Poliprenolii din plante reduc demielinizarea și recuperează oligodendrogeneză și neurogeneză afectate

Laboratorul de Neurobiologie, Universitatea de Stat din Tomsk, Tomsk, Federația Rusă

Corespondenţă

Marina Y. Khodanovich, Laboratorul de Neurobiologie, Universitatea de Stat Tomsk, 36 Lenina Ave., Tomsk 634050, Federația Rusă.

Laboratorul de neurobiologie, Universitatea de Stat din Tomsk, Tomsk, Federația Rusă

Prenolica Limited (fostă Solagran Limited), Biotechnology Company, Melbourne, Victoria, Australia

Laboratorul de neurobiologie, Universitatea de Stat din Tomsk, Tomsk, Federația Rusă

Departamentul de Radiologie, Universitatea din Washington, Seattle, WA, SUA

Laboratorul de neurobiologie, Universitatea de Stat din Tomsk, Tomsk, Federația Rusă

Corespondenţă

Marina Y. Khodanovich, Laboratorul de Neurobiologie, Universitatea de Stat Tomsk, 36 Lenina Ave., Tomsk 634050, Federația Rusă.

Laboratorul de neurobiologie, Universitatea de Stat din Tomsk, Tomsk, Federația Rusă

Prenolica Limited (fostă Solagran Limited), Biotechnology Company, Melbourne, Victoria, Australia

Laboratorul de neurobiologie, Universitatea de Stat din Tomsk, Tomsk, Federația Rusă

Departamentul de Radiologie, Universitatea din Washington, Seattle, WA, SUA

Abstract

1. INTRODUCERE

Polipenolii sunt alcooli izoprenoizi cu lanț lung bioactivi care apar în diferite plante. Spre deosebire de cele mai populare din zona polifenolilor nutriționali, care conțin mai multe unități structurale fenolice, poliprenolii constau din părți hidrofile și hidrofobe: o grupare hidroxil și un lanț izoprenil lung nesaturat, în principal cu configurație poli-cis. În funcție de sursă, lungimea lanțului de poliprenoli naturali variază de la 6 la 40 de unități de izopren (Roslinska, Walinska, Swiezewska și Chojnacki, 2002; Zhang și colab., 2015).

Poliprenolii și metaboliții lor au atras o atenție considerabilă datorită activității lor hepatoprotectoare, antioxidante, neuroprotectoare, imunomodulatoare și proliferative. Yang, Wang, Ye și Li (2011) și J. Yu și colab. (2012) au demonstrat efectul hepatoprotector al poliprenolilor în modelul afectării hepatice induse de tetraclorură utilizând teste funcționale hepatice și histologie. Autorii au asociat efectul cu o reducere a leziunilor oxidative, reglarea descendentă a stimulilor pro-fibrogenici, inhibarea activării celulelor stelate hepatice și protecția hepatocitelor. Într-un studiu clinic pilot, tratamentul cu polipenol de 30 de zile la pacienții cu alcoolism cronic (Soultanov și colab., 2010) a dus la îmbunătățirea semnificativă a biochimiei sângelui în funcție de testele clinice hepatice, pancreasice și renale.

Proprietățile imunomodulatoare și antivirale ușoare ale polifenil fosfaților au fost arătate de Pronin și colab. (2002). Autorii au raportat inhibarea unei faze incipiente a interacțiunii interleukinei 1 și Con A în celulele splinei, activitatea lipoxigenazei și expresia receptorilor interleukinei 2 de către polipenilfosfați. În același timp, fosprenilul a stimulat activitatea naturală a celulelor ucigașe și producția timpurie de TNF-α (Pronin și colab., 2002).

Datorită participării la biosinteza glicanului și a glicozilării proteinelor N-legate, polifenil fosfații și dolichil fosfatul sunt regulatori importanți ai proliferării celulare. S-a demonstrat că rata sintezei de dolichil fosfat și glicoproteine este legată de rata de creștere a celulelor ovariene de hamster chinezesc și a diviziunii celulare (Hartley și Imperiali, 2012; Swiezewska și Danikiewicz, 2005). Mai mult, studiile au confirmat că fosfatul de dolichil este un substrat care limitează rata în glicozilarea legată de N și, prin urmare, este un factor cheie în dezvoltarea celulară (Hartley și Imperiali, 2012; Swiezewska și Danikiewicz, 2005). Inhibarea biosintezei poliizoprenolului a dus la gastrulare anormală, corelată cu incapacitatea celulei de a produce glicoproteine. Adăugarea de dolichol exogen a permis o gastrulare normală, sugerând că fosfatul de dolichil este un reactiv limitativ pentru glicozilarea N a proteinelor și transformările celulare ulterioare (Hartley & Imperiali, 2012).

Ipotezăm că spectrul activității biologice a poliprenolilor poate avea un interes semnificativ în tratamentul sclerozei multiple (SM), o tulburare cronică inflamatorie demielinizantă și neurodegenerativă. În plus față de terapiile tradiționale anti-inflamatorii ale MS, utilizarea medicinei pe bază de plante complementare și alternative a câștigat o atenție substanțială în ultimii ani ca modalitate de a atenua deficitul neurologic și de a spori neuroprotecția (Mojaverrostami, Bojnordi, Ghasemi - Kasman, Ebrahimzadeh și Hamidabadi, 2018; Zarshenas, Ansari, Dadbakhsh și Mohammadi, 2018). Căutarea de noi agenți care ar putea permite refacerea mielinei deteriorate și prevenirea neurodegenerării este de o importanță crucială pentru progresele ulterioare în tratamentul acestei afecțiuni. Având în vedere efectul poliprenolilor în diferite condiții neurologice și cognitive demonstrate la modelele animale și la oameni și faptul că toxicitatea poliprenolilor puri este practic absentă (Wang, Yuan, Li, Zhang și Ye, 2015), aceste substanțe pot fi de interes pentru testarea preclinică la modelele animale de SM.

2. MATERIALE ȘI METODE

2.1 Animale

2.2 Substanțe

Demielinizarea a fost indusă la șoareci cu cuprizonă (bis (ciclohexanonă) oxaldihidrazonă, Sigma-Aldrich, SUA). Polipenoli de calitate farmaceutică (cel puțin 95% polipenoli sau alcooli izoprenoidi cu lanț lung, inclusiv opt până la 18 reziduuri de izopren) au fost izolați din verdeața verde a Picea abies (L.) Carst așa cum a fost descris anterior (Fedotova și colab., 2012) și furnizat ca formă farmaceutică înregistrată (Ropren®, Prenolica Limited, Melbourne, Australia). Vehiculul petrolier utilizat în acest studiu a fost ulei de măsline rafinat 100% (F.lli Ruata S.p.A., Italia).

2.3 Proiectare experimentală

2.4 Testarea în câmp deschis

Cu două zile înainte de eutanasie, toți șoarecii au fost testați într-un câmp deschis, constând dintr-o cameră de 50 × 50 - cm 2 căptușită cu 25 (5 × 5) pătrate înconjurate de pereți înalți de 40 cm. Următorii parametri ai comportamentului animalului au fost numărați pe parcursul a 5 minute de testare: (a) activitate locomotorie ca număr de pătrate încrucișate, (b) activitate verticală ca număr de creșteri, (c) activitate de îngrijire ca număr de acte de îngrijire complete și (d) numărul total de defecții și micțiuni, care a fost considerat un indicator al comportamentului asemănător anxietății.

2.5 Imunofluorescența

Diapozitivele au fost acoperite cu mediu de montare cu DAPI (4 ′, 6 - diamidino - 2 - fenilindol, culoare albastră, contracolor nuclear). De la fiecare animal, s-au obținut secțiuni atât ale emisferelor stângi cât și ale celei drepte. Fotografia a fost realizată folosind un microscop Axio Imager Z2 (Carl Zeiss, Germania) și software-ul AxioVision 4.8 (Carl Zeiss) cu un modul MozaiX, care permite crearea de imagini ale întregului creier prin îmbinarea unor imagini mai mici. Au fost stabiliți parametri identici de imagine pentru toate secțiunile fotografiate. În plus, secțiunile colorate cu NG2 au fost fotografiate folosind un microscop confocal cu laser LSM 780 OZN (Carl Zeiss).

2.6 Prelucrarea imaginilor

Analiza imaginii a fost efectuată utilizând software-ul ImageJ. Regiunile de interes (ROI) de dimensiune standard au fost plasate manual pe imaginile MBP în părțile centrale și distale ale corpului calos (100 × 200 μm 2), cortexul motor (200 × 200 μm 2), centrul putamenului caudat (200 × 200 μm 2), iar hipocampul (200 × 200 μm 2). Densitatea mielinei pe imaginile MBP a fost cuantificată în structurile de mai sus prin măsurarea intensității medii în ROI-urile corespunzătoare. Intensitățile medii de la fiecare structură au fost calculate în medie pe ROI și pe fotografii pentru fiecare animal. În plus, MBP a fost cuantificat din secțiuni colorate utilizând aceleași ROI și metoda de prag Otsu în implementarea ImageJ. Procentul din suprafața totală a obiectelor detectate a fost utilizat ca măsură surogat a densității MBP (Ercan și colab., 2017).