Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Beteende- och nätverksfarmakologibaserade analyser för den traditionella mongoliska medicinen Zadi-5 i en råttmodell av depression

Published: February 24, 2023 doi: 10.3791/64832
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 1
1Faculty of Mongolian Medicine, Inner Mongolia Medical University, 2Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University
* These authors contributed equally

Summary

Detta protokoll beskriver en metod för beteendetestvalidering och bioinformatisk förutsägelse av den terapeutiska effekten av Zadi-5, en traditionell mongolisk medicin, vid depression.

Abstract

Zadi-5 är en traditionell mongolisk medicin som ofta används för behandling av depression och irritationssymtom. Även om de terapeutiska effekterna av Zadi-5 mot depression har indikerats i tidigare rapporterade kliniska studier, har identiteten och effekten av de aktiva läkemedelssubstanserna som finns i läkemedlet inte helt klarlagts. Denna studie använde nätverksfarmakologi för att förutsäga läkemedelssammansättningen och identifiera de terapeutiskt aktiva föreningarna i Zadi-5-piller. Här etablerade vi en råttmodell av kronisk oförutsedd mild stress (CUMS) och genomförde ett öppet fälttest (OFT), Morris vattenlabyrint (MWM) analys och sackaroskonsumtionstest (SCT) för att undersöka den potentiella terapeutiska effekten av Zadi-5 vid depression. Denna studie syftade till att visa Zadi-5:s terapeutiska effekter för depression och förutsäga den kritiska vägen för Zadi-5:s verkan mot sjukdomen. De vertikala och horisontella poängen (OFT), SCT och zonkorsningsnumren för fluoxetin- (positiv kontroll) och Zadi-5-gruppen var signifikant högre (P < 0,05) än för råttorna i CUMS-gruppen utan behandling. Enligt resultaten av nätverksfarmakologisk analys visade sig PI3K-AKT-vägen vara avgörande för den antidepressiva effekten av Zadi-5.

Introduction

Depression, även känd som egentlig depression (MDD), är en allvarlig neuropsykiatrisk sjukdom som är ansvarig för växande medicinska och ekonomiska bördor för samhället. På grund av den associerade komplexiteten, sjukligheten och dödligheten har en betydande mängd forskning genomförts för att hitta botemedel mot sjukdomen 1,2. Enligt en undersökning om psykisk hälsa av Världshälsoorganisationen lider cirka 350 miljoner människor för närvarande av depression och dess associerade symtom över hela världen. Det förutspås att depression kommer att gå om cancer och hjärt- och kärlsjukdomar som den främsta orsaken till sjukdomsbörda globalt år 2030. Således kommer förebyggande och behandling av depression att bli en global prioritet inom en snar framtid3. Patogenesen av MDD har ännu inte klarlagts. Ändå tillskrivs det vanligtvis följande faktorer: genetisk predisposition, dysfunktion i hypotalamus-hypofys-binjureaxeln, minskningar av neurotransmittorsekretion, neuroimmun dysreglering-inducerad neuroinflammation, cellapoptos och minskad cellproliferation 4,5.

Bland dessa faktorer har neuroimmun dysreglering-inducerad neuroinflammation och förändrad utsöndring av neurotrofiska faktorer fått särskild uppmärksamhet för sina roller i utvecklingen av depression och många andra psykiatriska sjukdomar. Under det senaste decenniet har forskare visat att hippocampus är den dominerande platsen för regenerativa nervfunktioner och är involverad i regleringen av känslor och kognition. I detta avseende är hippocampusneuronerna erkända som nya terapeutiska mål för antidepressiva läkemedel under utveckling 7,8. Dessutom rapporteras hippocampus också vara involverad i korttids- och långtidsminnet för att lära sig och konsolidera minnen. Specifikt orsakar bristen på pyramidala neuroner i CA1-regionen i hippocampus retrograd och anterograd amnesi9. En typisk antidepressiv terapeutisk strategi syftar till att förbättra cellproliferation och neurogenes i gyrus dentatus i hippocampus. Föreningar som härrör från naturprodukter och små molekyler som syntetiseras baserat på läkemedelskemiska tekniker anses vara de primära källorna till innovativa terapeutiska medel för olika neuropsykiatriska tillstånd.

Traditionella mongoliska mediciner, som har en lång historia och ett väl underbyggt teoretiskt medicinskt system, härstammar från nomaderna på den mongoliska platån Dessa läkemedel uppvisar effekter med flera mål och flera vägar på grund av de olika medicinska komponenterna som samverkar för att generera synergistiska funktioner. Zadi-5 är en väletablerad formulering bland sådana läkemedel och dokumenterades först i "Clinical Experience of Dr. Gao Shi", skriven av en framstående mongolisk kliniker vid namn Dr. Gao Shi (1804-1876). Det har varit klinisk praxis under lång tid i Mongoliet att använda dessa piller för att behandla symtom på ångest, hjärtklappning, irritation och hjärtstickande smärta10,11. Dessutom har Zadi-5 bevisad effekt på att lindra depression efter stroke hos drabbade patienter12. Den senaste experimentella forskningen om CUMS har visat att Zadi-5-formuleringen lindrar depression genom att reglera de centrala neurotransmittorerna13; Faktum är att med Zadi-5 har ökade nivåer av hjärnhärledd neurotrofisk faktor (BDNF) och tyrosinkinasreceptor B (TrkB) upptäckts och korrelerats med förbättrad inlärning och minne i en råttmodell av depression14. Den exakta verkningsmekanismen för Zadi-5 för sådan lindring av depression har dock inte klarlagts.

Denna studie syftade till att visa de terapeutiska effekterna av Zadi-5 mot depression hos råttor med hjälp av ett beteendetest och identifiera komponenterna i Zadi-5 med hjälp av Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology (TCMSP) och Swiss Target Prediction för att förutsäga de potentiella mekanismerna bakom effekten av Zadi-5, en traditionell mongolisk medicin, vid behandling av depression.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla experimentella protokoll godkändes av Ethics of Animal Experiment Care Committee vid Inner Mongolia Medical University och följde riktlinjerna från National Institutes of Health om djurvård och etik. Hanråttor av typen Sprague Dawley (SD) i åldern 8 veckor (200 g ± 20 g) hölls i ett rum med kontrollerad temperatur (22 °C ± 2 °C) och luftfuktighet (55 % ± 15 %) under en 12 timmar/12 timmars reglerad ljus/mörker-cykel under 1 vecka. Se figur 1 för arbetsflödet för nätverksfarmakologianalysen.

1. Beteendetest på råttor

  1. Upprätta en CUMS-råttmodell
    1. Applicera följande stimuli i kombination med isolering i 28 dagar på alla råttor, utom kontrollerna: invertering av ljus/mörker-cykeln i 24 timmar, matbrist i 24 timmar, vattenbrist i 24 timmar, höghastighetsskakning i 15 minuter (en gång/s), svansklämma i 2 minuter, simning i kallt vatten (4 °C) i 5 minuter, 45 °C värmestimulering och våt vaddering i 24 timmar (tabell 1). Föd upp råttorna i enskilda burar.
      OBS: Undvik att upprepa samma typ av stimuli under flera dagar i följd.  Ovanstående procedurer för att fastställa en CUMS-råttmodell har godkänts av djurförsöksetiska kommittén och beskrivits tidigare15.
  2. Beredning av läkemedel
    1. Pulverisera Zadi-5-pillret i en kvarn och förbered en 1,16 g/ml lösning i destillerat vatten. Bered separat en fluoxetinlösning på 0,36 mg/ml i destillerat vatten.
  3. Administrering av läkemedel
    1. Dela upp råttorna slumpmässigt i sex grupper (n = 10): kontrollgrupp (CON), modell (MOD), Zadi-5-grupp (Zadi-5, 1,6 g Zadi-5/kg16), fluoxetingrupp (Fluoxetin, 3,6 mg fluoxetin/kg). En gång per dag i 28 dagar, administrera 1 ml/g per råtta av lämplig läkemedelslösning genom sondmatning och behandla CON- och MOD-grupperna med en lika stor volym destillerat vatten.
      OBS: Sondmatningen börjar i början av modelletableringen för alla grupper.
  4. Fältprov (OFT)
    1. Dela upp en svart låda (50 cm x 50 cm x 30 cm) i nio kvadratiska områden med lika stor yta. Utrusta boxen med ett analyssystem för videospårning. En dag efter den sista sondmatningen, placera råttan i mittrutan och registrera dess horisontella och vertikala aktiviteter i 3 minuter.
    2. Poängsätt antalet rutor som korsats med alla tassar som en horisontell aktivitet, och poängsätt stående och putsning som en vertikal aktivitet. Efter varje test, rengör lådan med 75 % alkohol för att ta bort lukten av råttan för efterföljande tester17.
  5. Test av sackarosförbrukning (SCT)
    1. Väg respektive flaskor före och efter konsumtion och beräkna 60 minuters sackarospreferens dag 0, dag 7, dag 14, dag 21 och dag 28 med hjälp av ekvation (1):
      Sackarosförbrukning = Equation 1 × 100 % (1)
  6. Morris vattenlabyrint (MWM)
    1. Dela upp poolen i fyra kvadranter. Ordna kvadranterna från ett till fyra och placera den dolda plattformen i den tredje kvadranten, 1 cm under vattenytan.
    2. Placera råttan i labyrinten i olika kvadranter för att leta efter plattformen i 120 s, och registrera latenstiden med hjälp av MWM:s videospåranalyssystem.
    3. Placera råttobjektet i en fast position i poolen. Om motivet inte kan hitta den dolda plattformen på 120 s, registrera latensen som 120 s.
    4. Lossa sedan plattformen, placera råttan i vattnet och registrera antalet zonkorsningar i 120 s.
    5. Tillsätt mjölk i poolen för en viss nivå av opacitet. Håll vattentemperaturen på 23 °C ± 1 °C under experimentet.

2. Farmakologisk förutsägelse i nätverk

  1. Screena de aktiva komponenterna i Zadi-5.
    1. Bläddra i Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology (TCMSP, https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php) och mata in "Myristicae Semen Seeds", "Aucklandiae Radix roots" och "Piperis Longi Fructus" i avsnittet "örtnamn" för att få namnen på kemikalierna. Ange det farmakokinetiska indexet för oral biotillgänglighet (OB) till >30 % och det läkemedelsliknande indexet (DL) till >0,18 (tilläggsfil 1).
    2. Sök på "Rou Dou Kou" (Myristica fragrans Houtt), "Tu Mu Xiang" (Inula helenium L.), "Mu Xiang" (Aucklandia lappa Decne.), "Guang Zao" (Choerospondias axillaris Roxb. Burtt Hill) och "Bi Ba" (Piper longum L.) i Chinese Medicine Pharmacopeia (http://www.zhongyaocai360.com/zhongguoyaodian/) för att identifiera de kemiska namnen på varje komponent.
    3. Sök efter de identifierade kemiska namnen i PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/) för att hitta de isomera SMILES eller InChIkey
  2. Identifiera målproteinerna för de aktiva komponenterna i Zadi-5.
    1. Identifiera målproteinerna för de aktiva komponenterna med hjälp av SEA (http://sea.bkslab.org/), BATMAN (http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/) och Swiss Target Prediction (http://www.swisstargetprediction.ch/) med isomera SMILES eller InChIkey, och hitta de överlappande proteinerna.
    2. Använd proteindatabasen UniProt (http://www.uniprot.org/uploadlists/) för att konvertera de identifierade målmolekylerna till enhetliga gennamn.
  3. Sök efter målproteinerna för depression.
    1. Sök och identifiera de potentiella proteinmålen för depression genom att använda nyckelorden "depression" och "depressiv sjukdom" i Genecards (https://www.genecards.org/), Disgenet (https://www.disgenet.org/) och Drugbank (https://www.drugbank.com/).
  4. Hitta målgenerna.
    1. Bläddra i Venndiagrammet (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/), ladda upp målen för de aktiva komponenterna i Zadi-5 i Lista-1, ladda upp målen för depression i Lista-2 och skicka in. Hämta Venndiagrammet och filtrera bort de överlappande målkandidaterna.
  5. Bygg nätverket.
    1. Skapa ett kalkylblad som heter "Typ och nätverk" (Tilläggsfil 2). "Typ" är nätverkets signatur och "Nätverk" illustrerar förhållandet mellan tecknen.
    2. Exportera "Typ och nätverk" till Cytoscape v3.9.0 för att konstruera nätverket "Zadi-5 örter-ingredienser-sjukdomsmål."
  6. Analysera protein-proteininteraktionen (PPI) nätverket hos målkandidaterna.
    1. Ange gemensamma mål i STRING-databasen (https://cn.string- db.org/) för att analysera deras interaktioner. Ange proteintypen som "homo sapiens". Ange tröskelvärdet för interaktion till 0,9 och välj endast de experimentellt verifierade typerna. Visa inte de ensamma önoderna.
  7. Genomföra Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) och Gene Ontology (GO) anrikningsanalyser av de målrelaterade vägarna.
    1. Klistra in 86 potentiella antidepressiva mål för Zadi-5 i startanalysfästet i DAVID (https:// david.ncifcrf.gov/) för att studera de relaterade signalvägarna genom att utföra Gene Ontology (GO) -funktionen - inklusive biologisk process, cellulär komponent och molekylär funktion - och Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) väganrikningsanalyser.
      KEGG visualiseras i bubbeldiagrammet med hjälp av en IMageGP online (http://www.ehbio.com /ImageGP/index.php/Home/Index/). Bubbelstorleken representerar antalet mål som berikats i den angivna vägen, och bubbelfärgen representerar anrikningens P-värde.
  8. Konstruera nätverket för att illustrera de aktiva substanserna i Zadi-5 som interagerar med PI3K-AKT-signalvägen.
    1. Ladda ner dokumentet KEGG pathway, välj generna för PI3K-AKT-vägen från berikningsanalysen och klistra in dem i kalkylbladet för att konstruera ett "Type and Network"-dokument.
    2. Exportera dokumentet "Typ och nätverk" till Cytoscape för att generera "PI3K-AKT visualiserade föreningar-mål-vägar-nätverk" (Supplementary File 3).
      OBS: "Typ" är nätverkets signatur och "Nätverk" illustrerar förhållandet mellan tecknen.

3. Statistisk analys

  1. Använd en envägsanalys av varians (ANOVA), följt av Duncans post hoc-test, för att bestämma de signifikanta skillnaderna i biokemiska och genuttrycksparametrar. Beräkna medelvärdet ± standardavvikelsen (SD) och visualisera data. Betrakta P < 0,05 som statistiskt signifikant.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Beteendetest på djur
Resultat av beteendetesterna i den CUMS-inducerade råttdepressionsmodellen
Inga signifikanta skillnader mellan de testade grupperna hittades för OFT-poäng, sackaroskonsumtion och MWM-analys före CUMS-stimulering. Efter att CUMS-modellen hade fastställts var MOD-gruppens vertikala och horisontella poäng lägre än CON-gruppens (P < 0,05). Jämfört med MOD-gruppen var de vertikala och horisontella poängen för POS- och Zadi-5-grupperna signifikant högre (P < 0,05) (figur 2A,B).

På dag 0 hade de testade grupperna ingen signifikant skillnad i sackaroskonsumtion (%). Sackaroskonsumtionen (%) i Zadi-5- och POS-grupperna var högre än i MOD-gruppen dag 28 (Figur 2C).

Jämfört med CON-gruppen var fördröjningen för MOD-gruppen att hitta plattformen i MWM signifikant högre (P < 0,01). Latensen i POS-gruppen var markant lägre än i MOD-gruppen. Latenserna hos råttorna i Zadi-5-gruppen var lägre än i MOD-gruppen, men inte i någon större utsträckning. När det gäller antalet zonkorsningar uppvisade MOD-gruppen färre korsningar än CON-gruppen. POS- och Zadi-5-grupperna uppvisade fler korsningar än MOD-gruppen (figur 2D,E).

Förutsägelse av nätverksfarmakologi
Det fanns 134 aktiva komponenter i Zadi-5, och 220 målproteinkandidater togs fram för dessa komponenter. Dessutom förutspåddes 1 000 depressionsrelaterade proteinmål. Enligt Venndiagrammets analys identifierades 86 överlappande mål som de kritiska depressionsrelaterade målen för Zadi-5 (Figur 3). Baserat på dessa fynd konstruerades "Zadi-5 herbs-ingredients-disease targets" och en PPI-nätverksanalys av målkandidaterna (Figur 4A, B, Figur 5 och Tabell 2). PI3K-AKT-signalvägen uppvisade relativt oregelbundna kanter, vilket tyder på att denna signalväg är avgörande för den antidepressiva effekten av Zadi-5. Enligt KEGG pathway-analysen rankades PI3K-AKT-signalvägen på sjunde plats (figur 6) och var associerad med många signalvägar. Följaktligen ansågs den relativt sett vara viktigare än de andra anrikningsvägarna (figur 7A–C och figur 8).

Figure 1
Figur 1: Arbetsflöde för nätverksfarmakologisk analys för in vivo-validering . Förkortningar: PPI = protein-protein interaction; KEGG = Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; GO = Gene Ontology; OFT = test med öppet fält. MWM = Morris Water Maze; SCT = test av sackarosförbrukning. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 2
Figur 2: Effekter av Zadi-5 på den CUMS-inducerade råttdepressionsmodellen. (A) OFT:s vertikala poäng. (B) OFT:s horisontella poäng. (C) Sackarosförbrukningsnivå (%) dag 0 och dag 28. D) Latenstid för MWM-testet. E) Zonkorsningsnummer för MWM-provningen. ##P < 0,01 indikerar att CUMS MOD-gruppen uppvisade signifikanta skillnader jämfört med CON-gruppen. *P < 0,05 indikerar att POS-gruppen och Zadi-5-gruppen uppvisade signifikanta skillnader jämfört med MOD-gruppen. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 3
Figur 3: Venndiagram över proteinmålen för Zadi-5 och depressionsassocierade proteiner. Den röda cirkeln representerar målen för de aktiva komponenterna i Zadi-5, medan den blå cirkeln representerar de proteiner som är associerade med depression. Skärningspunkten mellan de två färgerna representerar de överlappande proteiner som kan identifieras som terapeutiska mål för lindring av depression med Zadi-5. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 4
Figur 4: Konstruktion av nätverket "Zadi-5 örter-ingredienser-sjukdomsmål". De röda parallellogrammen representerar Zadi-5 och dess örter, medan de rosa, orange, gula, gröna och lila cirklarna representerar komponenterna i varje ört. De blå diamanterna representerar de proteiner som är förknippade med depression, vilket är den gröna hexagonen. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 5
Figur 5: PPI för de överlappande proteinmålen. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 6
Figur 6: Bubbeldiagrammet för de 20 KEGG-berikade termerna baserat på de 86 överlappande proteinmålen. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 7
Figur 7: De viktigaste bioinformatiska resultaten för Zadi-5-komponenterna och depressionsassocierade proteinmål. (A) De 20 överlappande molekylära funktionerna GO för Zadi-5 och depression. (B) De 20 överlappande cellulära komponenterna GO termer av Zadi-5 och depression. (C) De 20 överlappande biologiska processerna GO termer av Zadi-5 och depression. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figure 8
Figur 8: Zadi-5 ingredienser-PI3K-AKT signalvägsanrikning riktar sig mot nätverket för behandling av depression. Cirkeln representerar ingredienserna i Zadi-5, hexagonerna indikerar varje läkemedel i Zadi-5 och de gröna diamanterna representerar de anrikade målen i PI3K-AKT-signalvägen. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Tabell 1: Sekvens och metoder för applicering av stressstimuli för induktion av CUMS hos råtta. Klicka här för att ladda ner denna tabell.

Tabell 2: De ID-koder som används i figur 2. Förkortningar: MF = Myristica Fragrans Inula IH = Innula helenium L.; FC = Fructus choerospondiatis; AL = Aucklandia lappa Decne.; PL = Piper Longum L. Klicka här för att ladda ner denna tabell.

Tilläggsfil 1: Skärmdumpar av nätverksfarmakologiprotokollet. Klicka här för att ladda ner den här filen.

Tilläggsfil 2: Zadi-5 komponenter-proteiner-depressionsnätverk. Klicka här för att ladda ner den här filen.

Tilläggsfil 3: Typ av nätverk. Klicka här för att ladda ner den här filen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Depression är en psykisk sjukdom som kännetecknas av nedstämdhet, anhedoni och brist på energi. Denna störning åtföljs av distraktion, kognitiv dysfunktion, socialt tillbakadragande, sömnlöshet, sexuell dysfunktion och gastrointestinala sjukdomar18,19. I studiet av depression är upprättandet av en djurmodell avgörande för att förstå de patologiska mekanismerna och effekterna av nya läkemedel. I denna studie etablerades en CUMS-inducerad råttdepressionsmodell genom de irritationer som beskrivs i protokollavsnitt 2 och tabell 1 för att simulera stress, attack och frustration från källor relaterade till samhälle, familj och arbete. Lämplig sekvens och justering av intensiteten av stimuli är avgörande för att etablera denna depressionsmodell. Dessutom, efter varje råtttest av OFT, måste lådan rengöras omedelbart för att undvika att nästa råttas spår påverkas. CUMS i kombination med isolering skapar effektivt en tillförlitlig råttdepressionsmodell20 som simulerar utvecklingen av depressiva symtom och biokemiska tecken hos mänskliga patienter. Denna modell har använts i stor utsträckning för att utforska de patofysiologiska mekanismerna för depression och utvärdera antidepressiva läkemedel under utveckling21,22. Tester som OFT, SCT och MWM är enkla, objektiva och rimliga sätt att bedöma råttförsökspersonernas aptit, frånvaro av motivation, inlärningsförmåga och minne. Dessa tester är erkända som guldstandarden för att testa djurmodeller av neurostörningar.

I denna studie baserades nätverksfarmakologin på TCMSP-databasen med online-webbplatser, som samlar in, lagrar och hanterar data från många tillgängliga källor, såsom webbplatser, böcker och akademiska tidskrifter23. Det stöder effektivt utforskningen av traditionella läkemedel som har komplexa verkningsmekanismer genom att minska den tid och de kostnader som krävs för undersökningen24,25. I nätverksfarmakologi kopieras data till Excel-filerna och klassificeras tydligt baserat på varje läkemedel och databas. Traditionell mongolisk medicin skiljer sig från traditionell kinesisk medicin genom att komponenterna i varje läkemedel inte kan sökas. I detta avseende listar protokoll steg 2.2.1 en värdefull databas för att identifiera effektiva kemiska komponenter i denna studie. Som beskrivs i protokoll steg 2.4 kan bestämning av de överlappande målproteinerna för Zadi-5 och depression baserat på tre olika databaser säkerställa noggrannheten och effektiviteten i undersökningen. Detta representerar en viktig modifiering av experimentet som är nödvändig för att förbättra resultatens noggrannhet. Analyserna av PPI-interaktionen, KEGG och GO indikerade att PI3K-AKT-signalvägen spelar en viktig roll i de terapeutiska effekterna av Zadi-5 mot depression. PI3K/AKT-vägen för pro-överlevnadskinas-signalering är en intracellulär signaltransduktionsväg som utövar en central roll vid neuronskada genom antioxidativ stress och anti-apoptotiska effekter26. PI3K-AKT-signalvägen är nära förknippad med grundläggande cellulära funktioner som proliferation, överlevnad, differentiering och proteintranslation. Dessutom spelar det en dominerande roll i metabolismen av celler i specifika organ som hjärta och hjärna27. Det har rapporterats att aktiveringen av PI3K-AKT-vägen kan kontrollera neuronfunktioner och skydda neuroner från oxidativ skada genom att reglera antioxidativa Bcl-2-proteiner för att hämma genereringen av reaktiva syrearter (ROS)28,29.

Denna studie använde ett beteendetest och nätverksfarmakologisk förutsägelse för att uppskatta effekterna av Zadi-5. I framtiden kan nätverksfarmakologi användas för att förutsäga de bioaktiva beståndsdelarna i växtbaserade läkemedel och deras målproteiner. Patologisk bedömning och nyckelmolekylära tester kommer att genomföras för att karakterisera de bioaktiva komponenterna i Zadi-5. Beteendetester kommer att tillämpas för att validera djurens motivation, aptit och minne. För att säkerställa kvaliteten på valideringen kommer förutsägelsen av komponenterna i Zadi-5 baserat på online-databaser att analyseras med vätskekromatografi-masspektrometri (LC-MS) och kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi. Målproteinerna kommer att analyseras med western blot- och kvantitativ polymeraskedjereaktion (qPCR)30.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inga intressekonflikter att redovisa.

Acknowledgments

Vi är tacksamma för instrumenteringen och laboratoriet som tillhandahålls av den mongoliska medicinska fakulteten vid Inre mongoliska medicinska universitetet, Kina. Denna studie stöddes av National Natural Sciences Foundation of China (81760762) och Science and Technology Plan Project of the Health Commission of Inner Mongolia, China (202201300).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cytoscape software  version 3.7.0
Fluoxetine Lilly Suzhou Pharmaceutical Co., Ltd J20160029
Morris water maze video trail analysing system  Tai Meng Tech Co., Ltd WMT-200
Sprague Dawley rats Beijing Biotechnology Co., Ltd, China  SCXK (JING) 2016-0002
 video tracking system Tai Meng Tech Co., Ltd ZH-ZFT
Zadi-5 pill Pharmaceutical Preparation Center of International Mongolian Hospital, Inner Mongolia, China M1301006

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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. , Sodpress Kompanid Khevlv. Ulaanbaatar, Mongolia. (2013).
  11. Medical, E. committee of Mongolian Encyclopedia. Mongolian Studies' Encyclopedia: Mongolian Medicine, third edition. , Hohhot, Mongolia. (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).

Tags

Medicin Utgåva 192 Depressionsbehandling Terapeutiska effekter Aktiva farmaceutiska föreningar Nätverksfarmakologi Råttmodell Kronisk oförutsedd mild stress (CUMS) Open Field Test (OFT) Morris Water Maze (MWM) Analys Sackaroskonsumtionstest (SCT) Terapeutisk effekt Kritisk väg Fluoxetin PI3K-AKT Pathway
Beteende- och nätverksfarmakologibaserade analyser för den traditionella mongoliska medicinen Zadi-5 i en råttmodell av depression
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wu, R., Zu, W., Wu, L., Su, S., Su,… More

Wu, R., Zu, W., Wu, L., Su, S., Su, N., Qi, L., Wu, R., Sun, W., Hu, R. Behavioral and Network Pharmacology-Based Analyses for the Traditional Mongolian Medicine Zadi-5 in a Rat Model of Depression. J. Vis. Exp. (192), e64832, doi:10.3791/64832 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter