Epigalokatechín-3-gallát zlepšil akumuláciu železa a apoptózu a podporil neuronálnu regeneráciu a pamäť/kognitívne funkcie v hippocampe vyvolané vystavením chronickému prostrediu hypoxie vo vysokých nadmorských výškach

Abstraktné

Naším cieľom bolo preskúmať ochranné účinky a potenciálny liečebný mechanizmus epigalokatechín{0}}galátu (EGCG) na zvieracom modeli chronickej expozície v prirodzenom prostredí hypoxie vo vysokých nadmorských výškach (HAH). Zmeny správania boli hodnotené Morrisovým testom vo vodnom bludisku. Akumulácia železa v hipokampe bola detegovaná pomocou DAB-enhanced Perlovho farbenia, MRI, qPCR a kolorimetrie. Oxidačný stres (malondialdehyd, MDA), apoptóza (kaspáza-3) a neurálna regenerácia (mozgový neurotrofický faktor, BDNF) sa detegovali pomocou ELISA a western blottingu. Neurónové ultraštrukturálne zmeny boli hodnotené transmisnou elektrónovou mikroskopiou (TEM).

Vzťah medzi apoptózou a pamäťou bol vždy jednou z horúcich tém neurovedcov. Apoptóza označuje proces riadenej bunkovej smrti prostredníctvom série vnútorných regulačných mechanizmov. Za normálnych okolností apoptóza buniek nespôsobuje ľudskému telu žiadne škody, ale pomáha udržiavať dobré zdravie. Avšak za určitých patologických stavov môže nekontrolovaná apoptóza viesť k výskytu rôznych chorôb.

Zároveň sa tiež ukázalo, že pamäť úzko súvisí s apoptózou buniek. Niektoré štúdie naznačujú, že vhodná apoptóza hrá dôležitú úlohu pri tvorbe a konsolidácii pamäte. Tento vzťah sa riadi jednoduchým pravidlom: niektoré nepotrebné alebo exspirované neuróny sa vyčistia apoptózou, čím sa vytvorí viac priestoru a zdrojov na tvorbu nových neurónov a ukladanie pamäte. Okrem toho môže vhodná apoptóza tiež chrániť neuróny pred poškodením elimináciou toxických proteínov v neurónoch.

Ak však dôjde k nadmernej alebo nedostatočnej apoptóze, ovplyvní to normálne fungovanie pamäte. Nadmerná apoptóza môže viesť k nadmernej strate neurónov, čo vedie k strate pamäti. Na druhej strane, ak nie je dostatok apoptózy na vyčistenie nepotrebných neurónov a buniek, tieto bunky spotrebujú príliš obmedzený priestor a zdroje, čo môže tiež viesť k poklesu pamäte. Preto je potrebné vyhnúť sa nadmernej alebo nedostatočnej apoptóze pri zachovaní normálneho stupňa apoptózy.

Apoptóza je zložitý biologický proces s mnohými ovplyvňujúcimi faktormi. Zatiaľ čo vzťah k pamäti nie je úplne pochopený, tento jav nám umožňuje hlbšie porozumieť nervovej sústave a otvára nové cesty na zlepšenie pamäti. Stručne povedané, zvládnutie vhodnej apoptózy je rozhodujúce pre zdravie pamäte. Je vidieť, že si musíme zlepšiť pamäť. Cistanche deserticola môže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche deserticola je tradičný čínsky liečivý materiál s mnohými jedinečnými účinkami, z ktorých jedným je zlepšenie pamäte. Účinnosť mletého mäsa spočíva v rôznych aktívnych zložkách, ktoré obsahuje, vrátane kyselín, polysacharidov, flavonoidov atď. Tieto zložky môžu podporovať zdravie mozgu rôznymi spôsobmi.

Kliknite na vedieť spôsoby, ako zlepšiť funkciu mozgu

Výsledky ukázali, že výkonnosť učenia a pamäte potkanov sa znížila, keď boli vystavené prostrediu HAH. Po ňom nasledovala akumulácia železa, dysfunkčný metabolizmus železa, znížený BDNF a zvýšená regulácia MDA a kaspázy-3. TEM potvrdil ultraštrukturálne zmeny v neurónoch a mitochondriách. EGCG znížilo kognitívne poškodenie vyvolané HAH, ukladanie železa, oxidačný stres a apoptózu a podporilo regeneráciu neurónov proti chronickému poškodeniu nervov sprostredkovanému HAH.

Kľúčové slová
Vysoká nadmorská výška · Hypoxia · Kvantitatívne mapovanie citlivosti · Akumulácia železa · Medikamentózna intervencia.

Úvod
Ľudské aktivity v oblastiach s vysokou nadmorskou výškou (viac ako 3000 m) sa v poslednom čase výrazne zvýšili [1]. Spomedzi 140 miliónov ľudí na celom svete, ktorí trvale žijú vo vysokých nadmorských výškach [2, 3] a iní kvôli turistike alebo bráneniu hraníc, je 5–10 % ohrozených rozvojom chronickej horskej choroby, ktorá sa vyznačuje nadmernou erytrocytózou a ťažkou hypoxémiou [4, 5]. . Mozog ako jeden z orgánov s najväčšou spotrebou kyslíka je citlivý na hypoxiu [6]. Okrem toho hypoxia vo vysokej nadmorskej výške (HAH) vážne narúša štrukturálnu integritu hlavných neurónov a mitochondriálnu morfológiu v hipokampe [7]. Symptómy vyvolané chronickým vystavením prostrediu HAH zahŕňajú bolesť hlavy, závraty, poruchy spánku, únavu a nedostatok mentálnej koncentrácie [5, 8, 9]. Okrem toho môže HAH spustiť aj neurokognitívne dysfunkcie, ako je priestorové učenie, pamäť a nálada [10]. Liečba neurálnych poranení vyvolaných HAH sa tak stala stredobodom pozornosti v oblasti vysokohorskej medicíny [11, 12].

Je veľmi dôležité nájsť vhodné formulácie na prevenciu poranenia mozgu vyvolaného HAH. Listy zeleného čaju obsahujú (−)-epigalokatechín-3-galát (EGCG) (50–60 %), (−)-epigalokatechín (EGC) (15–20 %), (−)-epikatechín-3- galát (EKG) (10–15 %) a (−)-epikatechín (EC) (5–10 %) [13, 14]. EGCG, ktorý je údajne viac zastúpený v listoch zeleného čaju (7,1 g na 100 g) ako v čaji oolong (3,4 g na 100 g) a listoch čierneho čaju (1,1 g na 100 g) [15], má vďaka silným antioxidačným vlastnostiam na osem hydroxylových skupín a dve trifenolové skupiny vo svojej základnej štruktúre [16, 17]. Okrem toho sa v štúdiách na zvieratách preukázalo, že je schopný prekonať hematoencefalickú bariéru a dostať sa do mozgového parenchýmu [18, 19]. Existuje niekoľko správ o neuroprotektívnych mechanizmoch EGCG, ako sú vlastnosti chelatácie kovov, potlačenie oxidačného stresu, zápal, apoptóza a zrýchlenie regenerácie nervov [20–22]. Zhang a kol. preskúmali účinok EGCG na mnohé choroby a poukázali na to, že EGCG chránilo neurónové bunky indukciou autofágie. Tiež zhrnuli, že protizápalové a antioxidačné vlastnosti EGCG boli životne dôležité pre jeho ochrannú úlohu pri ochoreniach centrálneho nervového systému [23].

Len málo štúdií však uvádza neuroprotektívny účinok EGCG proti chronickému neurálnemu poškodeniu sprostredkovanému HAH. Na vyplnenie tejto medzery sme v tejto štúdii vytvorili potkaní model chronickej expozície prirodzenému prostrediu HAH v snahe overiť potenciálny mechanizmus liečby EGCG. Okrem toho sme na kvantifikáciu obsahu železa v mozgu použili kvantitatívne mapovanie citlivosti (QSM) pomocou gradientovo-echo MRI pri 7 T, ktoré môže prekonať nelokálny účinok magnetického poľa a poskytnúť kontrastný mechanizmus pre tkanivá in vivo [24].
Materiály a metódy

Zvieratá

Celkovo 120 samcov potkanov Sprague-Dawley s hmotnosťou 130 – 150 g bolo získaných od Chengdu Dashuo Laboratory Animal Co., Ltd. Boli chovaní vo zvernici pri teplote 18 – 22 stupňov v 12-hodinovom cykle svetlo/tma s jedlom a vodou. poskytnuté ad libitum. Všetky postupy vykonávané na zvieratách boli schválené Výborom pre starostlivosť o zvieratá a ich použitie v nemocnici West China Hospital.

Študovať dizajn

Potkany boli randomizované a rozdelené do štyroch skupín. Potkany v skupine s hypoxiou a v skupine h-EGCG boli kŕmené a umiestnené v Yushu v Číne v nadmorskej výške 4500 m. Potkany v skupine s normálnou nadmorskou výškou (skupina n) a skupine n-EGCG boli kŕmené v Chengdu v Číne v nadmorskej výške 500 m. Tieto krysy dostávali normálnu stravu počas jedného mesiaca, po ktorej nasledovali rôzne liečby. (1) Skupina s hypoxiou: potkanom bol každý deň intraperitoneálne podávaný fyziologický roztok (0,9 %) počas jedného mesiaca. (2) Skupina h-EGCG: potkanom sa každý deň intraperitoneálne injektovalo 50 mg/kg EGCG (čistota, 98 %; Cas, 989-51-5; Sigma-Aldrich; skladované pri 4 stupňoch) počas jedného mesiaca. (3) n skupina: potkanom bol každý deň intraperitoneálne podávaný fyziologický roztok (0,9 %) počas jedného mesiaca. (4) Skupina n-EGCG: potkanom sa každý deň intraperitoneálne podávalo 50 mg/kg EGCG počas jedného mesiaca.

EGCG (5 mg/ml) sa rozpustilo vo vode v pomere 1:1. Objem, ktorý bol injikovaný potkanom, bol určený hmotnosťou potkanov, ktorá dosiahla konečné injekčné množstvo 50 mg/kg. Po tomto ošetrení sa niektoré potkany použili na test vo vodnom bludisku Morris (n=10 pre každú skupinu) a analýzu MRI mozgu (n=10 pre každú skupinu). Niektoré ďalšie potkany boli usmrtené a mozgové tkanivá boli odobraté na DAB-enhanced Perlsovo farbenie (n=3 pre každú skupinu), pre Western blotting, biochemické hodnotenia a testy qPCR (n=6 pre každú skupinu) a test transmisným elektrónovým mikroskopom (n=1 pre každú skupinu).

Behaviorálny experiment

Morrisovo vodné bludisko (MWM) sa uskutočnilo tak, ako bolo opísané vyššie, aby sa analyzovalo učenie a pamäť potkanov [25], bolo uskutočnené na rovnakom mieste, kde boli potkany umiestnené. MWM pozostával z okrúhleho oceľového bazéna (priemer 160 cm, výška 60 cm a hĺbka 31 cm) naplnený vodou do výšky 1 cm nad vrcholom plošiny (priemer 10 cm a hĺbka 30 cm ). Teplota vody sa udržiavala na 22 ± 2 stupňoch a zakalila sa brilantným čiernym atramentom. Plošina bola upevnená v jednom zo štyroch kvadrantov zriadených počas školenia počas štyroch po sebe nasledujúcich dní. Pokus sa skončil, keď potkany dosiahli plošinu. Zaznamenala sa úniková latencia. Ak sa potkanom nepodarilo dosiahnuť plošinu do 60 s, boli potom manuálne navedené na plošinu a nechali sa na nej zostať 15 sekúnd. Na piaty deň, po odstránení plošiny, potkany vstúpili do kvadrantu opačného k kvadrantu pôvodnej plošiny. Ďalej bol zaznamenaný počet prechodov nástupišťa a pohybových ciest do 60 sekúnd.

Protokol MRI

QSM bola hodnotená pomocou MRI, čo bolo uvedené v predchádzajúcej štúdii [26]. MRI bola vykonaná na skeneri 7 Tesla (BioSpec 70/30, Bruker, Nemecko). Pre QSM sa použila trojrozmerná (3D) sekvencia multi-echo gradientom vyvolaná echo (GRE). Experimentálne parametre boli nastavené nasledovne: čas opakovania (TR)=60 ms, uhol fip=15 stupeň, hrúbka rezu=23 mm, veľkosť akvizičnej matice=256×256, pole záber (FOV)=32 mm×32 mm, čas ozveny prvej ozveny (TE1)=5 ms, rozostup ozveny (ΔTE)=5,77 ms, počet ozveny{{19 }} a šírku pásma=50 kHz. Obrazy magnitúdy aj fázy boli uložené na rekonštrukciu QSM. V algoritmoch mapovania QSM vykonaných s MATLAB R2014a (The Math Works, Natick, MA) boli tri kroky, rozbalenie zabalenej fázy, odstránenie poľa pozadia a generovanie máp citlivosti z tkanivového poľa.

Príprava tkaniva

Potkanom v každej skupine sa intraperitoneálne podával 10 % chloralhydrát na hlbokú anestéziu (1,5 mg/kg) a potom sa transkardiálne perfundovali ľadovo studeným fyziologickým roztokom (približne 30 minút) peristaltickou pumpou (BT100-2 J, Longer Pump, Šanghaj, Čína). Na Perlsovo farbenie zosilnené DAB boli mozgy vyrezané a následne fixované v 2,5% paraformaldehyde cez noc pri 4 stupňoch. Nasledujúci deň sa z hipokampu odobrali koronálne rezy na zafarbenie. Pre iné stanovenia okrem imunohistochémie sa hipokampus rýchlo stiahol na ľade a skladoval pri 80 °C.

DAB Enhanced Perls' Stained

Na detekciu bunkovej akumulácie železa sa použilo DAB-enhanced Perlsovo farbenie [27]. Rezy mozgového tkaniva boli ponorené do destilovanej vody na 3 minúty a potom inkubované s čerstvo pripraveným Perlsovým roztokom (2 % ferokyanid draselný/2 % kyselina chlorovodíková) počas 3 0 min, po čom nasledoval fyziologický roztok pufrovaný fosfátmi (PBS) umýva. Aktivita endogénnej peroxidázy bola blokovaná 0,3% roztokom peroxidu vodíka v metanole počas 15 minút, po čom nasledovali 3 premytia v PBS. Signály boli vyvinuté inkubáciou počas 3 minút v 3, 3-diaminobenzidíne (DAB) a hematoxylíne (Sigma-Aldrich) sa použili na kontrastné farbenie.

Biochemické hodnotenia

Hipokampus sa izoloval a rovnomerne premiešaval, aby sa získal 10 % homogenát, ktorý sa potom 10 minút centrifugoval pri 30,000–40,{4}} otáčkach za minútu, aby sa získal supernatant na odhadnutie železa v hipokampe pomocou kolorimetrickej súpravy (E-BCK139S, Elabscience, Wuhan, Čína) a malondialdehyd (MDA) sa detegovali v supernatante pomocou súpravy ELISA (Elabscience, Wuhan, Čína).

Western blotting

Koncentrácia proteínu bola stanovená pomocou súpravy na stanovenie kyseliny bicinchonínovej (BCA, Biosharp, Beijing, Čína). Proteíny sa oddelili pomocou 12 % SDS-PAGE a potom sa preniesli na polyvinylidénfluoridové (PVDF) membrány. Tie boli blokované počas 2 hodín pri izbovej teplote v 5 % práškovom odstredenom mlieku zriedenom pufrom a potom inkubované s primárnymi protilátkami cez noc pri 4 stupňoch vrátane králičej kaspázy proti štiepeniu-3 (1:1000) , Affinity Biosciences, Jiangsu, Čína), králičí anti-mozgový neurotrofický faktor (BDNF) (1:1000, Affinity Biosciences, Jiangsu, Čína) a králičí anti-aktín (1:5000, Affinity Biosciences, Jiangsu, Čína). Nasledujúci deň sa membrány premyli trikrát s TBST vždy 5 minút a potom sa inkubovali s roztokom kozej anti-králičej sekundárnej protilátky značenej HRP (1:10 000, Servicebio, Wuhan, Čína) počas 1 hodiny a premyli sa trikrát po 5 min.

Kvantitatívna PCR v reálnom čase

Animal Total RNA Isolation Kit (Foregene), 5× All-In-One MasterMix (s AccuRT Genomic DNA Removal kit) (abm) a EvaGreen Express2×qPCR MasterMix-No Dye (abm) boli použité podľa pokynov výrobcov. Špecifické páry primérov boli nasledujúce: Fpn, priamy primér, 5'-CACCACAGGATATGCTTACAC TCAGG-3'; reverzný základný náter, 5ʹ-GAGAACAGACCAGTC CGAACAAGG-3ʹ; b-aktín, priamy primér, 5ʹ-TGTCAC CAACTGGGACGATA-3ʹ; reverzný základný náter: 5ʹ-GGGGTG TTGAAGGTCTCAAA-3ʹ. Hladina Fpn mRNA každej vzorky bola normalizovaná na hladinu b-aktínovej mRNA.

Transmisná elektrónová mikroskopia (TEM)

Hipokampy boli dodatočne fixované v 2,5 % glutaraldehydovej stacionárnej kvapaline elektrónového mikroskopu a potom dehydratované v acetónových roztokoch pri zvyšujúcich sa koncentráciách a vložené do Epox 812. Potom boli rezy zafarbené uranylacetátom a citrátom olovnatým. Ultraštrukturálne snímky v poli CA3 hipokampu boli potom zachytené transmisným elektrónovým mikroskopom (TEM) s JEM-1400-FLASH (JEOL, Tokio, Japonsko).

Štatistické metódy

Údaje sú prezentované ako priemerná štandardná odchýlka (SD). Premenné, ktoré spĺňali podmienky parametrického testu, sa hodnotili pomocou Welchovho t-testu, jednosmernej alebo obojsmernej analýzy rozptylu s opakovaným meraním (ANOVA), po ktorej nasledoval Tukeyho viacnásobný porovnávací test. Premenné, ktoré nespĺňali podmienky parametrického testu, boli hodnotené pomocou Mann-Whitney U testu, Kruskal-Wallisovho testu alebo Welchovej a Brown-Forsytheovej ANOVA. Hodnota P<0.05 was considered statistically significant. Statistical analysis and figures were obtained by GraphPad Prism Version 9.0 (GraphPad Software, CA, USA).

Výsledky

Účinok EGCG na učenie a pamäť u potkanov vystavených chronickej HAH

Na overenie, či má EGCG vplyv na priestorové učenie a pamäťovú výkonnosť potkanov vystavených chronickej HAH, sa uskutočnil test MWM. Ako je znázornené na obrázku 1A, počet prechodov cez platformu skupinou s hypoxiou sa výrazne znížil (P< 0.001, vs. the n group). The treatment of EGCG did not affect the number of crossings of rats in either the normal altitude group (n group vs. n-EGCG group, P>{{0}}.05) alebo skupina HAH (hypoxická skupina vs. skupina h-EGCG, P > 0,05). Ďalej sa vypočítala úniková latencia ako čas, ktorý potkan potreboval na dosiahnutie skrytej plošiny (obr. 1B). Výsledky ukázali, že na druhý až štvrtý deň tréningu sa úniková latencia potkanov v skupine s hypoxiou významne zvýšila (všetky hodnoty P<0.01, vs. the n group). Moreover, the h-EGCG group showed reduced escape latency than that in the hypoxia group (all P values<0.05). Also, the swimming speed and distance in MWM were measured. No significant difference was found among these four groups at different time points (All P values>0.05, Obr. 1C). Potom sme zistili, že rýchlosť plávania potkanov v skupine s hypoxiou sa znížila v porovnaní so skupinou n druhý deň a tretí deň (všetky hodnoty P<0.01, Fig. 1D). Also, the swimming speed of rats in h-EGCG group was higher than that in hypoxia group (all P values<0.05, Fig. 1D).

DAB Enhanced Perls' Stained

Po 8 týždňoch chronickej expozície HAH sa železo významne zvýšilo v oblastiach CA1 a CA3 v hipokampe mozgu v porovnaní so skupinou n (všetky hodnoty P<0.01). After EGCG intervention, iron accumulation in CA3 and CA1 of the hippocampus was reduced compared to that of the hypoxia group (P<0.0001, P<0.001, respectively; Fig. 2).

Zmeny magnetickej citlivosti v hipokampálnych oblastiach

Hodnoty citlivosti v hipokampe sa výrazne zvýšili po expozícii HAH v porovnaní s hodnotami v skupine n (P<0.0001, Fig. 3A). After EGCG intervention, the values decreased compared to those of the hypoxia group (P<0. 0001, Fig. 3A).

Účinky EGCG na hipokampálny oxidačný stres, železo a Fpn
V porovnaní s obsahom skupiny n bol obsah MDA a železa v skupine s hypoxiou zvýšený (P<0.05, Fig. 3B, C). EGCG treatment reduced the levels of MDA and iron, indicating that alleviation of oxidative stress may facilitate EGCG to play a protective role in chronic HAH-induced brain injury in rats. To understand the mechanisms by which brain iron contents were changed by HAH, we further examined the mRNA expression of hippocampal Fpn and found that the Fpn decreased in the hypoxia group and increased in the h-EGCG group (P < 0.01, P < 0.05, respectively, Fig. 3D).

Výsledky Western blotting

Hodnotili sme účinky EGCG na hladiny kaspázy{{0}} a BDNF. Analýza Western blotting (WB) ukázala vyššiu expresiu kaspázy-3 a nižšiu expresiu BDNF v hipokampe v skupine s hypoxiou ako v skupine n (všetky hodnoty P < 0,0001, obr. 4). Okrem toho liečba EGCG znížila hladiny kaspázy-3 a zvýšila hladiny BDNF (všetky hodnoty P<0.0001, Fig. 4).

Neurónové ultraštrukturálne zmeny

Po 2 mesiacoch chronickej expozície HAH sa mitochondrie v hipokampálnej CA3 skupiny s hypoxiou zdurili v dôsledku zmenšenia alebo zlomenia hrebeňa. Okrem toho skupina potkanov s hypoxiou vykazovala kondenzovaný jadrový chromatín, jadrové zmršťovanie, vysoký stupeň opuchu endoplazmatického retikula, zvýšené lyzozómy a zvýšenú hustotu elektrónov. Po liečbe EGCG sa mitochondriálny opuch, rozpúšťanie mitochondriálnych kryštálov a hustota elektrónov výrazne znížili v porovnaní s tými v skupine s hypoxiou (obr. 5).

Diskusia

V tejto štúdii sme zistili, že liečba EGCG podstatne zlepšila schopnosti učenia, pamäte a priestorového prieskumu potkanov skupiny s hypoxiou a zmiernila hipokampálne nervové poškodenie vyvolané chronickou expozíciou prostrediu HAH. Okrem toho sme tiež zistili, že napriek významným zlepšeniam všetkých ukazovateľov po liečbe EGCG sa tieto ukazovatele zriedka vrátili na normálne hladiny hypoxie.

Predchádzajúce štúdie zistili, že EGCG má určité účinky na rôzne typy modelov poškodenia učenia a pamäti [28, 29]. Safar a kol. zistili, že EGCG môže zlepšiť pamäť potkanov liečených morfínom [30]. V súlade s ich výsledkami v našej štúdii sa po každodennom zásahu 50 mg/kg EGCG u potkanov chronicky vystavených HAH zlepšili schopnosti učenia, pamäte a priestorového prieskumu subjektov, čo naznačuje, že EGCG môže zlepšiť poruchy učenia a pamäti pri vysokých nadmorských výškach.

Mnohé štúdie ukázali, že nadprodukcia železa v mozgu má neurotoxický účinok, pretože prispieva k oxidačnému poškodeniu [31]. V tejto štúdii bola akumulácia železa detegovaná pomocou MRI, imunohistochemického farbenia a biochemických hodnotení. Okrem toho, FPN, ako jediný známy multitransmembránový exportný proteín železa v cicavčích bunkách, bol hodnotený pomocou PCR. Hodnoty citlivosti, pozitívne bunky DAB zosilnili Perlsovo farbenie a obsah železa v hipokampe sa zvýšil v skupine s hypoxiou a znížil sa v skupine h-EGCG, zatiaľ čo expresia FPN vykazovala opačný trend. Preto sme dospeli k záveru, že akumulácia železa indukovaná HAH sa môže vyskytnúť prostredníctvom inhibície odtoku železa prostredníctvom zníženia expresie FPN.

MDA je konečným produktom peroxidácie lipidov [32, 33] a môže sa použiť ako indikátor peroxidácie. Predchádzajúce štúdie ukázali, že oxidačný stres sa môže zvyšovať so zvyšujúcou sa nadmorskou výškou [34]. Naša štúdia tiež odhalila, že koncentrácie MDA sa výrazne zvýšili vo vysokých nadmorských výškach. Okrem toho sme analyzovali expresiu kaspázy-3 a BDNF. Kaspáza-3 je najdôležitejším iniciátorom a vykonávateľom terminálnych štiepiacich enzýmov a apoptózy [35], zatiaľ čo BDNF ako neurotrofín, ktorý môže regulovať prežitie a diferenciáciu neurónov, ako aj zvýšiť synaptický prenos [36], podporuje regeneráciu. Lin a kol. uvádzajú, že hypoxia môže zvýšiť hladiny kaspázy-3 a vyvolať apoptózu v hipokampálnych neurónoch [37]. Lee a spol. uviedli, že po 3 minútach globálnej ischémie u gerbila zabránil EGCG smrti hipokampálnych buniek vyvolanej ischémiou [38]. V našej štúdii sme tiež zistili, že EGCG znížilo hladiny proapoptotického proteínu kaspázy-3 a zvýšilo expresiu BDNF.

Mitochondriálne štrukturálne poškodenie a dysfunkcia sú dôležité patologické znaky v mozgu pri hypoxii [39]. V našej štúdii ultraštrukturálne pozorovanie zistilo prítomnosť hlbokého zafarbenia, opuchu mitochondrií a vymiznutia krísty v hipokampálnych neurónoch pod HAH, zatiaľ čo hipokampálne neuróny po liečbe EGCG boli významne chránené pred týmito zraneniami, ako je karyopyknóza. Iwona Zwolak zhrnula, že EGCG môže chrániť pred toxicitou ťažkých kovov zachovaním potenciálu mitochondriálnej membrány a posilnením mitochondriálnych antioxidačných a respiračných funkcií [40]. Máme podozrenie, že tieto mechanizmy môžu byť prítomné aj v ochrannej úlohe EGCG pri vystavení mozgu prostrediu HAH. Záverom možno povedať, že EGCG môže znížiť akumuláciu železa, znížiť hladiny oxidačného stresu a apoptózu a podporiť regeneráciu neurónov, čím sa zlepší poškodenie mozgu potkanov spôsobené chronickým vystavením hypoxii vo vysokých nadmorských výškach. Preto má potenciál slúžiť ako nový liek na liečbu a prevenciu chronickej horskej choroby.

Poďakovanie

Radi by sme vyjadrili našu úprimnú vďaku Core Facilities of West China Hospital, Sichuan University, Chengdu, Čína, za poskytnutie zariadení a pomoci, ako je test na otvorenom poli a Morrisov test vo vodnom bludisku použité v tejto štúdii.

Autorské príspevky

CC a HC navrhli, navrhli a vykonali túto štúdiu; CC spracovala údaje a vypracovala rukopis; JC upravil rukopis; BL, BH, YW, DZ a YQ asistovali pri vykonávaní experimentov a FG bola zodpovedná za všetky procesy.

Financovanie

Túto štúdiu podporila Národná nadácia pre prírodné vedy v Číne (č. 81930046, 81771800 a 81829003).

Dostupnosť údajov

Súbory údajov vytvorené počas a/alebo analyzované počas aktuálnej štúdie sú dostupné od príslušného autora na základe primeranej žiadosti.

vyhlásenia

Konflikt záujmov

Autori nemajú žiadne relevantné finančné alebo nefinančné záujmy na zverejnenie.

Etické schválenie

Táto štúdia bola vykonaná v súlade so zásadami Helsinskej deklarácie. Schválenie udelil Experimentálny etický výbor pre zvieratá Západočínskej nemocnice, Sichuan University, Chengdu, Čína.

Otvorený prístup

Tento článok je licencovaný na základe Creative Commons Attribution 4.{1}} Medzinárodná licencia, ktorá povoľuje používanie, zdieľanie, adaptáciu, distribúciu a reprodukciu na akomkoľvek médiu alebo formáte, ak uvediete pôvodného autora (autorov) ) a zdroj, uveďte odkaz na licenciu Creative Commons a uveďte, či boli vykonané zmeny. Obrázky alebo iný materiál tretích strán v tomto článku sú zahrnuté v licencii Creative Commons článku, pokiaľ nie je uvedené inak v úverovom limite k materiálu. Ak materiál nie je zahrnutý v licencii Creative Commons k článku a vaše zamýšľané použitie nie je povolené zákonnými predpismi alebo prekračuje povolené použitie, budete musieť získať povolenie priamo od držiteľa autorských práv.

Referencie

1. Jain V (2016) Potrava pre mozog vo vysokej nadmorskej výške. Adv Neurobiol 12:307–321. https://doi.org/10.1007/978-3-319-28383-8_16

2. Singh LC (2017) Dermatológia vo vysokých nadmorských výškach. Indian J Dermatol 62:59–65. https://doi.org/10.4103/0019-5154.198050

3. Shi J, Wang J, Zhang J, Li X, Tian X, Wang W, Wang P, Li M (2020) Polysacharid extrahovaný z Potentilla anserina L zlepšuje akútne poškodenie mozgu vyvolané hypobarickou hypoxiou u potkanov. Phytother Res 34:2397-2407. https://doi.org/10.1002/ptr.6691

4. Leon-Velarde F, Maggiorini M, Reeves JT, Aldashev A, Asmus I, Bernardi L, Ge RL, Hackett P, Kobayashi T, Moore LG, Penaloza D, Richalet JP, Roach R, Wu T, Vargas E, Zubieta -Castillo G, Zubieta-Calleja G (2005) Vyhlásenie konsenzu o chronických a subakútnych ochoreniach vo vysokých nadmorských výškach. High Alt Med Biol 6:147–157.https://doi.org/10.1089/ham.2005.6.147

5. Villafuerte FC, Corante N (2016) Chronická horská choroba: klinické aspekty, etiológia, manažment a liečba. High Alt Med Biol 17:61–69. https://doi.org/10.1089/ham.2016.0031

6. Germuska M, Chandler HL, Stickland RC, Foster C, Fasano F, Okell TW, Steventon J, Tomassini V, Murphy K, Wise RG (2019) Duálne kalibrované meranie fMRI absolútnej cerebrálnej metabolickej rýchlosti spotreby kyslíka a efektívne difúziou kyslíka. Neuroimage 184:717-728. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2018. 09.035

7. Maiti P, Singh SB, Mallick B, Muthuraju S, Ilavazhagan G (2008) Porucha pamäti vo vysokej nadmorskej výške je spôsobená apoptózou neurónov v hipokampe, kôre a striate. J Chem Neuroanat 36:227– 238. https://doi.org/10.1016/j.jchemneu.2008.07.003

8. Turner CE, Barker-Collo SL, Connell CJ, Gant N (2015) Akútne hypoxické dýchanie plynov vážne zhoršuje kogníciu a učenie sa úloh u ľudí. Physiol Behav 142:104–110. https://doi.org/10. 1016/j.physbeh.2015.02.006

9. McMorris T, Hale BJ, Barwood M, Costello J, Corbett J (2017) Vplyv akútnej hypoxie na kogníciu: systematický prehľad a metaregresná analýza. Neurosci Biobehav Rev 74:225–232.https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2017.01.019

10. Wilson MH, Newman S, Imray CH (2009) Mozgové účinky výstupu do vysokých nadmorských výšok. Lancet Neurol 8:175–191. https://doi. org/10.1016/S1474-4422(09)70014-6

11. Hu S, Shi J, Xiong W, Li W, Fang L, Feng H (2017) Oxiracetam alebo stimulácia fastigial nucleus znižuje kognitívne poškodenie vo vysokej nadmorskej výške. Správanie mozgu 7:e00762. https://doi.org/10.1002/brb3.762

12. Zhang XY, Zhang XJ, Xv J, Jia W, Pu XY, Wang HY, Liang H, Zhuoma L, Lu DX (2018) Crocin zmierňuje akútne kognitívne deficity potkanov vyvolané hypobarickou hypoxiou. Eur J Pharmacol 818:300-305. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2017.10.042

13. Graham HN (1992) Zloženie zeleného čaju, spotreba a chémia polyfenolov. Predchádzajúci Med 21:334–350. https://doi.org/10. 1016/0091-7435(92)90041-f 14. Musial C, Kuban-Jankowska A, Gorska-Ponikowska M (2020) Blahodárne vlastnosti katechínov zeleného čaju. Int J Mol Sci. https://doi.org/10.3390/ijms21051744

15. Eng QY, Thanikachalam PV, Ramamurthy S (2018) Molekulárne chápanie epigalokatechín galátu (EGCG) pri kardiovaskulárnych a metabolických ochoreniach. J Ethnopharmacol 210:296-310.

For more information:1950477648nn@gmail.com