Todos los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité de Ética de Bienestar Animal Experimental de la Universidad de Medicina Tradicional China de Shandong (SDUTCM20221101001).
Fármacos
El polvo seco en crema de gránulos QFY fue preparado y evaluado por el Centro de Investigación y Desarrollo Houpu de Lunan Pharmaceutical. Donepecil y Memantina fueron adquiridos de Shanghai Yuanye Technology. En este estudio se utilizaron ratones machos 5xFAD con un peso corporal inicial entre 19 y 27 g. La dosis de QFY se derivó de la dosis clínica humana de 43 g/día, lo que equivale a 16,297 g/día después de ajustar por el polvo seco en crema de gránulos QFY. La dosis media para el presente experimento se calculó a partir de la dosis humana clínica (16,297 g/70 kg × 9,1 = 2,11861 g/kg/día). La dosis alta se estableció en el doble de la dosis media (4,24 g/kg/día), y la dosis baja en la mitad de la dosis media (1,06 g/kg/día). Todas las soluciones de fármacos se administraron en un volumen de 0,1 mL por cada 10 g de peso corporal.
Como control positivo, se empleó la administración combinada de donepecil y clorhidrato de memantina. Las dosis se determinaron en referencia a las dosis actuales de uso clínico (10 mg/día y 20 mg/día, respectivamente) y a datos previos de nuestro grupo de investigación, lo que resultó en un régimen de 1,0 mg/kg/día de donepecil más 2,8 mg/kg/día de memantina, obteniendo una dosis combinada total de 3,8 mg/kg/día. La concentración final de la mezcla de donepecil y memantina se preparó como 0,38 mg/mL, calculada como 3,8 mg/kg dividido entre el volumen de administración de 0,1 mL por cada 10 g de peso corporal.
Las soluciones de QFY en dosis baja, media y alta se prepararon de la siguiente manera: 5,3 g, 10,6 g y 21,2 g de polvo seco de QFY se colocaron por separado en vasos de precipitados de 100 mL, se mezclaron con 30 mL de agua purificada con agitación completa, se transfirieron a cilindros graduados y se ajustaron a un volumen final de 50 mL con agua purificada, obteniéndose concentraciones finales de masa de 0,106 g/mL, 0,212 g/mL y 0,424 g/mL, respectivamente. Para el control positivo, se disolvieron 5 mg de donepecil y 14 mg de memantina en agua purificada y se ajustó a un volumen final de 50 mL. A los animales de cada grupo se les administró la solución correspondiente una vez al día mediante gavaje oral.
Animales
Se criaron ratones transgénicos 5xFAD [B6. Cg-Tg (APPSwFlLon, PSEN1* M146L* L286V)6799Vas/Mmjax] en el laboratorio. Todos los animales se mantuvieron en un entorno SPF en la Universidad de Medicina Tradicional China de Shandong, con una temperatura de 22–24 oC, una humedad del 50–60 % y un ciclo luz-oscuridad de 12 h. Se proporcionó alimento y agua a los animales en todo momento.
A la edad de 2,5 meses, ratones macho 5xFAD fueron asignados aleatoriamente a cinco grupos: 5xFAD sin tratamiento, donepecil más memantina, dosis baja de QFY, dosis media de QFY y dosis alta de QFY. Camadas de ratones macho salvajes (WT) emparejados por edad sirvieron como grupo control WT. Los tratamientos se administraron una vez al día durante 220 días. (Figura 1).
Pruebas conductuales
Prueba de fuerza de prehensión
La fuerza del músculo esquelético del miembro anterior de los ratones se midió utilizando un medidor de fuerza de prehensión23. Durante el experimento, el dispositivo de prueba se colocó en posición horizontal, asegurando que el ratón permaneciera paralelo a la superficie de la mesa. Después de encender el dispositivo, el ratón se colocó suavemente sobre la placa de prehensión. Cuando el ratón había agarrado firmemente la placa, se tiró de su cola hacia atrás con una fuerza constante hasta que soltó la placa. Se registró la fuerza máxima de prehensión. Esta medición se repitió tres veces, y el promedio de estos valores se utilizó para determinar la fuerza de prehensión del ratón.
Prueba de marcha
La regularidad de la marcha de los ratones se midió utilizando CatWalk XT. El experimento se dividió en un período de entrenamiento y un período de prueba24. Un día antes, los ratones experimentales se trasladaron a la sala experimental para permitirles adaptarse al nuevo entorno. Durante el período de entrenamiento, los ratones se colocaron en el punto de partida y corrieron a lo largo del canal hasta el punto final. Cada ratón se entrenó tres veces al día. Tras 3 días de entrenamiento (hasta que cada ratón pudiera atravesar rápidamente el canal), los ratones se devolvieron a la jaula. El período de prueba fue igual que el período de entrenamiento, y el software del ordenador analizaba automáticamente cada trayectoria de movimiento. Se mostraban puntos verdes si la trayectoria era válida, puntos naranjas si no lo era, y al menos tres puntos verdes eran necesarios para que cada ratón fuera considerado válido, los cuales fueron analizados mediante el software CatWalkXT 10.0.
Prueba de caja de traslado
La prueba de la caja de transferencia se utilizó para evaluar la capacidad de evitación activa condicional en ratones25. El aparato consistía en una caja de transferencia (18 cm x 18 cm) ubicada dentro de una cámara atenuadora del sonido. El experimento constó de un período de aprendizaje de 4 días seguido por un período de prueba de 1 día. En cada día de aprendizaje, se permitió a los ratones un período de adaptación de 120 s en la caja de transferencia antes de comenzar el entrenamiento. Cada ensayo comenzaba con un estímulo condicionado de 6 s (tono de 70 dB y 1000 Hz combinado con una luz de 500 lux), seguido por una descarga eléctrica en las patas de 3 s y 0,3 mA administrada a través del piso de rejilla, y concluía con un intervalo interensayo de 12 s. Si el ratón pasaba al compartimento opuesto durante el estímulo condicionado, se omitía la descarga y la respuesta se registraba como evitación activa. Si el ratón no cruzaba durante el estímulo condicionado, pero lo hacía durante la descarga eléctrica, se registraba como una respuesta de evitación pasiva. Si el ratón no cruzaba en ningún momento durante el ensayo, se registraba como un fracaso de escape. El entrenamiento se repitió durante 4 días consecutivos con 30 ensayos por día. Durante el período de prueba (día 5), se omitió la descarga eléctrica mientras que todos los demás parámetros permanecieron iguales que en el período de aprendizaje. El número de respuestas de evitación activa se registró como la medida principal del aprendizaje y la memoria.
Laberinto acuático de Morris
La prueba del laberinto acuático de Morris se utilizó para evaluar las capacidades de aprendizaje espacial y memoria de los animales experimentales26. El experimento se realizó en un tanque con un diámetro de 120 cm y una profundidad de 50 cm. El tanque se llenó con agua blanca turbia, y la temperatura se mantuvo a 21 °C. Se instaló una plataforma con un diámetro de 10 cm a 1 cm por debajo de la superficie del agua en uno de los cuadrantes. Alrededor de la piscina se colocaron pistas visuales como puntos de referencia espaciales para los ratones. El proceso de aprendizaje se llevó a cabo durante cuatro días consecutivos, comenzando cada sesión diaria en uno de tres cuadrantes. Las posiciones iniciales variaron de forma pseudoaleatoria entre los cuatro puntos cardinales. En cada ensayo, el procedimiento finalizaba cuando el animal alcanzaba con éxito la plataforma. Se estableció una duración máxima del ensayo de 60 s; si el animal no lograba localizar la plataforma dentro de este tiempo, se le guiaba cuidadosamente hacia ella. Tras alcanzar la plataforma, al animal se le concedía un breve descanso de 10 s antes de devolverlo a su jaula de alojamiento. Una vez finalizado el período de aprendizaje, el período de prueba comienza 24 h después. El día 5, los ratones se colocan desde el cuadrante opuesto a la plataforma. Se registró la latencia de escape durante el período de prueba, el tiempo de movimiento en el cuadrante objetivo y el número de cruces sobre la zona original de la plataforma sumergida.
Prueba de anidación en colonia
Las actividades diarias de los animales experimentales se evaluaron mediante la prueba de anidación en colonia27. El experimento duró 24 h, con tres animales por grupo. Después de la administración del fármaco el mismo día, se prepararon jaulas nuevas forradas con 6 g de papel suave para anidación, y se tomaron fotografías a las 6 h, 12 h y 24 h. Al final del experimento, el papel estaba disperso por toda la jaula, sin mordeduras: 1 punto. Los trozos de papel estaban agrupados hacia un lado de la jaula, pero de forma suelta, sin nidos formados ni desgarros ni dobleces evidentes: 2 puntos; los trozos de papel reunidos y doblados en un nido formado pero relativamente plano, sin desgarros evidentes: 3 puntos; un nido profundo con papel ampliamente desmenuzado recibió una puntuación de 4. Al final del experimento, se recogió cuidadosamente el tejido sin desgarrar (definido como fragmentos de papel que pesaban >0,1 g y que no estaban desmenuzados ni incorporados al nido), se secó al aire y se pesó utilizando una balanza electrónica (precisión: 0,01 g).
Muestreo y recolección de muestras
Solo se recolectaron muestras de los grupos WT, 5xFAD y QFY (2,12 g/kg/d). Tras la asfixia con CO2, se separaron las cabezas, se abrió rápidamente el hemisferio derecho para aislar el hipocampo y la corteza, se enjuagaron con solución salina tamponada con fosfato (PBS) y se colocaron en tubos congelados de 1,5 mL en nitrógeno líquido. Se almacenaron a -80 oC para pruebas bioquímicas. El hemisferio izquierdo se fijó mediante inmersión en paraformaldehído al 4 % durante 24 h, se deshidrató mediante inmersión en etanol absoluto, se incluyó en parafina, se seccionó a 5 µm y se desparafinó para la detección inmunohistoquímica.
Ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA)
Se realizaron ELISA para cuantificar los niveles de proteína diana en tejidos cerebrales. Los contenidos de Aβ1–40 y Aβ1–42 en homogenizados de hipocampo se midieron utilizando kits comerciales, mientras que los niveles corticales de GAP-43, PSD-95 y SYN se determinaron mediante kits adquiridos de Jiangsu Enzyme Immunoassay Industry. Todos los procedimientos se llevaron a cabo estrictamente según los protocolos de los fabricantes. Se prepararon series estándar mediante dilución seriada siguiendo las instrucciones del kit. El diseño de la microplaca incluyó pozos en blanco, pozos estándar, pozos de muestras 5xFAD, pozos de muestras tratadas con QFY‑t (2.12 g/kg/d) y pozos de tipo silvestre. Antes de la carga, todas las muestras se diluyeron al doble con el diluyente proporcionado. Los reactivos se añadieron manteniendo la punta de la pipeta perpendicular al fondo del pozo y luego se agitaron suavemente para asegurar una mezcla completa.
Después del sellado de la placa, la incubación inicial se realizó a 37 °C durante 30 min. Durante este periodo, el tampón de lavado se preparó diluyendo el stock concentrado con agua ultrapura en una proporción de 1:29 (1 mL de concentrado por 29 mL de agua). Tras la incubación, se retiró la película de sellado, se descartó el líquido y se secó la placa por absorción. Cada pocillo se llenó entonces con 200 µL de tampón de lavado, se dejó reposar durante 30 s y se vació; el ciclo se repitió 5 veces. Posteriormente, se añadieron 50 µL del reactivo marcado con enzima a todos los pocillos excepto a los blancos, se volvió a sellar la placa y se incubó nuevamente a 37 °C durante 30 min, seguido de un paso de lavado idéntico de cinco ciclos.
Para el desarrollo del color, se añadieron 50 µL de la solución cromógena A a cada pocillo, seguidos de 50 µL de la solución cromógena B, mezclando suavemente tras cada adición. La placa se incubó a 37 °C en la oscuridad durante 10 min. La reacción enzimática se detuvo añadiendo 50 µL de solución de parada por pocillo, lo que convirtió rápidamente el color azul en amarillo. Se midió la absorbancia (densidad óptica) a 450 nm utilizando un lector de microplacas, tomando como referencia los pocillos en blanco; todas las lecturas se realizaron dentro de los 15 min posteriores a la interrupción de la reacción.
Luminex
Los niveles corticales de los factores SASP se midieron utilizando el kit Bio‑Plex Pro Mouse Cytokine 23‑plex Assay, siguiendo todos los procedimientos según las instrucciones del fabricante. Los reactivos se retiraron del almacenamiento a 4 °C y se dejaron equilibrar a temperatura ambiente durante 30 min antes de su uso. Las soluciones patrón se diluyeron en serie para generar una curva patrón de siete puntos, más un pozo en blanco, según el protocolo del kit. Las perlas magnéticas se mezclaron previamente y se diluyeron a la concentración de trabajo recomendada; los anticuerpos de detección se prepararon como soluciones de trabajo; y el concentrado del tampón de lavado se diluyó a 1x con agua desionizada. El conjugado PE‑estreptavidina también se diluyó a 1x utilizando el tampón de dilución suministrado.
Para el ensayo, se añadieron secuencialmente 50 µL de suspensión de perlas, estándares, controles de calidad y muestras de tejido diluidas (5,6 µg/µL) a los pozos designados según el diseño de la placa. Luego, la placa se selló e incubó durante la noche a 4 °C con agitación orbital a 800 rpm. Tras la incubación, las perlas se lavaron tres veces con 200 µL de tampón de lavado por pozo. Posteriormente, se añadieron 50 µL del anticuerpo de detección preparado a cada pozo, y la placa se incubó a temperatura ambiente durante 1 h con agitación a 800 rpm. Después de otros tres ciclos de lavado, se añadieron 50 µL de la solución de trabajo de estreptavidina-PE, y la placa se incubó durante 30 min adicionales a temperatura ambiente en las mismas condiciones de agitación. Se realizó un paso final de lavado (tres veces con 200 µL de tampón de lavado), tras lo cual se añadieron 150 µL de tampón de lavado a cada pozo, y la placa se agitó a temperatura ambiente durante 2 min a 800 rpm antes de leerse en el instrumento Bio-Plex.
Tinción con SA-β-Gal e inmunohistoquímica
La tinción de SA-β-Gal se realizó según las instrucciones del Kit de Tinción de β-Galactosidasa de Senescencia. Tras la tinción de SA-β-Gal, las secciones se sometieron a recuperación de antígenos mediante calentamiento en tampón citrato (pH 6,0). La actividad de peroxidasa endógena se bloqueó incubando las secciones en una solución bloqueadora de peroxidasa durante 10 min a temperatura ambiente. Luego, las secciones se incubaron con un anticuerpo monoclonal de conejo anti‑Aβ₁-₄₂ (1:400) a 4 °C durante la noche. Después del lavado, las secciones se incubaron con un anticuerpo secundario IgG anti-conejo/ratón durante 20 min a temperatura ambiente. Tras un nuevo lavado, la inmunorreactividad se visualizó con DAB durante 2 min. Finalmente, las secciones se deshidrataron, aclararon y montaron con resina neutra para su examen microscópico.
Inmunofluorescencia
Para la tinción por inmunofluorescencia, los cortes en parafina se desparafinizaron en xileno (3 × 15 min) y se rehidrataron mediante una serie de etanol de concentración decreciente (100 %, 95 % y 75 %; 2 × 5 min cada uno). La recuperación de antígenos se realizó sumergiendo los cortes en tampón 1x de citrato sódico a 95 °C durante 30 min, seguido de enfriamiento gradual hasta temperatura ambiente. Tras tres lavados con solución salina tamponada con fosfato y Tween 20 (PBST) (5 min cada uno), los cortes se permeabilizaron y bloquearon con suero normal de cabra al 10 % que contenía Triton X‑100 al 0,3 % durante 90 min a temperatura ambiente. A continuación, los cortes se incubaron con anticuerpos primarios contra p21/CIP1/CDKN1A (1:200) y Aβ₁‑₄₂ (1:400) a 37 °C durante 2 h. Tras cuatro lavados con PBST (5 min cada uno), los cortes se incubaron con anticuerpos secundarios conjugados con Alexa Fluor, compatibles con la especie (1:500), a 37 °C durante 2 h en la oscuridad. Después de lavados adicionales (4 × 5 min en PBST), los cortes se montaron con un medio de montaje antifade que contenía DAPI y se observaron mediante microscopía de fluorescencia.
Tinción de Golgi-Cox
La tinción de Golgi-Cox se realizó utilizando un kit comercial según las instrucciones del fabricante. Las Soluciones A y B se mezclaron 24 h antes del experimento. Después de que los ratones fueron sacrificados, los tejidos cerebrales se extrajeron rápidamente, se enjuagaron con PBS e inmersos en la mezcla de las Soluciones A y B. Los tejidos se almacenaron a temperatura ambiente en la oscuridad durante 6 h, tras lo cual la solución de impregnación se reemplazó con solución fresca y la incubación continuó durante 2 semanas adicionales a temperatura ambiente en la oscuridad (al menos 2 mL de solución de impregnación por tejido cerebral). Luego, los tejidos se transfirieron a la Solución C y se incubaron durante 24 h, después se reemplazó con Solución C fresca y se incubaron durante 7 días adicionales a temperatura ambiente en la oscuridad. Los tejidos cerebrales se seccionaron con un vibrátomo a un grosor de 100 µm. Las secciones se montaron sobre portaobjetos recubiertos con gelatina y se dejaron secar a temperatura ambiente durante 3 días. Los portaobjetos se enjuagaron dos veces con agua destilada (5 min cada vez), luego se sumergieron en una mezcla de Solución D, Solución E y agua destilada (en proporción 1:1:2) durante 15 min. Tras dos enjuagues adicionales con agua destilada (5 min cada uno), las secciones se deshidrataron mediante soluciones alcohólicas graduadas (50%, 75% y 95%; 5 min cada una), seguidas de cuatro enjuagues en etanol absoluto (4 min cada uno) y tres enjuagues en xileno (5 min cada uno). Finalmente, las secciones se cubrieron con medio de montaje. Las imágenes se capturaron con un microscopio y la densidad de espinas dendríticas se cuantificó utilizando ImageJ.
Análisis estadístico
Todos los resultados se expresaron como media ± DE. Los datos se analizaron y representaron gráficamente utilizando GraphPad Prism 8.1.0. Se utilizó la prueba t de Student para comparar dos grupos. Para comparaciones que involucraban múltiples grupos, se utilizó un ANOVA de un solo factor, con comparaciones por pares realizadas mediante la prueba de Dunnett. La significancia estadística se estableció en p < 0,05.
Análisis multivariante y de correlación
Se realizó un análisis de componentes principales (PCA) utilizando GraphPad Prism 8.0.1 para visualizar la agrupación por grupos de los factores SASP (IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-17A, IFN-γ, CCL3, CCL4 y CCL5) entre los grupos WT, 5xFAD y QFY (2,12 g/kg/día) (n = 8 por grupo). El gráfico de puntuaciones se generó en función de los dos primeros componentes principales. No se aplicó ninguna transformación de datos antes del PCA. Se realizó un análisis de correlación de Pearson para evaluar las relaciones lineales entre los factores SASP y las proteínas sinápticas (PSD-95, GAP-43 y SYN), así como entre Aβ₁₋₄₀, Aβ₁₋₄₂ y la relación Aβ₁₋₄₂/Aβ₁₋₄₀. El análisis se llevó a cabo utilizando GraphPad Prism, con un umbral de significancia bilateral de p < 0,05. Se generaron matrices de correlación y un mapa de calor para visualizar la intensidad y dirección de las asociaciones.