Effect of Nelumbo nucifera Stamen Extract on Memory Deficits in Aβ-induced Rat
Keywords:
amyloid-β, Nelumbo nucifera stamen, novel object recognition, oxidative stress, แอมีลอยด์บีต้า, เกสรบัวหลวง, การเรียนรู้และความจำ, ภาวะเครียดออกซิเดชันAbstract
ผลของสารสกัดเกสรบัวหลวงต่อความจำบกพร่องในหนูแรทที่ถูกเหนี่ยวนำด้วยแอมีลอยด์บีต้า
เจนจิราลัย พันธ์ภักดิ์1, จันทนา บุญยะรัตน์2, เพลินทิพย์ ภูทองกิ่ง2, จริยา อำคา เวลบาท1,3, คมสรรค์ บรรเรืองทอง1, นุชรีพร นิลเลิศ1, วนัสนันท์ แป้นนางรอง1,4*
1 ภาควิชากายวิภาคศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น
2 สาขาวิชาเภสัชเคมี คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น
3 กลุ่มวิจัยและพัฒนาด้านประสาทวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น
4 ศูนย์วิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์สุขภาพจากสมุนไพร คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น
หลักการและวัตถุประสงค์: เกสรบัวหลวงเป็นพืชสำคัญทางการแพทย์แผนไทย มีฤทธิ์ต้านเบาหวาน ต้านอนุมูลอิสระ และยับยั้งเอนไซม์อะซิทิลโคลินเอสเทอเรส นิยมบริโภคเป็นอาหารสุขภาพ การศึกษานี้เป็นการประเมินผลของสารสกัดเกสรบัวหลวงต่อภาวะความจำบกพกพร่องในหนูแรทที่ถูกเหนี่ยวนำด้วยแอมีลอยด์บีต้า
วิธีการศึกษา: หนูแรท เพศผู้ พันธุ์ Sprague Dawley จำนวน 40 ตัว แบ่งเป็น 5 กลุ่ม กลุ่มละ 8 ตัว ดังนี้ กลุ่มที่ 1 กลุ่มควบคุมปกติ กลุ่มที่ 2 กลุ่ม V+Aβ ได้รับ 0.5% sodium carboxymethyl cellulose ทางปาก และถูกฉีดด้วยแอมีลอยด์บีต้าเข้า lateral ventricles กลุ่มที่ 3 กลุ่ม Vit C+Aβ ได้รับวิตามินซีขนาด 200 มก./กก. ทางปาก และถูกฉีดด้วยแอมีลอยด์บีต้าเข้า lateral ventricles กลุ่มที่ 4 และ 5 กลุ่ม NNSE250+Aβ, NNSE500+Aβ ได้รับสารสกัดเกสรบัวหลวงขนาด 250 และ 500 มก./กก. ทางปาก ตามลำดับ และถูกฉีดด้วยแอมีลอยด์บีต้าเข้า lateral ventricles ทุกกลุ่มได้รับสารตามกลุ่มต่อเนื่องทุกวันเป็นเวลา 33 วัน ในวันที่ 21 ของการรักษา ทำการฉีดแอมีลอยด์บีต้าเข้าโพรงสมองทั้ง 2 ข้างของหนูแรท หลังจากนั้น 10 วัน ประเมินการเคลื่อนไหวและทดสอบความจำชนิดรู้จำด้วยอุปกรณ์ทดสอบ open field และ novel object recognition ตามลำดับ
ผลการศึกษา: สารสกัดเกสรบัวหลวงขนาด 500 มก./กก. สามารถเพิ่มความเร็วและระยะทางการเคลื่อนที่อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p<0.05) ในหนูที่ถูกเหนี่ยวนำด้วยสารแอมีลอยด์บีต้า มากไปกว่านั้นสารสกัดเกสรบัวหลวงทั้งขนาด 250 และ 500 มก./กก. ยังช่วยฟื้นฟูความจำชนิดรู้จำระยะสั้นในหนูที่มีความบกพร่องทางสติปัญญาอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p<0.05 และ p<0.01) และสารสกัดเกสรบัวหลวงทั้งสองขนาดยังมีแนวโน้มช่วยฟื้นฟูความจำชนิดรู้จำระยะยาวในหนูที่มีความจำบกพร่อง
สรุป: สารสกัดเกสรบัวหลวงสามารถฟื้นฟูความจำบกพร่องที่ถูกเหนี่ยวนำด้วยแอมีลอยด์บีต้าโดยเฉพาะความจำระยะสั้นนอกจากนี้สารสกัดเกสรบัวหลวงปริมาณสูงยังกระตุ้นการทำงานของกล้ามเนื้อด้วยการเพิ่มความเร็วและระยะทางการเคลื่อนที่
Background and Objectives: Nelumbo nucifera (lotus) is a key plant in Thai traditional medicine that has anti-diabetic and anti-oxidant activities, and inhibits acetylcholinesterase enzyme. It is widely consumed as functional food. This study investigated the effect of N. nucifera stamen extract (NNSE) on memory deficit in amyloid beta (Aβ)-induced rat.
Methods: Forty adult male Sprague Dawley rats were divided into 5 groups, each group consisting of 8 rats as follows: Group 1, the normal control group. Group 2, the vehicle plus Aβ group (V+Aβ), received 0.5% sodium carboxymethyl cellulose, orally and was injected with amyloid-β via the lateral ventricles. Group 3, the vitamin C plus Aβ group (Vit C+Aβ), received vitamin C orally at 200 mg/kgBW., and was injected with Aβ via the lateral ventricles. Group 4, and 5, the NNSE plus Aβ groups (NNSE250+Aβ, NNSE500+Aβ), received NNSE orally at doses of 250, and 500 mg/kgBW, respectively, and were injected with Aβ via the lateral ventricles. All treatments were performed for 33 consecutive days. At day 21, Aβ (1-42) was injected via both sides of lateral ventricles. Ten days after Aβ1-42 injection, the rats were tested for locomotor activity and recognition memory by using the open field and novel object recognition tasks, respectively.
Results: The NNSE at dose of 500 mg/kg BW significantly increase the velocity and moving distance in locomotor activity in rats after induced with Ab. Moreover, NNSE at doses of 250 and 500 mg/kgBW significantly improve short-term recognition in cognitively impaired rats. These doses of NNSE also tend to improve long-term recognition in memory impaired rats.
Conclusions: NNSE improve memory impairments induced by Ab, especially short-term memory. Furthermore, the high doses of NNSE stimulates muscle function by increasing speed and movement distance.
References
Alzheimer’s Association. FDA-approved treatments for Alzheimer’s. [online] 2017 [cited May 25, 2019] Available from: https://www.alz.org/media/Documents/fda-approved-treatments-alzheimers-ts.pdf.
Nunomura A, Castellani RJ, Zhu X, Moreira PI, Perry G, Smith MA. Involvement of oxidative stress in Alzheimer disease. J Neuropathol Exp Neurol 2006; 65: 631-41.
Plant LD, Boyle JP, Smith IF, Peers C, Pearson HA. The production of amyloid β peptide is a critical requirement for the viability of central neurons. Neuroscience 2003; 23: 5531-5.
Hritcu L, Noumedem JA, Cioanca O, Hancianu M, Postu P, Mihasan M. Anxiolytic and antidepressant profile of the methanolic extract of Piper nigrum fruits in beta-amyloid (1–42) rat model of Alzheimer’s disease. Behav Brain Funct 2015; 11: 13-25.
Uddin S, Al Mamun A, Hossain S, Ashaduzzaman M, Noor AA, Hossain S, et al. Neuroprotective effect of Phyllanthus acidus L. on learning and memory impairment in scopolamine-induced animal model of dementia and oxidative stress: natural wonder for regulating the development and progression of Alzheimer’s disease. Adv Alzheimer Dis 2016; 5: 53-72.
Oh JH, Choi BJ, Chang MS, Park SK. Nelumbo nucifera semen extract improves memory in rats with scopolamine-induced amnesia through the induction of choline acetyltransferase expression. Neuro Sci Lett 2009; 461: 41-4.
Jitsaeng K, Sungthong B. Antioxidant Activity and Total Phenolic Contents of Various Parts from Two Cultivars of Nelumbo nucifera Gaertn. J Sci Technol MSU 2017; 36: 154-60.
Limwachiranon J, Huang H, Shi Z, Li L, Luo Z. Lotus Flavonoids and Phenolic Acids: Health Promotion and Safe Consumption Dosages. Compr Rev Food Sci Food Saf 2018; 17: 458-71.
Mukherjee PK, Mukherjee D, Maji AK, Rai S, Heinrich M. The sacred lotus (Nelumbo nucifera) –phytochemical and therapeutic profile. J Pharm Pharmacol 2009; 61: 407-22.
Sridhar KR, Bhat R. Lotus-a potential nutraceutical source. J Agri Tech 2007; 3: 143-55.
Paxinos G, Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates: hard cover edition. Elsevier: 2006.
Fu L, Liu C, Chen L, Lv Y, Meng G, Hu M, et al. Protective Effects of 1-Methylnicotinamide on Aβ 1–42-Induced Cognitive Deficits, Neuroinflammation and Apoptosis in Mice. J Neuroimmune Pharm 2019; 14: 401-12.
Hammond RS, Tull LE, Stackman RW. On the delay-dependent involvement of the hippocampus in object recognition memory. Neurobiol Learn Mem 2004; 82: 26-34.
Antunes M, Biala G. The novel object recognition memory: neurobiology, test procedure, and its
modifications. Cogn Process 2012; 13: 93-110.
Ennaceur A, Neave N, Aggleton JP. Spontaneous Object Recognition and Object Location Memory in Rats: The Effects of Lesions in the Cingulate Cortices, the Medial Prefrontal Cortex, the Cingulum Bundle and the Fornix. Exp Brain Res 1997; 113: 509-19.
Chen Z, Zhong C. Oxidative stress in Alzheimer’s disease. Neurosci Bull 2014; 30: 271–81.
Kumar A, Singh A. A review on mitochondrial restorative mechanism of antioxidants in Alzheimer’s disease and other neurological conditions. Front Pharmacol 2015; 6: 206-18.
Varadarajan S, Yatin S, Aksenova M, Butterfield DA. Review: Alzheimer’s Amyloid b-Peptide-Associated Free Radical Oxidative Stress and Neurotoxicity. J Struct Biol 2000; 130: 84-208.
Jung HA, Jung YJ, Yoon NY, Jeong DM, Bae HJ, Kim D-W et al. Inhibitory effects of Nelumbo nucifera leaves on rat lens aldose reductase, advanced glycation end products formation, and oxidative stress. Food Chem Toxicol 2008; 46: 3818-26.
The National Medicine Committee. The 2006 List of medicines from herbs.2nd ed. Bangkok: The Agricultural Co-operative Federation of Thailand; 2008.
