QXTLF stymuluje regenerację neuronów po udarze niedokrwiennym

Jak zaprojektowano badanie?

W prezentowanym badaniu doświadczalnym oceniono wpływ tradycyjnej chińskiej formuły ziołowej Qixian Tongluo Formula (QXTLF) na różnicowanie komórek macierzystych nerwowych (NSC) w modelach udaru niedokrwiennego mózgu. Badanie obejmowało zarówno model zwierzęcy z okluzją tętnicy środkowej mózgu (MCAO) u szczurów, jak i model in vitro z komórkami NSC poddanymi warunkom niskiego stężenia glukozy i tlenu (LGO).

Populację badawczą stanowiły samce szczurów Sprague-Dawley (300±20 g) podzielone na cztery grupy: grupę kontrolną (sham), grupę MCAO oraz grupy otrzymujące QXTLF w niskiej (7,83 g/kg/dzień) i wysokiej dawce (31,32 g/kg/dzień). QXTLF podawano codziennie przez 21 dni. Dodatkowo szczury otrzymywały dootrzewnowe iniekcje 5-bromodezoksyurydyny (BrdU) w dawce 50 mg/kg/dzień, począwszy od 5. dnia po procedurze MCAO, kontynuowane przez 4 dni. Równolegle prowadzono badania na izolowanych z hipokampa ciężarnych samic szczurów komórkach NSC, które poddano działaniu warunków LGO, fibrynogenu (Fg) oraz surowicy zawierającej QXTLF.

Jakie właściwości wykazuje QXTLF?

Analiza chemiczna QXTLF za pomocą ultrasprawnej chromatografii cieczowej sprzężonej ze spektrometrią mas z analizatorem czasu przelotu (UPLC-Q-TOF/MS) wykazała obecność 15 związków, w tym głównie flawonoidów, takich jak ononina, formononetin, pueraryna, ikaryna, glicytyna, kemferol-3-O-glukozyd, kwercetyna, genisteina, daidzyna, kwas kawowy i katechina.

Wyniki badania wykazały, że QXTLF znacząco zmniejszał deficyty neurologiczne oceniane za pomocą zmodyfikowanej skali neurologicznej (mNSS) i obszar zawału mózgu u szczurów z MCAO w sposób zależny od dawki. Barwienie 2,3,5-trifenylotetrazoliną (TTC) potwierdziło zmniejszenie obszaru zawału po podaniu QXTLF. W badaniach immunofluorescencyjnych zaobserwowano, że QXTLF zwiększał liczbę komórek BrdU-pozytywnych, DCX-pozytywnych oraz MAP-2-pozytywnych, jednocześnie zmniejszając liczbę komórek GFAP-pozytywnych w hipokampie szczurów z MCAO. Oznacza to, że QXTLF promował ukierunkowane różnicowanie NSC w kierunku neuronów, a nie astrocytów.

Czy QXTLF wpływa na różnicowanie komórek?

W modelu komórkowym potwierdzono, że QXTLF promował różnicowanie NSC w neurony poprzez zmniejszenie odkładania się fibrynogenu. Fibrynogen, kluczowe białko w formowaniu fibryny, w warunkach fizjologicznych nie występuje w ośrodkowym układzie nerwowym, jednak po przerwaniu bariery krew-mózg w wyniku niedokrwienia, przenika do tkanki mózgowej, gdzie nasila neurozapalenie i hamuje regenerację neuronów. Niskie stężenie Fg (1 mg/ml) symulowało środowisko podczas zawału mózgu, podczas gdy wyższe stężenie (2,5 mg/ml) symulowało odkładanie się Fg. Wysokie stężenie Fg odwracało korzystny wpływ QXTLF na różnicowanie NSC, zmniejszając ekspresję markerów neuronalnych i zwiększając ekspresję markera astrocytów.

Analizy molekularne wykazały, że QXTLF regulował różnicowanie NSC poprzez modulację osi sygnałowej BMPRI/ID3. Ekspozycja NSC na warunki LGO znacząco zwiększała ekspresję BMPRI, p-Smad1/5/8 i ID3, co sprzyjało różnicowaniu w kierunku astrocytów. QXTLF hamował ten szlak w sposób zależny od dawki. Co istotne, zastosowanie inhibitora kinazy BMPRI (LDN193189 w stężeniu 500 nM) potwierdziło kluczową rolę tego szlaku w procesie różnicowania NSC, naśladując efekty QXTLF. Inhibitor BMPRI zmniejszał zawartość Fg w NSC indukowanych LGO i traktowanych surowicą z wysoką dawką QXTLF oraz Fg. Immunofluorescencyjne barwienie potwierdziło, że leczenie LDN zwiększało liczbę komórek DCX-pozytywnych i MAP-2-pozytywnych, wskazując, że hamowanie BMPRI przyspieszało ukierunkowane różnicowanie NSC w neurony.

Jakie są implikacje kliniczne odkrycia?

Badanie to po raz pierwszy wykazało, że QXTLF promuje ukierunkowane różnicowanie NSC w neurony poprzez modulację osi sygnałowej Fg/BMPRI/ID3 w modelach udaru niedokrwiennego mózgu. Wcześniejsze badania wykazały, że QXTLF poprawiał wyniki kliniczne u pacjentów z zawałem mózgu oraz zwiększał regenerację endogennych komórek macierzystych nerwowych u szczurów z niedokrwieniem mózgu, szczególnie podczas fazy zdrowienia.

Wyniki badania mają istotne znaczenie kliniczne, wskazując na potencjał QXTLF jako terapii wspomagającej regenerację neuronalną po udarze niedokrwiennym mózgu. Odkrycie mechanizmu działania poprzez modulację szlaku Fg/BMPRI/ID3 otwiera nowe możliwości terapeutyczne ukierunkowane na promowanie endogennej neurogenezy w leczeniu udaru mózgu.

Podsumowanie

Badanie doświadczalne wykazało, że tradycyjna chińska formuła ziołowa Qixian Tongluo Formula (QXTLF) promuje różnicowanie komórek macierzystych nerwowych w neurony w modelach udaru niedokrwiennego mózgu. W badaniu wykorzystano model zwierzęcy z okluzją tętnicy środkowej mózgu u szczurów oraz model komórkowy in vitro. QXTLF, zawierająca głównie flawonoidy takie jak ononina, formononetin i pueraryna, zmniejszała deficyty neurologiczne i obszar zawału mózgu w sposób zależny od dawki. Kluczowym odkryciem jest mechanizm działania QXTLF poprzez modulację osi sygnałowej Fg/BMPRI/ID3. Formuła zmniejsza odkładanie się fibrynogenu, który po przerwaniu bariery krew-mózg hamuje regenerację neuronów i nasila neurozapalenie. QXTLF hamuje szlak BMPRI/p-Smad1/5/8/ID3, który w warunkach niedokrwienia sprzyja różnicowaniu komórek macierzystych w astrocyty zamiast w neurony. Badania immunofluorescencyjne potwierdziły zwiększenie liczby komórek neuronalnych i zmniejszenie astrocytów po zastosowaniu QXTLF. Zastosowanie inhibitora kinazy BMPRI naśladowało efekty QXTLF, potwierdzając kluczową rolę tego szlaku. Odkrycie to wskazuje na potencjał QXTLF jako terapii wspomagającej endogenną neurogenezę w leczeniu udaru mózgu, otwierając nowe możliwości terapeutyczne ukierunkowane na regenerację neuronalną.