抽象的な

1. はじめに

学習と記憶は人間の脳の主要な機能の一つであり、生物の進化と発達において重要な役割を果たしている [ 1 ]。学習と記憶は脳の高次生理活動であり、認知機能の中​​核的要素でもある [ 2 ]。加齢とともに学習能力と記憶能力が低下するのは一般的な現象であり、人口の大部分が記憶力低下症に悩まされている [ 3 ]。さらに、認知障害はアルツハイマー病（AD）やパーキンソン症候群（PD）などのさまざまな神経疾患の進行中に発症する [ 4 ]。そのため、学習能力と記憶力の低下というこれらの症状の早期予防と治療は、その潜在的市場が非常に広いこともあり、大きな注目を集めている [ 5 ]。

現在、学習記憶障害の予防と改善に臨床で一般的に使用されている薬剤には、フリーラジカルスカベンジャー、βアミロイド沈着形成を防ぐ薬剤、M受容体作動薬、アセチルコリンエステラーゼ阻害剤などがあります。残念ながら、学習記憶障害の治療に使用されるこれらの数種類の薬剤は、学習記憶、毒性、有害な副作用に関して効果が乏しく、神経疾患の発生と進行に対する予防効果がありません。伝統的な中薬は、学習記憶障害を伴う疾患に対する伝統的な薬剤に比べて、副作用が少なく軽度、作用対象が多い、低コストなどの利点があることが示されています[ 6-8 ]。そのため、学習記憶障害の予防と改善に効果的な薬剤を伝統的な中薬から特定することに大きな関心が寄せられています。 冬虫夏草 （北 冬虫夏草（ Cordyceps sinensis ）は現在ではほとんど使用されていない漢方薬であり、免疫力の向上[ 9-11 ]、細菌静止[ 12 、 13 ]、抗高血圧[ 14 ]などの効果があることが報告されている。当研究グループによるこれまでの研究では、 冬虫夏草 学習と記憶を改善することができ、その主な有効成分はポリペプチド複合体である可能性が高い[15-17 ] 。

この効果の原因となるメカニズムを調査するために 冬虫夏草 学習と記憶への影響を調べるため、本研究では、まずスコポラミン臭化水素酸塩の腹腔内投与により、学習と記憶障害のマウスモデルを確立した。このモデルを用いて、 冬虫夏草 マウスの行動を観察することにより、マウスの学習能力と記憶能力に対するポリペプチドの影響を、血清スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）活性、血清マロンジアルデヒド（MDA）含有量、アセチルコリンエステラーゼAChE、Na ⁺ -k ⁺ -ATPase、および内皮一酸化窒素合成酵素（eNOS）活性、およびマウス脳組織中のガンマアミノ酪酸（GABA）およびグルタミン酸（Glu）含有量で調べた。さらに、マウスは 冬虫夏草 酵素分解法で調製したポリペプチドと、mRNA発現マイクロアレイを使用して、治療したマウスの脳組織で発現が異なる遺伝子と関連するシグナル伝達経路をスクリーニングしました。全体として、 冬虫夏草 モデルマウスにおける学習・記憶障害を予防・改善するポリペプチドが確認され、関連するメカニズムについて得られたデータは、さらなる研究開発のための重要な理論的基礎となる可能性がある。 冬虫夏草 ポリペプチド。

2. 実験材料と方法

3. 実験結果

3.4. mRNAチップの結果

図に示すように 図1 、モデル群と比較して、マウスの脳組織では450の遺伝子が異なって発現していた。 冬虫夏草 ポリペプチド処理群では、175遺伝子（38.89%）の発現が有意に上昇し、275遺伝子（61.11%）の発現が有意に低下した。mRNAチップの結果の差は、 冬虫夏草 ポリペプチド投与群とモデル群を比較したところ、 冬虫夏草 ポリペプチドは神経系に関連する遺伝子の発現レベルを著しく阻害することができた（61.11%の遺伝子の発現がダウンレギュレーションされた）。

図1

mRNA発現プロファイルマイクロアレイ解析の結果（M：モデル群、CP： 冬虫夏草 ポリペプチドグループ）。

3.6. リアルタイム定量PCR検証

3つの遺伝子の発現のリアルタイム定量PCR検証。 ピク3r5 、 IL-1β 、および Slc18a2が行われた。 表6 、 ピク3r5 そして IL-1β モデル群のマウスの脳組織では発現レベルが著しく変化していることが判明した（ P = 0.015997、 ポ = 0.001177）の発現比はそれぞれ0.8と0.12であった。 冬虫夏草 ポリペプチド投与群とモデル群（ 図2 ）を比較したところ、免疫活性に対する負の調節が認められた。 ＳＬＣ１８ａ２ 遺伝子は学習および記憶障害のあるマウスの脳組織で有意に増加していた（ P = 0.002095、発現比は1.79である。 冬虫夏草 ポリペプチド投与群とモデル群）。

図2

リアルタイム定量PCRによる検証 ピク3r5 、 Il-1b 、および ＳＬＣ１８ａ２ 遺伝子（M：モデルグループ、CP： 冬虫夏草 ポリペプチド基; ^∗∗ P < 0.01）。

表6

リアルタイム定量PCRの実験結果。

データ比較スキーム	ピク3r5	IL-1b は	Ｓｌｃ１８ａ２
ま	1.59東 − 02	5.51東 − 04	1.04東 − 04
CP	1.27東 − 02	6.62東 − 05	1.86東 − 04
CP/M	0.80	0.12	1.79
ポ 価値	0.0002353	0.001177	0.002095

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M: モデルグループ; CP: 冬虫夏草 ポリペプチドグループ。

4. 議論

社会的圧力とさまざまな病気の発生率の増加により、高齢者だけでなく10代の若者も含め、記憶力の低下の症状を経験する人が増えています。そのため、学習と記憶を改善できる薬や有効成分が必要です。研究では、 冬虫夏草 免疫力を高め、老化を防ぎ、心血管の調節を促進するが、その効果についてはほとんど報告されていない。 冬虫夏草 我々の知る限り、ポリペプチドが学習と記憶に及ぼす影響は不明である。本研究では、スコポラミン臭化水素酸塩を用いて学習と記憶障害のマウスモデルを確立し、 冬虫夏草 これらのマウスの学習と記憶に対するポリペプチドの影響を、モリス水迷路試験における行動面と関連する生化学的指標の分子検出という2つの観点から調査した。モリス水迷路試験では、 冬虫夏草ポリペプチド プラットフォームを見つけるまでの待ち時間を短縮し、プラットフォームが以前設置されていた場所での横断回数を増やすことができるため、 冬虫夏草 ポリペプチドは、スコポラミンによって誘発される学習および記憶障害を持つマウスの学習および記憶能力を改善する可能性がある。

SODは体内の酸素フリーラジカルの消去に関与し、それによって脂質過酸化を防ぎ、細胞膜を酸化ダメージから保護します[ 24 ]。MDAは傷害時に誘発される脂質過酸化生成物の1つであり、細胞膜への損傷を悪化させる可能性があります。したがって、SOD活性とMDA含有量の測定は、抗酸化効果を評価するために使用できます。AChEは学習と記憶の機能に密接に関連する神経伝達物質であり、AChE含有量の増加はコリン作動性神経を損傷し、認知障害を引き起こす可能性があるため、AChEは学習と記憶を再評価するための指標として使用できます[ 25 ]。GABAとGluはそれぞれ中枢抑制性と刺激性の神経伝達物質であり、それらの発現のバランスは中枢神経系の正常な機能の維持に重要な役割を果たしています。ナトリウムカリウムポンプとしても知られるNa ⁺ -k ⁺ -ATPaseは細胞膜にあり、エネルギー供給に関与しています。さらに、脳血流を増加させ、脳のエネルギー代謝を促進し、学習および記憶機能を改善することができる。eNOSは、神経系を保護する効果を持つNOの生体内合成を触媒する[ 26 ]。eNOSの活性を促進すると、神経細胞を保護するためにNOの放出を増加させることができる。私たちの結果は、 冬虫夏草 ポリペプチドは血清SOD活性を改善し、マウス脳内のMDA含有量とAChE活性を減少させ、Na ⁺ -k ⁺ -ATPaseとeNOS活性を増加させ、GABAとGluの発現を増加させる可能性があることを示唆している。 冬虫夏草 ポリペプチドは、学習および記憶障害のあるマウスの学習および記憶能力を改善する可能性がある。

本研究では、mRNA発現マイクロアレイ解析により、 冬虫夏草 ポリペプチド投与群とモデル群を比較した。遺伝子機能のクラスタリング解析により36の関連経路が明らかになり、3つの遺伝子が関与する経路が明らかになった。 ピク3r5 、 IL-1β 、および ＳＬＣ１８ａ２ 最も多く存在していた。リアルタイム定量PCRによる発現の解析 ピク3r5 、 IL-1β 、および ＳＬＣ１８ａ２ さらに、これら3つの遺伝子が、 冬虫夏草 学習および記憶障害のマウスモデルにおける神経系に対するポリペプチドの影響。

IL-1β はTヘルパー1（Th1）細胞から分泌され、炎症を促進するサイトカインである。研究によると、 IL-1β うつ病の病態生理学的過程に関与している可能性があり、抗うつ薬治療に対する反応は5-HT系の機能低下、視床下部-下垂体-副腎（HPA）系活性化、ニューロン再生への影響を伴う[ 27 ]。追加の報告では、幼少期のトラウマが体内のサイトカインレベルを上昇させ、うつ病の経過や抗うつ薬の治療効果に影響を与える可能性があることが実証されている。本研究のmRNAチップ分析は、 冬虫夏草 ポリペプチドは遺伝子の発現を阻害することができ、ニューロンの再生に有利であり、神経系において保護的な役割を果たす可能性がある。 冬虫夏草 ポリペプチドはマウスの学習能力と記憶力を改善する可能性がある[ 28 ]。

の ＳＬＣ１８ａ２ 遺伝子は染色体領域 10q25.3 に位置し、ドーパミンを輸送できる小胞モノアミントランスポーター 2 (VMAT2) をコードします。また、膜を通過してシナプス小胞に入り、モノアミン代謝に関与するエピネフリンとセロトニンもコードします。これらのモノアミンの生理学的役割は、運動制御、気分の安定、自律神経機能に関連していることが報告されています。このプロセスが正常に機能することは、黒質ニューロンにおけるドーパミン代謝を維持するために不可欠です。

ＳＬＣ１８ａ２ 遺伝子発現はマウスモデルにおいてジスキネジアおよびうつ病様行動を軽減すると報告されている[ 29 ]。 ＳＬＣ１８ａ２ 遺伝子チップ技術を用いてマウスの小脳における神経伝達物質に関連する遺伝子の発現プロファイルに対するヒ素の影響を観察したところ、遺伝子発現が神経伝達物質の分泌を促進することも示された。本研究では、 冬虫夏草 ポリペプチド処理は、 ＳＬＣ１８ａ２ それにより、マウスの神経伝達物質の分泌が促進され、ジスキネジアやうつ病のような行動が軽減され、学習能力や記憶力の向上につながる可能性がある。

最も重要な細胞内シグナル伝達経路の1つであるホスファチジルイノシトール3キナーゼ（PI3K）/ Aktおよび哺乳類ラパマイシン標的（mTOR）経路は、細胞の成長、生存、増殖、アポトーシス、および血管新生のプロセスで重要な役割を果たしている[ 30 ]。PI3Kファミリーのメンバーは、イノシトールとホスファチジルイノシトールの重要なキナーゼであると同時に、細胞増殖、アポトーシス、分化プロセスの調節に関与する重要なシグナル伝達分子でもある[ 31 ]。PI3KファミリーのメンバーであるPIK3R5はほとんど研究されておらず、神経系と関連付けた研究はない[ 32 ]。本研究では、リアルタイム定量PCRにより、PIK3R5の有意なダウンレギュレーションが実証された。 ピク3r5 （ P = 0.0002353）と 冬虫夏草 ポリペプチド処理による実験結果は他の2つの遺伝子よりも有意であった。mRNAチップにおける発現の低下は、 冬虫夏草 ポリペプチドは遺伝子の発現を阻害する可能性があり、これは潜在的な薬剤ターゲットとして使用できる。 冬虫夏草 さらなる実験研究のため。

5. 結論

学習および記憶障害のマウスモデルは、スコポラミン臭化水素酸塩の注射と、異なる用量のスコポラミン臭化水素酸塩の効果によって確立されました。 冬虫夏草 胃内に投与されたポリペプチドの効果は、モリス水迷路試験によるマウスの行動評価、マウスの血清と脳組織におけるいくつかの生物学的指標の測定、および差次的に発現した遺伝子と関連する細胞シグナル伝達経路の特定によって調査された。その結果、 冬虫夏草 ポリペプチドは、マウスの学習と記憶を改善し、血清SOD活性を高め、血清MDA含有量を減少させ、AChE活性を低下させ、Na ⁺ -k ⁺ -ATPaseとeNOS活性を高め、マウスの脳組織中のGABAとGluレベルを増加させる可能性がある。mRNA発現ファイルチップ分析、DAVIDデータベースによる遺伝子機能のクラスタリング分析、およびリアルタイムqPCR検証により、 冬虫夏草 学習および記憶障害のマウスモデルにおけるポリペプチド治療は、その効果に関連している可能性が高い。 ピク3r5 、 IL-1β 、 およびSlc18a2であり、これら3つの遺伝子は、 冬虫夏草。

謝辞

参考文献