Нарушения на настроението и тревожност

Тази статия е част от изследователската тема

Индуцирани от стреса невронни промени в емоционалните разстройства Вижте всички 15 статии

Редактиран от
Джейсън Х. Хуанг

Baylor Scott and White Health, САЩ

Прегледан от
Син Ци

Училище по медицина, Университет Case Western Reserve, САЩ

Шаоюан Ли

Болница за акупунктура и придушаване, Китайска академия на китайските медицински науки, Китай

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

zibupiyin

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • 1 Модерна изследователска лаборатория по теория на висцералните манифестации на далака, Училище по традиционна китайска медицина и Училище за интегрирана китайска и западна медицина, Университет по китайска медицина в Нанкин, Нанкин, Китай
  • 2 Институт по интегративна медицина, Медицински университет Далиан, Далиан, Китай

Заден план: Когнитивното увреждане е усложнение на захарен диабет тип 2 (T2DM), което засяга централната нервна система (ЦНС). Проучванията показват, че хроничният психологически стрес може да насърчи развитието на T2DM в свързан с диабета когнитивен спад (DACD). Преди това когнитивното увреждане при T2DM беше корелирано предимно с инсулинова резистентност в медиалната префронтална кора (mPFC).

Цели: Проучихме ефекта на рецептата на ZiBuPiYin (ZBPYR) върху плъхове на захарен диабет Zucker (ZDF) и изследвахме въздействието на хроничния стрес върху променените β-амилоид (Aβ) метаболизъм чрез инсулинов рецепторен субстрат (IRS) 1/протеин киназа В (AKT)/сигнен път на бозайници на рапамицин (mTOR) след индукция на хроничен психологически стрес.

Основни методи: След хроничен психологически стрес и медикаментозно лечение се наблюдава когнитивна функция чрез поведенчески експерименти. Активирането на оста хипоталамус-хипофиза-надбъбречна жлеза (HPA) и нива на Аβ са открити чрез ензимно-свързан имуносорбентен анализ и експресията на сродни протеини е оценена чрез Western blotting.

Основни открития: Лечението с ZBPYR значително намалява тревожно подобно поведение и нивата на плазмен кортикостерон (CORT) и подобрява увреждането на ученето и паметта на плъховете ZDF след хроничен психологически стрес. ZBPYR също намалява отлагането на Aβ в mPFC, подобрена мозъчна инсулинова резистентност и модулиран път на mTOR-автофагия.

Значение: ZBPYR може да бъде потенциално терапевтично приложение за лечение на DACD, индуцирано от хроничен психологически стрес.

Въведение

Захарният диабет тип 2 (T2DM) е метаболитно разстройство, характеризиращо се с хронична хипергликемия, повишена инсулинова резистентност с течение на времето и прогресираща недостатъчност на панкреатичната секреция на инсулин (1). Епидемиологичните проучвания показват, че разпространението на захарен диабет в световен мащаб се очаква да нарасне от 425 милиона през 2017 г. до приблизително 629 милиона през 2045 г. (2). И двете проучвания в напречно сечение и надлъжно съобщават, че T2DM е свързан с болестта на Алцхаймер (AD) (3), леко когнитивно увреждане (MCI) (4), тревожност и депресия (5). Когнитивният спад, свързан с диабета (DACD), поредица от леки когнитивни понижения с течение на времето, обикновено се счита за усложнение на централната нервна система (ЦНС) на T2DM (6, 7).

Развитието и прогресирането на DACD е сложен процес, който вероятно включва синергични ефекти на генетичната чувствителност и факторите на околната среда (8, 9). Предишни проучвания показват както церебрална инсулинова резистентност, така и променена β-амилоид (Aβ) метаболизмът може да повлияе когнитивната функция на DACD (10–12). В допълнение, инсулиновият рецепторен субстрат (IRS) 1/протеин киназа В (AKT)/бозайници мишена на пътищата на рапамицин (mTOR) играят критична роля в инсулиновата сигнализация. Инсулинът набира и активира IRS и активира AKT каскадата надолу по веригата, която след това активира mTOR-автофагията и засяга Aβ отлагане. Следователно, намесата в IRS1/AKT/mTOR пътя може да доведе до когнитивно увреждане.

Последните доклади показват, че промените в начина на живот могат да увеличат риска от DACD (13, 14). По-специално, има убедителни доказателства, че психологическият стрес допринася както за T2DM, така и за DACD (14). Въпреки че непосредственият психологически стрес не се счита за проблем, хроничното активиране на психологическия стрес е мощен патогенен фактор при тези разстройства (15). Хроничният психологически стрес затруднява функционирането на организма, което не само влияе върху психичното здраве, но и може да предразположи човек към различни метаболитни нарушения (16, 17). Досега молекулярните, физиологичните и поведенческите пътища, участващи в индуциран от хроничен психологически стрес DACD и връзката между хроничния психологически стрес и промените в мозъка, които придружават DACD, не са изяснени. Тъй като хроничният психологически стрес влияе неблагоприятно върху качеството на живот на пациентите с T2DM, разработването на стратегия за избягване на DACD е важно.

ZiBuPiYin рецепта (ZBPYR), традиционна формула на китайската медицина, документирана в книгата Bujuji, написана от Wu Cheng от династията Цин, е получена от отварата Zicheng и се използва за лечение на когнитивни увреждания. Ранните доклади показват, че ZBPYR подобрява процеса на учене и памет при диета с високо съдържание на мазнини, комбинирана с диабетни плъхове, индуцирани от ниски дози стрептозотоцин (STZ), и регулира отлагането на Аβ в мозъка (18). Неотдавнашните ни данни също така демонстрират, че хроничният психологически стрес влошава непоносимостта към глюкозата и намалява инсулиновата чувствителност при плъхове на Zucker с диабет (ZDF), което предполага, че хроничният психологически стрес може да допринесе за развитието на инсулинова резистентност при T2DM (19). В настоящата работа използвахме спонтанни ZDF плъхове като модел на T2DM и изследвахме хипотезата, че ZBPYR може да обърне увреждането на хроничния психологически стрес, водещ до DACD, главно чрез намаляване на Aβ отлагане през IRS-1/AKT/mTOR сигнални пътища в медиалната префронтална кора (mPFC).

Материали и методи

Реактиви и антитела

Антитела срещу амилоид-β протеинов предшественик (APP) е придобит от Sigma-Aldrich (St Louis, MO, USA). Инхибиторите протеазен инхибитор коктейл и фосфатаза инхибитор коктейл и антителата срещу фосфо-IRS1 (Ser307), AKT, фосфо-AKT (Ser473), фосфо-mTOR (Ser2448), фосфо-P70S6K (Thr389), LC3A/B, β-актин и вторично антитяло хрян пероксидаза (HRP) конюгирани кози-анти-миши IgG и кози-анти-заешки IgG са получени от Cell Signaling Technology (Beverly, MA, USA). Антитела срещу IRS-1, GSK3β, Фосфо-GSK3β (Ser9), mTOR и P70S6K са получени от Abcam (Cambridge, MA, USA). Western blot материал е получен от Bio-Rad (Hercules, CA, USA). Всички други експериментални доставки и реактиви са закупени от Biosharp (Шанхай, Китай) и Solarbio (Пекин, Китай).

Модел на животни

Мъж на 6 седмици ZDF (фа/фа) плъхове са закупени от Vital River Laboratories (VRL) (Пекин, Китай) и са настанени в специфичен център за експерименти с животни без патогени (SPF) в Университета по китайска медицина в Нанкин. Щамът ZDF има хомозиготна мутация на лептинов рецептор, която предварително изхвърля плъховете към T2DM. Когато инбредните мъже ZDF се хранят с диетата Purina 5008 (протеин = 23,6%, екстракт без азот [с разлика] = 50,3%, фибри [суров] = 3,3%, пепел = 6,1%, мазнини [етерен екстракт] = 6,7%, и мазнини [киселинна хидролиза] = 8,1%; Vital River Laboratories, Пекин, Китай], която е с високо съдържание на въглехидрати и мазнини, те проявяват хиперинсулинемия, хипергликемия, хиперхолестеролемия и хипертриглицеридемия, имитиращи състояние на диабет тип 2.

Всички плъхове получават храна и вода ad libitum. Те се поддържат при 23 ° C ± 2 ° C с 65% ± 5% влажност при 12-часов цикъл светлина/тъмнина и им се позволява да се аклиматизират в околната среда в продължение на една седмица преди приложението на лекарството или ултрачистата вода. Всички експерименти с животни са проведени в съответствие с Националния институт по здравеопазване Ръководство за грижа и използване на лабораторни животни в Университета по китайска медицина в Нанкин (Нанкин, Китай) и са одобрени от Комитета по етика на животните към Университета по китайска медицина в Нанкин (одобрение № ACU170606).

Подготовка и администриране на ZBPYR

ZBPYR са закупени от Sanyue Chinese Traditional Medicine Co., Ltd. (Нантонг, Китай), както е показано в таблица 1. Образците на ваучери са сертифицирани от компанията и са предоставени доклади за проверка на качеството. Приложението и точните съединения/химикали на ZBPYR са предоставени в предишни проучвания (20, 21): смесите се накисват в 8 обема на тегло (1: 8, w/v) дестилирана вода за 30 минути и впоследствие се варят в продължение на 90 мин, след това се добавя Тан-Сян и се вари 30 минути. Смесите се екстрахират два пъти. Отварата се филтрира и концентрира до крайна плътност от 3,29 g/ml.

маса 1 Съставките на ZBPYR.

Експериментален дизайн

След 1 седмица адаптивно хранене, плъховете бяха разделени на случаен принцип в 3 групи (n = 6 всяка): ZDF модел (група ZDF), индуциран от хроничен психологически стрес DACD (група PSD) и хроничен психологически стрес, комбиниран с приложение на ZBPYR (група PDZ ). PSD групата и PDZ групите бяха подложени на две симулации на стрес в продължение на 6 седмици: ограничение и ротация. По време на симулацията на рестрикцията плъховете се поставят в отворени бутилки. Размерът на бутилката не позволяваше на плъха да се обърне. Експерименталното време беше ограничено до 2 часа и се използваше през ден. При симулацията на въртене плъховете бяха поставени в самоделното въртящо се устройство, въртящо се в продължение на 15 минути при 30 об/мин с интервал от 40 до 150 минути. Четири цикъла бяха проведени във всеки експеримент през ден. Трябва да се отбележи, че тестовете за стрес на въртене и ограничение не са проведени в един и същи ден. По време на симулациите на стрес, ZDF групира едновременно отстраняване на храна и вода.

По време на период от 8 седмици ZBPYR се прилага перорално ежедневно в доза от 32,9 g/kg телесно тегло в групата PDZ, докато на други групи се прилага перорално еднаква доза свръхчиста вода вместо ZBPYR (Milli-Q Integral Water Система за пречистване, Millipore Corporation, Billerica, MA, САЩ). Експерименталният процес е показан на фигура 1.

Фигура 1 Експериментален процес. OFT, тест на открито; PA, тест за пасивно избягване; MWM, тестът за воден лабиринт на Морис.

Измерване на плазмените нива на кортикостерон

Измерихме плазмените нива на кортикостерон (CORT), за да определим дали е активирана оста на хипоталамусната хипофизна надбъбречна жлеза (HPA). След края на хроничния психологически стрес се събират 100 µL кръв от опашната вена на всеки плъх. Кръвните проби се центрофугират при 1000 х g за 10 минути при 4 ° С. Супернатантната плазма се събира и съхранява при -80 ° C, докато се наложи. Концентрацията на нивата на CORT в плазмата е измерена с помощта на комплекти за имуносорбентен анализ (ELISA) в съответствие с инструкциите на производителя и изчислена въз основа на стандартната крива.

Поведенчески тестове

Поведенческите тестове, включително тест на открито (OFT), тест за пасивно избягване (PA) и тест за воден лабиринт на Morris (MWM), бяха проведени през последните 9 дни от лечението, съгласно следния график: ден 1, OFT; дни 2-3, PA тест; и дни 4-9 MWM тест.

OFT оценява ефектите на хроничния психологически стрес върху тревожното поведение. Накратко, плъховете бяха поставени в тестовата среда за 1 h преди тестването. След началото на теста плъховете бяха поставени в центъра на слабо осветена камера с отворено поле (50 cm × 50 cm × 50 cm) и им беше позволено да изследват свободно в продължение на 5 минути. Квадратната арена беше разделена на централна зона (10 см × 10 см) и външна зона. Моделите на поведение, измерени в камерата, включват време в центъра%, влизания в центъра, общо разстояние и скорост. Всички животни са били използвани само веднъж, а движението е било записано с видеокамера и регистрирано в компютъра. След всяко изпитание квадратната арена се почиства със 70% алкохол, за да се предотврати влиянието на миризмите в урината и изпражненията на предишния плъх.

В PA теста животните се научиха да избягват среда, в която се прилага неблагоприятен стимул (шок на крака). Апаратът PA се състоеше от две еднакви отделения, разделени с непрозрачна врата с гилотина. Едното отделение беше осветено (безопасно), а другото беше тъмно. Процедурата е направена в два последователни дни. През първия ден животните бяха поставени индивидуално в безопасното отделение, оставено им е свободно да изследват в продължение на 5 s и им беше позволено да се придвижат в тъмното отделение, като отвориха вратата. Обучението се извършва чрез затваряне на вратата и прилагане на лек електрически удар с крак (1 mA за 5 s) при влизане на плъха в тъмното отделение. Тестът за паметта се провежда 24 часа след тренировка. Процедурата се извършва по същия начин като обучението без никакъв шок. Всеки плъх отново беше поставен в безопасното отделение към вратата. Времето за влизане в тъмното отделение беше записано като номер на грешка. Периодът на латентност за влизане в тъмното отделение е придобит за максимум 300 s.

Събиране на проби от мозъка

Плъховете бяха дълбоко анестезирани с изофлуран и обезглавени. Мозъците бяха отстранени, дисектирани и mPFC беше изолиран върху лед и бързо замразен в течен азот. Всички дисоциирани тъкани се съхраняват при -80 ° C, докато се наложи.

ELISA анализи

Замразени mPFC проби се хомогенизират в течен азот и се екстрахират с буфер (1 × TBS, съдържащ 5 mM EDTA и 2 mM 1,10-фенантролин). Хомогенатите се държат при 4 ° С в продължение на 15 минути и след това се центрофугират при 500 000 хж за 1 h при 4 ° C. Супернатантите бяха събрани и разтворими Аβ40 и Аβ42 нива бяха измерени с помощта на ELISA комплекти. След това пелетите се хомогенизират в 70% разтвори на мравчена киселина (FA) и се центрофугират при 500 000 ×ж за 1 h при 4 ° C. FA-съдържащите супернатанти бяха неутрализирани чрез разреждане от 1:20 в 1 М Tris-основа (рН = 11) и неразтворим Аβ40 и АβСлед това бяха измерени 42 нива с помощта на ELISA комплекти. Всички експерименти бяха проведени съгласно инструкциите на производителя. Оптичната плътност на всяка ямка се отчита при 450 nm с помощта на микропланшетен спектрофотометър.

Западно петно

Статистически анализ

Фигура 8 Ефект на ZBPYR върху mTOR-автофагичния път в mPFC на ZDF плъхове. Експресия на протеин на mTOR и p-mTOR в mPFC на всяка група (A – C). Експресия на протеин на P70S6K и p-P70S6K в mPFC на всяка група (D – F). Експресия на протеин на LC3A/B в mPFC на всяка група (G – H). Пръчките представляват средната стойност ± SEM. * P ** P *** P ## P ### P Ключови думи: асоцииран с диабет когнитивен спад, хроничен психологически стрес, рецепта ZiBuPiYin, β-амилоид, IRS-1/AKT/mTOR сигнален път

Цитиране: Bi T, Zhan L, Zhou W и Sui H (2020) Ефект на ZiBuPiYin рецептата върху свързания с диабета когнитивен спад при захарните диабетични плъхове Zucker след хроничен психологически стрес. Отпред. Психиатрия 11: 272. doi: 10.3389/fpsyt.2020.00272

Получено: 15 януари 2020 г .; Приет: 20 март 2020 г .;
Публикувано: 21 април 2020 г.

Джейсън Х. Хуанг, Бейлър Скот и Уайт Хелт, САЩ

Shaoyuan Li, болница за акупунктура и изгаряне на CACMS, Китай
Xin Qi, Case Western Reserve University, САЩ