Waiting
Login processing...

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

Medicine

Atferds- og nettverksfarmakologibaserte analyser for den tradisjonelle mongolske medisinen Zadi-5 i en rottemodell av depresjon

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 protokollen beskriver en metode for atferdstestvalidering og bioinformatisk prediksjon av den terapeutiske effekten av Zadi-5, en tradisjonell mongolsk medisin, ved depresjon.

Abstract

Zadi-5 er en tradisjonell mongolsk medisin som er mye brukt til behandling av depresjon og symptomer på irritasjon. Selv om de terapeutiske effektene av Zadi-5 mot depresjon har blitt indikert i tidligere rapporterte kliniske studier, er identiteten og virkningen av de aktive farmasøytiske forbindelsene som er tilstede i legemidlet ikke fullstendig klarlagt. Denne studien brukte nettverksfarmakologi for å forutsi legemiddelsammensetningen og identifisere de terapeutisk aktive forbindelsene i Zadi-5-piller. Her etablerte vi en rottemodell av kronisk uforutsigbart mildt stress (CUMS) og gjennomførte en åpen felttest (OFT), Morris vannlabyrint (MWM) analyse og sukroseforbrukstest (SCT) for å undersøke den potensielle terapeutiske effekten av Zadi-5 ved depresjon. Denne studien hadde som mål å demonstrere Zadi-5s terapeutiske effekter for depresjon og forutsi den kritiske veien for virkningen av Zadi-5 mot lidelsen. De vertikale og horisontale skårene (OFT), SCT og sonekryssingsnumrene for fluoksetin- (positiv kontroll) og Zadi-5-gruppene var signifikant høyere (P < 0,05) enn hos rotter i CUMS-gruppen uten behandling. Ifølge resultatene av nettverksfarmakologisk analyse ble PI3K-AKT-banen funnet å være avgjørende for den antidepressive effekten av Zadi-5.

Introduction

Depresjon, også kjent som alvorlig depressiv lidelse (MDD), er en alvorlig nevropsykiatrisk sykdom som er ansvarlig for økende medisinske og økonomiske byrder på samfunnet. På grunn av den tilhørende kompleksiteten, sykeligheten og dødeligheten, har det blitt utført en betydelig mengde forskning for å finne rettsmidler for lidelsen 1,2. Ifølge en mental helse undersøkelse av Verdens helseorganisasjon, rundt 350 millioner mennesker lider for tiden av depresjon og tilhørende symptomer over hele verden. Det er spådd at depresjon vil overta kreft og hjerte- og karsykdommer som den ledende årsaken til sykdomsbyrde globalt innen 2030. Dermed vil forebygging og behandling av depresjon bli en global prioritet i nær fremtid3. Patogenesen til MDD er ennå ikke klarlagt. Likevel tilskrives det vanligvis følgende faktorer: genetisk predisposisjon, dysfunksjon av hypothalamus-hypofyse-binyre-aksen, reduksjoner i nevrotransmittersekresjon, nevroimmun dysreguleringsindusert nevroinflammasjon, celleapoptose og redusert celleproliferasjon 4,5.

Blant disse faktorene har nevroimmun dysreguleringsindusert nevroinflammasjon og endret sekresjon av nevrotrofiske faktorer fått særlig oppmerksomhet for deres roller i utviklingen av depresjon og mange andre psykiatriske sykdommer6. I det siste tiåret har forskere vist at hippocampus er det dominerende stedet for regenerative nervefunksjoner og er involvert i å regulere følelser og kognisjon. I denne forbindelse er hippocampus-nevronene anerkjent som nye terapeutiske mål for antidepressiva medisiner under utvikling 7,8. Videre er hippocampus også rapportert å være involvert i kortsiktig og langsiktig hukommelse i læring og konsolidering av minner. Spesielt forårsaker mangelen på pyramidale nevroner i CA1-regionen av hippocampus retrograd og anterograd amnesi9. En typisk antidepressiv terapeutisk strategi tar sikte på å forbedre celleproliferasjon og neurogenese i hippocampus dentate gyrus. Naturlige produktavledede forbindelser og små molekyler syntetisert basert på medisinske kjemiske teknikker betraktes som de primære kildene til innovative terapeutiske midler for ulike nevropsykiatriske tilstander.

Tradisjonelle mongolske medisiner, som har en lang historie og et godt støttet teoretisk medisinsk system, har nedstammet fra nomadene på det mongolske platået Disse medisinene viser multi-target og multi-pathway effekter på grunn av de ulike medisinske komponentene som virker sammen for å generere synergistiske funksjoner. Zadi-5 er en veletablert formulering blant slike legemidler og ble først registrert i "Clinical Experience of Dr. Gao Shi", skrevet av en fremragende mongolsk kliniker kalt Dr. Gao Shi (1804-1876). Det har vært klinisk praksis i lang tid i Mongolia å bruke disse pillene til å behandle symptomene på nød, hjertebank, irritasjon og hjertestikkende smerte10,11. Videre har Zadi-5 vist effekter på å lindre depresjon etter hjerneslag hos berørte pasienter12. Den nylige eksperimentelle forskningen på CUMS har avslørt at Zadi-5-formuleringen lindrer depresjon ved å regulere de sentrale nevrotransmitterne13; Faktisk, med Zadi-5, har økte nivåer av hjerneavledet nevrotrofisk faktor (BDNF) og tyrosinkinasereseptor B (TrkB) blitt oppdaget og korrelert med forbedret læring og minne i en rottemodell av depresjon14. Den eksakte virkningsmekanismen til Zadi-5 for slik lindring av depresjon er imidlertid ikke klarlagt.

Denne studien hadde som mål å demonstrere de terapeutiske effektene av Zadi-5 mot depresjon hos rotter ved hjelp av en atferdstest og identifisere komponentene i Zadi-5 ved hjelp av tradisjonell kinesisk medisinsystemfarmakologi (TCMSP) og sveitsisk målprediksjon for å forutsi de potensielle mekanismene som ligger til grunn for effekten av Zadi-5, en tradisjonell mongolsk medisin, i behandling av depresjon.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle eksperimentelle protokoller ble godkjent av etikk for dyreforsøkspleiekomiteen ved Indre Mongolia Medical University og fulgte retningslinjene fra National Institutes of Health om dyrepleie og etikk. Hannrotter fra Sprague Dawley (SD) i alderen 8 uker gamle (200 g ± 20 g) ble plassert i et rom med kontrollert temperatur (22 °C ± 2 °C) og fuktighet (55 % ± 15 %) under en regulert lys/mørkesyklus på 12 timer i 1 uke. Se figur 1 for arbeidsflyt for nettverksfarmakologianalysen.

1. Atferdstest hos rotter

  1. Etablere en CUMS rottemodell
    1. Påfør følgende stimuli kombinert med isolasjon i 28 dager på alle rotter, bortsett fra kontrollene: inversjon av lys/mørke-syklusen i 24 timer, matmangel i 24 timer, vannmangel i 24 timer, høyhastighetsnivåristing i 15 minutter (en gang/s), haleklemme i 2 min, svømming i kaldt vann (4 °C) i 5 minutter, 45 °C varmestimulering og våtpolstring i 24 timer (tabell 1). Løft rotter i individuelle bur.
      MERK: Unngå å gjenta samme type stimuli i påfølgende dager.  Ovennevnte prosedyrer for å etablere en CUMS rottemodell er godkjent av dyreetisk komité og beskrevet tidligere15.
  2. Narkotika forberedelse
    1. Pulveriser Zadi-5-pillen i en kvern, og lag en 1,16 g / ml løsning i destillert vann. Tilbered separat en fluoksetinoppløsning på 0,36 mg/ml i destillert vann.
  3. Legemiddeladministrasjon
    1. Del rottene tilfeldig inn i seks grupper (n = 10): kontroll (CON), modell (MOD), Zadi-5 gruppe (Zadi-5, 1,6 g Zadi-5/kg16), fluoksetingruppe (fluoksetin, 3,6 mg fluoksetin/kg). Én gang daglig i 28 dager, administrer 1 ml/g per rotte av egnet legemiddeloppløsning med gavage og behandle CON- og MOD-gruppene med et likt volum destillert vann.
      MERK: Gavage starter i begynnelsen av modelletableringen for alle gruppene.
  4. Test av åpent felt (OFT)
    1. Del en svart boks (50 cm x 50 cm x 30 cm) i ni kvadratiske områder med like stort areal. Utstyr boksen med et analysesystem for videosporing. En dag etter den siste gavage, plasser rotta på midttorget, og registrer dens horisontale og vertikale aktiviteter i 3 minutter.
    2. Skår antall ruter krysset med alle poter som en horisontal aktivitet, og score stående og pelsstell som en vertikal aktivitet. Etter hver test, rengjør esken med 75% alkohol for å fjerne lukten av rotta for påfølgende tester17.
  5. Sukrose forbrukstest (SCT)
    1. Vei de respektive flasker før og etter inntak, og beregne 60 min sukrose preferanse priser på dag 0, dag 7, dag 14, dag 21, og dag 28 ved hjelp av ligning (1):
      Sukrose forbruk = Equation 1 × 100% (1)
  6. Morris vannlabyrint (MWM)
    1. Del bassenget i fire kvadranter. Bestill kvadrantene fra en til fire, og plasser den skjulte plattformen i den tredje kvadranten, 1 cm under vannoverflaten.
    2. Plasser rottemotivet i labyrinten i forskjellige kvadranter for å se etter plattformen i 120 s, og registrer latenstiden ved hjelp av MWM-videosporanalysesystemet.
    3. Plasser rottemotivet i en fast posisjon i bassenget. Hvis motivet ikke finner den skjulte plattformen på 120 s, registrerer du ventetiden som 120 s.
    4. Deretter løsner du plattformen, plasserer rotta i vannet og registrerer antall soneoverganger i 120 s.
    5. Legg melk til bassenget for et visst nivå av opasitet. Hold vanntemperaturen på 23 °C ± 1 °C under forsøket.

2. Nettverksfarmakologisk prediksjon

  1. Skjerm de aktive komponentene i Zadi-5.
    1. Bla gjennom Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology (TCMSP, https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php), og skriv inn "Myristicae Semen Seeds ", "Aucklandiae Radix røtter" og "Piperis Longi Fructus" i delen "urtenavn" for å få navnene på kjemikalier. Sett den farmakokinetiske indeksen for oral biotilgjengelighet (OB) til >30 % og den legemiddellignende (DL) indeksen til >0,18 (tilleggsfil 1).
    2. Søk etter "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 å identifisere de kjemiske navnene på hver komponent.
    3. Søk på de identifiserte kjemiske navnene i PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/) for å finne de isomere SMILES eller InChIkey
  2. Identifiser målproteinene til de aktive komponentene i Zadi-5.
    1. Identifiser målproteinene til de aktive komponentene ved hjelp av 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 finn de overlappende proteinene.
    2. Bruk proteindatabasen UniProt (http://www.uniprot.org/uploadlists/) til å konvertere de identifiserte målene til enhetlige gennavn.
  3. Søk etter målproteinene for depresjon.
    1. Søk og identifiser potensielle proteinmål for depresjon ved å bruke søkeordene "depresjon" og "depressiv lidelse" i Genecards (https://www.genecards.org/), Disgenet (https://www.disgenet.org/) og Drugbank (https://www.drugbank.com/).
  4. Finn målgenene.
    1. Bla gjennom Venn-diagrammet (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/), last opp målene for de aktive komponentene i Zadi-5 i List-1, last opp målene for depresjon i List-2, og send inn. Hent Venn-diagrammet, og filtrer ut de overlappende målkandidatene.
  5. Konstruer nettverket.
    1. Lag et regneark som heter "Type og nettverk" (tilleggsfil 2). "Type" er nettverkets signatur, og "Nettverk" illustrerer forholdet mellom skiltene.
    2. Eksporter "Type og nettverk" til Cytoscape v3.9.0 for å konstruere nettverket "Zadi-5 urter-ingredienser-sykdomsmål."
  6. Analysere protein-protein interaksjon (PPI) nettverk av målkandidatene.
    1. Angi felles mål i STRING-databasen (https://cn.string-db.org/) for å analysere interaksjonene. Sett proteintypen som "homo sapiens." Sett terskelverdien for samhandling til 0,9, og velg bare de eksperimentelt verifiserte typene. Ikke vis de ensomme øynodene.
  7. Gjennomføre en Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) og Gene Ontology (GO) berikelsesanalyser av målrelaterte veier.
    1. Lim inn 86 potensielle antidepressiva mål for Zadi-5 i startanalysebraketten i DAVID (https:// david.ncifcrf.gov/) for å studere de relaterte signalveiene ved å utføre genontologi (GO) -funksjonen - inkludert biologisk prosess, cellulær komponent og molekylær funksjon - og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) veiberikelsesanalyser.
      MERK: KEGG visualiseres i boblediagrammet ved hjelp av en online IMageGP (http://www.ehbio.com / ImageGP / index.php / Home / Index /). Boblestørrelsen representerer antall mål som er beriket i den angitte banen, og boblefargen representerer anrikningens P-verdi.
  8. Konstruer nettverket for å illustrere de aktive forbindelsene i Zadi-5 som interagerer med PI3K-AKT-signalveien.
    1. Last ned KEGG-banedokumentet, velg genene til PI3K-AKT-banen fra anrikningsanalysen, og lim dem inn i regnearket for å konstruere et "Type and Network" -dokument.
    2. Eksporter "Type and Network" -dokumentet til Cytoscape for å generere "PI3K-AKT visualiserte forbindelser-mål-pathways nettverk" (tilleggsfil 3).
      MERK: "Type" er nettverkets signatur, og "Nettverk" illustrerer forholdet mellom skiltene.

3. Statistisk analyse

  1. Bruk en enveis variansanalyse (ANOVA), etterfulgt av Duncans post hoc-test, for å bestemme de signifikante forskjellene i biokjemiske og genuttrykksparametere. Beregn gjennomsnittet ± standardavvik (SD), og visualiser dataene. Vurder P < 0,05 som statistisk signifikant.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Atferdstest hos dyr
Resultater av atferdstestene i den CUMS-induserte rottedepresjonsmodellen
Ingen signifikante forskjeller mellom de testede gruppene ble funnet for OFT-score, sukroseforbruk og MWM-analyse før CUMS-stimulering. Etter å ha etablert CUMS-modellen var MOD-gruppens vertikale og horisontale skår lavere enn CON-gruppens (P < 0,05). Sammenlignet med MOD-gruppen var de vertikale og horisontale skårene til POS- og Zadi-5-gruppene signifikant høyere (P < 0,05) (figur 2A,B).

På dag 0 hadde de testede gruppene ingen signifikant forskjell i sukroseforbruk (%). Sukroseforbruket (%) i Zadi-5- og POS-gruppene var høyere enn for MOD-gruppen på dag 28 (figur 2C).

Sammenlignet med CON-gruppen var ventetiden til MOD-gruppen for å finne plattformen i MWM betydelig høyere (P < 0,01). Latensen i POS-gruppen var markant lavere enn i MOD-gruppen. Latensen hos rottene i Zadi-5-gruppen var lavere enn i MOD-gruppen, men ikke i signifikant grad. Når det gjelder sonekryssingstellingene, viste MOD-gruppen færre kryssinger enn CON-gruppen. POS- og Zadi-5-gruppene viste flere kryssinger enn MOD-gruppen (figur 2D,E).

Prediksjon av nettverksfarmakologi
Det var 134 aktive komponenter i Zadi-5, og 220 målproteinkandidater ble hentet for disse komponentene. Videre ble 1000 depresjonsrelaterte proteinmål spådd. Ifølge Venn-diagramanalysen ble 86 overlappende mål identifisert som de kritiske depresjonsrelaterte målene for Zadi-5 (figur 3). Basert på disse funnene ble "Zadi-5 urter-ingredienser-sykdomsmål" og en PPI-nettverksanalyse av målkandidatene konstruert (figur 4A, B, figur 5 og tabell 2). PI3K-AKT-banen viste relativt uregelmessige kanter, noe som indikerer at denne banen er avgjørende for den antidepressive effekten av Zadi-5. Ifølge KEGG-baneanalysen ble PI3K-AKT-signalveien rangert som syvende (figur 6) og var assosiert med mange signalveier. Følgelig ble det ansett som relativt viktigere enn de andre anrikningsveiene (figur 7A-C og figur 8).

Figure 1
Figur 1: Arbeidsflyt for nettverksfarmakologisk analyse for in vivo-validering . Forkortelser: PPI = protein-protein interaksjon; KEGG = Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; GO = genontologi; OFT = åpen felttest; MWM = Morris vannlabyrint; SCT = sukrose forbruk test. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Effekter av Zadi-5 på CUMS-indusert rottedepresjonsmodell. (A) OFT vertikale score. (B) OFT horisontale poengsummer. (C) Forbruksnivå for sukrose (%) på dag 0 og dag 28. (D) Latenstid for MWM-testen. (E) Sonekryssingsnumre for MWM-testen. ##P < 0,01 indikerer at CUMS MOD-gruppen viste signifikante forskjeller sammenlignet med CON-gruppen. *P < 0,05 indikerer at POS-gruppen og Zadi-5-gruppen viste signifikante forskjeller sammenlignet med MOD-gruppen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Venn-diagram over proteinmålene for Zadi-5 og depresjonsassosierte proteiner. Den røde sirkelen representerer målene for de aktive komponentene i Zadi-5, mens den blå sirkelen representerer proteinene assosiert med depresjon. Skjæringspunktet mellom de to fargene representerer overlappende proteiner som kan identifiseres som terapeutiske mål for lindring av depresjon av Zadi-5. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Konstruksjon av "Zadi-5 urter-ingredienser-sykdom mål nettverk." De røde parallellogrammene representerer Zadi-5 og dens urter, mens de rosa, oransje, gule, grønne og lilla sirklene representerer komponentene i hver urt. De blå diamantene representerer proteinene forbundet med depresjon, som er den grønne sekskanten. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 5
Figur 5: PPI av de overlappende proteinmålene. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 6
Figur 6: Boblediagrammet for de 20 beste KEGGs-berikede termene basert på de 86 overlappende proteinmålene. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 7
Figur 7: De viktigste bioinformatikkresultatene for Zadi-5-komponentene og depresjonsassosierte proteinmål. (A) De 20 beste overlappende molekylære funksjonene GO vilkår for Zadi-5 og depresjon. (B) De 20 beste overlappende cellulære komponentene GO vilkår for Zadi-5 og depresjon. (C) De 20 beste overlappende biologiske prosessene GO termer av Zadi-5 og depresjon. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 8
Figur 8: Zadi-5 ingredienser-PI3K-AKT signalvei berikelse mål nettverk for behandling av depresjon. Sirkelen representerer ingrediensene i Zadi-5, sekskantene indikerer hvert stoff av Zadi-5, og de grønne diamantene representerer de berikede målene for PI3K-AKT-signalveien. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Tabell 1: Sekvens og metoder for påføring av stressstimuli for induksjon av CUMS hos rottefag. Klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tabell 2: ID-kodene som er brukt i figur 2. Forkortelser: MF = Myristica Fragrans Inula IH = Innula helenium L.; FC = Fructus choerospondiatis; AL = Aucklandia lappa Decne .; PL = Piper Longum L. Klikk her for å laste ned denne tabellen.

Tilleggsfil 1: Skjermbildebilder av nettverksfarmakologiprotokollen. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfil 2: Zadi-5 komponenter-proteiner-depresjon nettverk. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfil 3: Type nettverk. Klikk her for å laste ned denne filen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Depresjon er en psykisk sykdom preget av lavt humør, anhedoni, og mangel på energi. Denne lidelsen er ledsaget av distraksjon, kognitiv dysfunksjon, sosial tilbaketrekning, søvnløshet, seksuell dysfunksjon og gastrointestinale sykdommer18,19. I studiet av depresjon er etablering av en dyremodell avgjørende for å forstå patologiske mekanismer og effekter av nye legemidler. I denne studien ble en CUMS-indusert rottedepresjonsmodell etablert gjennom irritasjonene beskrevet i protokollseksjon 2 og tabell 1 for å simulere stress, angrep og frustrasjon fra kilder relatert til samfunn, familie og arbeid. Den riktige sekvensen og justeringen av intensitetene til stimuli er avgjørende for å etablere denne depresjonsmodellen. I tillegg, etter hver rottetest av OFT, må boksen rengjøres umiddelbart for å unngå at neste rottes spor blir påvirket. CUMS kombinert med isolasjon skaper effektivt en pålitelig rottedepresjonsmodell20 som simulerer utviklingen av depressive symptomer og biokjemiske tegn hos mennesker. Denne modellen har blitt mye brukt til å utforske de patofysiologiske mekanismene for depresjon og evaluere antidepressiva under utvikling 21,22. Tester som OFT, SCT og MWM er enkle, objektive og rimelige måter å vurdere rottefagets appetitt, fravær av motivasjon, læringsevne og hukommelse. Disse testene er anerkjent som gullstandarden for testing av dyremodeller av nevropatologier.

I denne studien var nettverksfarmakologien basert på TCMSP-databasen av nettsteder, som samler, lagrer og håndterer data fra mange tilgjengelige kilder, for eksempel nettsteder, bøker og akademiske tidsskrifter23. Den støtter effektivt utforskningen av tradisjonelle medisiner som har komplekse virkningsmekanismer ved å redusere tiden og kostnadene som trengs for undersøkelsen24,25. I nettverksfarmakologi kopieres data til Excel-filene og klassifiseres tydelig basert på hvert legemiddel og database. Tradisjonell mongolsk medisin er forskjellig fra tradisjonell kinesisk medisin ved at komponentene i hvert legemiddel ikke kan søkes. I denne forbindelse lister protokoll trinn 2.2.1 en verdifull database for å identifisere effektive kjemiske komponenter i denne studien. Som beskrevet i protokolltrinn 2.4, kan bestemmelse av overlappende målproteiner av Zadi-5 og depresjon basert på tre forskjellige databaser sikre nøyaktigheten og effektiviteten av undersøkelsen. Dette representerer en viktig modifikasjon av eksperimentet som er avgjørende for å forbedre nøyaktigheten av resultatene. PPI-interaksjonen, KEGGs og GO funksjonelle berikelsesanalyser indikerte at PI3K-AKT-signalveien spiller en viktig rolle i de terapeutiske effektene av Zadi-5 mot depresjon. Pro-overlevelse kinase-signaleringskaskade PI3K / AKT-banen er en intracellulær signaltransduksjonsvei som utøver en sentral rolle i nevronskade gjennom antioksidativt stress og anti-apoptotiske effekter26. PI3K-AKT-signalveien er nært forbundet med grunnleggende cellulære funksjoner som proliferasjon, overlevelse, differensiering og proteintranslasjon. I tillegg spiller den en dominerende rolle i metabolismen av celler i bestemte organer som hjerte og hjerne27. Det har blitt rapportert at aktiveringen av PI3K-AKT-banen kan kontrollere nevronfunksjoner og beskytte nevroner mot oksidativ skade ved å regulere antioksidative Bcl-2-proteiner for å hemme genereringen av reaktive oksygenarter (ROS)28,29.

Denne studien benyttet en atferdstest og nettverksfarmakologisk prediksjon for å estimere effekten av Zadi-5. I fremtiden kan nettverksfarmakologi brukes til å forutsi de bioaktive bestanddelene av urtemedisiner og deres målproteiner. Patologisk vurdering og nøkkelmolekyltester vil bli utført for å karakterisere de bioaktive komponentene i Zadi-5. Atferdstester vil bli brukt for å validere dyrenes motivasjon, appetitt og hukommelse. For å sikre kvaliteten på valideringen, vil prediksjonen av komponentene i Zadi-5 basert på online databaser bli analysert ved væskekromatografi-massespektrometri (LC-MS) og kjernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi. Målproteinene vil bli analysert ved hjelp av western blot og kvantitative polymerasekjedereaksjonsanalyser (qPCR)30.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen interessekonflikter å opplyse.

Acknowledgments

Vi er takknemlige for instrumentering og laboratorium levert av det mongolske medisinske fakultetet ved Indre Mongolian Medical University, Kina. Denne studien ble støttet av National Natural Sciences Foundation of China (81760762) og Science and Technology Plan Project fra Health Commission of Indre Mongolia, Kina (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

Medisin utgave 192 depresjonsbehandling terapeutiske effekter aktive farmasøytiske forbindelser nettverksfarmakologi rottemodell kronisk uforutsigbart mildt stress (CUMS) åpen felttest (OFT) Morris vannlabyrint (MWM) analyse sukroseforbrukstest (SCT) terapeutisk effekt kritisk vei fluoksetin PI3K-AKT-vei
Atferds- og nettverksfarmakologibaserte analyser for den tradisjonelle mongolske medisinen Zadi-5 i en rottemodell av depresjon
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