Waiting
Login processing...

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

Medicine

Adfærds- og netværksfarmakologiske analyser for den traditionelle mongolske medicin Zadi-5 i en rottemodel for 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

Denne protokol beskriver en metode til validering af adfærdstest og bioinformatisk forudsigelse af den terapeutiske effekt af Zadi-5, en traditionel mongolsk medicin, i depression.

Abstract

Zadi-5 er en traditionel mongolsk medicin, der i vid udstrækning anvendes til behandling af depression og symptomer på irritation. Selvom de terapeutiske virkninger af Zadi-5 mod depression er blevet indikeret i tidligere rapporterede kliniske undersøgelser, er identiteten og virkningen af de aktive farmaceutiske forbindelser, der er til stede i lægemidlet, ikke blevet fuldt belyst. Denne undersøgelse brugte netværksfarmakologi til at forudsige lægemiddelsammensætningen og identificere de terapeutisk aktive forbindelser i Zadi-5-piller. Her etablerede vi en rottemodel af kronisk uforudset mild stress (CUMS) og gennemførte en åben felttest (OFT), Morris vandlabyrint (MWM) analyse og saccharoseforbrugstest (SCT) for at undersøge den potentielle terapeutiske effekt af Zadi-5 i depression. Denne undersøgelse havde til formål at demonstrere Zadi-5's terapeutiske virkninger for depression og forudsige den kritiske vej for Zadi-5's virkning mod lidelsen. De vertikale og vandrette scorer (OFT), SCT og zonekrydsningsnumre for fluoxetin (positiv kontrol) og Zadi-5 grupperne var signifikant højere (P < 0,05) end for CUMS-gruppen rotter uden behandling. Ifølge resultaterne af netværksfarmakologisk analyse viste PI3K-AKT-vejen sig at være afgørende for den antidepressive virkning af Zadi-5.

Introduction

Depression, også kendt som alvorlig depressiv lidelse (MDD), er en alvorlig neuropsykiatrisk sygdom, der er ansvarlig for voksende medicinske og økonomiske byrder på samfundet. På grund af den tilknyttede kompleksitet, sygelighed og dødelighed er der udført en betydelig mængde forskning for at finde løsninger på lidelsen 1,2. Ifølge en mental sundhedsundersøgelse foretaget af Verdenssundhedsorganisationen lider omkring 350 millioner mennesker i øjeblikket af depression og dens tilknyttede symptomer over hele verden. Det forudsiges, at depression vil overhale kræft og hjerte-kar-sygdomme som den største årsag til sygdomsbyrde globalt inden 2030. Således vil forebyggelse og behandling af depression blive en global prioritet i den nærmeste fremtid3. Patogenesen af MDD er endnu ikke blevet belyst. Alligevel tilskrives det almindeligvis følgende faktorer: genetisk disposition, dysfunktion af hypothalamus-hypofyse-binyreaksen, reduktioner i neurotransmittersekretion, neuroimmun dysreguleringsinduceret neuroinflammation, celleapoptose og reduceret celleproliferation 4,5.

Blandt disse faktorer har neuroimmun dysreguleringsinduceret neuroinflammation og ændret sekretion af neurotrofiske faktorer fået særlig opmærksomhed for deres roller i udviklingen af depression og mange andre psykiatriske sygdomme6. I det sidste årti har forskere vist, at hippocampus er det dominerende sted for regenerative nervefunktioner og er involveret i regulering af følelser og kognition. I denne henseende anerkendes hippocampale neuroner som nye terapeutiske mål for antidepressive lægemidler under udvikling 7,8. Desuden er hippocampus også rapporteret at være involveret i kortsigtet og langsigtet hukommelse i at lære og konsolidere minder. Specifikt forårsager manglen på pyramidale neuroner i CA1-regionen i hippocampus retrograd og anterograd amnesi9. En typisk antidepressiv terapeutisk strategi sigter mod at forbedre celleproliferation og neurogenese i dentate gyrus af hippocampus. Naturproduktafledte forbindelser og små molekyler syntetiseret baseret på medicinalkemiske teknikker betragtes som de primære kilder til innovative terapeutiske midler til forskellige neuropsykiatriske tilstande.

Traditionelle mongolske lægemidler, der har en lang historie og et velunderstøttet teoretisk medicinsk system, stammer fra nomaderne på det mongolske plateau Disse lægemidler viser multi-target og multi-pathway effekter på grund af de forskellige medicinske komponenter, der virker sammen for at generere synergistiske funktioner. Zadi-5 er en veletableret formulering blandt sådanne lægemidler og blev først registreret i "Clinical Experience of Dr. Gao Shi", skrevet af en fremragende mongolsk kliniker kaldet Dr. Gao Shi (1804-1876). Det har været klinisk praksis i lang tid i Mongoliet at bruge disse piller til behandling af symptomerne på nød, hjertebanken, irritation og hjertestikkende smerter10,11. Desuden har Zadi-5 bevist virkninger på lindring af depression efter slagtilfælde hos berørte patienter12. Den nylige eksperimentelle forskning på CUMS har afsløret, at Zadi-5-formuleringen lindrer depression ved at regulere de centrale neurotransmittere13; faktisk med Zadi-5 er øgede niveauer af hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF) og tyrosinkinasereceptor B (TrkB) blevet påvist og korreleret med forbedret læring og hukommelse i en rottemodel af depression14. Imidlertid er den nøjagtige virkningsmekanisme for Zadi-5 til en sådan lindring af depression ikke blevet belyst.

Denne undersøgelse havde til formål at demonstrere de terapeutiske virkninger af Zadi-5 mod depression hos rotter ved hjælp af en adfærdstest og identificere komponenterne i Zadi-5 ved hjælp af traditionel kinesisk medicinsystemfarmakologi (TCMSP) og schweizisk målforudsigelse for at forudsige de potentielle mekanismer, der ligger til grund for effektiviteten af Zadi-5, en traditionel mongolsk medicin, til behandling af depression.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøgsprotokollerne blev godkendt af Ethics of Animal Experiment Care Committee of Inner Mongolia Medical University og fulgte retningslinjerne fra National Institutes of Health om dyrepleje og etik. Hanrotter Sprague Dawley (SD) i alderen 8 uger (200 g ± 20 g) blev anbragt i et rum med en kontrolleret temperatur (22 °C ± 2 °C) og fugtighed (55% ± 15%) under en 12 t/12 timers reguleret lys/mørk cyklus i 1 uge. Se figur 1 for arbejdsgangen for netværksfarmakologisk analyse.

1. Adfærdstest hos rotter

  1. Opret en CUMS rottemodel
    1. Følgende stimuli kombineret med isolering i 28 dage påføres alle rotter, bortset fra kontrollerne: invertering af lys/mørke-cyklussen i 24 timer, fødemangel i 24 timer, vandmangel i 24 timer, rystelse ved høj hastighed i 15 minutter (én gang/e), haleklemme i 2 min, svømning i koldt vand (4 °C) i 5 minutter, 45 °C varmestimulering og vådpolstring i 24 timer (tabel 1). Hæv rotterne i individuelle bur.
      BEMÆRK: Undgå at gentage den samme type stimuli i på hinanden følgende dage.  Ovennævnte procedurer til etablering af en CUMS-rottemodel er godkendt af den dyreetiske komité og beskrevet tidligere15.
  2. Lægemiddelforberedelse
    1. Pulveriser Zadi-5-pillen i en kværn, og tilbered en 1,16 g / ml opløsning i destilleret vand. Separat fremstilles en fluoxetinopløsning på 0,36 mg/ml i destilleret vand.
  3. Administration af lægemidler
    1. Del rotterne tilfældigt op i seks grupper (n = 10): kontrol (CON), model (MOD), Zadi-5 gruppe (Zadi-5, 1,6 g Zadi-5/kg16), fluoxetingruppe (fluoxetin, 3,6 mg fluoxetin/kg). Én gang dagligt i 28 dage administreres 1 ml/g pr. rotte af den passende lægemiddelopløsning med sonde, og CON- og MOD-grupperne behandles med et tilsvarende volumen destilleret vand.
      BEMÆRK: Gavage starter i begyndelsen af modeletableringen for alle grupperne.
  4. Åben felttest (OFT)
    1. Opdel en sort boks (50 cm x 50 cm x 30 cm) i ni firkantede regioner med samme areal. Udstyr kassen med et videosporingsanalysesystem. En dag efter den sidste sonde skal du placere rotten i midterpladsen og registrere dens vandrette og lodrette aktiviteter i 3 minutter.
    2. Score antallet af firkanter krydset med alle poter som en vandret aktivitet, og score stående og pleje som en lodret aktivitet. Efter hver test rengøres kassen med 75% alkohol for at fjerne lugten af rotten til efterfølgende test17.
  5. Test af saccharoseforbrug (SCT)
    1. Vej de respektive flasker før og efter indtagelse, og beregn præferencesatserne på 60 minutter for saccharose på dag 0, dag 7, dag 14, dag 21 og dag 28 ved hjælp af ligning (1):
      Saccharoseforbrug = Equation 1 × 100% (1)
  6. Morris vand labyrint (MWM)
    1. Del puljen i fire kvadranter. Bestil kvadranterne fra en til fire, og placer den skjulte platform i den tredje kvadrant, 1 cm under vandoverfladen.
    2. Placer rottemotivet i labyrinten i forskellige kvadranter for at lede efter platformen i 120 sekunder, og registrer latenstiden ved hjælp af MWM-videosporanalysesystemet.
    3. Placer rotteemnet i en fast position i poolen. Hvis motivet ikke kan finde den skjulte platform i 120 s, skal du registrere latenstiden som 120 s.
    4. Derefter løsnes platformen, placeres rotten i vandet og registrerer antallet af zonekrydsninger i 120 s.
    5. Tilsæt mælk til poolen for en vis grad af opacitet. Vandtemperaturen holdes på 23 °C ± 1 °C under forsøget.

2. Farmakologisk forudsigelse af netværk

  1. Skærm de aktive komponenter i Zadi-5.
    1. Gennemse den traditionelle kinesiske medicinsystemfarmakologi (TCMSP, https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php), og indtast "Myristicae Semen Seeds", "Aucklandiae Radix rødder" og "Piperis Longi Fructus" i afsnittet "urtenavn" for at få navnene på kemikalier. Indstil det farmakokinetiske indeks for oral biotilgængelighed (OB) til at være >30% og det lægemiddellignende (DL) indeks til at være >0,18 (supplerende fil 1).
    2. Søg efter "Rou Dou Kou" (Myristica fragrans Houtt), "Tu Mu Xiang" (Inula helenium L.), "Mu Xiang" (Aucklandia lappa Decne.), "Guang Zao" (Choerospondias axillaris Roxb. Burtt Hill) og "Bi Ba" (Piper longum L.) i Chinese Medicine Pharmacopeia (http://www.zhongyaocai360.com/zhongguoyaodian/) for at identificere de kemiske navne på hver komponent.
    3. Søg i de identificerede kemiske navne i PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/) for at finde de isomere SMILES eller InChIkey
  2. Identificer målproteinerne i de aktive komponenter i Zadi-5.
    1. Identificer målproteinerne i de aktive komponenter ved hjælp af SEA (http://sea.bkslab.org/), BATMAN (http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/) og Swiss Target Prediction (http://www.swisstargetprediction.ch/) med isomere SMILES eller InChIkey, og find de overlappende proteiner.
    2. Brug proteindatabasen UniProt (http://www.uniprot.org/uploadlists/) til at konvertere de identificerede mål til ensartede gennavne.
  3. Søg efter målproteinerne til depression.
    1. Søg og identificer de potentielle proteinmål for depression ved hjælp af nøgleordene "depression" og "depressiv lidelse" i Genecards (https://www.genecards.org/), Disgenet (https://www.disgenet.org/) og Drugbank (https://www.drugbank.com/).
  4. Find målgenerne.
    1. Gennemse Venn-diagrammet (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/), upload målene for de aktive komponenter i Zadi-5 i List-1, upload målene for depression i List-2, og indsend. Hent Venn-diagrammet, og filtrer de overlappende målkandidater fra.
  5. Konstruer netværket.
    1. Konstruer et regneark kaldet "Type og netværk" (supplerende fil 2). "Type" er netværkets signatur, og "Netværk" illustrerer forholdet mellem tegnene.
    2. Eksporter "Type og netværk" til Cytoscape v3.9.0 for at konstruere netværket "Zadi-5 urter-ingredienser-sygdomsmål."
  6. Analyser målkandidaternes protein-protein-interaktion (PPI) netværk.
    1. Angiv de fælles mål i STRING-databasen (https://cn.string- db.org/) for at analysere deres interaktioner. Indstil proteintypen som "homo sapiens." Angiv interaktionstærskelværdien til 0,9, og vælg kun de eksperimentelt bekræftede typer. Vis ikke de ensomme ø-knudepunkter.
  7. Gennemfør en Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) og Gene Ontology (GO) berigelsesanalyser af de målrelaterede veje.
    1. Indsæt 86 potentielle antidepressive mål for Zadi-5 i startanalysebeslaget i DAVID (https:// david.ncifcrf.gov/) for at studere de relaterede signalveje ved at udføre Gene Ontology (GO) -funktionen - herunder biologisk proces, cellulær komponent og molekylær funktion - og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) vejberigelsesanalyser.
      BEMÆRK: KEGG visualiseres i boblediagrammet ved hjælp af en online IMageGP (http://www.ehbio.com / ImageGP / index.php / Home / Index /). Boblestørrelsen repræsenterer antallet af mål, der er beriget i den angivne vej, og boblefarven repræsenterer forbedringens P-værdi.
  8. Konstruer netværket for at illustrere de aktive forbindelser i Zadi-5, der interagerer med PI3K-AKT signalvejen.
    1. Download KEGG-stidokumentet, vælg generne i PI3K-AKT-vejen fra berigelsesanalysen, og indsæt dem i regnearket for at konstruere et "Type og netværk" -dokument.
    2. Eksporter dokumentet "Type og netværk" til Cytoscape for at generere "PI3K-AKT visualized compounds-targets-pathways network" (supplerende fil 3).
      BEMÆRK: "Type" er netværkets signatur, og "Netværk" illustrerer forholdet mellem tegnene.

3. Statistisk analyse

  1. Brug en envejsvariansanalyse (ANOVA) efterfulgt af Duncans post hoc-test til at bestemme de signifikante forskelle i biokemiske og genekspressionsparametre. Beregn middelværdien ± standardafvigelsen (SD), og visualiser dataene. Betragt P < 0,05 som statistisk signifikant.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Adfærdstest hos dyr
Resultater af adfærdstestene i den CUMS-inducerede rottedepressionsmodel
Der blev ikke fundet signifikante forskelle mellem de testede grupper for OFT-score, saccharoseforbrug og MWM-analyse før CUMS-stimulering. Efter etablering af CUMS-modellen var MOD-gruppens lodrette og vandrette score lavere end CON-gruppens (P < 0,05). Sammenlignet med MOD-gruppen var de lodrette og vandrette scorer for POS- og Zadi-5-grupperne signifikant højere (P < 0,05) (figur 2A, B).

På dag 0 havde de undersøgte grupper ingen signifikant forskel i saccharoseforbruget (%). Zadi-5- og POS-gruppernes saccharoseforbrug (%) var højere end MOD-gruppens på dag 28 (figur 2C).

Sammenlignet med CON-gruppen var latenstiden for MOD-gruppen til at finde platformen i MWM signifikant højere (P < 0,01). Ventetiden i POS-gruppen var markant lavere end i MOD-gruppen. Latenstiden for rotterne i Zadi-5-gruppen var lavere end i MOD-gruppen, men ikke i signifikant grad. Med hensyn til zonekrydsningstællingerne viste MOD-gruppen færre krydsninger end CON-gruppen. POS- og Zadi-5-grupperne viste flere krydsninger end MOD-gruppen (figur 2D, E).

Forudsigelse af netværksfarmakologi
Der var 134 aktive komponenter i Zadi-5, og 220 målproteinkandidater blev hentet til disse komponenter. Desuden blev 1.000 depressionsrelaterede proteinmål forudsagt. Ifølge Venn-diagramanalysen blev 86 overlappende mål identificeret som de kritiske depressionsrelaterede mål for Zadi-5 (figur 3). Baseret på disse resultater blev "Zadi-5 urter-ingredienser-sygdomsmål" og en PPI-netværksanalyse af målkandidaterne konstrueret (figur 4A, B, figur 5 og tabel 2). PI3K-AKT-vejen viste relativt uregelmæssige kanter, hvilket indikerer, at denne vej er afgørende for den antidepressive virkning af Zadi-5. Ifølge KEGG-vejanalysen blev PI3K-AKT-signalvejen rangeret syvende (figur 6) og var forbundet med mange signalveje. Den blev derfor anset for at være relativt vigtigere end de andre tilsætningsveje (figur 7A-C og figur 8).

Figure 1
Figur 1: Arbejdsproces for netværksfarmakologisk analyse til in vivo-validering . Forkortelser: PPI = protein-protein interaktion; KEGG = Kyoto encyklopædi af gener og genomer; GO = Genontologi; OFT = prøvning i åbent felt MWM = Morris Water Maze; SCT = test for indtagelse af saccharose. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Effekter af Zadi-5 på den CUMS-inducerede rottedepressionsmodel. (A) OFT vertikale scorer. (B) OFT horisontale scorer. (C) Saccharoseforbrug (%) på dag 0 og dag 28. D) Latenstid for MWM-prøvningen. E) Zonekrydsningsnumre for MWM-prøvningen. ##P < 0,01 angiver, at CUMS MOD-gruppen viste signifikante forskelle sammenlignet med CON-gruppen. *P < 0,05 angiver, at POS-gruppen og Zadi-5-gruppen viste signifikante forskelle sammenlignet med MOD-gruppen. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Venn-diagram over proteinmålene for Zadi-5 og depressionsassocierede proteiner. Den røde cirkel repræsenterer målene for de aktive komponenter i Zadi-5, mens den blå cirkel repræsenterer proteinerne forbundet med depression. Skæringspunktet mellem de to farver repræsenterer de overlappende proteiner, der kan identificeres som de terapeutiske mål for lindring af depression ved Zadi-5. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Konstruktion af "Zadi-5 urter-ingredienser-sygdomsmålnetværk." De røde parallelogrammer repræsenterer Zadi-5 og dens urter, mens de lyserøde, orange, gule, grønne og lilla cirkler repræsenterer komponenterne i hver urt. De blå diamanter repræsenterer proteinerne forbundet med depression, som er den grønne sekskant. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 5
Figur 5: PPI for de overlappende proteinmål. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 6
Figur 6: Boblediagrammet for de øverste 20 KEGGs-berigede termer baseret på de 86 overlappende proteinmål. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 7
Figur 7: De vigtigste bioinformatiske resultater for Zadi-5-komponenterne og depressionsassocierede proteinmål. (A) De 20 øverste overlappende molekylære funktioner GO-termer for Zadi-5 og depression. (B) De 20 bedste overlappende cellulære komponenter GO-termer for Zadi-5 og depression. (C) De 20 bedste overlappende biologiske processer GO-termer for Zadi-5 og depression. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 8
Figur 8: Zadi-5 ingredienserne-PI3K-AKT signalvejsberigelse målretter netværk til behandling af depression. Cirklen repræsenterer ingredienserne i Zadi-5, sekskanterne angiver hvert lægemiddel i Zadi-5, og de grønne diamanter repræsenterer de berigede mål for PI3K-AKT signalvejen. Klik her for at se en større version af denne figur.

Tabel 1: Sekvens og metoder til anvendelse af stressstimuli til induktion af CUMS hos rotteforsøgspersoner. Klik her for at downloade denne tabel.

Tabel 2: De id-koder, der anvendes i figur 2. Forkortelser: MF = Myristica Fragrans Inula IH = Innula helenium L.; FC = Fructus choerospondiatis; AL = Aucklandia lappa Decne.; PL = Piper Longum L. Klik her for at downloade denne tabel.

Supplerende fil 1: Skærmbilleder af netværkets farmakologiske protokol. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende fil 2: Zadi-5 komponenter-proteiner-depression netværk. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende fil 3: Type netværk. Klik her for at downloade denne fil.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Depression er en psykisk sygdom præget af lavt humør, anhedonia og mangel på energi. Denne lidelse ledsages af distraktion, kognitiv dysfunktion, social tilbagetrækning, søvnløshed, seksuel dysfunktion og gastrointestinale sygdomme 18,19. I studiet af depression er etablering af en dyremodel afgørende for at forstå de patologiske mekanismer og virkninger af nye lægemidler. I denne undersøgelse blev en CUMS-induceret rottedepressionsmodel etableret gennem irritationerne beskrevet i protokolafsnit 2 og tabel 1 for at simulere stress, angreb og frustration fra kilder relateret til samfund, familie og arbejde. Den passende rækkefølge og justering af intensiteterne af stimuli er afgørende for at etablere denne depressionsmodel. Desuden skal kassen rengøres straks efter hver rottetest for at undgå, at den næste rottes spor påvirkes. CUMS kombineret med isolering skaber effektivt en pålidelig rottedepression model20, der simulerer udviklingen af depressive symptomer og biokemiske tegn hos menneskelige patienter. Denne model er blevet brugt i vid udstrækning til at udforske de patofysiologiske mekanismer ved depression og evaluere antidepressive lægemidler under udvikling21,22. Test som OFT, SCT og MWM er enkle, objektive og rimelige måder at vurdere rotteforsøgspersonernes appetit, fravær af motivation, indlæringsevne og hukommelse. Disse tests anerkendes som guldstandarden til test af dyremodeller af neurolidelser.

I denne undersøgelse var netværksfarmakologien baseret på TCMSP-databasen over onlinewebsteder, som indsamler, gemmer og håndterer data fra mange tilgængelige kilder, såsom websteder, bøger og akademiske tidsskrifter23. Det understøtter effektivt udforskningen af traditionelle lægemidler, der har komplekse virkningsmekanismer, ved at reducere den tid og de omkostninger, der er nødvendige for undersøgelsen24,25. I netværksfarmakologi kopieres data til Excel-filerne og klassificeres tydeligt baseret på hvert lægemiddel og database. Traditionel mongolsk medicin adskiller sig fra traditionel kinesisk medicin, idet komponenterne i hvert lægemiddel ikke kan søges. I denne henseende viser protokoltrin 2.2.1 en værdifuld database til identifikation af effektive kemiske komponenter i denne undersøgelse. Som beskrevet i protokoltrin 2.4 kan bestemmelse af de overlappende målproteiner for Zadi-5 og depression baseret på tre forskellige databaser sikre undersøgelsens nøjagtighed og effektivitet. Dette repræsenterer en vigtig ændring af eksperimentet, der er afgørende for at forbedre resultaternes nøjagtighed. PPI-interaktionen, KEGG'erne og GO-funktionsberigelsesanalyserne viste, at PI3K-AKT-signalvejen spiller en afgørende rolle i de terapeutiske virkninger af Zadi-5 mod depression. Pro-overlevelse kinase-signalkaskade PI3K / AKT vej er en intracellulær signaltransduktionsvej, der udøver en central rolle i neuronskade gennem anti-oxidativ stress og anti-apoptotiske virkninger26. PI3K-AKT signalvejen er tæt forbundet med grundlæggende cellulære funktioner såsom proliferation, overlevelse, differentiering og proteintranslation. Derudover spiller det en dominerende rolle i metabolismen af celler i specifikke organer som hjerte og hjerne27. Det er blevet rapporteret, at aktiveringen af PI3K-AKT-vejen kan kontrollere neuronfunktioner og beskytte neuroner mod oxidativ skade ved at regulere antioxidative Bcl-2-proteiner for at hæmme dannelsen af reaktive iltarter (ROS)28,29.

Denne undersøgelse udnyttede en adfærdstest og netværksfarmakologisk forudsigelse til at estimere virkningerne af Zadi-5. I fremtiden kan netværksfarmakologi bruges til at forudsige plantelægemidlers bioaktive bestanddele og deres målproteiner. Patologisk vurdering og nøglemolekyletest vil blive foretaget for at karakterisere de bioaktive komponenter i Zadi-5. Adfærdstest vil blive anvendt til at validere dyrenes motivation, appetit og hukommelse. For at sikre valideringskvaliteten vil forudsigelsen af komponenterne i Zadi-5 baseret på online databaser blive analyseret ved væskekromatografi-massespektrometri (LC-MS) og nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopi. Målproteinerne vil blive analyseret ved western blot og kvantitative polymerasekædereaktionsanalyser (qPCR)30.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen interessekonflikter at oplyse.

Acknowledgments

Vi er taknemmelige for instrumenteringen og laboratoriet leveret af det mongolske medicinske fakultet ved det indre mongolske medicinske universitet, Kina. Denne undersøgelse blev støttet af National Natural Sciences Foundation of China (81760762) og Science and Technology Plan Project fra 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 udgave 192 Depressionsbehandling Terapeutiske virkninger Aktive farmaceutiske forbindelser Netværksfarmakologi Rottemodel Kronisk uforudset mild stress (CUMS) Open Field Test (OFT) Morris Water Maze (MWM) analyse Saccharoseforbrugstest (SCT) Terapeutisk effekt Kritisk vej Fluoxetin PI3K-AKT Pathway
Adfærds- og netværksfarmakologiske analyser for den traditionelle mongolske medicin Zadi-5 i en rottemodel for 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