ラットにおけるリポ多糖類誘発性神経炎症および認知機能障害に対する保護効果

Protective Effects of Against Lipopolysaccharide-Induced Neuroinflammation and Cognitive Impairment in Rats.

• Akilandeshwari Alagan
• Ibrahim Jantan
• Endang Kumolosasi
• Satoshi Ogawa
• Maizaton Atmadini Abdullah
• Norazrina Azmi

抄録

(PA)は、その肝保護作用が広く研究されていますが、多様な抗炎症作用があることから、近年注目を集めています。しかし、中枢神経系の免疫応答を調節し、機能変化からの保護につながるPAの効果については未解明な点が多い。そこで我々は、リポ多糖（LPS）誘発性の非空間記憶障害および神経炎症に対するPAの80% v/vエタノール抽出物の保護効果を検討した。 リポ多糖抽出物の主要な植物成分を同定し、高速液体クロマトグラフィーを用いて定量した。本研究では、PA抽出物を100, 200, 400 mg/kgを毎日経口投与した雄性Wistarラットを対象に、慢性的な神経毒性試験を行った。抽出した脳を用いて神経病理学的変化を調べた。ラットをビヒクル(5% Tween 20)、PA抽出物(100, 200, 400 mg/kg)、またはイブプロフェン(IBF; 40 mg/kg)で14日間と28日間経口投与した後、新規物体識別試験を行った。陰性対照群を除き、すべての群は行動試験の前日にLPS（1mg/kg）を腹腔内投与した。行動試験終了時に、脳組織中の腫瘍壊死因子α（TNF-α）、インターロイキン（IL）-1β、一酸化窒素（NO）、誘導性一酸化窒素合成酵素（iNOS）、CD11b/cインテグリン発現、シナプトフィシン免疫反応性のレベルを測定した。 PA抽出物中のガリン酸、エラグ酸、コリアギン、ゲラニン、ニランチン、フィランチン、ヒポフィランチン、フィルトテトラリン、イソニルトテトラリンが同定された。PA抽出物（100、200および400mg/kg）を亜慢性投与しても、神経行動および脳組織学的異常は認められなかった。PA抽出物を200 mg/kg及び400 mg/kgで14日間及び28日間投与したところ、LPSによる記憶障害から効果的に保護された。同程度の投与量で、脳組織内のTNF-α、IL-1β、iNOSなどの蛋白質の放出を有意に（<0.05）減少させた。また、NOレベル、CD11b/cインテグリン発現、シナプトフィシン免疫反応性もLPS投与群と比較して低下した。 PA抽出物を14日間および28日間前処理することで、記憶障害の予防およびLPSによって誘導される神経炎症反応の緩和においてIBFと同等の効果が得られた。今後、生理活性植物化学物質とそのメカニズムを明らかにするためには、さらなる研究が必要である。

(PA) is widely studied for its hepatoprotective properties but has recently received increasing attention due to its diverse anti-inflammatory effects. However, the effects of PA in modulating immune responses in the central nervous system leading to protection against functional changes remain unexplored. Therefore, we sought to examine the protective effects of 80% v/v ethanol extract of PA on lipopolysaccharide (LPS)-induced non-spatial memory impairment and neuroinflammation. Selected major phytoconstituents of PA extract were identified and quantified using high-performance liquid chromatography. Subchronic neurotoxicity was performed in male Wistar rats given daily oral administration of 100, 200, and 400 mg/kg of the PA extract. Their neurobehavioral activities (functional observation battery and locomotor activity) were scored, and the extracted brains were examined for neuropathological changes. Rats were treated orally with vehicle (5% Tween 20), PA extract (100, 200, and 400 mg/kg), or ibuprofen (IBF; 40 mg/kg) for 14 and 28 days before being subjected to novel object discrimination test. All groups were challenged with LPS (1 mg/kg) given intraperitoneally a day prior to the behavioral tests except for the negative control group. At the end of the behavioral tests, the levels of tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin (IL)-1β, nitric oxide (NO), inducible nitric oxide synthase (iNOS), CD11b/c integrin expression, and synaptophysin immunoreactivity were determined in the brain tissues. Gallic acid, ellagic acid, corilagin, geraniin, niranthin, phyllanthin, hypophyllanthin, phyltetralin, and isonirtetralin were identified in the PA extract. Subchronic administration of PA extract (100, 200, and 400 mg/kg) showed no abnormalities in neurobehavior and brain histology. PA extract administered at 200 and 400 mg/kg for 14 and 28 days effectively protected the rodents from LPS-induced memory impairment. Similar doses significantly ( < 0.05) decreased the release of proteins like TNF-α, IL-1β, and iNOS in the brain tissue. NO levels, CD11b/c integrin expression, and synaptophysin immunoreactivity were also reduced as compared with those in the LPS-challenged group. Pre-treatment with PA extract for 14 and 28 days was comparable with pre-treatment with IBF in prevention of memory impairment and alleviation of neuroinflammatory responses induced by LPS. Further studies are essential to identify the bioactive phytochemicals and the precise underlying mechanisms.