Effets neuroprotecteurs de l'extrait de feuille de Glochidion Zeylanicum contre la toxicité induite par le H2O2/glutamate dans les cellules neuronales en culture et la toxicité induite par A chez Caenorhabditis Elegans 2

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3.3.Effets neuroprotecteurs de l'extrait de GZM contre le stress oxydatif induit par le glutamate dans les cellules neuronales cultivées (HT22 et Neuro-2a)

Pour déterminer si le GZM agit contre les dommages oxydatifs, le niveau de ROS intracellulaire a été examiné. La preuve de la toxicité induite par le glutamate dans les cellules HT22 et Neuro-2a a été démontrée par l'augmentation de la production intracellulaire de ROS (1,7-1.9- fois) (Figure 4a,b). La production induite par le glutamate de ROS intracellulaires a été clairement réduite par le co-traitement avec l'extrait de GZM (Figure 4a, b). Nous avons en outre étudié les enzymes antioxydantes endogènes pour soutenir les effets protecteurs de l'extrait de GZM lors de l'exposition au glutamate. L'expression des enzymes antioxydantes, y compris la glutathion-S-transférase (GST), la glutathion peroxydase (GPx), la catalase (CAT) et la superoxyde dismutase (SOD) a été mesurée. Dans notre étude précédente, il a été rapporté que la concentration la plus élevée d'extrait de GZM (10 ug/mL) présentait une puissante activité antioxydante in vitro et in vivo [11]. En accord avec le rapport, la concentration la plus élevée d'extrait de GZM (10 ug/mL) a affiché une neuroprotection puissante dans les cellules HT22 et Neuro-2a (Figures 2-4). De plus, l'extrait de GZM (10 ug/mL) a augmenté l'expression génique des enzymes antioxydantes, notamment SOD1, SOD2, GPx, GST et GSTa2, dans les cellules HT22 et Neuro-2a, à l'exception de CAT (Figure 4c,d ). Les résultats indiquent que l'extrait de GZM protège contre la cytotoxicité induite par le glutamate/H2O2- en supprimant la production intracellulaire de ROS et en induisant l'expression d'enzymes antioxydantes.

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3.4. Effets de l'extrait de GZM sur l'expression des voies SIRT1/Nrf2

Pour déterminer le mécanisme sous-jacent des effets neuroprotecteurs de l'extrait de GZM, nous avons étudié les niveaux d'expression de SIRTl et Nrf2. Nous avons constaté que les neurones traités au GZM augmentaient de manière significative les niveaux de protéines SIRTl et Nrf2 (Figure 5a, b). En outre, le traitement au GZM a potentiellement modulé les gènes antioxydants NQO1, GCLM, EAAT3 et SIRT1 de la voie de signalisation SIRT1/Nrf2 (Figure 5c, d). Les résultats ont indiqué que l'extrait de GZM augmente la voie de signalisation SIRT1/Nrf2 pour favoriser les défenses cellulaires contre les insultes toxiques.

3.5.Effets de l'extrait de GZM sur l'activité de croissance des neurites dans les cellules Neuro-2a

Pour étudier la différenciation neuronale, des cellules Neuro-2a ont été utilisées comme représentantes[18]. Conformément à des études antérieures, la privation de sérum (DMEM complété par 1 % de FBS) a induit la croissance des neurites dans Neuro-2a [18]. Les cellules Neuro-2a traitées avec l'extrait de GZM ont entraîné l'amélioration de la neuritogenèse. Les cellules Neuro-2a traitées à l'extrait de GZM ont augmenté la longueur des neurites (30,92 um) et le nombre de cellules porteuses de neurites (52,35 %) par rapport au témoin (1 % de FBS) (longueur des neurites, 16,30 um ; portant des neurites cellules, 22,26 % (Figure 6a, bg).

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Pour garantir davantage l'apparition d'activités d'excroissance des neurites, l'expression des marqueurs d'excroissance des neurites, la protéine associée à la croissance 43 (GAP-43) [19] et la Teneurin-4 (Ten-4) [20] ont été déterminés. L'extrait de GZM a significativement régulé à la hausse GAP-43 et Ten-4 une expression à la fois au niveau de l'ARNm et des protéines dans les cellules Neuro-2a par rapport au contrôle DMSO (1 % de FBS )(Figure 6c-f) suggérant l'effet de neuritogenèse de l'extrait de GZM.

3.6. Effets neuroprotecteurs de l'extrait de GZM contre la paralysie induite par A chez C.elegans

Afin d'examiner plus avant les effets neuroprotecteurs de l'extrait de GZM in vivo, des souches transgéniques de C. elegans exprimant A ont été utilisées. Nous avons d'abord étudié les effets de l'extrait de GZM contre la paralysie induite par A sur les vers transgéniques CL4176 et CL2006. Dans notre étude précédente, l'extrait de GZM a montré une résistance au stress oxydatif et des propriétés d'extension de la durée de vie chez C. elegans à la concentration non toxique （1-5 ug/mL）【11】. La souche témoin CL802 (n'exprimant pas A) n'a présenté aucune paralysie, malgré le traitement (données non présentées) à la concentration testée (1-5 ug/mL).cistanche wirkungNous avons constaté que les vers CL4176 traités avec l'extrait de GZM avaient nettement montré un retard dans le PT50 (temps nécessaire pour que 50 % des nématodes soient paralysés) par rapport au contrôle DMSO (Figure 7a) (Tableau S1, Matériel supplémentaire). De même, l'extrait de GZM a également présenté un retard dans la paralysie induite par A des vers transgéniques CL2006 à l'âge adulte (figure 7b). Les résultats suggèrent que l'extrait de GZM protège C.elegans des dommages induits par A.

3.7.Effets neuroprotecteurs de l'extrait de GZM contre les défauts induits par A dans le comportement de chimiotaxie chez C.elegans

Pour soutenir les effets neuroprotecteurs de l'extrait de GZM chez C.elegans, un essai de chimiotaxie avec des vers transgéniques CL2122 et CL2355 a été effectué. Les vers transgéniques CL235 se sont avérés exprimer A 1-42 dans les cellules neuronales, ce qui a entraîné des défauts de sensibilité à la chimiotaxie 【21】. Étant donné que l'extrait de GZM à la concentration 1-5 ug/mL a retardé la paralysie des vers transgéniques CL4176, l'extrait de GZM à 5 ug/mL a été choisi pour toutes les expériences qui ont suivi. Pour déterminer l'effet potentiel de l'extrait de GZM sur le comportement de chimiotaxie, nous avons utilisé le diacétyle comme attractif. Les résultats sont exprimés en indice de chimiotaxie par rapport à celui du témoin non traité. Tout d'abord, nous avons constaté que le traitement à l'extrait de GZM n'affectait pas le comportement de chimiotaxie du mutant CL2122 (souche témoin transgénique) (figure 7d). Les vers CL2355 traités avec l'extrait de GZM ont montré une réponse chimiosensorielle significativement améliorée à l'attractif (diacétyle) par rapport au témoin non traité (Figure 7c), indiquant que l'extrait de GZM a le potentiel d'améliorer le comportement de chimiotaxie chez C.elegans contre A .bioflavonoïdes d'agrumesPris ensemble, l'effet de l'extrait de GZM sur le comportement A-dépendant de C. elegans peut fournir l'opportunité de déchiffrer la neuroprotection médiée par l'extrait de GZM contre la maladie d'Alzheimer.

4. Discussion

La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative que l'on trouve principalement chez les personnes âgées du monde entier [1]. À l'heure actuelle, il n'existe aucun traitement satisfaisant pour le large éventail d'états pathologiques associés à la MA. Le stress oxydatif est fortement corrélé aux maladies neurodégénératives, en particulier la MA [3].avantages du cynomoriumLes produits naturels contenant de puissants antioxydants peuvent être utilisés comme traitements alternatifs ou pour la prévention des maladies neurodégénératives. Dans la présente étude, nous avons exploré les effets de l'extrait de GZM sur la neurodégénérescence. Il s'agit du premier rapport décrivant les effets neuroprotecteurs de l'extrait de feuille de GZ in vitro (cellules neuronales cultivées HT22 et Neuro-2a) et in vivo (C.elegans).

La toxicité neuronale induite par le stress oxydatif est considérée comme l'un des principaux facteurs associés au développement des maladies neurodégénératives, dont la MA [3]. Des niveaux élevés de glutamate activent la production de ROS, entraînant une neurotoxicité, des dommages aux cellules neuronales et, éventuellement, la mort des cellules neuronales [4,6]. De plus, le peroxyde d'hydrogène (H2O2) est un médiateur essentiel commun du stress oxydatif dans les cellules neuronales [22]. Par conséquent, le glutamate et le H2O2 ont été utilisés comme agents neurotoxiques pour induire la mort des cellules neuronales dans cette étude. Pour étudier l'effet neuroprotecteur contre la toxicité du glutamate, des cellules neuronales HT22 de l'hippocampe de souris dépourvues des récepteurs ionotropes du glutamate ont été utilisées [6]. De plus, les cellules Neuro-2a du neuroblastome de souris sont largement utilisées comme représentantes dans l'étude de l'excroissance des neurites et de la différenciation neuronale [23]. Tout d'abord, les effets neuroprotecteurs de l'extrait de GZM contre la toxicité induite par H-Oz/glutamate ont été déterminés à l'aide de cellules HT22 et Neuro-2a. Nous avons constaté que l'extrait de GZM exerçait un puissant effet neuroprotecteur contre la cytotoxicité induite par le glutamate/H2O2-dans les cellules HT22 et Neuro-2a.

Le stress oxydatif lors de l'exposition au glutamate peut être une cause de dégradation structurelle, de dommages à l'ADN et de dysfonctionnement des mitochondries, qui jouent un rôle important dans la mort des cellules neuronales [6]. Dans notre étude, la viabilité des cellules traitées avec du glutamate seul était remarquablement faible (environ 50 % inférieure) par opposition à celle des cellules témoins non traitées. De plus, une élévation notable du niveau de ROS intracellulaire a été détectée dans les cellules HT22 (1,7- fois) et Neuro-2a (1,9 fois) lors du traitement au glutamate par rapport à celui du témoin non traité. Par conséquent, la cytotoxicité induite par le glutamate dans les cellules neuronales (HT22 et Neuro-2a) s'est en effet avérée être associée à une augmentation des ROS intracellulaires corroborant les rapports précédents [24]. Les enzymes antioxydantes endogènes, CAT, SOD, GST et GPx jouent un rôle essentiel dans la neuroprotection en prévenant les dommages cellulaires médiés par les ROS [25-27] Nous avons constaté que l'extrait de GZM peut contrer la cytotoxicité induite par H-Oz/glutamate en supprimant la Production de ROS et augmentation de l'expression de gènes antioxydants correspondant au rapport précédent, dans lequel des extraits de GZ stimulaient l'expression de Sod-3 et Gst-4 chez C.elegans [11].

Le facteur de transcription NRF2 (facteur 2 lié au facteur nucléaire érythroïde 2-) est le principal mécanisme cellulaire de réponse au stress oxydatif et aux dommages cellulaires [28-31]. La voie de signalisation SIRT1/Nrf2 est une voie de signalisation importante pour équilibrer le stress oxydatif, qui est activement impliqué dans diverses maladies neurodégénératives [25,26]. SIRT1 gère les facteurs de transcription, y compris Nrf2, qui agit comme un régulateur principal du système de défense antioxydant. Nrf2 se lie à l'élément de réponse antioxydant (ARE), conduisant à une expression accrue des enzymes détoxifiantes (phase II) (GPx, GSTol et GSTa2) et des gènes antioxydants (SOD, CAT, NQO1, GCLM et EAAT3) [25,26] Conformément aux rapports, l'expression des protéines SIRT1 et Nrf2 ainsi que des gènes antioxydants, y compris NQO1, GCLM, EAAT3 et SIRT1, ont été régulés à la hausse lors du traitement par GZM. De plus, par l'expression d'enzymes antioxydantes endogènes, SOD, GPx, GSTol et GSTa2 ont également été significativement augmentés, ce qui pourrait être dû à l'activation de Nrf2/ARE. Les résultats sont en accord avec notre étude précédente, dans laquelle il a été démontré que les extraits de GZleaf fournissent des propriétés de résistance au stress oxydatif chez C. elegans par le biais de mécanismes dépendants de SKN-1/Nrf-2 [11]. Ensemble, nos résultats suggèrent que les propriétés de défense antioxydantes de l'extrait de GZM dans les cellules neuronales cultivées (HT22 et Neuro-2a) impliquent la voie de signalisation SIRT1/Nrf2. Il a été démontré que NRF2 influence la direction du métabolisme du glutamate dérivé de la glutamine, y compris la génération de l'antioxydant glutathion (GSH) pour maintenir l'homéostasie redox [13]. Dans cette étude, nous nous concentrons d'abord sur les propriétés antioxydantes de l'extrait de GZM via la voie de signalisation SIRT1/Nrf2, qui est une défense antioxydante bien connue. Nous avons constaté que l'extrait de GZM augmente la voie de signalisation SIRT1/Nrf2 pour favoriser la défense cellulaire contre les insultes toxiques. Néanmoins, l'étude des effets de l'extrait de GZM sur la voie de signalisation SIRT1/Nrf2 dans des conditions de toxicité induite par le glutamate est un sujet intéressant pour confirmer les propriétés antioxydantes de l'extrait de GZM via la voie de signalisation SIRT1/Nrf2.

Les déséquilibres entre les radicaux libres et les antioxydants (stress oxydatif) ont été impliqués dans la progression des maladies neurodégénératives [1,3]. Au cours de la dernière décennie, les composés polyphénoliques ont été largement explorés dans leurs effets neuroprotecteurs en raison de leurs propriétés antioxydantes[13,32-35].méthode d'extraction des flavonoïdes pdfDe plus, des composés antioxydants indirects [36] (systèmes antioxydants modérés et voies associées, mais pas d'interactions directes avec des espèces réactives) tels que l'acide docosahexaénoïque (DHA) [37], la vitamine K [38] et l'acide sinapique [39] sont apparus dans le traitement alternatif des maladies neurodégénératives. Compte tenu de ce qui précède, nos conclusions sont étayées par le fait que les effets bénéfiques du GZM sur les effets neuroprotecteurs dépendent peut-être de son activité antioxydante.

La neuritogenèse ou excroissance des neurites joue un rôle essentiel dans le développement neuronal [32].jacinthe du désertLes propriétés d'excroissance des neurites de l'extrait de GZM ont été déterminées à l'aide de cellules Neuro-2a. Il a été démontré que l'extrait de GZM exerce des activités de croissance des neurites car il augmente la longueur des neurites et le nombre de cellules porteuses de neurites. De plus, ces phénomènes ont été confirmés par l'expression accrue des marqueurs d'excroissance des neurites GAP-43 et Ten-4. Plusieurs études ont rapporté que les polyphénols, dont l'acide gallique [32,34], la cate-chin [ 13,40,41] et la quercétine[33,42,43], favorisent l'activité de croissance des neurites. La présence de composés phénoliques ainsi que d'acide gallique, de catéchine et de quercétine dans l'extrait de GZM peut être responsable du comportement observé (Figure supplémentaire S1) [1,12].

Les plaques A et les protéines tau sont des caractéristiques bien connues de la MA [4,45]. La production et le dépôt anormaux d'A jouent un rôle important dans la pathogenèse de la MA [44]. C.el egans est un organisme modèle utile pour comprendre la neurodégénérescence associée à l'âge [47] Ce ver a un système nerveux de base qui ne contient que 302 neurones qui cartographient de manière exhaustive la connectivité neuronale [47]. De plus, le ver transgénique présente une accumulation de protéines carbonyles et de ROS, similaire à la pathologie de la MA [48]. Ainsi, nous avons tiré parti de la corrélation établie entre l'expression A et les symptômes apparents, y compris la paralysie et le comportement de chimiotaxie, dans le modèle transgénique C.elegans. Le phénotype de paralysie chez A exprimant (dans les muscles) les souches CL4176 et CL2006 a d'abord été étudié. GZM extrait l'apparition différée induite par l'A et la paralysie âgée dans les vers transgéniques CL4176 et CL2006, respectivement. Pour relier la toxicité A aux fonctions neurologiques, le comportement de chimiotaxie de la souche exprimant A (dans les neurones)CL2355 a été exploré. L'extrait de GZM s'est avéré présenter des améliorations dans les défauts de comportement de chimiotaxie des vers transgéniques CL2355 contre A . Collectivement, ces résultats indiquent que l'extrait de GZM protège les fonctions musculaires et neurologiques chez C elegans de la toxicité induite par A. Diverses études ont rapporté que les facteurs de transcription DAF-16 et SKN-1 jouent un rôle crucial dans le dépôt A chez les nématodes [47,48]. Dans nos études précédentes, nous avons prouvé que l'extrait de feuille de GZM peut stimuler la résistance au stress oxydatif via les voies de signalisation DAF-16/FoxO et SKN-1/Nrf-2, conduisant à des améliorations dans la durée de vie et la santé de C. elegans [11]. Nous supposons que DAF-16/FoxO et SKN-1/Nrf-2 peuvent jouer un rôle dans la protection médiée par l'extrait de GZM contre la toxicité A.

Plusieurs études ont rapporté que les antioxydants phénoliques peuvent protéger contre la neurotoxicité induite par le glutamate, les peptides A et le stress oxydatif, qui dépend principalement des voies de signalisation Nrf2/ARE [13,17,49-52]. L'extrait de GZM contient des composés phénoliques, notamment de l'acide gallique, de la catéchine et de la quercétine (Figure supplémentaire S1) [1,12]. Ainsi, les effets neuroprotecteurs médiés par la voie de signalisation SIRT1/Nrf2 peuvent résulter de la présence de composés bioactifs dans l'extrait de GZM. D'autres études sont nécessaires pour confirmer l'implication des effets neuroprotecteurs et explorer davantage de cibles possibles de l'extrait de GZM.

5. Conclusions

En conclusion, les effets neuroprotecteurs de l'extrait de GZM contre la toxicité induite par H202/glutamate/A et les propriétés d'excroissance des neurites ont été démontrés dans cette étude. L'extrait de GZM protège contre la toxicité oxydative induite par le H4O2/glutamate en inhibant l'accumulation de ROS intracellulaires et en augmentant les enzymes antioxydantes endogènes via la voie de signalisation SIRT1/Nrf2. De plus, l'extrait de GZM protège contre la toxicité induite par A chez C. elegans. En plus de ses effets neuroprotecteurs, l'extrait de GZM a montré des effets bénéfiques dans la promotion de l'activité de croissance des neurites. Les antioxydants qui sont interdépendants dans le processus de surmonter la toxicité induite par le stress oxydatif et l'activité induisant la croissance des neurites sont devenus les principales cibles de la thérapie neuroprotectrice. L'extrait de GZM présente des propriétés neuroprotectrices qui non seulement protègent contre la toxicité induite par H202/glutamate/A, mais favorisent également l'activité de croissance des neurites. Les effets neuroprotecteurs de l'extrait de GZM ont été confirmés avec succès dans des cellules neuronales cultivées (HT22 et Neuro-2a) et des modèles de C. elegans. La présente étude confirme, pour la première fois, les effets neuroprotecteurs bénéfiques de l'extrait de GZM, suggérant que G.zeylanicum pourrait être un candidat neuroprotecteur pour la prévention et le traitement de la MA et d'autres troubles neurodégénératifs liés au stress oxydatif. Cependant, d'autres études sont nécessaires dans des organismes modèles plus complexes pour éclairer les composants actifs de l'extrait de GZM et les voies mécanistes impliquées dans la neuroprotection afin de soutenir le potentiel thérapeutique des extraits de plantes pour le traitement alternatif ou d'appoint des maladies neurodégénératives.

Cet article est extrait de Biology 2021, 10, 800. https://doi.org/10.3390/biology10080800 https://www.mdpi.com/journal/biology