Thymoquinoneの投与は、アミロイドベータを注入したラットモデルの海馬における細胞生存を促進することにより、アルツハイマー病様の表現型を改善する

Thymoquinone administration ameliorates Alzheimer's disease-like phenotype by promoting cell survival in the hippocampus of amyloid beta infused rat model.

抄録

背景:

ニゲラサティバの生物学的有効成分であるチモキノン（TQ）には、抗炎症作用、抗酸化作用、神経保護作用があることがわかっている。そのため、現在の対症療法ではなく、アルツハイマー病（AD）の病態を回復させるための有力な候補となる可能性がある。

BACKGROUND: Thymoquinone (TQ), a biologically active ingredient of Nigella sativa, has anti-inflammatory, anti-oxidative and neuroprotective properties. Therefore, it could be a good candidate in the recovery of Alzheimer`s disease (AD) pathology rather than current symptomatic reliefs.

目的:

本研究では，アミロイドβ1-42（Aβ）ペプチドを投与されたADラットの海馬におけるTQの分子治療効果を検討した。

PURPOSE: In the present study, we examined the molecular healing effects of TQ in amyloid beta 1-42 (Aβ) peptide-infused AD rat hippocampus.

研究デザイン:

成人雌ラットの海馬に，凝集したAβを含むマイクロ浸透圧ポンプをカニュレーションした。2週間の注入後、脳脊髄液のHPLCの結果に基づいてTQの用量（10mg/kgまたは20mg/kg）を決定し、TQを15日間ラットに胃内投与した。

STUDY DESIGN: A micro-osmotic pump containing aggregated Aβ was cannulated into the hippocampus of adult female rats. After two weeks infusion, the dose of TQ (10 mg/kg or 20 mg/kg) was determined according to the HPLC results of cerebrospinal fluid and TQ was given to rats intragastrically for 15 days.

実験方法:

ラットの記憶能力をMorris水迷路試験で測定した。その後，ELISA法によりアセチルコリンエステラーゼ（AChE）濃度を測定した。海馬組織の病理学的検査は、Nissl染色による細胞の生存率、Congo red染色によるアミロイドプラーク沈着の検出、Fluoro Jade C染色による変性した神経細胞の判定を行った。マイクロRNA/mRNAレベルおよびAD関連遺伝子とタンパク質の発現は、それぞれReal-Time Polymerase Chain ReactionとWestern Blottingで解析した。

METHODS: The memory performance of rats was determined by Morris water maze test. Afterwards, the acetylcholinesterase (AChE) level were measured by ELISA. Histopathological examinations of hippocampal tissue were performed for cell survival by Nissl staining, for detection of amyloid plaque deposits by Congo red staining and for determination of degenerating neurons by Fluoro Jade C staining. MicroRNA/mRNA levels and protein expressions of AD-related genes and proteins were analyzed by Real-Time Polymerase Chain Reaction and Western Blotting, respectively.

結果:

TQの投与は，Aβを注入したラットの記憶能力を向上させ，歯状回ではなく，角膜（CA1）での神経細胞の減少を改善した。さらに、TQの投与によりフィブリルの沈着が減少し、その蓄積量はコントロール群に比べてAβ投与群で有意に多かった。また，Aβを投与した動物で有意に上昇したmir29cとBaxの発現プロファイルは，TQによって抑制された。さらに，TQの投与により，Aβ，phosphorylated-tau，BACE-1タンパク質の発現が低下した。なお，Aβ投与により影響を受けたAKT/GSK3βおよびMAPKシグナル伝達経路に対しては，TQによる有意な治療効果は認められなかった。

RESULTS: Administration of TQ enhanced the memory performance of Aβ infused rats and it also ameliorated the neuronal loss in the cornu ammonis (CA1), but not in the dentate gyrus (DG). In addition, TQ treatment decreased the fibril deposition whose accumulation was significantly higher in the Aβ-infused animals compared to that of the control group. The expression profiles of mir29c and Bax which significantly upregulated in the Aβ-infused animals were attenuated by TQ. Furthermore, administration of TQ decreased the expressions of Aβ, phosphorylated-tau, and BACE-1 proteins. There was no significant therapeutic effect of TQ on the AKT/GSK3β or MAPK signaling pathways which were affected due to Aβ infusion.

おわりに:

TQは，Aβプラークを除去し，神経細胞の生存率を回復させることにより，神経病理を回復させる能力を有している。これらのことから，TQは記憶の定着の分子基盤を確立したと考えられる。

CONCLUSION: TQ has the capacity to recover the neuropathology by removing Aβ plaques and by restoring neuron viability. All might have established the molecular basement of the consolidation in the memory observed by means of TQ treatment.