPLC (cromatografia liquida ad alta prestazione) (Milford, MA, Waters, USA) e il prodotto idoneo (secondo alla Farmacopea della Repubblica popolare cinese) è stato utilizzato per gli esperimenti sugli animali. Il decotto è stato acquisito sulla base del metodo del vapore acqueo sviluppato dal Centro di ricerca sull'ingegneria alimentare e sanitaria del Ministero dell'istruzione statale, Università di Sun Yat-sen. Cistanche deserticola YCMa essiccata di 125 g è stata frantumata e setacciata da 120-schermo a maglie e quindi la polvere è stata sciolta in 3 L di acqua ultrapura, riscaldata

a 100∘C per 2 h, quindi raffreddato a temperatura ambiente e setacciato; il supernatante è stato riciclato. Il sedimento è stato quindi sciolto in 2 L di acqua ultrapura e quindi riscaldato per 1,5 h e raffreddato come menzionato sopra per riciclare il surnatante; il sedimento è stato quindi utilizzato per riciclare il supernatante. Il contenuto di tutto il supernatante è stato arricchito da evaporatori rotativi sottovuoto a 60°C; infine la concentrazione del farmaco grezzo è stata fissata a 0,5 g/ml e il prodotto è stato conservato a -20∘C.

2.2. Echinacoside e Verbascoside Assay mediante analisi HPLC.

HPLC (cromatografia liquida ad alta prestazione) è stato utilizzato per misurare il dosaggio qualitativo e quantitativo di echinacoside e verbascoside; il verbascoside (purezza > 93 percento) e l'echinacoside (purezza > 93 percento) sono stati acquistati dal National Institutes for Food and Drug Control (Pechino, Cina) e utilizzati come controllo standard.

2.3. La cura degli animali e la condotta sperimentale.

I soggetti erano topi Kunming maschi SPF (privi di patogeni specifici) del peso di 21~25 grammi, forniti dal Medical Experimental Animal Center della provincia del Guangdong. Gli animali sono stati alloggiati in gabbie di plastica (dieci per gabbia); la condizione ambientale è stata impostata come segue: umidità 40∼70 percento, temperatura ambiente 21 ± 1∘C e un periodo di luce-buio di 12 ore: 12 ore. Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati approvati dal Comitato etico degli animali della Sun Yat-sen University.

2.4. Prova della sospensione della coda.

Il test di sospensione della coda è stato eseguito secondo il protocollo descritto da Cryan et al. [24] con modeste modifiche. In breve, il giorno 21, i topi sono stati sospesi per la coda utilizzando una forca metallica legata da un catetere di nylon, con la testa all'altezza di 50 mm dal pavimento. I topi sono stati appesi al gancio su nastri adesivi a 10~20 mm dall'estremità della coda e sono stati isolati acusticamente e visivamente da assi. I movimenti del corpo del topo sono stati registrati e i movimenti respiratori sono stati ignorati. Prima del giorno dell'esperimento, i topi sono stati sospesi per 8 minuti per l'adattamento.

3. Risultati

3.1. Determinazione del contenuto dei principali ingredienti bioattivi nei campioni di C. deserticola YCMa e C. tubulosa. I glicosidi feniletanoidi come l'echinacoside e il verbascoside sono generalmente considerati i principali ingredienti bioattivi; quindi il contenuto di echinacoside e verbascoside in entrambi i campioni di C. deserticola YCMa e C. tubulosa è stato determinato mediante HPLC. I cromatogrammi HPLC sono stati mostrati nella Figura 1 e i risultati mostrano che il contenuto totale di glicosidi feniletanoidi di C. deserticola YCMa era circa il doppio di quello di C. tubulosa. I pesi di echinacoside e verbascoside, rispettivamente, rappresentano 1,27 ± 0.009 percento e 0,52 ± 0.0{ {21}}3 percento della polvere preparata da C. deserticola YCMa e 19,81 ± 0, 66 percento e 2,45 ± 0, 12 percento della polvere preparata da C. tubulosa. I pesi di echinacoside e verbascoside, rispettivamente, rappresentano 0,90 ± 0,001 percento e 0,20 ± 0,001 percento del decotto di C. deserticola YCMa e 5,90 ± 0,12 percento e 0,54 ± 0,05 percentuale di polvere preparata da C. tubulosa (Tabella 1).

3.2. Il decotto di C. deserticola YCMa e C. tubulosa ha alleviato il livello di stress e depressione. Il test della sospensione della coda (TST) è un metodo rapido e classico per valutare l'effetto antidepressivo dei farmaci nei topi [24]; in questa ricerca, lo stato di immobilità, causato dallo stress a breve termine e inevitabile di essere sospesi per la coda, è stato utilizzato come tratto per riflettere il livello di depressione dei topi. Abbiamo verificato se il decotto di C. deserticola YCMa e C. tubulosa potesse invertire l'immobilità e promuovere il verificarsi di comportamenti legati alla fuga. Rispetto ai gruppi di controllo, il periodo di immobilità del gruppo stress è aumentato del 27,4 per cento; rispetto ai gruppi di stress, i gruppi trattati con un decotto di erbe C. deserticola YCMa a concentrazione media e alta hanno mostrato una diminuzione statisticamente significativa del periodo di immobilità ciascuno del 44,1% e del 56,1%; i gruppi trattati con media, alta concentrazione di

Il decotto di erbe di C. tubulosa ha mostrato una diminuzione statisticamente significativa del periodo di immobilità ciascuno del 41,9% e del 47,7% (Figura 2). Questi risultati indicano che il decotto di C. deserticola YCMa e C. tubulosa potrebbe ridurre il livello di stress e depressione dei topi e il decotto di C. deserticola YCMa ha mostrato un'efficacia leggermente superiore rispetto al decotto di C. tubulosa.

3.3. Il decotto di C. deserticola YCMa e C. tubulosa ha migliorato l'apprendimento spaziale e la memoria dei topi. Le persone (sia adolescenti che adulte) affette da depressione sono soggette a difficoltà di apprendimento [28]; decotto di C. deserticola YCMa e C. tubulosa ha dimostrato di alleviare il livello di stress e depressione; quindi abbiamo scelto di valutare se il decotto di C. deserticola YCMa e C. tubulosa potesse influenzare l'apprendimento spaziale e la memoria utilizzando il modello Morris Water Maze, che è ampiamente applicato nella valutazione dell'apprendimento spaziale e della funzione di memoria dell'area cerebrale correlata [29] . Le tracce di movimento sono classificate in quattro durante la latenza di ricerca; una traiettoria in linea retta ha mostrato che i topi hanno individuato la posizione della piattaforma di salvataggio, una traiettoria di tendenza ha mostrato che i topi hanno mostrato un orientamento sostanzialmente corretto e la traiettoria di tipo tagliente ha mostrato che i topi erano nel primo periodo di addestramento o soffrivano di demenza, cercando di individuare il luogo di destinazione in base all'istinto; la traiettoria di ricerca casuale ha mostrato che i topi avevano una bassa capacità di posizionamento e cercavano il punto bersaglio senza meta. I dati sono stati acquisiti secondo i criteri.

L'effetto dei decotti di C. deserticola YCMa e C. tubulosa sull'apprendimento spaziale e sulla capacità di memoria dei topi stressati è mostrato nella Figura 3. Dopo il test di sospensione della coda, i topi hanno mostrato un periodo di latenza significativamente prolungato. Rispetto ai gruppi di stress, i topi trattati con un decotto di C. deserticola YCMa a dosaggio moderato e alto e un decotto di C. tubulosa a dosaggio basso e alto hanno mostrato un periodo di latenza ridotto; la frequenza con cui i topi nuotavano nella piattaforma nascosta è stata sovraregolata in modo significativo nei gruppi trattati con decotto di C. deserticola YCMa a dosaggio moderato e alto. Questi risultati indicano che i topi stressati hanno beneficiato della somministrazione del decotto di erbe Cistanche e hanno mostrato un miglioramento dell'apprendimento spaziale e della memoria.

3.4. Decotto di C. deserticola YCMa e C. tubulosa Down-regolato l'attività della monoamino ossidasi. MAO catalizza la deaminazione ossidativa di ammine come tiramina, catecolamine e 5-idrossitriptamina (5-HT) nel cervello e nei tessuti periferici; l'inibizione dell'attività delle MAO determina l'efficacia antidepressiva [30]. Abbiamo cercato di spiegare l'effetto antidepressivo di C. deserticola YCMa e C. tubulosa; quindi è stata determinata l'attività MAO nel cervello. Dopo il test di sospensione della coda, l'attività MAO è stata sovraregolata in modo significativo; l'attività MAO nei gruppi trattati con sospensione di coda e poi seguita da dosaggio moderato, alto

il decotto di C. deserticola YCMa ha mostrato un calo significativo di circa il 13,9% ~ 12,3%; l'attività MAO nei gruppi trattati con sospensione di coda e poi decotto ad alto dosaggio di C. tubulosa ha mostrato un calo significativo di circa il 13,2 percento (Figura 4). I dati hanno mostrato che il decotto di C. deserticola YCMa e C. tubulosa potrebbe inibire l'attività delle MAO e può contribuire all'antidepressivo

e il decotto di C. deserticola YCMa ha mostrato un'efficacia maggiore rispetto a quella di C. tubulosa.

3.5. La somministrazione del decotto di C. deserticola YCMa e C. tubulosa ha portato alla sovraregolazione della concentrazione centrale di dopamina e alla sottoregolazione della concentrazione sierica di corticosterone. Il livello di DA e NE nel

il sistema nervoso centrale è stato misurato per determinare l'eccitabilità del nervo. Dopo 4 settimane di test della sospensione della coda, rispetto ai gruppi di stress, il livello DA dei gruppi trattati con un dosaggio moderato di C. deserticola YCMa è aumentato significativamente ciascuno del 43,5%; anche il livello DA dei gruppi trattati con un dosaggio moderato di C. tubulosa è stato sovraregolato in modo significativo (Figura 5 (a)). Il livello di NE è stato leggermente sovraregolato nei gruppi trattati con un decotto di entrambe le erbe rispetto ai gruppi di stress e non è stata trovata alcuna differenza statistica (Figura 5 (b)). Questi risultati potrebbero spiegare il meccanismo molecolare dell'effetto antidepressivo dell'erba Cistanche.

L'ormone adrenocorticotropo (ACTH), un ormone polipeptidico prodotto e secreto dalla ghiandola pituitaria anteriore, stimola la secrezione di glucocorticosteroidi agendo sulla corteccia surrenale, zona fascicolata [31]; il corticosterone, un ormone steroideo prodotto dalla corteccia delle ghiandole surrenali, è coinvolto nella regolazione dei processi fisiologici come l'aumento di energia, la reazione immunitaria e le risposte allo stress [32], quindi abbiamo scelto di studiare l'effetto del decotto di erbe su l'asse HPA. E la concentrazione di ACTH e corticosterone nel siero è stata misurata. Dopo 4 settimane di test di sospensione della coda, la concentrazione di ACTH e corticosterone del gruppo stress era significativamente sovraregolata (Figura 6). Non sono stati osservati cambiamenti significativi nei gruppi di trattamento con decotto di erbe Cistanche rispetto al gruppo stress (Figura 6 (a)). Rispetto al gruppo stress, la concentrazione sierica di corticosterone dei gruppi trattati con decotto di C. deserticola YCMa a dosaggio moderato e alto è stata significativamente sottoregolata; la concentrazione di corticosterone dei gruppi trattati con C. tubulosa ad alto dosaggio era sottoregolata ma non con una differenza statistica significativa C. deserticola YCMa e C. tubulosa potrebbero ridurre la concentrazione sierica di corticosterone e potrebbero essere coinvolti nella regolazione dell'asse HPA e decotto di C. deserticola YCMa ha mostrato un'efficacia maggiore rispetto a quella di C. tubulosa.

4. Discussione

In questo studio sono state definite le attività antidepressive e il miglioramento della memoria e dell'apprendimento dell'erba Cistanche, che potrebbero gettare nuova luce sulla funzione dell'erba Cistanche e fornire indizi per ampliare il campo di applicazione terapeutica. Studi precedenti mostrano che l'erba Cistanche è un farmaco cinese multifunzionale con attività biologiche di effetti antietà, antiossidanti, estrogenici, antiosteoporotici, afrodisiaci e antinfiammatori [33]. Herb Cistanche è stato riconosciuto come trattamento per insufficienza renale, infertilità e costipazione cronica (Comitato Farmacopea cinese, 2010). Il decotto di erbe Cistanche è composto da oli volatili, glicosidi feniletanoidi non volatili (PeG), iridoidi, lignani, alditoli, oligosaccaridi e polisaccaridi. Echinacoside e verbascoside sono generalmente considerati i principali ingredienti bioattivi [34]. Esistono quattro specie principali di Cistanche tra cui C. deserticola YCMa, C. tubulosa, Cistanche Sinensis G. Beck e Cistanche salsa var. albiflorashi et al. [35]; abbiamo scelto C. deserticola YCMa e C. tubulosa come nostro modello per determinare il contenuto di PeG e C. deserticola YCMa possedeva un contenuto più elevato di PeG (Figura 1), il che potrebbe spiegare la maggiore efficacia di C. deserticola YCMa. I risultati indicano che il contenuto dei principali ingredienti bioattivi determina l'efficacia dell'erba Cistanche.

Studi precedenti indicano che i prodotti a base di erbe Cistanche sono utili per il trattamento dei disturbi neurodegenerativi sovraregolando il fattore di crescita nervoso (NGF) nell'ippocampo dei topi [36, 37], ma nessuna ricerca è stata riportata sulle attività antidepressive e di apprendimento cognitivo delle erbe Cistanche nel modelli di mammiferi. In questo studio, il decotto di erbe Cistanche si è dimostrato efficace per alleviare il livello di stress e aumentare sostanzialmente il comportamento di sopravvivenza nel test di sospensione della coda (Figura 2) e migliorare l'apprendimento spaziale e la capacità di memoria nel modello del labirinto d'acqua (Figura 3). Lin et al. ha dimostrato che l'erba Cistanche migliora la memoria olfattiva nel modello del moscerino della frutta [23]; abbiamo concentrato la nostra ricerca sull'effetto antidepressivo e adottato un modello animale diverso; il risultato ha dimostrato che l'erba Cistanche ha migliorato un tipo variante di funzione cognitiva, vale a dire, la capacità di apprendimento spaziale nei topi. Secondo la teoria delle monoamine, l'esperienza di stress e la depressione sono strettamente legate al livello cerebrale dei neurotrasmettitori delle monoamine, come DA, NE, 5-HT ed epinefrina [38]. E abbiamo scoperto che il decotto di erbe Cistanche potrebbe minare l'attività MAO (Figura 4) e aumentare la concentrazione centrale di DA (Figura 5 (a)). Sorprendentemente, la concentrazione centrale di 5-HT è stata sottoregolata dal trattamento con decotto di erbe Cistanche (dati non mostrati), perché ricerche precedenti hanno mostrato che la ridotta attività centrale di 5-HT è associata alla depressione [39]. La disregolazione dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene è frequentemente associata alla depressione [40], l'intervento con il sistema del recettore dei glucocorticoidi (GR) ha invertito con successo il fenotipo depressivo nei topi [41] e abbiamo scoperto che l'erba Cistanche ha alleviato significativamente il siero

concentrazione di CORT (Figura 6 (b)). La modulazione del sistema delle monoamine e dell'asse HPA contribuiscono entrambi all'effetto antidepressivo dell'erba Cistanche. L'echinacoside potrebbe attraversare liberamente la barriera ematoencefalica e agire sul sistema nervoso centrale [42], il che potrebbe spiegare perché il decotto di erbe Cistanche possedeva una funzione antidepressiva. Per la prima volta, abbiamo caratterizzato la proprietà antidepressiva e la sua relazione con le attività di miglioramento cognitivo nel modello murino ed è stato esplorato il meccanismo preliminare. Tuttavia, il meccanismo della proprietà antidepressiva di Cistanche non è stato chiarito a livello molecolare e sono necessarie ulteriori ricerche per chiarire il meccanismo antidepressivo completo dell'erba Cistanche.

Considerando che il decotto di erbe Cistanche è una miscela di composti, potrebbero esserci diversi modi in cui il decotto di erbe Cistanche esercita l'effetto antidepressivo e aumenta la capacità di apprendimento. Lo stress ossidativo colpisce molte funzioni cellulari dei neuroni e la sovrapproduzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) provoca danno cellulare, apoptosi e morte [43]. L'echinacoside estratto dagli steli di C. salsa mostra un effetto neuroprotettivo riducendo la produzione di ROS e l'apoptosi mediata dai mitocondri [44]; l'acteoside, un composto antiossidante estremamente potente, potrebbe essere in parte responsabile dell'effetto neuroprotettivo [45]. Oltre al metodo tradizionale di decotto, l'applicazione di moderni metodi farmaceutici come le capsule di glicoside a rilascio controllato potrebbe aumentare l'effetto del decotto di erbe, perché gli ingredienti bioattivi potrebbero essere digeriti e degradati dal tratto gastrointestinale [37].

5. Conclusioni

In questo studio, abbiamo riscontrato che i decotti di C. deserticola

YCMa e C. tubulosa hanno mostrato un effetto antidepressivo e migliorato l'apprendimento spaziale e la capacità di memoria nel modello murino, e i decotti di C. deserticola YCMa e C. tubulosa hanno avuto un impatto significativo sull'asse HPA;

C. deserticola YCMa ha mostrato una funzione farmacologica più forte. C. deserticola e C. tubulosa potrebbero avere il potenziale per essere sviluppati come farmaci terapeutici alternativi per la depressione.

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