Journal of Animal Research (Iranian Journal of Biology)

Antidepressant effects of quercetin and it nanocrystal on schizophrenia animal model with using forced swimming test

Document Type : Research Paper

Abstract

Schizophrenia is a neurodegenerative disease that causes the positive symptoms such as hallucinations and negative symptoms such as social withdrawal and depression. Depression is an important co-occurring syndrome in schizophrenia. One of the progressions of the disease, the imbalance between free radicals and antioxidant system. Quercetin, as a neutral antioxidant found in many plants, is widely distributed in edible fruits and vegetables. The purpose of this study was evaluated to protective effect of quercetin and quercetin nanocrystal on depression and activity of catalase and superoxide dismutase enzymes in ketamine model of schizophrenia.
In this study, 49 male mice were divided into seven groups: control, vehicle, disease group that received 10mg/kg/day ketamine for 10 days and other four groups that received 10 and 25 mg/kg/day of quercetin and quercetin nanocrystal orally after injection of ketamine. Depression disorders using with forced swimming test and the activity of catalase and superoxide dismutase were evaluated. This study shows that injection of ketamine increased immobility and decreased catalase and superoxide dismutase activates (p≤0.001). Treatment with quercetin and it nanocrystal increased significantly mobility time and also increase the activities of these enzymes in in an animal model of schizophrenia (p≤0.001).
The results of this study showed that consumption of quercetin nanocrystal decreases depressant disorders and oxidative stress induced by ketamine in model of schizophrenia.

Keywords

Main Subjects

اثر ضدافسردگی کوئرستین و نانوکریستال کوئرستین در مدل حیوانی بیماری اسکیزوفرنی با استفاده از تست شنای اجباری

سپیده محمدنژاد بازکیایی، اکبر حاجی‌زاده مقدم* و فرهاد ولی زادگان

بابلسر،دانشگاه مازندران، دانشکده علوم پایه، گروه زیست‏شناسی

تاریخ دریافت: 6/10/94                تاریخ پذیرش: 23/11/95 

چکیده

اسکیزوفرنی ازجمله بیماری­های تحلیل نورونی می‏باشد که باعث بروز علائم مثبت رفتاری نظیر توهم و علائم منفی نظیر گوشه­گیری اجتماعی و افسردگی می­گردد. افسردگی سندرمی مهمی است که همزمان با بیماری اسکیزوفرنی رخ می‌دهد. یکی از عوامل پیشرفت این بیماری، عدم تعادل بین رادیکال­های آزاد و سیستم آنتی­اکسیدانی است. کوئرستین به‌عنوان آنتی­اکسیدانی طبیعی در بسیاری از میوه‌ها و سبزیجات وجود دارد. هدف ازاین مطالعه بررسی اثر حفاظتی کوئرستین و نانوکریستال کوئرستین براختلالات افسردگی و فعالیت آنزیم‏های کاتالاز و سوپراکسیددیسموتاز در مدل کتامینی بیماری اسکیزوفرنی است. دراین مطالعه تجربی49 سر موش سوری به‌طور تصادفی به گروه­های کنترل، شم، بیمار و چهار گروه بیمار تیمار شده با  کوئرستین و نانوکریستال آن با غلظت­های 10 و 25 میلی‌گرم بر کیلوگرم تقسیم شدند. برای ایجاد مدل بیماری اسکیزوفرنی، کتامین به­مدت 10 روز و به‌صورت درون­صفاقی تزریق شد. اختلالات افسردگی با استفاده از تست شنای اجباری و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و سوپراکسیددیسموتاز اندازه­گیری شد. تزریق کتامین بطور معناداری باعث افزایش مدت‌زمان بی­حرکتی و کاهش فعالیت آنزیم­های کاتالاز و سوپراکسیددیسموتاز در مقایسه با گروه کنترل می­شود (001/0P≤) و ‌تیمار با کوئرستین و نانوکریستال آن موجب کاهش معنی‌دار زمان بی­حرکتی و افزایش فعالیت این آنزیم‌ها در گروه‌های بیمار تیمارشده می­گردد (001/0P≤).  نتایج این مطالعه نشان داد که مصرف نانوکریستال کوئرستین اختلالات افسردگی و استرس اکسیداتیو القاء شده با کتامین را در مدل اسکیزوفرنی کاهش می‌دهد.

واژه­های کلیدی: افسردگی، بیماری اسکیزوفرنی، کتامین، نانوکریستال کوئرستین

* نویسنده مسئول، تلفن: 01135302453 ، پست الکترونیکی: a.hajizadeh@umz.ac.ir

مقدمه

 

اسکیزوفرنی بیماری همراه با تحلیل نورونی است که مردان و زنان را به‌طور یکسان تحت تأثیر قرار می­دهد و دارای علائم مثبت رفتاری نظیر توهم و علائم منفی نظیر گوشه­گیری اجتماعی و افسردگی می­باشد (4، 33 و 41). میزان شیوع افسردگی در بیماران مبتلابه اسکیزوفرنی به‌طور میانگین حدود 22 تا 75 درصد است. درواقع در بیماران مبتلابه اسکیزوفرنی اختلال در عملکرد لوب فرونتال دیده می­شود که این اختلال در افراد مبتلابه افسردگی نیز وجود دارد (1 و 43).

افسردگی به دنبال افزایش فاکتورها پیش­التهابی و سایتوکین­ها و عوامل اکسیداتیو بوجود می‌آید (22). یکی از عوامل آسیب­رسان به سیستم عصبی مرکزی و ایجاد بیماری عصبی اسکیزوفرنی، استرس اکسیداتیو می­باشد. طی استرس اکسیداتیو گونه­های واکنشی فعال ازجمله گونه‏های فعال اکسیژن (ROS) و گونه­های فعال نیتروژن (RNS) تشکیل می­شود که به ‌آسانی با تمام مولکول­های زیستی شاملDNA،RNA ، پروتئین­ها و کربوهیدرات­ها واکنش می­دهند و این آسیب اکسیداتیو موجب از دست دادن عملکرد آنزیم­ها، تخریب سیگنالینگ سلولی و درنهایت آپاپتوز می­گردد. برای حفاظت از مرگ سلولی که توسط گونه­های واکنشی رخ می­دهد، موجودات زنده خط دفاعی آنتی‏اکسیدانی دارند که شامل آنتی­اکسیدان­های آنزیمی و غیر آنزیمی می­باشد. آنتی­اکسیدان­ها با رادیکال­های آزاد یا دیگرگونه‌های واکنشی، واکنش می­دهند و باعث جلوگیری از اکسید شدن ترکیبات سلولی می­گردند که خطر ابتلا به بیماری­های ناشی از استرس اکسیداتیو همانند اسکیزوفرنی را کاهش می­دهند (13 و 20).

اسکیزوفرنی به دلیل اختلال در سیستم­های نورو­ترانسمیتری، استرس اکسیداتیو و عدم تعادل بین رادیکال­های آزاد و سیستم آنتی­اکسیدانی به وجود می­آید (3). تغییر در عملکرد گیرنده­هایNMDAگلوتامات در ایجاد اسکیزوفرنی نقش مهمی دارد (9 و 31). مطالعات پیشین نشان داده که با تزریق آنتاگونیست­های گیرنده­ی NMDA،ازجمله کتامین می­توان این بیماری را مدل­سازی نمود (3 و 12). کتامین باعث افزایش سطوح سیتوکین پیش­التهابی اینترلوکین 6 در مغز می‏شود که می­تواند منجر به القاء علائم اسکیزوفرنی شود (42 و 43). آزادسازی این فاکتورها و نیز گونه‌های فعال اکسیژن و نیتروژن می‌تواند در شروع و پیشرفت بیماری­های عصبی نقش دارد. در مطالعات اخیر مشاهده ‌شده است که مصرف حاد کتامین فعالیت آنزیم‏های آنتی­اکسیدانی کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز را در قشر پیش‌پیشانی کاهش می‏دهد (8، 13، 26، 27 و40).

مطالعات متعدد نشان می‌دهد که فنول‌های گیاهی از قبیل فلاونوئیدهاو اسیدهای فنلیک می‌توانند به‌عنوان آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی عمل کنند (44). در پژوهش‌های مختلف گزارش ‌شده است که پلی­فنول‌های گیاهی دارای فعالیت آنتی‌اکسیدانی قوی بواسطه حذف ROS می‌باشند. این ترکیبات ممکن است اثرات آنتی‏اکسیدانی خود را از طریق آبشارهای سیگنالینگ پروتئین کیناز و لیپید کیناز اعمال کنند (2، 21 و 34). کوئرستین فلاوونوئیدی متشکل از 3 حلقه و 5 گروه هیدروکسیل است و در سیب، چای، توت و پیاز یافت می­شود. مطالعاتی نیز نشان دادند که کوئرستین می­تواند باعث افزایش میزان فعالیت کاتالاز و گلوتاتیون شود و تعادل بین سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز را به حالت طبیعی برگرداند (35).

با این ‌حال کوئرستین حلالیت ضعیفی دارد و به مقدار کم در آب حل می­شود، بنابراین جذب آن در بدن نیز محدود می‌باشد (28). علاوه براین، داروهای کم‏محلول در آب اثر تجمعی دارند و استفاده از آن­ها می­تواند باعث ایجاد عوارض جانبی مانند نارسایی شدید تنفسی گردد. امروزه برای حل این مشکل و افزایش حلالیت ترکیبات فنلی از تکنیک نانو کردن ذرات استفاده می­شود. نانوکریستال­ها مزایایی از جمله افزایش حلالیت دارند (24). هدف از این مطالعه بررسی اثر ضدافسردگی و آنتی‏اکسیدانی کوئرستین و نانوکریستال کوئرستین در مدل کتامینی بیماری اسکیزوفرنی است.

مواد و روشها

روش تهیه نانوکریستال کوئرستین: نانوکریستال کوئرستین به روش رسوب­گذاری تبخیری نانوسوسپانسیون تهیه شد. در این روش به‌طور خلاصه 5 میلی­گرم کوئرستین خالص در یک میلی­لیتر حلال اتانول حل و نانوکریستال کوئرستین با اضافه کردن سریع 25 میلی­لیتر ضد حلال هگزان تشکیل شد. ذرات کریستاله شده با پراندن حلال و ضد حلال بوسیله دستگاه روتاری بدست آمد. مورفولوژی و سایز ذرات نانوکریستال کوئرستین بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرارگرفت.

 

شکل1- تصویر میکروسکوپ الکترونی رویشی نانوکریستال کوئرسیتین

در این مطالعه تجربی از 49 سر موش سوری )تهیه ‌شده از پژوهشکده انیستیتوپاستورآمل( در محدوده وزنی 30-20 گرم استفاده گردید. حیوانات در شرایط استاندارد (12ساعت روشنایی12 ساعت تاریکی و دمای °C 3±22) و دسترسی آزاد به آب و غذا نگهداری شدند. کلیه آزمایشات مطابق آیین‌نامه کمیته اخلاق زیستی معاونت پژوهشی دانشگاه مازندران انجام گردید. حیوانات به‌طور تصادفی به هفت گروه هفت­تایی کنترل، شم، بیمار، دوگروه بیمار تیمار شده با کوئرستین و دوگروه بیمار تیمار شده با نانوکریستال کوئرستین تقسیم شدند. موش‌ها در گروه­ شم به مدت 10 روز حلال کتامین(سالین) را به‌صورت درون صفاقی دریافت کردند. موش­های گروه بیمار و چهار گروه تیمار شده نیز به مدت 10 روز به‌صورت درون صفاقی کتامین را دریافت نمودند. سپس گروه­های شم و بیمار، حلال کوئرستین(آب مقطر) را به‌صورت گاواژ و گروه­های بیمار تیمار شده با کوئرستین و بیمار تیمار شده با نانوکریستال کوئرستین به­ترتیب غلظت­های­ 10 و 25 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن بدن کوئرستین و نانوکریستال آن را به‌صورت گاواژ به مدت 30 روز در ساعت 10 تا 12 صبح دریافت کردند (11، 15 و 37).

آزمون شنای اجباری: آزمون شنای اجباری (Forced Swimming Test) ازجمله مدل­های فارماکولوژیک حیوانی بسیار رایج جهت ارزیابی اثرات ضدافسردگی ترکیبات شیمیایی و گیاهی مختلف در موش کوچک آزمایشگاهی می­باشد و یکی از معتبرترین آزمون­ها برای سنجش افسردگی حیوانات است (1 و 25). به‌منظور بررسی میزان افسردگی، تمامی گروه‌ها در روزهای پنجم، دهم و پانزدهم پس از تزریق، میزان افسردگی آنها با تست شنای اجباری سنجیده شد. درصورتی‌که حیوان تحت استرس مداوم قرارگیرد، رفته‌رفته تحرک و فعالیت خود را از دست می­دهد و بی­حرکت می­گردد. در این آزمایش از سیلندر شیشه ای استوانه ای به ارتفاع ۲۰ سانتی متر و قطر ۱۰ سانتی متر استفاده شد که حاوی آب ۲۵ درجۀ سانتی گراد به ارتفاع ۱۵ سانتی متر بود و موش­ها به‌صورت انفرادی به‌ملایمت درون آب قرارداده می­شدند. در این شرایط حیوانات برای جلوگیری از غرق شدن، شنا می­کردند. پس از مدتی، موش­ها از فعالیت بازمی‌ماندند که به­طور قراردادی به آن بی­حرکت شدن می­گویند. بعد از قرار­گیری موش در آب برای سازگاری آن با محیط، یک دقیقه صبر کرده سپس به مدت 5 دقیقه مدت‌زمان بی­حرکت ماندن را اندازه­گیری شد. بی­تحرکی به زمانی قلمداد می­شد که هیچ فعالیت حرکتی اضافی مشاهده نشود. افزایش زمان بی­حرکتی علامتی بسیار مهم در بروز افسردگی و کاهش آن به معنای اثر­بخشی درمان ضدافسردگی در نظر گرفته شد. جهت سازگاری بیشتر حیوان با محیط، روز قبل از تست، موش را به مدت ۵ دقیقه در آب قرار می‌گرفتند (19). بعد از انجام آزمایش‏های بالینی، موش‏ها سربریده و برش‏گیری از مغز انجام شد. 150 میلی­گرم از بافت مغز در یک میلی‌لیتر بافر شامل 32/0 مول در لیتر ساکارز، یک میلی­مول در لیتر EDTA و 10 نانومول در لیتر تریس هیدروکلراید با PH=7.4 هموژن شدند. محلول هموژن با سرعت 13600 به مدت 30 دقیقه سانتریفیوژ شدند و محلول روئی برای اندازه­گیری فعالیت آنزیم کاتالاز و سوپراکسیددیسموتاز مورد استفاده قرارگرفت. غلظت پروتئین با استفاده از روش برادفورد و استاندارد آلبومین سرم گاوی موردسنجش قرارگرفت.

فعالیت سوپراکسیددسموتاز: فعالیت این آنزیم به روش جنت وهمکارانش انجام گرفت. به این صورت که مخلوط سنجش نهایی در حجم کل ۱ میلی­لیتر حاوی ۵۰  میلی­مولار بافر سدیم فسفات، ۱/۰ میلی­مولارEDTA، ۴۸ میلی­مولار پیروگالل و 20 میکرولیتر عصاره‏ی آنزیمی می‏باشد. تغییر جذب نوری در ۴۲۰ نانومتردرمدت 4 دقیقه در دمای 24 درجه سانتی­گراد در مقایسه با محلول بلانک که حاوی همه موارد به‌غیراز بافت هموژن شده بود، اندازه­گیری شده است. یک واحد از آنزیم طبق تعریف مقدار آنزیمی است که موجب مهار نصف اتواکسیداسیون پیروگالل می­شود.

فعالیت آنزیم کاتالاز : فعالیت این آنزیم نیز به روش جنت و همکارانش انجام شد. مخلوط سنجش نهایی درحجم کل ۱ میلی­لیترحاوی ۵۰ میلی­مولار بافر سدیم فسفات، ۱۰ میلی­مولارهیدروژن پراکسید و ۲۰ میکرولیتر عصاره‏ی آنزیمی می‏باشد. تغییرجذب نوری در ۲۴۰ نانومتر در مدت زمان ۲ دقیقه در دمای 24 درجه سانتی‏گراد در مقایسه با محلول بلانک حاوی همه‏ی مواد به‌غیراز بافت هموژن شده، اندازه‏گیری شده است. یک واحد از آنزیم طبق تعریف، مقدار آنزیمی است که برای تجزیه‏ی ۱ میکرومولارH2O2 در ۱ میلی‏گرم پروتئین درمدت زمان ۱ دقیقه لازم است.

برای تجزیه‌وتحلیل آماری و مقایسه بین گروه­ها از آزمون تحلیل واریانس یکطرفه (ANOVA) و آزمون تعقیبی توکی استفاده شد. تمامی محاسبات با استفاده از نرم‌افزار SPSS ویرایش 16 انجام شد و سطح معنی­دار آزمون‌ها P کمتر از 05/0 در نظر گرفته شد.

نتایج

مورفولوژی و سایز ذرات نانوکریستال کوئرستین بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرارگرفت. میانگین سایز ذرات حدود 120 نانومتر می‌باشد. توجه به نمودار 1 شاخص مدت زمان بی­حرکت ماندن که از علائم منفی اسکیزوفرنی می­باشد، در موش‌های گروه بیمار که 10 روز کتامین دریافت کرده بودند، در مقایسه با گروه کنترل، به‌طور معنی‌داری افزایش نشان داد (001/0P≤).

 

نمودار 1- اثر کتامین بر آزمون شنای اجباری در روز دهم پس از تزریق کتامین. تزریق کتامین موجب افزایش معنی­داری بر مدت زمان بی­حرکت ماندن در گروه بیمار در مقایسه با گروه کنترل شد. گروه‌ها هفت‌تایی هستند.(n=7) در مقایسه با گروه کنترل (001/0P≤) ***: 

فعالیت حرکتی در تمامی گروه­ها پنج روز بعد از آخرین تزریق کتامین مورد بررسی قرارگرفت. فعالیت حرکتی در گروه­هایی که کوئرستین با غلظت 10 و 25 میلی­گرم بر کیلوگرم وزن بدن به مدت 5 روز دریافت کردند، افزایش معنی­داری در مقایسه با گروه بیمار نشان داد (001/0P≤). فعالیت حرکتی در گروه­هایی که نانوکریستال کوئرستین در غلظت‏های 10 و 25 میلی‏گرم بر کیلوگرم وزن بدن دریافت کردند نیز در مقایسه با گروه بیمار بطور معنی­داری افزایش نشان داد (001/0P≤)، (نمودار 2).

فعالیت حرکتی 15 روز بعد از آخرین روز تزریق کتامین نیز انجام شد. فعالیت حرکتی در گروه­هایی که کوئرستین با غلظت 10 و25میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن به مدت 15 روز دریافت کردند، افزایش معنی­داری در مقایسه با گروه بیمار نشان داد (001/0P≤).

هم­چنین فعالیت حرکتی در گروه­هایی که نانوکریستال کوئرستین با غلظت 10 و 25 میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن دریافت کردند نیز در مقایسه با گروه بیمار بطور معنی­داری افزایش نشان داد و در مقایسه با گروه کنترل اختلاف معنی­داری مشاهده نشد. 

 

 

نمودار 2- اثر کوئرستین و نانوکریستال آن بر مدت زمان بی حرکتی در آزمون شنای اجباری در روز پانزدهم پس از تزریق کتامین. کوئرستین و نانوکریستال آن باعث کاهش معنی‌داری در مدت زمان بی­حرکت ماندن در گروه بیمار ‌تیمارشده با غلظت 10 و 25 میلی­گرم برکیلوگرم کوئرستین و نانوکریستال آن در مقایسه با گروه بیمار شد. (n=7) در مقایسه باگروه کنترل (001/0P≤) ***:، در مقایسه باگروه بیمار (001/0P≤):++، (001/0P≤):+++ 

 

هم­چنین فعالیت حرکتی در موش­هایی که کوئرستین با غلظت 25 دریافت کردند در مقایسه با گروهی که نانوکریستال کوئرستین با غلظت 25 دریافت نمودند، کاهش معنی­دار نشان داد (01/0=P)، (نمودار 3).

سطح کاتالاز در گروه‏هایی که 10 روز کتامین دریافت کرده بودند در مقایسه با گروه کنترل کاهش معنی‏دار نشان داد (000/0=P). سطح این آنزیم در گروه‏هایی که کوئرستین و نانوکریستال آنرا با غلظت 10 و 25 میلی‏گرم برکیلوگرم وزن بدن دریافت کرده بودند درمقایسه با گروه بیمار افزایش معنی‏دار نشان داد. هم‏چنین در گروه‏های بیمار تیمار با کوئرستین و نانوکریستال کوئرستین با غلظت 10 اختلاف معنی‏دار با گروه کنترل مشاهده می‏گردد. علاوه براین سطح کاتالاز در گروه بیمار تیمارشده با نانوکریستال کوئرستین با غلظت 25 میلی‏گرم برکیلوگرم وزن بدن درمقایسه با گروه بیمار دریافت کننده‏ کوئرستین هم غلظت اختلاف معنی‏دار نشان داد (000/0=P).

سطح آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در گروه­هایی که 10 روز کتامین دریافت کرده بودند در مقایسه با گروه کنترل کاهش معنی­دار  نشان داد (000/0=P). این آنزیم در گروه شم نسبت به گروه کنترل تغییر معنی­دار نشان نداد. سطح کاتالاز در گروه­های دریافت‌کننده‌ی نانوکریستال کوئرستین و کوئرستین با غلظت 25 در مقایسه با گروه بیمار اختلاف معنی­دار نشان داد. علاوه براین سطح کاتالاز در گروه دریافت کننده نانوکریستال کوئرستین با غلظت‏های 10 و25 میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن در مقایسه با گروه‏های دریافت کننده‏ی کوئرستین با همین غلظت اختلاف معنی‏دار نشان داد (000/0=P).

بحث

بررسی نتایج حاضر نشان داد که تزریق کتامین با غلظت 10 میلی­گرم بر کیلوگرم وزن بدن به‏مدت 10 روز متوالی باعث افزایش افسردگی و کاهش فعالیت حرکتی و کاهش در فعالیت آنزیم‏های آنتی‏اکسیدانی کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز در مغز موش کوچک آزمایشگاهی گردید.


 

نمودار 3- اثر کوئرستین و نانوکریستال آن برآزمون شنای اجباری در روز بیست و پنجم پس از تزریق کتامین. کوئرستین و نانوکریستال آن باعث کاهش معنی‌دار مدت زمان بی­حرکت ماندن در گروه بیمار ‌تیمارشده با غلظت 10 و 25 میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن در مقایسه با گروه کنترل شدند. مدت زمان بی­حرکت ماندن در گروه نانوکریستال کوئرستین با غلظت 25 میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن نسبت به گروه کوئرستین هم غلطت کاهش معنی­داری نشان داد. در مقایسه باگروه کنترل (001/0P≤)***:، درمقایسه باگروه بیمار(001/0P≤)+++: ، در مقایسه با گروه 25 کوئرستین 5/0P≤ :#

 

نمودار 4- اثر کوئرستین و نانوکریستال آن بر میزان فعالیت آنزیم کاتالاز. سطح کاتالاز در موش‏های گروه بیمار کاهش معنی‏دار نشان داد. کوئرستین و نانوکریستال آن باعث افزایش فعالیت کاتالاز شدند. گروه‌ها هفت‌تایی هستند(n=7) . در مقایسه با گروه کنترل (001/0P≤) ***:در مقایسه با گروه بیمار (001/0P≤)+++: در مقایسه با گروه بیمار (05/0P≤):+ در مقایسه با گروه بیمار (01/0P≤):++ در مقایسه با گروه 25 نانوکریستال کوئرستین (001/0P≤):###

 

در راستای این تحقیق، در مطالعات پیشین نیز تزریق درون­صفاقی کتامین برای ایجاد مدل حیوانی بیماری اسکیزوفرنی گزارش شد (29). کتامین نقش خود را با مسدود کردن گیرنده­های گلوتاماتی نوع NMDA، تولید ROS و تغییرات نورونی برگشت­پذیر در ناحیه خلفی سینگولا و قشر مغزانجام می­دهند. کتامین به علت واکنش با سیستم کاتکول آمین ممکن است سبب تشدید فعالیت دوپامین شود و خاصیت خود اکسیداسیونی دوپامین سبب تولید رادیکال­های آزاد می‏شود (14).

 

 

نمودار 5- اثر کوئرستین و نانوکریستال آن بر میزان فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز. کتامین باعث کاهش سطحSOD در موش‏های گروه بیمار گردید. کوئرستین و نانوکریستال آن باعث افزایش فعالیت آنزیم SOD شدند.گروه‌ها هفت‌تایی هستند(n=7) . در مقایسه با گروه کنترل(001/0P≤) ***:در مقایسه با گروه بیمار (001/0P≤) +++:در مقایسه با گروه بیمار (05/0P≤):+ در مقایسه با گروه 25 نانوکریستال کوئرستین(001/0P≤):### در مقایسه با گروه 10 نانوکریستال کوئرستین(001/0P≤):### 


پژوهش­های اخیر نشان دادند که استرس اکسیداتیو نیز عامل مؤثری در ایجاد بیماری اسکیزوفرنی است (5 و 34). همچنین اولیویئرا و همکارانش در سال 2009 گزارش دادند که کتامین موجب کاهش فعالیت آنزیم‏های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز در تمام نواحی مغز و پراکسیداسیون لیپیدها، آسیب‌های اکسیداتیو پروتئین و DNA می‌شود (16). مطالعات پیشین نشان می­دهد که تزریق درون صفاقی کتامین با غلظت 25 میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن به مدت 8 روز متوالی باعث کاهش فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز در هیپوکامپ می­گردد (25){Gazal, 2015 #123;da Silva Oliveira, 2014 #40}. نتایج پژوهش رادونجیک و همکارانش در سال 2010 نیز پیشنهاد نمود که تزریق 10 میلی­گرم بر کیلوگرم وزن بدن فن­سیکلیدین می­تواند باعث کاهش فعالیت آنزیم­های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز گردد. کاهش تولید سوپراکسید می‏تواند از طریق مهار NADPH اکسیداز از اثر کتامین بر اینترنورون­های مهاری در قشر جلویی مغز جلوگیری کند. در بیماری اسکیزوفرنی تولید ROS افزایش‌یافته و از طرفی سطح آنتی‌اکسیدان‌ها در پلاسما و فعالیت‏های آنزیم‏های آنتی‌اکسیدانی در بیماران مبتلابه اسکیزوفرنی نیز کاهش می­یابد (34). علی و همکاران در سال 2014 گزارش نمودند که استرس اکسیداتیو از طریق القای رادیکال‏های آزاد باعث کاهش فعالیت آنزیم آنتی‏اکسیدانی کاتالاز می­گردد (2). بوسکوویچ و همکارانش نشان دادند که تزریق کتامین می­تواند مدل مناسبی برای بررسی علائم بیماری اسکیزوفرنی است (6). در همین راستا هانت و همکاران پیشنهاد نمودند تزریق درون‏صفاقی کتامین سبب بروز افسردگی در موش صحرایی می­شود (22). افسردگی ناشی از تزریق کتامین می­تواند توسط استرس اکسیداتیو ایجادشده به­وسیله رادیکال­های قوی و یا احتمالاً از طریق فعال شدن گیرنده NMDA ایجاد شود.

نتایج این مطالعه نشان داد که تیمار با کوئرستین و نانوکریستال آن باعث افزایش میزان فعالیت حرکتی و فعالیت آنزیم­های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز در مغز ‏می‌گردد. در راستای این مطالعه نتایج پژوهش‏های پیشین نیز نشان داد که مصرف کوئرستین در غلظت‏های 50 و 80 میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن به­مدت 45 روز باعث می‍شود، فعالیت کاهش‌یافته کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز به حالت اولیه خود برگردد و درنتیجه باعث بهبود آسیب ناشی از استرس اکسیداتیو شود (30).

ادوارد و همکارانش در سال 2007 نشان دادند که مصرف 730 میلی­گرم از کوئرستین به مدت 28 روز متوالی باعث کاهش فشارخون در افراد دارای فشارخون بالا گردید. هم‏چنین در مطالعه ای دیگر گزارش شد که کوئرستین باعث کند شدن رشد سلول­های سرطانی می­شود (18 و 23). پژوهش‏های پیشین پیشنهاد می­کنند در مدل بیماری پارکینسون تیمار کوئرستین، ۳ ساعت قبل از تزریق 1- متیل- 4- فنیل پریدینیوم (MPP) می‏تواند باعث کاهش آپاپتوز القاشده توسطMPP شود. هم‏چنین کوئرستین می­تواند در مدل آلزایمری القا شده با پپتید بتا-آمیلوئید اثر محافظتی داشته باشد (7). تزریق کوئرستین با غلظت 50 میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن به‌صورت درون صفاقی با مهار تولید ROS باعث از بین بردن اثرات استرس اکسیداتیو و افزایش میزان سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز در موش صحرایی نر می‏شود (17). مصطفوی پور و همکاران در سال 2008 به‏منظور بررسی اثرات درمانی کوئرستین و ویتامین E بر استرس اکسیداتیو ناشی از سیکلوسپورین و سمیت کبدی پیشنهاد نمودند که تجویز همزمان کوئرستین و ویتامین E می­تواند باعث افزایش سطح کاهش‌یافته‌ی کاتالاز ناشی از مصرف سیکلوسپورین در کبد موش صحرایی شود. کاهش فعالیت های آنزیم سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز و گلوتاتیون القاء شده توسط سیکلوسپورین منجر به پراکسیداسیون لیپیدی و مرگ سلول­های کبدی می­شود. استفاده از کوئرستین و ویتامین E در کشت سلول­های کبدی استرس اکسیداتیو را کاهش می­دهد و از پراکسیداسیون لیپید جلوگیری می­کند. درنتیجه باعث افزایش میزان فعالیت کاتالاز و سطح گلوتاتیون می‍شود بطوریکه میزان فعالیت های آنزیم های سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز را به حالت طبیعی برمی‌گرداند (32).

در این پژوهش، مقایسه درمان با کوئرستین و نانوکریستال آن در غلظت 25 میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن نشان داد که فعالیت حرکتی و همچنین میزان فعالیت آنزیم­های کاتالاز و سوپراکسیددیسموتاز در مغز موش­هایی که نانوکریستال کوئرستین را دریافت نمودند نسبت به موش­های درمان شده با کوئرستین با همین غلظت، به‌طور معنی­داری افزایش‌یافته است.

گزارش­های متعددی حلالیت ضعیف کوئرستین در آب و جذب خوراکی محدود آن را گزارش نمودند. داروهایی که براساس نانوذرات طراحی می‌شوند، حلالیت بیشتر و درنتیجه اثر درمانی بهتر و سمیت کمتری را به دنبال خواهند داشت (5 و 28). در راستای تأیید این مطالعه ساهو و همکاران در سال 2011 گزارش نمودند که انحلال نانوکریستال کوئرستین بیشتر از کوئرستین می‏باشد. همچنین خواص آنتی‏اکسیدانی نانوکریستال کوئرستین نسبت به کوئرستین افزایش می­یابد (38). همچنین در آزمایشی که به­منظور بررسی تفاوت میان اثربخشی کوئرستین و نانوکپسول کوئرستین بر موش صحرایی انجام گرفت نشان دادند که نانوکپسول کوئرستین ازآنجایی‌که فراهمی زیستی بیشتری نسبت به کوئرستین دارد، اثربخشی بهتری نیز نسبت به آن در بهبودی علائم زخم معده دارد (10 و 42). مطالعات دیگر نیز تأیید می­کنند که کوچک شدن ذرات کوئرستین در حد 80  نانومتر باعث بالا رفتن میزان انتشار آن و هم­چنین افزایش فراهمی زیستی می­شود (20 و 36).

نتایج این آزمایش نشان داد که مصرف کوئرستین و نانوکریستال آن احتمالاً می‌تواند از طریق خاصیت آنتی­اکسیدانی و افرایش فعالیت آنزیم­های کاتالاز و سوپراکسیددیسموتاز باعث بهبود علائم افسردگی ناشی از تزریق کتامین شود. همچنین مقایسه‏ی درمان با کوئرستین و نانوکریستال آن در غلظت 25 میلی­گرم برکیلوگرم وزن بدن نشان داد که فعالیت حرکتی و آنزیم کاتالاز و سوپراکسیددیسموتاز در موش­هایی دریافت کننده نانوکریستال کوئرستین نسبت به موش­های تیمار شده با کوئرستین با همین غلظت، به‌طور معنی­داری افزایش‌یافته است که این احتمالاً به علت افزایش حلالیت و جذب زیستی نانوکریستال کوئرستین نسبت به کوئرستین می­باشد.

سپاسگزاری

این مقاله تحت حمایت حوزه معاونت پژوهشی دانشگاه مازندران انجام شد. بدین‌وسیله از این حوزه قدردانی به عمل می‌آید.

1- Abbasi, M. S., Bekhradi, R., Asgharpanah, J., Abbasi, M. F.,  and Maleki, A. N. 2013. Antidepressant effect of aqueous and hydroalcoholic extracts of Lavandula officinalis in forced swim test and tail suspension test in male mice, J Arak Univ Med Sci, 16, 65-75.
2- Ali, H. A., Afifi, M., Abdelazim, A. M., and Mosleh, Y. Y., 2014. Quercetin and omega 3 ameliorate oxidative stress induced by aluminium chloride in the brain. Journal of Molecular Neuroscience, 53(4), PP: 654-660.
3- Berridge, M. J., 2013. Dysregulation of neural calcium signaling in Alzheimer disease, bipolar disorder and schizophrenia. Prion, 7(1), PP: 2-13.
4- Birchwood, M., Iqbal, Z., and Upthegrove, R., 2005. Psychological pathways to depression in schizophrenia. European archives of psychiatry and clinical neuroscience, 255(3), PP: 202-212.
5- Boots, A. W., Haenen, G. R., and Bast, A., 2008. Health effects of quercetin: from antioxidant to nutraceutical. European journal of pharmacology, 585(2), PP: 32-337-405.
6- Bošković, M., Vovk, T., Plesničar, B. K., and Grabnar, I., 2011. Oxidative stress in schizophrenia. Current neuropharmacology, 9(2), 301 p.
7- Bournival, J., Quessy, P., and Martinoli, M. G., 2009. Protective effects of resveratrol and quercetin against MPP+-induced oxidative stress act by modulating markers of apoptotic death in dopaminergic neurons. Cellular and molecular neurobiology, 29(8), PP: 1169-1180.
8- Bozorgi, N. D., Khezri, S., and Rahmani, F., 2016. The Effect of Caffeine on the Myelin Repair Following Experimental Demyelination Induction in the Adult Rat Hippocampus. Journal of Cell and Molecular Research (JCMR), 8(1), PP: 15-24.
9- Bubeníková-Valešová, V., Horáček, J., Vrajová, M., and Höschl, C., 2008. Models of schizophrenia in humans and animals based on inhibition of NMDA receptors. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 32(5), PP: 1014-1023.
10- Chakraborty, S., Stalin, S., Das, N., Choudhury, S. T., Ghosh, S., and Swarnakar, S., 2012. The use of nano-quercetin to arrest mitochondrial damage and MMP-9 upregulation during prevention of gastric inflammation induced by ethanol in rat. Biomaterials, 33(10), PP: 2991-3001.
11- Chan, S. T., Lin, Y. C., Chuang, C. H., Shiau, R. J., Liao, J. W., and Yeh, S. L., 2014. Oral and intraperitoneal administration of quercetin decreased lymphocyte DNA damage and plasma lipid peroxidation induced by TSA in vivo. BioMed research international. Article ID 580626, 9 pages.
12- Chatterjee, M., Singh, S., Kumari, R., Verma, A. K., and Palit, G., 2011. Effect of ‘chronic’versus ‘acute’ketamine administration and its ‘withdrawal’effect on behavioural alterations in mice: implications for experimental psychosis. Behavioural brain research, 216(1), PP: 247-254.
13- Da Silva, F. C. C., De Oliveira Cito, M. D. C., Da Silva, M. I. G., Moura, B. A., De Aquino Neto, M. R., Feitosa, M. L., De Castro Chaves, R., Silveira Macedo, D., De Vasconcelos, S. M. M., De França Fonteles, M. M., and De Sousa, F. C. F., 2010. Behavioral alterations and pro-oxidant effect of a single ketamine administration to mice. Brain research bulletin, 83(1), PP: 9-15.
14- Da Silva Oliveira, G. L., and De Freitas, R. M., 2014. Potential involvement of oxidative stress in induction of neurodegenerative diseases: Actions, mechanisms and neurotherapeutic potential of natural antioxidants. African Journal of Pharmacy and Pharmacology, 8(25), PP: 685-700.
15- Davis, J. M., Murphy, E. A., Carmichael, M. D., and Davis, B., 2009. Quercetin increases brain and muscle mitochondrial biogenesis and exercise tolerance. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 296(4), PP: R1071-R1077.
16- De Oliveira, L., Spiazzi, C. M. D. S., Bortolin, T., Canever, L., Petronilho, F., Mina, F. G., Dal-Pizzol, F., Quevedo, J., and Zugno, A. I., 2009. Different sub-anesthetic doses of ketamine increase oxidative stress in the brain of rats. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry, 33(6), PP: 1003-1008.
17- Dong, Y. S., Wang, J. L., Feng, D. Y., Qin, H. Z., Wen, H., Yin, Z. M., Gao, G. D., and Li, C., 2014. Protective effect of quercetin against oxidative stress and brain edema in an experimental rat model of subarachnoid hemorrhage. International journalof medical sciences, 11(3), 282 p.
18- Edwards, R. L., Lyon, T., Litwin, S. E., Rabovsky, A., Symons, J. D., and Jalili, T., 2007. Quercetin reduces blood pressure in hypertensive subjects. The Journal of nutrition, 137(11), PP: 2405-2411.
19- Farzin, D., Fathiazad, F., and Fazellian, M., 2013. Antidepressant Effect of Methanolic Ginger Extract in Diabetic Mice Using Forced-Swim Test. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences, 23(98), pp.208-220.
20- Gonzalez-Liencres, C., Tas, C., Brown, E. C., Erdin, S., Onur, E., Cubukcoglu, Z., Aydemir, O., Esen-Danaci, A., and Brüne M. 2014. Oxidative stress in schizophrenia: a case–control study on the effects on social cognition and neurocognition. BMC psychiatry, 14(1), 268 p.
21- Hajhashemi, V., Ghannadi, A., Sharif, B., and Ahadi, A. M., 2003. Anti-inflammatory and analgesic properties of the leaf extracts and essential oil of Lavandula angustifolia Mill. Journal of ethnopharmacology, 89(1), PP: 67-71.
22- Hunt, M. J., Kessal, K., and Garcia, R., 2005. Ketamine induces dopamine-dependent depression of evoked hippocampal activity in the nucleus accumbens in freely moving rats. The Journal of neuroscience, 25(2), PP: 524-531.
23- Jaimand, K., Ahrabi, A. H., and Monfared, A., 2011. Extraction and determination of quercetin in achillae millefolium L, Achillea bieberstinuii afan. And achillea tenuifolia lam, PP: 529-539.
24- Kakran, M., Shegokar, R., Sahoo, N. G., Gohla, S., Li, L., and Müller, R. H., 2012. Long‐term stability of quercetin nanocrystals prepared by different methods. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 64(10), PP: 1394-1402.
25- Kawaura, K., Koike, H., Kinoshita, K., Kambe, d., Kaku, A., Karasawa, J., Chaki, S. h., and Hikichi, H., 2015. Effects of a glycine transporter-1 inhibitor and D-serine on MK-801-induced immobility in the forced swimming test in rats. Behavioural Brain Research, 278, PP: 186-192.
26- Kim, S. C., Kim, O. S., Kim, O. J., Kim, Y. J., and Chung, H. J., 2010. Antioxidant profile of whole saliva after scaling and root planing in periodontal disease. Journal of periodontal & implant science, 40(4), PP: 164-171.
27- Kirkman, H. N., and Gaetani, G. F., 1984. Catalase: a tetrameric enzyme with four tightly bound molecules of NADPH. Proceedings of the National Academy of Sciences, 81(14), PP: 4343-4347.
28- Lakhanpal, P., and Rai, D. K., 2007. Quercetin: a versatile flavonoid. Internet Journal of Medical Update, 2(2), PP: 22-37.
29- Li, Q., Clark, S., Lewis, D. V., and Wilson, W. A., 2002. NMDA receptor antagonists23. disinhibit rat posterior cingulate and retrosplenial cortices: a potential mechanism of neurotoxicity. The Journal of neuroscience, 22(8), PP: 3070-3080.
30- Mahesh, T., and Menon, V. P., 2004. Quercetin allievates oxidative stress in streptozotocin ‐ induced diabetic rats. Phytotherapy research, 18(2),PP: 123-127.
31- Moghaddam, B., 2003. Bringing order to the glutamate chaos in schizophrenia. Neuron, 40(5), PP: 881-884.
32- Mostafavi–Pour, Z., Zal, F., Monabati, A., and Vessal, M., 2008. Protective effects of a combination of quercetin and vitamin E against cyclosporine A‐induced oxidative stress and hepatotoxicity in rats. Hepatology Research, 38(4), PP: 385-392.
33- Ng, F., Berk, M., Dean, O., and Bush, A. I., 2008. Oxidative stress in psychiatric disorders: evidence base and therapeutic implications. International Journal of Neuropsychopharmacology, 11(6), PP: 851-876.
34- Radonjić, N. V., Knežević, I. D., Vilimanovich, U., Kravić-Stevović, T., Marina, L. V., Nikolić, T., Todorović, V., Bumbaširević, V., and Petronijević, N. D., 2010. Decreased glutathione levels and altered antioxidant defense in an animal model of schizophrenia: long-term effects of perinatal phencyclidine administration. neuropharmacology, 58(4), PP: 739-745.
35- Ramadan, M. F., 2008. Quercetin increases antioxidant activity of soy lecithin in a triolein model system. LWT-Food Science andTechnology, 41(4), PP: 581-587.
36- Rasaie, S., Ghanbarzadeh, S., Mohammadi, M., and Hamishehkar, H., 2014. Nano Phytosomes of Quercetin: A Promising Formulation for Fortification of Food Products with Antioxidants. Pharmaceutical Sciences, 20(3), 96 p.
37- Rivera, L., Morón, R., Sánchez, M., Zarzuelo, A., and Galisteo, M., 2008. Quercetin ameliorates metabolic syndrome and improves the inflammatory status in obese Zucker rats. Obesity, 16(9), PP: 2081-2087.
38- Sahoo, N. G., Kakran, M., Shaal, L. A., Li, L., Müller, R. H., Pal, M., and Tan, L. P., 2011. Preparation and characterization of quercetin nanocrystals. Journal of pharmaceutical sciences, 100(6), PP: 2379-2390.
39- Sarbishegi, M., Mehraein, F., and Soleimani, M., 2014. Antioxidant role of oleuropein on midbrain and dopaminergic neurons of substantia nigra in aged rats. Iranian biomedical journal, 18(1), 16 p.
40- Singh, R. P., Sharad, S, and Kapur, S., 2004. Free radicals and oxidative stress in14. neurodegenerative diseases: relevance of dietary antioxidants. J Indian Acad Clin Med, 5(3), PP: 218-225.
41- Stachowiak, M., Kucinski, A., Curl, R., Syposs, C., Yang, Y., Narla, S., Terranova, C., Prokop, D., Klejbor, I., Bencherif, M., Birkaya, B., Corso, T., Parikh, A., Tzanakakis, E. S., Wersinger, S., and Stachowiak, E. K., 2013. Schizophrenia: A neurodevelopmental disorder—Integrative genomic hypothesis and therapeutic implications from a transgenic mouse model. Schizophrenia research, 143(2)PP: 367-376.
42- Steiner, J., Walter, M., Glanz, W., Sarnyai, Z., Bernstein, H. G., Vielhaber, S., Kastner, A., Skalej, M., Jordan, W., Schiltz, K., Klingbeil, C. h., Wandinger, K. P., Bogerts, B., and Stoecker, W., 2013. Increased prevalence of diverse N-methyl-D-aspartate glutamate receptor antibodies in patients with an initial diagnosis of schizophrenia: specific relevance of IgG NR1a antibodies for distinction from N-methyl-D-aspartate glutamate receptor encephalitis. JAMA psychiatry, 70(3), PP: 271-278.
43- Walter, M., Li, S., and Demenescu, L. R., 2014. Multistage drug effects of ketamine in the treatment of major depression. European archives of psychiatry and clinical neuroscience, 264(1), PP: 55-65.
44- Wirdefeldt, K., Adami, H. O., Cole, P., Trichopoulos, D., and Mandel, J., 2011. Epidemiology and etiology of Parkinson’s disease: a review of the evidence. European journal of epidemiology, 26(1),PP: 1-58.
Journal of Animal Research (Iranian Journal of Biology)
Volume 30, Issue 3
December 2017
Pages 365-376
  • Receive Date: 27 December 2015
  • Revise Date: 31 December 2016
  • Accept Date: 11 February 2017