Zlepšenie pamäte esterom kyseliny ferulovej naprieč druhmi

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Cognitive impairments can be devastating for quality of life, and thus, preventing or counteracting them is of great value. To this end, the present study exploits the potential of the plant Rhodiola Rosea and identifies the constituent ferulic acid epicotyl ester [icosyl-(2E)-3-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-prop-2-enoate (FAE-20)] as a memory enhancer. We show that food supplementation with dried root material from R. Rosea dose-dependently improves odor-taste reward associative memory scores in larval Drosophila and prevents the age-related decline of this appetitive memory in adult flies. Task-relevant sensorimotor faculties remain unaltered. From a parallel approach, a list of candidate compounds has been derived, including R. Rosea–derived FAE-20. Here, we show that both R. Rosea–derived FAE-20 and synthetic FAE-20 are effective as memory enhancers in larval Drosophila. Synthetic FAE-20 also partially compensates for age-related memory decline in adult flies, as well as genetically induced early onset loss of memory function in young flies. Furthermore, it increases excitability in mouse hippocampal CA1 neurons, leads to more stable context-shock aversive associative memory in young adult (3-month-old) mice, and increases memory scores in old (>2-ročné) myši. Vzhľadom na tieto účinky a vzhľadom na užitočnosť R. Rosea – rastliny, z ktorej sme objavili FAE-20 – ako zosilňovača pamäte, môžu mať tieto výsledky potenciál pre klinické aplikácie.

ÚVOD

Kedykoľvek je kognitívna funkcia patologicky narušená, existuje zjavná túžba ju napraviť. V tomto kontexte majú rastliny potenciál poskytnúť nám terapeutické látky. Rastlinné zlúčeniny, ktoré sú široko používané a ktoré majú silné účinky na funkciu nervového systému, vrátane morfínu a kodeínu (Papaver somniferum), pseudoefedrínu/efedrínu [rod Ephedra (napr. E. Sinica)], kofeínu [rod Coffea (napr. C arabica a C. canephora)] a nikotín [rod Nicotiana (napr. N. tabacum a N. Rustica)].

Birgit Michels1*†, Hanna Zwaka1,2†‡, Ruth Bartels2†, Oleh Lushchak3†, Katrin Franke4, Thomas Endres5, Markus Fendt6,7, Inseon Song8, May Bakr8, Tuvshinjargal Budragchaa4, Bernhard Westerchmanns9†, DuCls Westerchmanns9† , Stefanie Schreyer2, Annika Lingnau2, Caroline Vahl2, Marike Hilker2, Randolf Menzel2, Thilo Kähne10, Volkmar Leßmann5,7, Alexander Dityatev7,8,11, Ludger Wessjohann4*, Bertram Gerber1,7,12*

1Leibnizov inštitút pre neurobiológiu, oddelenie genetiky učenia a pamäte, Magdeburg, Nemecko.

2Free University Berlin, Inštitút neurobiológie, Berlín, Nemecko.

3Prekarpatská národná univerzita, Katedra biochémie, Ivano Frankivsk, Ukrajina.

4Leibniz Institute of Plant Biochemistry (IPB), Katedra bioorganickej chémie, Halle (Saale), Nemecko.

5Otto von Guericke University, Lekárska fakulta, Magdeburg, Nemecko.

6Otto von Guericke University, Lekárska fakulta, Inštitút pre farmakológiu a toxikológiu, Magdeburg, Nemecko.

7Centrum pre behaviorálne vedy o mozgu (CBBS), Univerzita Otta von Guericke, Magdeburg, Nemecko.

8Nemecké centrum pre neurodegeneratívne choroby (DZNE), Molecular Neuroplasticity Group, Magdeburg, Nemecko.

9Univerzita vo Würzburgu, Biocentrum Am Hubland, Katedra genetiky a neurobiológie, Würzburg, Nemecko.

10Otto von Guericke University, Inštitút experimentálnej internej medicíny, Magdeburg, Nemecko.

11Otto von Guericke University, Lekárska fakulta, Magdeburg, Nemecko. 12Otto von Guericke University, Inštitút biológie, Magdeburg, Nemecko.

Prípravky z koreňa Rhodiola Rosea L., trvácej rastliny čeľade Crassulaceae, ktorá prirodzene rastie vo vyšších nadmorských výškach severnej pologule, ľudia tradične používajú na rôzne údajné účinky, vrátane tých, ktoré pravdepodobne súvisia s funkciou nervového systému. (1–3) [ale pozri (4–6)]. Linné (2) napríklad spomína použitie koreňov R. Rosea v prípadoch zahŕňajúcich „cefalgiu“ a „hystériu“. Súčasné štúdie na ľuďoch (3) a na potkanoch (7) uvádzajú, že extrakt z R. Rosea zvyšujePamäťa/alebo pozornosti [prehľad v (8)] a pôsobí proti farmakologicky vyvolaným deficitom v pre-pulzovej inhibícii u potkanov (9), ako aj únave (3) a miernejším formám depresie u ľudí (3). Doposiaľ však chýbajú komplexné analýzy toho, či niektorá jedna alebo viacero zlúčenín obsiahnutých v koreňovom materiáli R. Rosea alebo jeho extraktoch môže jednotlivo spôsobiť jeden alebo viacero z týchto účinkov alebo spôsobiť predĺženie dĺžky života, ktoré bolo pozorované. v rôznych druhoch kŕmených práškom alebo extraktom R. Rosea (10, 11). To bráni riadnej kontrole kvality, a tým kladie prísne obmedzenia na lekársku a vedeckú užitočnosť R. Rosea a prípravkov z nej odvodených. Ďalej konkrétnePamäťprocesy ovplyvnené R. Rosea alebo jej prípravkami neboli identifikované. Najmä zostáva neznáme, či získavanie pamäte,Pamäťkonsolidácia, prípPamäťvyhľadávanie je vylepšené.

CistanchetubulosazlepšiťPamäť, kliknite sem a získajte vzorku

Aby sa umožnila zrýchlená analýza týchto problémov, táto štúdia využíva tri prípady štúdie hmyzu [larvovú a dospelú Drosophila melanogaster, ako aj včelu medonosnú Apis mellifera (12–15)] ako efektívne a bez placeba modelové systémy na skúmaniePamäť-posilňujúce účinky koreňového materiálu R. Rosea a surových extraktov. Po preukázaní ich účinkov závislých od dávky vPamäťvylepšenia, využívame paralelnú štúdiu, ktorá poskytla zoznam neurobehaviorálne aktívnych kandidátskych zlúčenín vrátane epikotylesteru kyseliny ferulovej [ikozyl-(2E)-3-(4- hydroxy-3-metoxyfenyl) -prop-2-enoát (FAE-20)], purifikovaný z koreňového materiálu R. Rosea. Tu študujeme účinky koreňového materiálu R. Rosea, FAE odvodeného od R. Rosea-20 a, čo je dôležité, syntetického FAE-20 ako samostatnej zlúčeniny. Ukázali sme, že FAE{10}} môže skutočne zlepšiť pamäť u lariev Drosophila a môže čiastočne kompenzovaťPamäťporuchy ako u starých múch, tak aj v prípade geneticky indukovaného skorého nástupu poruchy pamäti u mladých múch. Okrem toho môže zvýšiť excitabilitu buniek hipokampu CA1 a zlepšiť kontextovú pamäť strachu závislú od hipokampu u myší. Vzhľadom na spoločné znaky v mechanizmoch učenia a pamäte naprieč druhmi (13, 16) diskutujeme o potenciáli týchto zistení pre klinické použitie.

VÝSLEDKY

Doplnenie potravy o Rhodiola1 zlepšuje pamäťové skóre lariev Drosophila

Larvy Drosophila sme pestovali buď na štandardnom potravinovom médiu (kontrola), alebo na potravinovom médiu doplnenom rôznymi koncentráciami prášku z koreňov Rhodiola1, aby sme otestovali účinky tohto potravinového doplnku naPamäťvytvorené v klasickej kondičnej paradigme asociatívnej vône a cukru (obr. 1A). Pre najvyššiu koncentráciu Rhodiola1,Pamäťskóre sa takmer strojnásobilo v porovnaní s kontrolou. Tento účinok bol potvrdený dvakrát použitím zjednodušenej verzie paradigmy s jedným zápachom (17) a zavedením širšieho rozsahu koncentrácií (obr. 1, B a C). Spoločne tieto tri nezávislé súbory údajov odhaľujú zvýšenie závislé od koncentráciePamäťdoplnkom stravy Rhodiola1 (obr. 1, A až D a obr. S1). Na rozdiel od toho správanie experimentálne naivných lariev voči cukrovej odmene [fruktóza (FRU)] a voči pachom [n-amylacetát (AM) a 1-oktanol (1OCT)] nebolo ovplyvnené (obr. 2, A do C). Ďalej, doplnenie potravy Rhodiola1 neovplyvnilo správanie lariev voči pachom po tréningovej expozícii len s odmenou alebo po tréningovej expozícii len s pachom (obr. 2, D až G a obr. S2). Dospeli sme k záveru, že potravinový doplnok s Rhodiola1 zlepšuje asociatívnosťPamäťskóre larválnej Drosophila spôsobom závislým od dávky a ponecháva senzorimotorické spracovanie relevantné pre danú úlohu a neasociatívne účinky expozície stimulom nedotknuté.

Komerčne dostupný prípravok Rhodiola nezvyšuje skóre pamäti lariev

Komerčne dostupný je tabletový prípravok obsahujúci extrakt SHR-5 z R. Rosea (tablety "Arctic root", Swedish Herbal Institute). Uvádza sa, že tento extrakt pôsobí proti únave u ľudí (3), je účinný pri liečbe miernej až stredne ťažkej depresie (3, 18) a zvyšuje životnosť a odolnosť voči fyzickému stresu u Caenorhabditis elegans a muchy (10, 11) [pozri tiež (3) pre prehľad]. Preto sme testovali, či potravinový doplnok s mletými tabletami z arktického koreňa ovplyvňuje skóre pamäte. Zistilo sa, že to tak nie je (obr. S3; pre výber koncentrácií pozri Materiály a metódy).

Následný experiment odhalil rozdiel v pamäťovej výkonnosti medzi kontrolnými larvami a larvami chovanými na potrave obsahujúcej vyššie uvedenú tabletu alebo prírastky koreňa Rhodiola z rôznych zdrojov s názvom Rhodiola1 (prístup 1), Rhodiola2 (prístup 2, samostatná šarža Rhodiola1) a Rhodiola3 (dostupnosť 3, základná vzorka rôzneho geografického pôvodu) (obr. S4). Konkrétne potravinový doplnok s Rhodiola1, Rhodiola2 a Rhodiola3 zvýšil pamäťové skóre, rovnako ako koreňový materiál z ďalšieho dodatočného zdroja (prístup 4: Rhodiola4; obr. S1), ale tableta nie. Vykonali sme samostatnú, paralelnú chemickú analýzu a analýzu korelácie bioaktivity zameranú na identifikáciu behaviorálne aktívnych kandidátskych zlúčenín v koreňoch R. Rosea; toto bolo založené na pristúpení, z ktorého sme získali najväčšiu vzorku (Rhodiola4 ). V rámci tejto štúdie sme sa však najprv opýtali, či tieto účinky možno pozorovať aj u mladých a/alebo starších dospelých múch.

Rhodiola4 zlepšuje pamäťové skóre u starších ľudí, ale nie u mladých dospelých

Drosophila Potravinové doplnky s Rhodiola4 nezlepšili pamäťové skóre mladých dospelých Drosophila v paradigme asociatívneho učenia zápach-cukor (obr. 3, A a B). Je však prekvapujúce, že nízke skóre pamäte u dospelých Drosophila vo veku môže byť napravené doplnením potravy s Rhodiola4 (obr. 3C a obr. S5).

Dospeli sme k záveru, že potravinový doplnok s Rhodiolou4 môže kompenzovať pokles pamäti súvisiaci s vekom u dospelých Drosophila. Aby sme zistili, či kŕmenie Rhodiolou môže mať akútne účinky na pamäťovú funkciu, a aby sme rozišli posilňujúci účinok Rhodioly na získavanie pamäte, konsolidáciu pamäte a obnovu pamäte, rozhodli sme sa použiť paradigmu kondicionovania reflexov predĺženia proboscis včely medonosnej, v ktorých možno tieto procesy pohodlne skúmať oddelene (14, 15).

cistanche kulturistika

Kŕmenie Rhodiola4E pred tréningom zlepšuje získavanie pamäte u včiel

Najprv sme sa pýtali, či má Rhodiola akútny vplyv na získavanie pamäte. Aby sme to založili, nakŕmili sme včely deň pred tréningom. Jedna skupina včiel bola kŕmená cukrovým roztokom plus Rhodiola4E, zatiaľ čo druhá skupina dostávala rovnaké množstvo roztoku obyčajného cukru. Na druhý deň boli obe skupiny trénované v piatich pokusoch, pričom ako odmenu spárovali vôňu s obyčajným cukrom (obr. 4A). Skupina predtým kŕmená Rhodiola4E vykazovala štatisticky vyššiu mieru odozvy na podmienený zápach počas akvizície ako kontrolná skupina. Keďže sme mohli vylúčiť účinky Rhodiola4E na senzomotorické spracovanie relevantné pre úlohu, ako je citlivosť na cukor a citlivosť na zápach (obr. 4, B a C), zvýšenie podmienených reakcií odráža zlepšenie získavania pamäte.

Kŕmenie Rhodiola4E po tréningu zlepšuje konsolidáciu pamäte u včiel

Ďalej sme testovali, či akútne kŕmenie na Rhodiola4E ovplyvňuje konsolidáciu pamäte (14, 15). V súčasnej paradigme sa konsolidácia do skorej formy dlhodobej pamäte (eLTM) uskutočňuje až 9 hodín po tréningu (19). Zvieratá boli kŕmené kontrolným roztokom alebo roztokom Rhodiola4E 5 hodín po tréningu (tj počas časového okna konsolidácie pamäte) a nasledujúci deň boli testované na svoju pamäť, kedy bola konsolidácia pamäte do eLTM dokončená. Pamäťové skóre u včiel liečených Rhodiola4E bolo vyššie ako v kontrolnej skupine (obr. 4D a obr. S6), v závislosti od dávky (obr. 4E).

Kŕmenie Rhodiola4E neovplyvňuje získavanie pamäte u včiel

Aby sme zistili, či akútne kŕmenie na Rhodiola4E ovplyvňuje aj získavanie pamäte, posunuli sme kŕmenie Rhodiola4E na 29 hodín po tréningu a testovali sme pamäť na ďalší deň. Toto načasovanie experimentálnych udalostí zabezpečuje, že procesy konsolidácie pamäte boli dokončené, keď boli zvieratá ošetrené 29 hodín po tréningu (19), zatiaľ čo časový interval medzi kŕmením Rhodiola4E a testom zostal konštantný v porovnaní s predchádzajúcim experimentom (tj 19 hodín). Ak by kŕmenie Rhodiola4E načasované týmto spôsobom uľahčilo vyhľadávanie pamäte, malo by sa pozorovať zvýšené skóre. Toto však nebol tento prípad (obr. 4F).

Dospeli sme k záveru, že akútne kŕmenie na Rhodiola4E urýchľuje získavanie pamäte a jej efektívnejšiu konsolidáciu do stabilnej formy, zatiaľ čo získavanie pamäte a senzomotorické schopnosti súvisiace s úlohou zostávajú nezmenené. Doterajšie zistenia v Drosophile a včele nás povzbudili, aby sme sa spýtali, či by sa z Rhodioly dala identifikovať špecifická zlúčenina zlepšujúca pamäť.

Identifikácia epikotylesteru kyseliny ferulovej (FAE-20) ako kandidáta na zlepšenie pamäte

Po získaní veľkej vzorky sušeného koreňového materiálu Rhodiola4 sme najprv testovali surový extrakt na jeho pamäť zlepšujúci účinok, aby sme sa uistili, že funkčné zložky Rhodiola sú extrahovateľné. Doplnenie potravy surovým extraktom z R. rosea (extrakt z Rhodiola) skutočne zlepšilo pamäťové skóre u lariev Drosophila (obr. 5A), čo ukazuje, že rozpustná zložka poskytuje takýto účinok. To nás povzbudilo, aby sme prijali izoláciu riadenú biotestom a prístup reverznej metabolomiky pomocou algoritmov korelácie aktivity (20). Súčasná paradigma potravinového suplementovania si však pre takýto prístup vyžaduje, neprakticky, veľké množstvá extraktu. Hoci v zásade by bola včelia paradigma vhodnou alternatívou šetrnou k zdrojom, usúdili sme, že z dlhodobého hľadiska by bolo výhodou pracovať v geneticky dostupnejšom modelovom systéme. V paralelnej štúdii sme preto vyvinuli alternatívny skríning súvisiaci s pamäťou pre larvu Drosophila, ktorý využíva odmeňujúci účinok Rhodioly a vyžaduje oveľa menej materiálu. Táto obrazovka navrhla zoznam kandidátskych zlúčenín vrátane -sitosterol- -D-glukozidu (BSSG) a epikotylesteru kyseliny ferulovej (FAE-20). V dôsledku toho boli obe zlúčeniny syntetizované, aby sa získal dostatočný a čistý materiál na kauzálne overenie v tomto teste na zlepšenie pamäte. Vzhľadom na to, že potravinový doplnok syntetickým BSSG a jeho derivátmi nemal žiadny vplyv na skóre pamäte lariev (obr. S7), a vzhľadom na to, že sme mali zistili prítomnosť FAE-20 v Rhodiole (obr. S8 a S9), v nasledujúcich experimentoch sme sa zamerali na syntetické FAE{16}}.

Obr. 1. Rhodiola1 zlepšuje pamäť u lariev Drosophila. (A až C) Larvy boli chované v ampulkách s potravou buď s kontrolnou potravou (sivá, kontrola) alebo potravou doplnenou o uvedené koncentrácie koreňa Rhodiola1 (hnedá, Rhodiola1). (A) Larvy prešli diferenciálnym tréningom tak, že jeden z dvoch pachov (AM, čierny oblak; 1OCT, žltý oblak) bol prezentovaný na Petriho miske spolu s cukrovou odmenou [zelená, fruktóza (FRU); v polovici prípadov bola postupnosť tréningu taká, ako je uvedené; v druhej polovici to bolo naopak]. Počas testovania sa merala voľba medzi vôňami. Výkonnostný index (PI) kvantifikuje asociatívnu pamäť ako rozdiel v testovacom správaní medzi recipročne vyškolenými skupinami lariev, čo ukazuje, že Rhodiola1 v závislosti od dávky zvyšuje skóre pamäte. n=15, 12, 12 a 11. (B) Rovnako ako v (A), čo ukazuje, že Rhodiola1 v závislosti od dávky zvyšuje skóre pamäte aj v nediferenciálnej verzii paradigmy. n=11, 11, 11 a 11. (C) Ako v (B), testovanie nižších hladín koncentrácie Rhodiola1. n=15, 15, 13 a 11. (D) Súhrn založený na mediáne PI s použitím Rhodiola1 (A až C) a Rhodiola4 (obr. S1), normalizovaný na medián príslušnej kontroly. Krabicové grafy predstavujú medián ako strednú čiaru, pričom 25. a 75. kvantil predstavuje ohraničenie rámčeka a 1. {{30}}}. a 90. kvantil predstavuje fúzy. "b" označuje štatisticky významný rozdiel od kontroly ("a") v Bonferroniho korigovaných U testoch (P < 0,05/3),="" ktorým="" predchádza="" kruskal-wallisov="" test="" (p="">< 0,05).="" údaje="" sú="" zdokumentované="" v="" dátovom="" súbore="">

Obr. 2. Rhodiola1 neovplyvňuje senzomotorické schopnosti súvisiace s úlohou. Larvy chované v liekovkách s potravou buď s kontrolnou potravou alebo potravou doplnenou o indikovanú koncentráciu koreňa Rhodiola1, vykonávali uvedené úlohy. Tieto úlohy testujú senzomotorické schopnosti relevantné pre experimenty s učením sa odmeny vôňou znázornené na obr. 1. V žiadnom prípade nemala Rhodiola1 vplyv na výkon. (AtoC) Preferencia experimentálne naivných lariev voči cukrovej odmene [A: FRU, zelená (n=17, 17, 17 a 17)] a voči pachom [B; AM, čierny oblak (n=12, 12, 12 a 12); C: 1 OCT, žltý oblak (n=12, 12, 28 a 12)]. (D až G) Preferencia zápachu po vystavení odmene stimulu podobnému tréningu, ale vynechanie pachov [D a E, testovanie preferencií pre AM (n=12, 12, 12 a 12) a 1OCT (n { {26}}, 12, 12 a 12), v tomto poradí] alebo pachom, ale vynechaním odmeny [F a G, testovanie preferencií pre AM (n {{30}}, 11, 12, a 12) a 1OCT (n=12, 12, 12 a 12), v tomto poradí]. V polovici prípadov bola postupnosť skúšok expozície taká, ako je uvedené; v druhej polovici to bolo naopak. Na obr. S2, sú zobrazené preferencie zápachu po vystavení iba jednému z pachov. ns označuje P > 0,05 (Kruskal-Wallisov test). Ďalšie podrobnosti ako na obr. 1. Dáta sú zdokumentované v dátovom súbore S1.

Obr. 3. Rhodiola4 kompenzuje pokles pamäte závislý od veku. (A až C) Muchy chované do 1 alebo 15 dní po vyliahnutí v ampulkách s potravou buď s kontrolnou potravou alebo s potravou doplnenou koreňom Rhodiola4, prešli rozdielnym tréningom tak, že jeden z dvoch pachov [čierne a žlté oblaky; v polovici prípadov benzaldehyd (BA); v druhej polovici bol 3-oktanol (3OCT)] prezentovaný s cukrovou odmenou [zelená; sacharóza (SUC)] a druhý zápach bol prezentovaný bez odmeny (v polovici prípadov bola postupnosť tréningu taká, ako je uvedené, v druhej polovici to bolo naopak). Počas testu sa merala voľba medzi vôňami. PI kvantifikuje asociatívnu pamäť ako rozdiel v testovacom správaní medzi recipročne trénovanými skupinami múch. Rhodiola4 necháva skóre pamäti u mladých múch nedotknuté (B; n=24 a 46), ale kompenzuje pokles skóre pamäti u starších múch (C; n=23 a 22). ns označuje P > 0.{15}}5 (U test). b označuje štatisticky významný rozdiel od kontroly (a) v U teste (P < 0,05).="" ďalšie="" podrobnosti="" ako="" na="" obr.="" 1.="" dáta="" sú="" zdokumentované="" v="" dátovom="" súbore="">

FAE-20 ako prostriedok na zlepšenie pamäte u Drosophila

Larvy Drosophila boli chované buď na kontrolnom potravinovom médiu alebo potravinovom médiu doplnenom rôznymi koncentráciami syntetického FAE{{0}}. Posledne menovaný zlepšil skóre pamäte spôsobom závislým od dávky. Skóre pamäte sa zdvojnásobilo pri 0,71 mM koncentrácii FAE-20, zatiaľ čo 10-násobne nižšie alebo 10-násobne vyššie koncentrácie FAE-20 nemali žiadny štatisticky významný účinok (obr. 5B). Podobná závislosť od dávky bola pozorovaná skôr pri použití surového extraktu Rhodiola a Rhodiola4E (obr. 4E a 5A). Účinok doplnkov stravy R. Rosea na dĺžku života drozofily tiež sleduje optimálnu funkciu (11).

Ďalšou otázkou bolo, či by nielen FAE-20, ale aj štrukturálne príbuzné a prirodzene sa vyskytujúce deriváty zlepšili skóre pamäte u lariev Drosophila (obr. 5C). Larvy boli chované buď na kontrolnom krmive alebo na krmive doplnenom o FAE-20, hexadecyl-(2E)-3-(4-hydroxy-3-metoxyfenyl)-prop-2- enoát (FAE-16), dodecyl-(2E)-3-(4-hydroxy-3-metoxyfenyl)-prop-2-}enoát (FAE-12) ,oktyl-(2E)-3-(4-hydroxy-3-metoxyfenyl)-prop-2-}enoát (FAE-8),cozy-(2E){{29 }}(4-hydroxyfenyl)-prop-2-}enoát (4-OH-CAE-20), alebo epikotylester kyseliny 7,8-dihydroferulovej (DH- FAE-20). Výsledky potvrdzujú, že kŕmenie FAE-20 vedie k vyššiemu skóre pamäte ako u kontrol a naznačujú, že látky s kratšou dĺžkou alkylového reťazca (FAE-16, FAE-12 a FAE{{44} }}) nemajú štatisticky významný vplyv. Okrem toho potravinový doplnok s látkami podobnými FAE-20, ale bez metoxy skupiny FAE (4-OH-CAE-20) alebo látkami s hydrogenovanou dvojitou väzbou (DH-FAE{{ 50}}) nemal žiadny merateľný vplyv na skóre pamäte. Potravinové doplnky s FAE-20 ponecháva skóre pamäti mladých dospelých múch nezmenené (obr. 6, A a B), ale čiastočne kompenzuje pokles pamäti súvisiaci s vekom (obr. 6C). Na rozdiel od toho správanie experimentálne naivných múch voči pachom BA a 3OCT (obr. 6D) a voči cukrovej odmene (obr. 6E) nebolo ovplyvnené doplnkom stravy FAE-20.

Predbežný proteomický prístup naznačil, že potravinový doplnok s Rhodiolou4 znižuje hladiny proteínu aktívnej zóny Bruchpilot u dospelých Drosophila (BRP, kódovaný génom brp). Zistili sme, že je to zaujímavé, pretože u Drosophila sa uvádza, že expresia BRP sa zvyšuje s vekom a zistilo sa, že zvýšená regulácia proteínu BRP u mladých múch vyvoláva predčasné poškodenie funkcie pamäte v averzívnom vzdelávacom paradigme (21). To vyvolalo otázku, či v porovnaní so základným stavom s dvoma genómovými kópiami génu brp (2×BRP, základná línia) sa u mladých múch so štyrmi genómovými kópiami génu brp ustanoví skorý nástup stavu vysokej expresie BRP gén (4×BRP, „kontrola“) (21) by viedol k skorému poklesu skóre pamäte aj v našej apetitívnej paradigme. Zistilo sa, že je to skutočne tak na úrovni správania (obr. 6F; 2xBRP, základná línia verzus 4xBRP, kontrola). Potravinové doplnky s FAE-20 u 4×BRP mušiek (4×BRP, FAE-20) boli schopné čiastočne kompenzovať tento geneticky vyvolaný „patologický“ stav.

Obr. 4. Rhodiola4E zlepšuje získavanie a konsolidáciu včiel, nie však získavanie. (A) Včely boli kŕmené cukrovým roztokom plus extraktom Rhodiola4E (hnedý) alebo cukrovým roztokom (sivý, kontrola). Nasledujúci deň sa včely podrobili klasickému kondicionovaniu reakcie predĺženia proboscis (PER) prostredníctvom párových prezentácií odmeny za zápach. Miera akvizície pre PER smerom k zápachu je vyššia po kŕmení Rhodiola4E [logistická regresia: c2(1)=13.33, P=0.00026; n=73 a 117]. (B a C) Kŕmenie Rhodiola4E neovplyvňuje ani citlivosť na cukor [B; jednosmerná analýza rozptylu (ANOVA), P > 0,05; n=49, 51, 47 a 45] ani citlivosť na zápach [C; logistická regresia: c2(1)=0.01, P=0.98; n=157 a 114). (D) Keď boli včely kŕmené Rhodiola4E počas konsolidácie pamäte, úrovne PER počas testovania boli vyššie ako v kontrolách [logistická regresia: c2(1)=8.50, P=0.0036; n=129 a 130]. Zobrazené údaje zahŕňajú údaje z experimentov v (E) a obr. S6. (E) Rovnako ako v (D), čo ukazuje, že pamäť sa zlepšuje v súlade s koncentráciou Rhodiola4E. Pamäť včiel kŕmených 1 percentom Rhodiola4E sa líši od kontroly [logistická regresia: c2(1)=16.08, P=0.00006; n=44, 46, 47 a 46]. (F) Rhodiola4E nemá žiadny vplyv na obnovu pamäte, keď sa kŕmi v rovnakom čase pred testom ako v (D) a (E), ale robí to v čase po tréningu, keď je konsolidácia pamäte už ukončená. Miera PER sa nelíšila pre včely, ktoré boli neskôr kŕmené Rhodiola4E oproti kontrole [logistická regresia: c2(1)=0.01, P=0.92; n=59 a 55]. *P < 0,05.="" stĺpce="" označujú="" intervaly="" spoľahlivosti.="" údaje="" sú="" zdokumentované="" v="" dátovom="" súbore="">

Obr. 5. Surový extrakt z Rhodiola a FAE-20 zlepšujú pamäť u lariev Drosophila. (A a B) Rovnako ako na obrázku 1B, potravinový doplnok so surovým extraktom z Rhodiola (A; hnedý) alebo s epikotylesterom FA (B; FAE-20, modrý) zlepšuje pamäť lariev Drosophila v závislosti od dávky spôsobom. Podobne ako v prípade konsolidácie pamäte u včiel (obr. 4E), ako pre surový extrakt z Rhodiola, tak aj pre FAE-20, sme pozorovali zlepšenie pamäte pri stredných koncentráciách. b označuje štatisticky významný rozdiel od kontroly (a) v Bonferroniho korigovaných U testoch [A: P < 0.{14}}5/2="" (n="33," 34="" a="" 27);="" b:="" p="">< 0.05/3="" (n="17," 16,="" 19="" a="" 18)]="" predchádzali="" kruskal-wallisove="" testy="" (p="">< 0,05).="" (c)="" ako="" je="" uvedené="" vyššie,="" pre="" potravinové="" doplnky="" s="" fae-20="" alebo="" uvedenými="" derivátmi="" fae-20.="" z="" testovaných="" zlúčenín="" iba="" fae-20="" vedie="" k="" zlepšenému="" skóre="" pamäte="" v="" porovnaní="" s="" kontrolou="" (p="0.007)," čo="" replikuje="" výsledky="" z="" (b).="" "b"="" označuje="" štatisticky="" významný="" rozdiel="" od="" kontroly="" ("a")="" v="" bonferroniho="" korigovaných="" u="" testoch="" [p="">< 0,05/6="" (n="35," 35,="" 35,="" 35,="" 35="" a="" 35)],="" pred="" ktorými="" kruskal="" wallisov="" test="" (p="0.055)." sivé="" tieňovanie="" označuje="" hodnoty="" medzi="" 25.="" a="" 75.="" kvantilom="" kontrolných="" pi="" skóre.="" ďalšie="" podrobnosti="" ako="" na="" obr.="" 1.="" dáta="" sú="" zdokumentované="" v="" dátovom="" súbore="">

Obr. 6. FAE-20 zlepšuje pamäť u starých múch a upravuje hladiny proteínu BRP. (A až C) Ako na obr. 3, potravinový doplnok s FAE-20 (modrý) ponecháva skóre pamäti u mladých múch nedotknuté (B; n=24 a 28), no čiastočne kompenzuje zhoršenie pamäti staré muchy (C; n=29 a 28). ns a b označujú P > 0.{{10}}5 a P < 0.05="" v="" u="" testoch="" oproti="" kontrole="" (a).="" (d="" a="" e)="" kŕmenie="" fae-20="" neovplyvňuje="" preferenciu="" zápachu="" [d:="" ba="" (žltý="" oblak)="" a="" 3oct="" (čierny="" oblak)]="" alebo="" preferenciu="" suc="" (e,="" zelená)="" u="" starých="" múch.="" ns="" označuje="" p=""> 0.05 v testoch U (n=28 a 28; 28 a 28; a 40 a 40). (F) Rovnako ako v (B) a (C), čo ukazuje, že v porovnaní so základnými podmienkami BRP (2 × BRP, základná línia) sú skóre pamäte u mladých múch zhoršené pri nadmernej expresii BRP, keď sa pestujú na kontrolnom krmive (4 × BRP, kontrola ), čo je čiastočne kompenzované chovom zvierat na FAE-20 potrave (4×BRP, FAE-20). b označuje rozdiel od základnej línie (a), "c" označuje rozdiel od kontroly v Bonferroniho korigovaných U testoch [P < 0,05/2="" (n="20," 28="" a="" 27)],="" pred="" ktorými="" bol="" kruskal-wallis="" test="" (p="">< 0,05).="" (g)="" kvantitatívna="" hmotnostná="" spektrometria="" (ms)="" ukazuje,="" že="" nadmerná="" expresia="" brp="" môže="" byť="" čiastočne="" kompenzovaná="" kŕmením="" fae-20.="" „b“="" označuje="" rozdiel="" od="" základnej="" línie="" („a“),="" „c“="" označuje="" rozdiel="" oproti="" kontrole="" v="" bonferroniho="" korigovaných="" u="" testoch="" [p="">< 0,05/2="" (n="95," 96="" a="" 102)],="" pred="" ktorými="" kruskal-wallisov="" test="" (p="">< 0,05).="" vložka="" ilustruje="" topológiu="" brp="" v="" presynapsii="" [©="" z="" (47);="" pôvodne="" publikované="" v="" journal="" of="" cell="" biology.="" https://doi.org/10.1083/jcb.200812150].="" ďalšie="" podrobnosti="" ako="" na="" obr.="" 1.="" dáta="" sú="" zdokumentované="" v="" dátovom="" súbore="">

Aby sme zistili, či podávanie FAE-20 zvieratám 4×BRP skutočne znižuje hladiny proteínu BRP, použili sme kvantitatívnu MS dospelých hláv múch (obr. 6G). To potvrdilo zvýšenie hladín BRP u mladých kontrolných múch 4×BRP v porovnaní s mladými základnými muchami 2×BRP (21). Najdôležitejšie je, že potravinový doplnok FAE-20 znížil toto zvýšenie BRP u mušiek 4×BRP.

Dospeli sme k záveru, že doplnenie potravy o FAE-20 môže zlepšiť skóre pamäte u lariev Drosophila. Okrem toho môže FAE-20 čiastočne kompenzovať poruchy pamäti u starších múch a poruchy pamäte so skorým nástupom spôsobené geneticky vyvolaným predčasným zvýšením hladín BRP u mladých múch. Našou ďalšou otázkou bolo, či má FAE-20 neurokognitívne účinky aj u myší.

FAE-20 zvyšuje excitabilitu neurónov CA1 a zlepšuje kontextovú pamäť strachu

Given the role of hippocampal CA1 neurons in learning and memory in rodents and humans (22, 23), we tested whether the physiological properties of these neurons are altered by acute application of Rhodiola extract crude. It turned out that cell excitability, measured as the number of action potentials upon current injection, is increased (Fig. 7, A and B). Likewise, the application of 4 mM FAE-20 increases the excitability of CA1 neurons (Fig. 7, C, and D). This prompted us to test whether acute application of FAE-20 modulates hippocampus-dependent memory in the mouse. Because we were concerned that the acidic conditions in parts of the mammalian digestive system might incapacitate FAE-20 by acidic hydrolysis, mice were intraperitoneally injected with FAE-20 solution (6 or 12 mg/kg) or solvent and trained in a contextual fear conditioning paradigm 30 min later. On the next day, they were tested for freezing behavior first in a novel context and then in the training context (Fig. 7, E to G). After injection of FAE-20 in young adult mice (3 months), the FAE-20–treated groups and the control groups showed a similarly low level of freezing in the novel context, and initially, equally elevated freezing in the training context. Contextual fear memory was more stable across the testing period in FAE-20–treated animals (Fig. 7, E and F). Application of FAE-20 in aged mice (>2 roky) viedli k vyšším úrovniam kontextovej pamäte strachu počas testu v porovnaní s kontrolami (obr. 7G). Dospeli sme k záveru, že akútna liečba FAE-20 môže zlepšiť kontextovú pamäť strachu závislú od hippocampu u myši, čo môže súvisieť so zvýšenou excitabilitou zapojených neurónov.

DISKUSIA

Translačný potenciál

Východiskovým bodom tejto štúdie bolo, že prípravky z koreňov R. Rosea údajne predlžujú dĺžku života u rôznych živočíšnych druhov (10, 11), používajú sa v tradičnej humánnej medicíne (1–3) a uvádzajú sa, že majú pozitívne účinky o pamäťovej funkcii u hlodavcov (7) a ľudí (3) [ale pozri (4–6)]. Čo sa týka účinkov na pamäťovú funkciu, špecifické pamäťové procesy ovplyvnené Rhodiolou (získavanie, konsolidácia a vyhľadávanie) a bioaktívna zlúčenina(y) v koreni, ktoré spôsobujú tieto účinky, zostali neznáme. Systematicky sme skúmali účinky R. Rosea, jej extraktov a jednotlivých zlúčenín prítomných v týchto extraktoch na asociatívne učenie a pamäť. Dospeli sme k záveru, že R. Rosea zlepšuje skóre pamäti v závislosti od dávky u lariev Drosophila a že kompenzuje pokles pamäti súvisiaci s vekom u starších múch. U včiel kŕmenie R. Rosea špecificky zlepšuje získavanie pamäte a konsolidáciu pamäte, ale nie jej získavanie. Senzomotorické schopnosti súvisiace s úlohou zostávajú vo všetkých prípadoch nezmenené. Účinok na zlepšenie pamäte u Drosophila špecificky pripisujeme bioaktívnej zlúčenine FAE-20, o ktorej sa ukázalo, že je prítomná v extrakte R. Rosea. Tieto účinky potvrdzujeme pomocou syntetického čistého FAE{12}}, ktorý tiež zmierňuje poruchy pamäti súvisiace s vekom, ako aj geneticky spôsobené skoré poruchy pamäti u dospelých múch.

Z hľadiska translačnej medicíny je FAE-20 zásadne účinný aj v modeli hlodavcov: neuróny CA1 hipokampu u myší vykazovali zvýšenú excitabilitu a myši liečené FAE-20 vykazovali zlepšenú pamäť závislú od hipokampu. Vo svetle vyššie uvedených správ o neurokognitívnych účinkoch R. Rosea v tradičnej medicíne a vzhľadom na to, že FAE-20 bola identifikovaná od R. Rosea ako zlúčenina zlepšujúca pamäť, testy účinkov FAE{{6} } u ľudí sa teraz zdajú byť oprávnené. Keď prejdú testy toxicity a je známa farmakokinetika FAE-20, takéto testy môžu byť obzvlášť sľubné kvôli hláseným asociáciám medzi neurónovou excitabilitou, synaptickou plasticitou a učením (24, 25). Možným mechanizmom, ktorým by zvýšenie neurónovej excitability mohlo viesť k zlepšeniu synaptickej plasticity, je to, že vyšší počet akčných potenciálov generovaných počas indukcie synaptickej plasticity viac excitabilnými bunkami môže spôsobiť

zvýšený Ca2 plus influx cez N-metyl-D-aspartátové typy glutamátových receptorov. Napríklad pyramídové bunky z oblasti CA1 dorzálneho hipokampu sú u starých myší menej dráždivé ako u mladých myší (26); staré myši by teda mali mať väčší úžitok zo zvýšenia excitability ako mladé myši, čo je v súlade so zjavne výraznejšími behaviorálnymi účinkami FAE-20, ktoré pozorujeme u starých myší. Okrem toho niekoľko zlúčenín, ktoré zvyšujú vnútornú excitabilitu týchto neurónov, ako je inhibítor cholínesterázy galantamín a blokátor kalciového kanála L-typu nimodipín, zlepšuje výkon starých myší v úlohách správania závislých od hipokampu (26).

FAE-20 ako prostriedok na zlepšenie pamäte

FAE-20 doteraz nebola hlásená ako zložka R. Rosea [pokiaľ ide o iné rastliny, pozri (27) a (28)], ale vo všeobecnosti kyselina ferulová (FA) a príbuzné fenolové zlúčeniny vo voľnej forme alebo ako konjugáty sú všadeprítomné antioxidanty v rastlinách. Zatiaľ čo FA je diskutovaná ako terapeutická látka proti chorobám súvisiacim s oxidačným stresom, vrátane neurodegeneratívnych porúch (29), žiadne neurokognitívne účinky neboli predtým hlásené pre alkylestery FA, ​​ako je FAE-20. Ukázalo sa, že syntetické alkylestery FA (a kyseliny kávovej) inhibujú in vitro proliferáciu nádorových buniek, aktivitu enzýmov cyklooxygenázy (COX-1 a COX{7}}) a účinky peroxidácie lipidov (30). ktoré sú v súlade s predĺžením dĺžky života a znížením telesnej hmotnosti pozorovaným po R. doplnenie stravy rosea u mnohých druhov (10, 11, 31, 32).

Tieto účinky boli zosilnené tvorbou esterov, pravdepodobne preto, že biologická dostupnosť a membránová permeácia sa týmto procesom zvyšuje. Najmä esterifikácia s dlhým reťazcom môže zvýšiť biologickú dostupnosť alebo dokonca membránovú akumuláciu FA (pretože zvyšuje lipofilitu a tak uľahčuje lokalizáciu a prechod cez membrány a hematoencefalickú bariéru). V súlade s tým nachádzame zlepšenie pamäte pre FAE-20 skôr ako pre alkylestery FA s kratším reťazcom (pozri tiež časť „Mohol by sa FAE-20 dostať do mozgu?“).

Identifikácia FAE-20 ako zosilňovača pamäte neruší predchádzajúce tvrdenia týkajúce sa aktivity iných zlúčenín z R. Rosea (4–6). Vo väčšine predchádzajúcich štúdií sa používal takzvaný extrakt SHR-5 z koreňového materiálu R. Rosea, ktorý sa zvyčajne predáva vo forme tabliet (3–6, 10, 11). Tento extrakt je štandardizovaný na obsah salidrosidu [2-(4-hydroxyfenyl)etyl bD-glukopyranozid] (4–6). Uvádza sa tiež, že obsahuje ďalšie fenyletanoidy a prostanoidy (napr. tyrozol, rosavín a mandarínku) a týmto triedam zlúčenín sa pripisuje bioaktivita (3, 33) [pozri však (4–6)]. Aspoň v prípade larválnej Drosophila a v testovanom rozsahu naše údaje neposkytujú žiadny dôkaz o účinku tabletového materiálu obsahujúceho SHR-5 na zlepšenie pamäte. Naše pokusy zistiť, či je to z dôvodu nedostatočného množstva FAE-20 v tabletách obsahujúcich SHR{21}}, však boli neúspešné, pretože prekrývanie signálov a matricové efekty znemožňovali správnu kvantitatívnu analýzu.

Obr. 7. FAE-20 zvyšuje hipokampálnu excitabilitu a vedie k stabilnejšej kontextovej pamäti strachu u myší. (AtoD) surový extrakt z Rhodioly (A a B) alebo FAE-20 (C a D) sa aplikoval na akútne myšacie hipokampálne rezy v uvedených koncentráciách a excitabilita neurónov CA1 sa určila ako počet akčných potenciálov ( AP) pri prúdovej injekcii. Excitabilita bola zvýšená surovým extraktom z Rhodioly [P < 0.05,="" dvojcestné="" opakované="" merania="" anova="" (rm="" anova);="" n="10]" a="" pomocou="" fae-20="" [obojsmerná="" rmanova="" s="" p=""> 0.05 pre dve nižšie koncentrácie (n=11 až 18) a P < 0.05="" pre="" najvyššiu="" koncentráciu="" fae-20="" (n="13)]" vo="" vzťahu="" k="" použitiu="" rozpúšťadla="" ako="" kontroly="" (n="" {{19}="" }="" až="" 14).="" (e)="" myšiam="" (3="" mesiace)="" bola="" intraperitoneálne="" injikovaná="" buď="" fae-20="" (6="" mg/kg;="" n="14)" alebo="" rozpúšťadlo="" ako="" kontrola="" (n="13)" 3{{37="" }}="" min="" pred="" kontextovým="" tréningom="" kondicionovania="" strachu.="" nasledujúci="" deň="" sa="" testovalo="" mrazivé="" správanie="" v="" novom="" kontexte="" (na="" posúdenie="" nešpecifického="" strachu)="" a="" v="" kontexte="" tréningu="" (na="" posúdenie="" podmieneného="" kontextuálneho="" strachu).="" zvieratá="" z="" oboch="" skupín="" rovnako="" dobre="" rozlišovali="" medzi="" neutrálnym="" a="" tréningovým="" kontextom="" (rm="" anova,="" všetky="" hodnoty="" p="">< 0.05).="" u="" kontrolných="" zvierat="" sa="" kontextový="" strach="" v="" priebehu="" času="" znížil="" [p="">< 0,05,="" fisherov="" post="" hoc="" test="" s="" najmenším="" signifikantným="" rozdielom="" (lsd),="" ale="" pamäť="" zostala="" stabilná="" po="" liečbe="" fae-20="" (p=""> 0,05) a bola vyššia ako u kontrolných zvierat (P=0.0007). (F) Ak boli zvieratá liečené vyššou koncentráciou FAE-20, opäť rozlišovali medzi týmito dvoma kontextami, ako aj kontrolné zvieratá (rm ANOVA, všetky hodnoty P < 0,05).="" ukázali="" mierny,="" ale="" štatisticky="" významný="" (p="0.04)" pokles="" zmrazovania="" nadčasov="" v="" kontexte="" tréningu,="" ale="" čo="" je="" dôležité,="" vykazovali="" väčšie="" zmrazenie="" v="" druhej="" polovici="" tréningového="" kontextu="" ako="" kontrolná="" skupina="" (p="">< 0,0001)="" ,="" čo="" opäť="" naznačuje="" stabilnejšiu="" pamäť="" strachu="" u="" myší="" liečených="" fae-20="" (porovnania="" fisher's="" lsd="" post="" hoc;="" kontrola,="" n="13;" fae-20,="" n="9)." (g)="" rovnako="" ako="" v="" (e)="" pre="" 2.4-="" až="" 2.{50}}ročné="" myši.="" zvieratá="" z="" oboch="" skupín="" rovnako="" dobre="" rozlišovali="" medzi="" neutrálnym="" a="" tréningovým="" kontextom="" (rm="" anova,="" všetky="" p="" hodnoty="">< 0,05).="" zvieratá="" liečené="" fae-20="" vykazovali="" vyššie="" úrovne="" pamäte="" strachu="" v="" kontexte="" tréningu="" (tj="" vykazovali="" viac="" zmrazenia)="" ako="" kontrolné="" zvieratá="" počas="" testovacej="" fázy="" (p="">< 0,05,="" fisherov="" lsd="" post="" hoc="" test;="" kontrola,="" n="" {{="" 57}};="" fae-20,="" n="16)." údaje="" sú="" zdokumentované="" v="" dátovom="" súbore="">

Môže FAE-20 zodpovedať za účinky Rhodioly?

FAE{{0}} zlepšuje pamäť u lariev Drosophila v koncentrácii 0,71 mM (obr. 5B), čo naznačuje účinnosť v nízkom mikromolovom rozsahu. Táto koncentrácia zodpovedá 0,34 mg FAE-20 na mililiter potravy. Podľa našich analytických výskumov sa obsah FAE-20 v surovom extrakte Rhodiola odhaduje na menej ako 1 percento . Pokiaľ ide o rozsah, je to v súlade s tým, čo sme zistili pre pamäť zlepšujúci účinok surového extraktu z Rhodioly pri 0,3 mg extraktu na mililiter potraviny (obr. 5A), pretože by to zodpovedalo menej ako 3 mg FAE{{15 }} na mililiter jedla. Vzhľadom na to, že sme získali približne 25 až 30 percent hmotnosti sušeného koreňového materiálu R. Rosea vo forme extraktu, dosiahnutie približne rovnakej dávky FAE-20 pridaním koreňového materiálu Rhodiola1 by vyžadovalo približne tri až štyrikrát toľko Rhodiola1 koreňový materiál v porovnaní so surovým extraktom Rhodiola, ktorý predstavuje niekoľko miligramov Rhodiola1 na mililiter potravy. Ide o to, čo sme zistili ako účinné (obr. 1, B až D). Medzi náležité upozornenia patria chybové rozpätia vyššie uvedených odhadov, kombinované účinky štrukturálne príbuzných zlúčenín, ktoré majú jednotlivo podprahové účinky, možnosť vzťahov dávka-účinok v tvare obráteného U a chyby vyplývajúce z kvantitatívne súvisiacich behaviorálnych experimentov, ktoré sa neuskutočnili paralelne. . Berúc do úvahy tieto varovania, myslíme si, že je pravdepodobné, že FAE-20 sprostredkuje podstatnú časť účinku R. Rosea a jeho extraktu na zlepšenie pamäte, a dôrazne sa zdržiavame kvantitatívnych tvrdení.

maca ženšen cistanche

Molekulárne účinky Rhodiola/FAE-20

Proces, ktorý R. Rosea predtým navrhol na sprostredkovanie zlepšenia pamäti, je inhibícia aktivity acetylcholínesterázy (AChE) (34, 35). U včiel však inhibítory AChE buď mierne zhoršujú získavanie pamäte (36), alebo ju nechávajú nezmenenú (37). Okrem toho sa zlepšilo získavanie pamäte u včely inhibíciou AChE (37). Bez ďalších predpokladov sa tieto účinky inhibície AChE ľahko nezhodujú s našimi zisteniami u včiel, pretože Rhodiola4E naopak zlepšuje získavanie pamäte a necháva vyhľadávanie nedotknuté. Uvádza sa, že extrakty polárnej R. Rosea a zlúčeniny z nich izolované, ako je rosiridin, ovplyvňujú hladiny a/alebo zmierňujú účinky biogénnych amínov (38) [pozri tiež (39, 40)]. Keďže biogénne amíny sú samy o sebe evolučne konzervované a výkonné modulátory pamäťových procesov [Drosophila, (13, 41, 42); včela, (14, 15); cicavcov, (43)], biogénne amínové systémy sa skutočne zdajú byť sľubnými kandidátmi na sprostredkovanie pamäťových účinkov polárnych extraktov R. Rosea naprieč druhmi. Mali by sme však zdôrazniť, že FAE-20 je skôr nepolárna, takže možno očakávať, že vylepšenie pamäte pomocou FAE{17}} prinesie iný alebo dodatočný mechanizmus. Naše súčasné výsledky ukazujú, že po zvýšení hladín synaptického proteínu BRP u starých dospelých múch a u mladých múch nadmerne exprimujúcich proteín BRP, FAE-20 môže znížiť hladiny BRP späť k normálu. V oboch prípadoch je tento účinok na hladiny BRP sprevádzaný čiastočnou kompenzáciou poklesu pamäte. To je v súlade s predchádzajúcimi zisteniami, ktoré ukazujú, že udržiavanie adaptívnych úrovní expresie BRP je nevyhnutné pre správnu funkciu pamäte u múch (21, 44) a pravdepodobne aj u včiel (45). Prečo môžu byť hladiny BRP dôležité pre funkciu pamäte? BRP sa lokalizuje do presynaptickej aktívnej zóny (46). Je potrebný na sústredenie synaptických vezikúl v blízkosti kanálov Ca2 plus, a teda na jemné doladenie synaptického prenosu (47, 48). Keďže N-koniec Drosophila BRP má sekvenčnú homológiu s proteínom ELKS/CAST/ERC (46) stavovcov, zdá sa, že BRP je sľubným kandidátom na sprostredkovanie pamäťových účinkov FAE-20 naprieč druhmi. Našej pozornosti neušlo, že účinky FAE-20 na pamäť, ako aj na hladiny BRP u dospelých múch pripomínajú účinky kŕmenia múch polyamínovým spermidínom podporujúcim autofágiu (49). Predbežné proteomické analýzy však zostali nepresvedčivé, pokiaľ ide o to, či došlo k zmene v množstve proteínov, ktoré sa podieľajú na syntéze spermidínu alebo autofágii po kŕmení múch FAE-20. Okrem toho sa tieto dve látky výrazne líšia svojimi fyzikálno-chemickými vlastnosťami, a preto je nepravdepodobné, že by mali rovnaký molekulárny cieľ. Stále je možné, že FAE-20 a spermidín ovplyvňujú prekrývajúce sa procesy, ako je autofágia. Toto je atraktívna myšlienka vzhľadom na spoločnú úlohu autofágie v plasticite a učení naprieč druhmi (21, 49–51).

Dostupné dôkazy spolu ukazujú, že FAE-20 je silným zosilňovačom pamäte v rôznych druhoch a paradigmách a vyvoláva najmenej štyri neexkluzívne pracovné hypotézy pre mechanizmus jeho účinku, konkrétne moduláciu neurónovej excitability, biogénnych amínových systémov funkcie BRP/ELKS/CAST/ERC a homeostatickej autofágie. Na identifikáciu spôsobu(ov) pôsobenia FAE-20 je teraz potrebné podrobne preskúmať tieto pracovné hypotézy.

Mohol by sa FAE-20 dostať do mozgu?

Za predpokladu, že mozog je miestom, ktoré je v konečnom dôsledku ovplyvnené liečbou FAE-20, si kladieme otázku, či sa FAE-20 skutočne dostane do mozgu. Vzhľadom na prebiehajúce farmakokinetické analýzy poznamenávame, že u Drosophila sa trávenie a absorpcia uskutočňuje prevažne v strednom čreve, ktoré je oveľa menej kyslé ako u cicavcov (52), čo robí kyslú hydrolýzu esterov nepravdepodobnou. Ak sa FAE-20 skutočne dostane do hemolymfy („krvi“), lipoproteíny, ako je lipoproteín (53), by ho mohli preniesť takmer kamkoľvek v tele. Vzhľadom na jeho vysoko nepolárne lipofilné vlastnosti by interakcia transportovaného FAE-20 s bunkovými membránami mohla umožniť prechod cez hematoencefalickú bariéru (54). V prípade myší môže druhá interakcia tiež umožniť FAE-20 dostať sa do mozgu po intraperitoneálnej injekcii FAE{10}}.

Sú larvy mladé alebo staré?

Účinky zosilňovačov pamäte sú často ľahšie zistiteľné, keď je z akéhokoľvek dôvodu ohrozená funkcia pamäte (49, 55, 56). V našej štúdii boli teda účinky FAE-20 odhalené kompenzáciou geneticky indukovaných mnemotechnických porúch u dospelých Drosophila a zlepšením funkcie pamäte, ktorá je ohrozená vekom. Ale prečo je potom zlepšenie pamäte prostredníctvom FAE-20 tak ľahko odhalené u lariev Drosophila? Možným dôvodom je to, že neskoré larvy 3. štádia použité v súčasných experimentoch sú v istom zmysle „staré“, predstavujúce životné štádium na konci 5-dňového nepretržitého kŕmenia a krátko pred „larválnej smrti“, po ktorej nasledovalo znovuzrodenie ako mladý dospelý (57).

Výstrahy

Všimli sme si, že za zdravých podmienok so sebou používanie zosilňovačov pamäte prináša riziká. (i) Ako bolo uvedené vyššie, efekty na zlepšenie pamäte sa dajú ľahšie získať vždy, keď je ohrozená funkcia pamäte. To môže podnietiť zdravých jedincov, aby použili vyššie koncentrácie v snahe dosiahnuť zvýšenie funkcie pamäte, čím sa zvýši pravdepodobnosť neúmyselných vedľajších účinkov. Odmeňujúce účinky Rhodiola a FAE-20, ktoré sme pozorovali u lariev Drosophila v paralelnej štúdii, môžu naznačovať návykový potenciál a varovať pred ich nemedicínskym použitím. (ii) Za zdravých podmienok môže vylepšenie pamäte vyvolať príliš rýchle získavanie a konsolidáciu iba falošne spojených udalostí, čo vedie k poverčivému správaniu, nie adaptívne podloženej neskúsenosti. V neposlednom rade (iii) môže narušiť adaptívnu rovnováhu medzi získavaním pamäte a zabúdaním/zánikom alebo adaptívnu rovnováhu medzi diskrimináciou a zovšeobecňovaním spomienok. Inými slovami, rýchlejšie učenie alebo robustnejšia alebo špecifickejšia pamäť sa nevyhnutne nerovná lepšiemu poznaniu a nemusí byť vždy adaptívna. Berúc do úvahy tieto varovania, zlepšenie pamäte môže byť stále žiaduce, napríklad na kompenzáciu straty pamäte závislej od veku alebo keď sú mnemotechnické schopnosti patologicky narušené.

cistanche recenzie