Current research in physiology · 2025
Защитное воздействие кварчена на экспериментальный склероз, вызванный купризоном, у самца C57BL/6 Мыши.
СтатьяНазвание и аннотация: Машинный перевод · не проверен
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…
Ошибки и ограничения
История · было → стало
Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.
Ghasemi Samin, Hassanpour Shahin, Hosseini Razieh
Аннотация
Цель этого исследования состояла в том, чтобы определить защитное воздействие Quercetiна на экспериментальный склероз (MS) в C57BL (Male)/6 Мыши. Forty мужского пола C57BL/6 Мыши были разделены на 4 Экспериментальные группы. Контрольная группа получила стандартную диету. Группа 2, мыши получили питание, содержащее 0.2 % (w/w) CPZ смешивается с наземным чау в течение всего периода 4 недель (Чху и др., 2021). Группа 3, мыши получили Quercetin150 мг/кг) в устной форме каждый день 4 недель. Группа 4, мыши получили диету 0.2 % CPZ и Quercetin150 мг/кг) перорально для 4 недель. После обнаружения признаков моторного поведения MS и уровней сыворотки антиоксидантов была произведена оценка. Исходя из полученных результатов, управление CPZ значительно снизило амбуляцию, число крестов с использованием OFT (открытое полевое испытание), оставаться в положении ротарода, заднего угла наклона ноги, подвески спереди и сзади и прочности сцепления (P) < 0.05). Кверцетин значительно повысил амбуляцию, число используемых крестов, оставался на ротароде, задний угол ноги, подвеска спереди и сзади и прочность на сцепление (P) < 0.05). Управление CPZ значительно увеличило сыворотку малондиалдегида (MDA), коэффициент некроза опухоли (TNF-α) и interleukin-1 бета (IL-1β) Несмотря на снижение уровней дисмутазы супероксида (SOD), пероксидазы глютатиона (GPX) и общего состояния антиоксидантов (TAS) (P) < 0.05). Существенное снижение сыворотки MDA, TNF-α и IL-1β при увеличении уровней СО, ГПХ и ТАС (Р) < 0.05). Эти результаты свидетельствуют о том, что Quercetin оказывает защитное воздействие на MS в мышах, вызванное CPZ.
Оригинал публикации
Protective effect of the Quercetin on experimental cuprizone-induced multiple sclerosis in male C57BL/6 mice.
This study aimed to determine protective effect of the Quercetin on experimental cuprizone-induced (CPZ) multiple sclerosis (MS) in Male C57BL/6 mice. Forty male C57BL/6 mice were allocated into 4 experimental groups. Control group received the standard diet. In group 2, mice received a diet containing 0.2 % (w/w) CPZ mixed with ground chow for a duration of 4 weeks (Zhu et al., 2021). In group 3, mice received Quercetin (150 mg/kg) orally every day for 4 weeks. In group 4, mice received a diet with 0.2 % CPZ and Quercetin (150 mg/kg) orally for 4 weeks. After incidence of the sign of the MS reflexive motor behavior and serum antioxidant levels were assessed. Based on the findings, administration of the CPZ significantly decreased ambulation score, number of crosses using OFT (open field test), stay on rotarod, hindlimb foot angle, front- and hindlimb suspension and grip strength (P < 0.05). Quercetin significantly increased ambulation score, number of cross using, stay on rotarod, hindlimb foot angle, front- and hindlimb suspension and grip strength (P < 0.05). Administration of the CPZ significantly increased serum malondialdehyde (MDA), tumor necrosis factor (TNF-α) and interleukin-1 beta (IL-1β) While decreased superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPX) and total antioxidant status (TAS) levels (P < 0.05). Quercetin significantly decreased serum MDA, TNF-α and IL-1β while increased SOD, GPX and TAS levels (P < 0.05). These results suggested, Quercetin has protective effect against CPZ-induced MS in mice.
Читать полный текст на русском ↓
Полный текст на русском
Машинный перевод · не проверен
Введение
Флавоноиды, известные как биофлавоноиды, определяются как вторичные соединения, обнаруженные в грибах и растениях с 15-углеродной структурой, двумя фенольными кольцами и гетероциклом (Li et al., 2022). В различных травах обнаружено более 5000 флавоноидов. Кверцетин, идентифицированный как 3,5,7,3′,4′-пентагидроксифлавон, присутствует в различных цветках, корнях, овощах и фруктах. Он также демонстрирует различные интересные терапевтические эффекты для решения различных проблем со здоровьем, такие как противораковый, противовоспалительный, противодиабетический и антиоксидантные эффекты (Hosseini et al., 2021). Кверцетин в основном известен своими антиоксидантными свойствами (Di Petrillo et al., 2022). Он защищает наш организм от свободных радикалов и является наиболее мощным антиоксидантным флавоноидом, найденным в природе (Di Petrillo et al., 2022). Chen и коллеги (2021) продемонстрировали, что кверцетин положительно влияет на контроль диабета и улучшает липидный профиль благодаря своим антиоксидантным и свойствам оксида азота.
Широко признано, что МС — это аутоиммунное заболевание, влияющее на центральную нервную систему (СНС), атакуя миелин. Несмотря на первоначальные медицинские описания МС в начале 18-го века, в 18-м и 19-м веках мало прогресса в понимании патологии МС было достигнуто из-за того, что исследования ограничивались посмертным анализом тканей мозга у пациентов с МС (Zhang et al., 2020). В течение 20-го века были созданы различные модели МС, которые иммуномедиатированы, такие как модель экспериментальной аутоиммунной энцефаломиелит (EAE) и модель Theiler murine encephalomyelitis virus. Кроме этих моделей, широко используются другие модели, индуцированные токсинами, такие как модель купризона (CPZ), модель инъекции лизофосфатидилхолина и модель инъекции этидиума бромида, для изучения молекулярных аспектов дегрессии и ремиелинации (Avşar et al., 2021).
Хотя модель мыши CPZ уже более 40 лет применяется на различных видах животных и породах мышей, в настоящее время она в основном используется на фоне мыши C57BL/6, так как она стабильно демонстрирует дегрессию и ремиелинацию, а также миелоцитоз и астроцитоз (Nicola et al., 2024). Кроме того, наличие множества трансгенных мышей, выведенных на фоне C57BL/6, а также постоянное успешное применение модели CPZ на этом фоне делает интоксикацию CPZ выгодной моделью для исследования острых и хронических дегенеративных процессов, а также ремиелинизации (Shao et al., 2021).
Лимфоциты, проникающие через кровенервный барьер и активирующиеся, являются причиной поражений ЦНС в МС. Постоянная нейроинфекция, вызванная иммунным ответом, приводит к окислительному стрессу, цитотоксичности, повреждению аксонов, астроглиозу и микроглиозу. Современные стратегии лечения мультиплексной склероза направлены на снижение иммунного ответа, при этом также стремясь к решению корневой причины заболевания или поддержке восстановления поврежденных тканей (Filippi et al., 2022). Согласно литературе, кверцетин модулирует иммунный ответ в периферических мононуклеарных клетках, изолированных у пациентов с мультиплексной склерозом (Sternberg et al., 2008). Также кверцетин снижает нейроинфляммацию благодаря своей антиоксидантной активности (Bahar et al., 2017). Кверцетин оказывает нейропротекторное действие через ингибирование индуцируемой нитрик-оксид-синтазы (Kang et al., 2013). Все еще эти лекарства обеспечивают только частичное облегчение синдрома Мюллера и в основном оказывают разнообразное влияние на дегенеративные аспекты заболевания, а также обладают высокими затратами и неблагоприятными безопасностными показателями. В результате существует постоянная потребность в новых лекарствах, обладающих улучшенными профилями безопасности и инновационными механизмами действия (Coles et al., 2022). Таким образом, в данной работе было определено защитное действие кверцетина на экспериментально индуцированный синдром Мюллера у самцов мышей C57BL/6.
Материалы и методы
Животные
Сорок самцов мышей C57BL/6 (возраст 4–6 недель, масса тела 20 ± 2 г) были содержались в контролируемых условиях (температура: 22 °C ± 2 °C, цикл свет/темнота 12 часов). Они смогли получить регулярную пищу и воду. После недели адаптации мышей случайным образом разделили на четыре группы (n = 10). Исследовательский комитет Исламской азад университета, Отделение науки и исследований одобрил протоколы исследования. Затем животные были распределены в 4 экспериментальные группы. Группа контроля получила стандартную диету. В группе 2 мыши получали диету, содержащую 0,2 % (масса/масса) CPZ (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA), смешанную с мелким ховом на протяжении 4 недель (Zhu et al., 2021). В группе 3 мыши получали кверцетин (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA, 150 мг/кг) устно ежедневно в течение 4 недель. В группе 4 мыши получали диету с 0,2 % CPZ и кверцетином (150 мг/кг) устно в течение 4 недель. В этот период мыши из групп 2–4 получали ежедневную инъекцию 10 мг/кг рапамицина внутривенно. Для количественной оценки степени заболевания использовалась система оценки экспериментальной аутоиммунной энцефаломиелит (EAE) по шкале от 0 до 5, следующим образом: 0 — отсутствие заболевания, 1 — потеря тонуса хвоста, 2 — слабость задних конечностей, 3 — паралич задних конечностей, 4 — паралич или слабость задних и передних конечностей, 5 — морibund/смерть (Graves и Montalban, 2020). Затем оценивали рефлекторное двигательное поведение и уровень антиоксидантных свойств в сыворотке.Тесты на поведение
Ходьба
Мышей поместили в прозрачный контейнер, видимый со всех углов во время теста, и их поддерживали в движении легким стимулированием хвоста. Для оценки их ходьбы использовалась система оценки, где 0 означало отсутствие движения, 1 — ползание с несимметричным движением конечностей, 2 — медленное ползание с симметричным движением конечностей, 3 — быстрое ползание или ходьба. Чтобы снизить влияние обучения, тест повторяли три раза в течение 3-минутного интервала (Feather-Schussler and Ferguson, 2016).
Тест на открытой площадке
Этот тест оценивал локомоторную и исследовательскую активность. Мыши были помещены в разделенную квадратную деревянную коробку.45 × 45 × 30 см3 с nine разделенные квадраты) и число пересекаемых квадратов было зарегистрировано в 6 мин. В ходе этого испытания была проведена оценка координации и баланса двигателей. Мыши были помещены на вращающийся стержень, и время до падения было зарегистрировано. Движение мыши было зафиксировано в открытом поле с помощью камеры. Были использованы изображения, показывающие положение задних конечностей в течение всего пути. От пятки до вершины пальца пальца была проведена линия, и был измерен угол между ними (Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).Подвес hind limb
Ноги мышей были подвешены на проволоке, закрепленной между двумя концами, и их поза наблюдалась. Поза задних лап был оценена в зависимости от времени удержания проволоки и расстояния между задними лапами (Feather-Schussler и Ferguson, 2016).
Сила удержания
Мышцы были поставлены на стеклянную сетку и постепенно наклонялись от горизонтального положения к вертикальному. Мышцы пытались удержать сетку, чтобы не упасть. Время до падения записывалось (Corti, 2017).
Отрицательная геотаксис
Мышцы были поставлены лицом вниз на наклоне 45°. Время, затраченное на поворот и лицо вверх, записывалось (Feather-Schussler и Ferguson, 2016).Передняя лапная подвешивание
Этот тест оценивал способность животных подвешиваться передними лапами. Кратко, мыши ухватывали проволоку, подвешенную между двумя концами. Время до того, как мыши отпустили проволоку, записывалось. Этот тест повторялся три раза, и среднее время в секундах записывалось (Feather-Schussler и Ferguson, 2016).
Антиоксидантная активность
Кровь была взята для измерения активности сыворотки МДА, СОД, ГПх, ТАС, ТНФ-α и ИЛ-1β с использованием наборов ELISA Randox (Великобритания, Англия) (Bradford, 1976).
Статистический анализ
Данные анализировались с помощью однофакторного ANOVA и представлялись как среднее ± СЕ (стандартная ошибка) с использованием SPSS версии 22.0. Для методов, показывающих значительные различия по ANOVA, междугрупповые оценки были проведены с использованием теста постхок (Tukey) (p < 0.05).
Результаты
Применение CPZ значительно снизило показатель ходьбы по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Куэрцетин не имел значимого эффекта на показатель ходьбы по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Совместное применение куэрцетина и CPZ значительно увеличилось показатель ходьбы по сравнению с группой CPZ (P < 0.05) (Рис. 1).
Эффект куэрцетина на показатель ходьбы у мышей C57BL/6 мужского пола с индуцированным купризоном (многочисленная склерозная демиелинизация). Данные выражены как среднее значение ± СЕ. Между группами с разными надстрочными обозначениями (a-c; P < 0,05) существуют значительные различия.
Согласно результатам, применение CPZ значительно негативно влияло на количество пересечений при использовании OFT по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Курицин значительно увеличил количество пересечений при использовании OFT по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Сочетание курицина и CPZ значительно увеличилось количество пересечений по сравнению с группой CPZ (P < 0,05) (Рис. 2).
Влияние курицина на количество пересечений при использовании OFT у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном-зависимым мультиплексным склерозом (мужской пол) C57BL/6. Данные выражены как среднее значение ± СЕ. Между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05) существуют значительные различия.
Как видно, применение CPZ значительно уменьшило время на ротароде по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Куэрцетин значительно увеличил время на ротароде по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание куэрцетина и CPZ значительно увеличило время на ротароде по сравнению с группой CPZ (P < 0.05) (Рис. 3).
Влияние куэрцетина на время на ротароде у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном (множественная склероз, мужской, порода C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05) существуют значительные различия.CPZ значительно уменьшил угол стопы задних лап по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Угол стопы задних лап значительно увеличился после применения кверцетина по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание кверцетина и CPZ значительно уменьшило угол стопы задних лап по сравнению с группой CPZ (P < 0.05) (Рис. 4).
Влияние кверцетина на угол стопы задних лап у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном (многочисленная синдром мозгового воспаления у мужчин C57BL/6). Данные выражены как среднее ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-c; P < 0.05).Как видно из рис. 5, применение КПЗ значительно уменьшило подвешивание задних конечностей по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось подвешивание задних конечностей по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание кверцетина и КПЗ значительно увеличилось подвешивание задних конечностей по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05).
Влияние кверцетина на подвешивание задних конечностей у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном-зависимым мультиплексным склерозом (мужской, порода C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).В данном исследовании силу сжатия значительно уменьшила применение CPZ по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличивало силу сжатия по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сила сжатия увеличилась при одновременном применении кверцетина и CPZ по сравнению с группой CPZ (P < 0.05) (Рис. 6).
Влияние кверцетина на силу сжатия у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном (многочисленная демиелинизация) мужского пола C57BL/6. Данные выражены как среднее ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Как показано, отрицательная геотаксис значительно уменьшилась при применении CPZ по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось отрицательная геотаксис по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Отрицательная геотаксис увеличилась при одновременном применении кверцетина и КПЗ по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05) (Рис. 7).
Влияние кверцетина на отрицательную геотаксис в экспериментальных мышах с индуцированным купризоном-зависимым мультиплексным склерозом (мужской пол) C57BL/6. Данные выражены как среднее ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Согласно нашим результатам, подвешивание передних конечностей значительно уменьшилось у мышей, получивших КПЗ по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось количество передних конечностей по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание кверцетина и КПЗ значительно увеличилось количество передних конечностей по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05) (Рис. 8).
Влияние кверцетина на передние конечности в эксперименте с купризон-индуцированным мультиплексным склерозом у мужских мышей C57BL/6. Данные выражены как среднее ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Как видно из Рис. 9, уровни МДА в сыворотке значительно увеличились у мышей, получивших КПЗ, по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно снизило уровень МДА в сыворотке по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание кверцетина и КПЗ значительно снизило уровень МДА в сыворотке по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05).
Влияние кверцетина на уровень МДА в сыворотке у мышей с индуцированным купризоном (мужской, модель множественной склероза C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Как видно, уровни СОД в сыворотке значительно снизились у мышей, получавших КПЗ, по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось уровень СОД по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Комбинированное применение кверцетина и КПЗ значительно увеличилось содержание SOD в сыворотке по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05) (Рис. 10).
Влияние кверцетина на содержание SOD в сыворотке у мышей C57BL/6 мужского пола с индуцированным купризоном-зависимым множественным склерозом. Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Согласно Рис. 11, содержание GPx в сыворотке значительно уменьшилось у мышей, получавших КПЗ, по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось содержание GPx по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Комбинированное применение кверцетина и КПЗ значительно увеличилось содержание глютатионпероксидазы в сыворотке по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05).
Влияние кверцетина на содержание глютатионпероксидазы в сыворотке у мышей с экспериментальной купризонной множественной склерозом у мужчин C57BL/6. Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
В наших результатах содержание ТАС в сыворотке значительно уменьшилось у мышей, получивших КПЗ, по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось содержание ТАС в сыворотке по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Комбинированное применение кверцетина и КПЗ значительно увеличилось содержание ТАС в сыворотке по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05) (Рис. 12).Влияние кверцетина на уровень серотин-α в сыворотке у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном-зависимым множественным склерозом (мужской генотип C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0,05).
Как видно, применение купризона значительно увеличивало уровень сывороточного TNF-α по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Применение кверцетина значительно снижало уровень сывороточного TN.α по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Совместное применение кверцетина и купризона значительно снижало уровень сывороточного TNF-α по сравнению с группой купризона (P < 0,05) (Рис. 13).
Влияние кверцетина на уровень сывороточного TNF-α у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном-зависимым множественным склерозом (мужской генотип C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0,05).
Согласно рис. 14, применение CPZ привело к значительному повышению уровня сывороточного IL-1β по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Применение кверцетина значительно снизило уровень сывороточного IL-1β по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Совместное применение кверцетина и CPZ значительно снизило уровень сывороточного IL-1β по сравнению с группой CPZ (P < 0,05).
Влияние кверцетина на уровень сывороточного IL-1β у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном (многофакторная склероза МС) мужского пола C57BL/6. Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05) существуют значительные различия.
Обсуждение
Согласно результатам, применение CPZ привело к снижению балла за активность, количества пересечений в тесте OFT, времени на ротароде, угла стопы задних лап, подвеса передних и задних лап и силы хватания. Применение CPZ значительно увеличилось содержание МДА в сыворотке, уровня TNF-α и IL-1β, в то время как уменьшилось содержание SOD, GPX и TAS. Мice, подвергнутые воздействию 0.2 % CPZ в течение 4–6 недель, демонстрировали нарушение сенсорно-моторной гатинга и уменьшение социального взаимодействия, что привело к тому, что они оставались в открытых частях лабиринта и увеличению нарушений памяти (Xu et al., 2009; Ojha, 2018). Одним из патологических аспектов МС является избыточный уровень окислительного стресса, генерируемый иммунными клетками в центральной нервной системе у лиц с этим состоянием. Было показано, что окислительный стресс является основной причиной дегенерации миелинового слоя в модели, индуцированной CPZ (Tomas-Roig et al., 2020). Несколько исследований изучали вредные эффекты CPZ на олигодендроциты. Исследования показали, что после 5-недельного воздействия CPZ интоксикации активность Cu/Zn SOD значительно снижается, что приводит к недостатку этого фермента в удалении ROS (Tahmasebi et al., 2021). Накопление ROS в олигодендроцитах приводит к активации путей, вредных для клеток, таких как увеличение липидной пероксидации, снижение уровня GSH, уменьшение уровня ферритина и, в конечном итоге, гибель клеток (Sen et al., 2020). Большинство исследований показывают, что воспаление является ключевым фактором в развитии МС (Zahednasab et al., 2019). Избыточные воспалительные реакции могут усугублять прогрессирование заболевания за счет создания избытка пропротивовоспалительных цитокинов как в центральной нервной системе, так и в остальной части организма. Исследователи ищут способы регулирования уровней воспалительных цитокинов из-за несбалансированного профиля приводящих к воспалению медиаторов (Nicola et al., 2024). Текущие данные показывают, что CPZ повышает уровни TNF-α и IL-1β в сыворотке мышей, что согласуется с предыдущими исследованиями (Jiménez-Jiménez et al., 2024).
Как видно из наших результатов, кверцетин увеличил количество пересечений, время пребывания на ротароде, угол стопы задних лап, подвеса передних и задних лап и силу удержания. Кверцетин снизил уровень МДА в сыворотке, TNF-α и IL-1β, при этом увеличил уровни SOD, GPX и TAS. Документированные нейропротекторные преимущества флавоноидов при различных нейродегенеративных заболеваниях хорошо изучены (Yu et al., 2020). Флавоноиды обладают различными полезными медицинскими свойствами, такими как противовоспалительные, антиоксидантные, антикарциногенные и антимутагенные эффекты (Behrangi et al., 2017). Многие исследования были проведены для оценки влияния флавоноидов на антиоксидантные свойства в условиях таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и Parkinsona. Последними исследованиями было много внимания уделено изучению влияния полифенолов на заболевание МС из-за их способности модулировать иммунную систему, снижать воспаление и действовать как антиоксиданты (Omotoso et al., 2018). Новые исследования показывают, что кверцетин не только обладает антиоксидантными свойствами, но и имеет противовоспалительные эффекты (Behrangi et al., 2017). Это не удивительно, так как кверцетин используется для лечения различных воспалительных заболеваний. Многие естественные антиоксиданты применялись в клинических и предклинических исследованиях для замедления прогрессирования МС. Недавние исследования сосредоточились на нейропротекторных свойствах кверцетина в ЦНС для состояний, таких как ишемия, травматическое повреждение, когнитивная нарушение, хунтингтона, паркинсоновская болезнь, альцгеймеровская болезнь и болезнь МС, благодаря положительным результатам (Rishitha и Muthuraman, 2018). Антиоксидантные свойства кверцетина могут препятствовать липидной пероксидации и сокращать производство пропротивовоспалительных цитокинов за счет улавливания свободных радикалов. Следует подчеркнуть, что гликозилирование может уменьшить противовоспалительные и антиоксидантные свойства кверцетина (Bentz, 2017). В исследовании на модели крыс с демиелинизацией, индуцированной этидием бромидом, кверцетин (50 мг/кг) был обнаружен как препятствие дальнейшей демиелинизации, стимулятор ремиелинизации, улучшитель координации при тесте на ход по балансу, препятствующий липидной пероксидации и остановка снижения активности ацетилхолинэстеразы (АChE) (Beckmann et al., 2014). Кверцетин также может снизить окислительный стресс и защитить активность АChE в цельном крови и лимфоцитах. Были проведены различные исследования для изучения влияния кверцетина (25 и 50 мг/кг/день через рото-гаваж) на восстановление миелинового слоя в модели мыши с демиелинацией, вызванной лисофосфолипидом (LPC) (1%, 2 мкл) в оптическом хиазме (Naeimi et al., 2018). Кверцетин обладает способностью снижать клеточную смерть, стимулировать клеточное размножение и улучшать специализацию клеток после повреждения, вызванного недостатком кислорода и глюкозы, через активацию сигнальной пути PI3K/Akt. Гасеми-Касман и коллеги (2017) показали, что кверцетин (50 и 100 мг/кг/день) влияет на активацию астроцитов и ремиелинацию у мышей с локальной демиелинацией, вызванной LPC в оптическом хиазме. Нанопчасти, содержащие веркетин25 мг/кг) стимулировали регенерацию миелина, снижение степени глиальной активации и воспаление (Gasmi-Kasman et al., 2017 ). Quercetin обладает способностью смягчать окислительный стресс и воспаление посредством модуляции ядерного фактора эритроид 2- связанный с этим фактор 2 и гем oxygenase-1 b) сигнализация путей, что может препятствовать развитию нейродегенеративных заболеваний (Javanbaht et al., 2023 ). Кверцетин имеет потенциал улучшать неврональную выживаемость за счет стимуляции выражения нейротропных белков, которые необходимы для нейритического роста, включая белок, связанный с ростом 43 (GAP-43) и миоцилиарный ассоциированный белок (Moosavi et al., 2015). Кверцетин способствует трансформации макрофагов в фенотип M2, а затем M2-макрофаги выделяют IL-4, что помогает снизить локальную воспаление и нейронный повреждение. Кроме того, IL-10, выделяемый M2-макрофагами, может сократить дегенерацию миелинов, улучшить миелиновую регенерацию и привести к функциональному улучшению (Tan et al. 2021). Кверцетин был выявлен как препятствие дальнейшей дегенерации миелинового слоя, ускоряющий репарацию миелинового слоя, повышающий локомоторную способность в тесте на ходьбу по баланс-брускам, препятствующий пероксидации липидов и предотвращающий подавление активности ацетилхолинэстеразы (Carvalho et al. 2018). Положительные результаты кверцетина в модели дегенерации миелинового слоя при МС были связаны с его сильным взаимодействием с холинергической нейротрансмиссией (Carvalho et al. 2018). Применение кверцетина (10 мг/кг/день, перорально) в модели EAE может снизить прогрессирование EAE за счет регуляции активности миелопeroxидазы и нитриков (Mirzazadeh et al., 2019). Наше исследование впервые показало, что кверцетин улучшает рефлекторное двигательное поведение у мышей, с которым нет отчетов для сравнения.
Кверцетин был обнаружен улучшать когнитивные и поведенческие нарушения в моделях болезни Паркинсона и хронической кервичной ишемии. Кроме того, применение кверцетина улучшает когнитивные нарушения в моделях нарушений обучения и памяти, индуцированных колхикином, скополамином и алюминием. Свободные радикалы вызывают пероксидацию липидов в биологических мембранах и также вредят белкам и ДНК как часть процесса старения (Gugliandolo et al., 2020). Лечение кверцетином значительно снизило окислительный стресс, вызванный AFB1, что подтверждается значительным снижением маркера пероксидации липидов MDA и увеличением уровней GSH, SOD, CAT в ткани мозга мышей, подвергшихся воздействию AFB1 и протестированных кверцетином Gugliandolo et al., (2020) и наши результаты согласовались с этим отчетом. Уровни некоторых прокативных цитокинов, таких как TNF-α и IL-1β, в мозге играют ключевую роль в индукции поведенческих изменений и в индукции нейроинфекционных и, следовательно, нейродегенеративных процессов (Hennessy et al., 2017; Garber et al., 2018). Как наблюдается, в текущем исследовании применение CPZ привело к повышению уровней TNF-α и IL-1β с негативным влиянием на рефлекторное двигательное поведение, и мы считаем, что наблюдаемые результаты могут регулироваться через эту роль CPZ.
В заключение, эти результаты свидетельствуют о защите кверцетина от CPZ-индуцированной МС у мышей. В связи с ограничениями мы не смогли определить гистологические или молекулярные исследования для полученных результатов. Дальнейшие исследования с гистологическими и молекулярными исследованиями предложены.
CRediT authorship contribution statement
Samin Ghasemi: Данные куратор, Написание — первоначальный черновик. Shahin Hassanpour: Формальный анализ, Методология, Супервизия, Написание — редактирование. Разиех Хоссейни: Проектное управление.
Декларация интересов, конфликтующих
Нет конфликта интересов.
Благодарности
Авторы благодарят центральный лаборатории раздела науки и исследований, Исламской азади университета, Тегеран, Иран, за их сотрудничество. Данное исследование проводится в рамках диссертации по специальности ДВМ первого автора.
Доступность данных
Для исследования, описанного в статье, использовались данные.
Ссылки
Связанные данные
Статус доступности данных
Для исследования, описанного в статье, использовались данные.
Флавоноиды, известные как биофлавоноиды, определяются как вторичные соединения, обнаруженные в грибах и растениях с 15-углеродной структурой, двумя фенольными кольцами и гетероциклом (Li et al., 2022). В различных травах обнаружено более 5000 флавоноидов. Кверцетин, идентифицированный как 3,5,7,3′,4′-пентагидроксифлавон, присутствует в различных цветках, корнях, овощах и фруктах. Он также демонстрирует различные интересные терапевтические эффекты для решения различных проблем со здоровьем, такие как противораковый, противовоспалительный, противодиабетический и антиоксидантные эффекты (Hosseini et al., 2021). Кверцетин в основном известен своими антиоксидантными свойствами (Di Petrillo et al., 2022). Он защищает наш организм от свободных радикалов и является наиболее мощным антиоксидантным флавоноидом, найденным в природе (Di Petrillo et al., 2022). Chen и коллеги (2021) продемонстрировали, что кверцетин положительно влияет на контроль диабета и улучшает липидный профиль благодаря своим антиоксидантным и свойствам оксида азота.
Широко признано, что МС — это аутоиммунное заболевание, влияющее на центральную нервную систему (СНС), атакуя миелин. Несмотря на первоначальные медицинские описания МС в начале 18-го века, в 18-м и 19-м веках мало прогресса в понимании патологии МС было достигнуто из-за того, что исследования ограничивались посмертным анализом тканей мозга у пациентов с МС (Zhang et al., 2020). В течение 20-го века были созданы различные модели МС, которые иммуномедиатированы, такие как модель экспериментальной аутоиммунной энцефаломиелит (EAE) и модель Theiler murine encephalomyelitis virus. Кроме этих моделей, широко используются другие модели, индуцированные токсинами, такие как модель купризона (CPZ), модель инъекции лизофосфатидилхолина и модель инъекции этидиума бромида, для изучения молекулярных аспектов дегрессии и ремиелинации (Avşar et al., 2021).
Хотя модель мыши CPZ уже более 40 лет применяется на различных видах животных и породах мышей, в настоящее время она в основном используется на фоне мыши C57BL/6, так как она стабильно демонстрирует дегрессию и ремиелинацию, а также миелоцитоз и астроцитоз (Nicola et al., 2024). Кроме того, наличие множества трансгенных мышей, выведенных на фоне C57BL/6, а также постоянное успешное применение модели CPZ на этом фоне делает интоксикацию CPZ выгодной моделью для исследования острых и хронических дегенеративных процессов, а также ремиелинизации (Shao et al., 2021).
Лимфоциты, проникающие через кровенервный барьер и активирующиеся, являются причиной поражений ЦНС в МС. Постоянная нейроинфекция, вызванная иммунным ответом, приводит к окислительному стрессу, цитотоксичности, повреждению аксонов, астроглиозу и микроглиозу. Современные стратегии лечения мультиплексной склероза направлены на снижение иммунного ответа, при этом также стремясь к решению корневой причины заболевания или поддержке восстановления поврежденных тканей (Filippi et al., 2022). Согласно литературе, кверцетин модулирует иммунный ответ в периферических мононуклеарных клетках, изолированных у пациентов с мультиплексной склерозом (Sternberg et al., 2008). Также кверцетин снижает нейроинфляммацию благодаря своей антиоксидантной активности (Bahar et al., 2017). Кверцетин оказывает нейропротекторное действие через ингибирование индуцируемой нитрик-оксид-синтазы (Kang et al., 2013). Все еще эти лекарства обеспечивают только частичное облегчение синдрома Мюллера и в основном оказывают разнообразное влияние на дегенеративные аспекты заболевания, а также обладают высокими затратами и неблагоприятными безопасностными показателями. В результате существует постоянная потребность в новых лекарствах, обладающих улучшенными профилями безопасности и инновационными механизмами действия (Coles et al., 2022). Таким образом, в данной работе было определено защитное действие кверцетина на экспериментально индуцированный синдром Мюллера у самцов мышей C57BL/6.
Материалы и методы
Животные
Сорок самцов мышей C57BL/6 (возраст 4–6 недель, масса тела 20 ± 2 г) были содержались в контролируемых условиях (температура: 22 °C ± 2 °C, цикл свет/темнота 12 часов). Они смогли получить регулярную пищу и воду. После недели адаптации мышей случайным образом разделили на четыре группы (n = 10). Исследовательский комитет Исламской азад университета, Отделение науки и исследований одобрил протоколы исследования. Затем животные были распределены в 4 экспериментальные группы. Группа контроля получила стандартную диету. В группе 2 мыши получали диету, содержащую 0,2 % (масса/масса) CPZ (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA), смешанную с мелким ховом на протяжении 4 недель (Zhu et al., 2021). В группе 3 мыши получали кверцетин (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA, 150 мг/кг) устно ежедневно в течение 4 недель. В группе 4 мыши получали диету с 0,2 % CPZ и кверцетином (150 мг/кг) устно в течение 4 недель. В этот период мыши из групп 2–4 получали ежедневную инъекцию 10 мг/кг рапамицина внутривенно. Для количественной оценки степени заболевания использовалась система оценки экспериментальной аутоиммунной энцефаломиелит (EAE) по шкале от 0 до 5, следующим образом: 0 — отсутствие заболевания, 1 — потеря тонуса хвоста, 2 — слабость задних конечностей, 3 — паралич задних конечностей, 4 — паралич или слабость задних и передних конечностей, 5 — морibund/смерть (Graves и Montalban, 2020). Затем оценивали рефлекторное двигательное поведение и уровень антиоксидантных свойств в сыворотке.Тесты на поведение
Ходьба
Мышей поместили в прозрачный контейнер, видимый со всех углов во время теста, и их поддерживали в движении легким стимулированием хвоста. Для оценки их ходьбы использовалась система оценки, где 0 означало отсутствие движения, 1 — ползание с несимметричным движением конечностей, 2 — медленное ползание с симметричным движением конечностей, 3 — быстрое ползание или ходьба. Чтобы снизить влияние обучения, тест повторяли три раза в течение 3-минутного интервала (Feather-Schussler and Ferguson, 2016).
Тест на открытой площадке
Этот тест оценивал локомоторную и исследовательскую активность. Мыши были помещены в разделенную квадратную деревянную коробку.45 × 45 × 30 см3 с nine разделенные квадраты) и число пересекаемых квадратов было зарегистрировано в 6 мин. В ходе этого испытания была проведена оценка координации и баланса двигателей. Мыши были помещены на вращающийся стержень, и время до падения было зарегистрировано. Движение мыши было зафиксировано в открытом поле с помощью камеры. Были использованы изображения, показывающие положение задних конечностей в течение всего пути. От пятки до вершины пальца пальца была проведена линия, и был измерен угол между ними (Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).Подвес hind limb
Ноги мышей были подвешены на проволоке, закрепленной между двумя концами, и их поза наблюдалась. Поза задних лап был оценена в зависимости от времени удержания проволоки и расстояния между задними лапами (Feather-Schussler и Ferguson, 2016).
Сила удержания
Мышцы были поставлены на стеклянную сетку и постепенно наклонялись от горизонтального положения к вертикальному. Мышцы пытались удержать сетку, чтобы не упасть. Время до падения записывалось (Corti, 2017).
Отрицательная геотаксис
Мышцы были поставлены лицом вниз на наклоне 45°. Время, затраченное на поворот и лицо вверх, записывалось (Feather-Schussler и Ferguson, 2016).Передняя лапная подвешивание
Этот тест оценивал способность животных подвешиваться передними лапами. Кратко, мыши ухватывали проволоку, подвешенную между двумя концами. Время до того, как мыши отпустили проволоку, записывалось. Этот тест повторялся три раза, и среднее время в секундах записывалось (Feather-Schussler и Ferguson, 2016).
Антиоксидантная активность
Кровь была взята для измерения активности сыворотки МДА, СОД, ГПх, ТАС, ТНФ-α и ИЛ-1β с использованием наборов ELISA Randox (Великобритания, Англия) (Bradford, 1976).
Статистический анализ
Данные анализировались с помощью однофакторного ANOVA и представлялись как среднее ± СЕ (стандартная ошибка) с использованием SPSS версии 22.0. Для методов, показывающих значительные различия по ANOVA, междугрупповые оценки были проведены с использованием теста постхок (Tukey) (p < 0.05).
Результаты
Применение CPZ значительно снизило показатель ходьбы по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Куэрцетин не имел значимого эффекта на показатель ходьбы по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Совместное применение куэрцетина и CPZ значительно увеличилось показатель ходьбы по сравнению с группой CPZ (P < 0.05) (Рис. 1).
Эффект куэрцетина на показатель ходьбы у мышей C57BL/6 мужского пола с индуцированным купризоном (многочисленная склерозная демиелинизация). Данные выражены как среднее значение ± СЕ. Между группами с разными надстрочными обозначениями (a-c; P < 0,05) существуют значительные различия.
Согласно результатам, применение CPZ значительно негативно влияло на количество пересечений при использовании OFT по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Курицин значительно увеличил количество пересечений при использовании OFT по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Сочетание курицина и CPZ значительно увеличилось количество пересечений по сравнению с группой CPZ (P < 0,05) (Рис. 2).
Влияние курицина на количество пересечений при использовании OFT у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном-зависимым мультиплексным склерозом (мужской пол) C57BL/6. Данные выражены как среднее значение ± СЕ. Между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05) существуют значительные различия.
Как видно, применение CPZ значительно уменьшило время на ротароде по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Куэрцетин значительно увеличил время на ротароде по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание куэрцетина и CPZ значительно увеличило время на ротароде по сравнению с группой CPZ (P < 0.05) (Рис. 3).
Влияние куэрцетина на время на ротароде у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном (множественная склероз, мужской, порода C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05) существуют значительные различия.CPZ значительно уменьшил угол стопы задних лап по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Угол стопы задних лап значительно увеличился после применения кверцетина по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание кверцетина и CPZ значительно уменьшило угол стопы задних лап по сравнению с группой CPZ (P < 0.05) (Рис. 4).
Влияние кверцетина на угол стопы задних лап у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном (многочисленная синдром мозгового воспаления у мужчин C57BL/6). Данные выражены как среднее ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-c; P < 0.05).Как видно из рис. 5, применение КПЗ значительно уменьшило подвешивание задних конечностей по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось подвешивание задних конечностей по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание кверцетина и КПЗ значительно увеличилось подвешивание задних конечностей по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05).
Влияние кверцетина на подвешивание задних конечностей у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном-зависимым мультиплексным склерозом (мужской, порода C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).В данном исследовании силу сжатия значительно уменьшила применение CPZ по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличивало силу сжатия по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сила сжатия увеличилась при одновременном применении кверцетина и CPZ по сравнению с группой CPZ (P < 0.05) (Рис. 6).
Влияние кверцетина на силу сжатия у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном (многочисленная демиелинизация) мужского пола C57BL/6. Данные выражены как среднее ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Как показано, отрицательная геотаксис значительно уменьшилась при применении CPZ по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось отрицательная геотаксис по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Отрицательная геотаксис увеличилась при одновременном применении кверцетина и КПЗ по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05) (Рис. 7).
Влияние кверцетина на отрицательную геотаксис в экспериментальных мышах с индуцированным купризоном-зависимым мультиплексным склерозом (мужской пол) C57BL/6. Данные выражены как среднее ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Согласно нашим результатам, подвешивание передних конечностей значительно уменьшилось у мышей, получивших КПЗ по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось количество передних конечностей по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание кверцетина и КПЗ значительно увеличилось количество передних конечностей по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05) (Рис. 8).
Влияние кверцетина на передние конечности в эксперименте с купризон-индуцированным мультиплексным склерозом у мужских мышей C57BL/6. Данные выражены как среднее ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Как видно из Рис. 9, уровни МДА в сыворотке значительно увеличились у мышей, получивших КПЗ, по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно снизило уровень МДА в сыворотке по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Сочетание кверцетина и КПЗ значительно снизило уровень МДА в сыворотке по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05).
Влияние кверцетина на уровень МДА в сыворотке у мышей с индуцированным купризоном (мужской, модель множественной склероза C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Как видно, уровни СОД в сыворотке значительно снизились у мышей, получавших КПЗ, по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось уровень СОД по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Комбинированное применение кверцетина и КПЗ значительно увеличилось содержание SOD в сыворотке по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05) (Рис. 10).
Влияние кверцетина на содержание SOD в сыворотке у мышей C57BL/6 мужского пола с индуцированным купризоном-зависимым множественным склерозом. Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
Согласно Рис. 11, содержание GPx в сыворотке значительно уменьшилось у мышей, получавших КПЗ, по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось содержание GPx по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Комбинированное применение кверцетина и КПЗ значительно увеличилось содержание глютатионпероксидазы в сыворотке по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05).
Влияние кверцетина на содержание глютатионпероксидазы в сыворотке у мышей с экспериментальной купризонной множественной склерозом у мужчин C57BL/6. Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05).
В наших результатах содержание ТАС в сыворотке значительно уменьшилось у мышей, получивших КПЗ, по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Применение кверцетина значительно увеличилось содержание ТАС в сыворотке по сравнению с контрольной группой (P < 0.05). Комбинированное применение кверцетина и КПЗ значительно увеличилось содержание ТАС в сыворотке по сравнению с группой КПЗ (P < 0.05) (Рис. 12).Влияние кверцетина на уровень серотин-α в сыворотке у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном-зависимым множественным склерозом (мужской генотип C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0,05).
Как видно, применение купризона значительно увеличивало уровень сывороточного TNF-α по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Применение кверцетина значительно снижало уровень сывороточного TN.α по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Совместное применение кверцетина и купризона значительно снижало уровень сывороточного TNF-α по сравнению с группой купризона (P < 0,05) (Рис. 13).
Влияние кверцетина на уровень сывороточного TNF-α у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном-зависимым множественным склерозом (мужской генотип C57BL/6). Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Существенные различия между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0,05).
Согласно рис. 14, применение CPZ привело к значительному повышению уровня сывороточного IL-1β по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Применение кверцетина значительно снизило уровень сывороточного IL-1β по сравнению с контрольной группой (P < 0,05). Совместное применение кверцетина и CPZ значительно снизило уровень сывороточного IL-1β по сравнению с группой CPZ (P < 0,05).
Влияние кверцетина на уровень сывороточного IL-1β у экспериментальных мышей с индуцированным купризоном (многофакторная склероза МС) мужского пола C57BL/6. Данные представлены в виде среднего значения ± СЕ. Между группами с разными надстрочными обозначениями (a-d; P < 0.05) существуют значительные различия.
Обсуждение
Согласно результатам, применение CPZ привело к снижению балла за активность, количества пересечений в тесте OFT, времени на ротароде, угла стопы задних лап, подвеса передних и задних лап и силы хватания. Применение CPZ значительно увеличилось содержание МДА в сыворотке, уровня TNF-α и IL-1β, в то время как уменьшилось содержание SOD, GPX и TAS. Мice, подвергнутые воздействию 0.2 % CPZ в течение 4–6 недель, демонстрировали нарушение сенсорно-моторной гатинга и уменьшение социального взаимодействия, что привело к тому, что они оставались в открытых частях лабиринта и увеличению нарушений памяти (Xu et al., 2009; Ojha, 2018). Одним из патологических аспектов МС является избыточный уровень окислительного стресса, генерируемый иммунными клетками в центральной нервной системе у лиц с этим состоянием. Было показано, что окислительный стресс является основной причиной дегенерации миелинового слоя в модели, индуцированной CPZ (Tomas-Roig et al., 2020). Несколько исследований изучали вредные эффекты CPZ на олигодендроциты. Исследования показали, что после 5-недельного воздействия CPZ интоксикации активность Cu/Zn SOD значительно снижается, что приводит к недостатку этого фермента в удалении ROS (Tahmasebi et al., 2021). Накопление ROS в олигодендроцитах приводит к активации путей, вредных для клеток, таких как увеличение липидной пероксидации, снижение уровня GSH, уменьшение уровня ферритина и, в конечном итоге, гибель клеток (Sen et al., 2020). Большинство исследований показывают, что воспаление является ключевым фактором в развитии МС (Zahednasab et al., 2019). Избыточные воспалительные реакции могут усугублять прогрессирование заболевания за счет создания избытка пропротивовоспалительных цитокинов как в центральной нервной системе, так и в остальной части организма. Исследователи ищут способы регулирования уровней воспалительных цитокинов из-за несбалансированного профиля приводящих к воспалению медиаторов (Nicola et al., 2024). Текущие данные показывают, что CPZ повышает уровни TNF-α и IL-1β в сыворотке мышей, что согласуется с предыдущими исследованиями (Jiménez-Jiménez et al., 2024).
Как видно из наших результатов, кверцетин увеличил количество пересечений, время пребывания на ротароде, угол стопы задних лап, подвеса передних и задних лап и силу удержания. Кверцетин снизил уровень МДА в сыворотке, TNF-α и IL-1β, при этом увеличил уровни SOD, GPX и TAS. Документированные нейропротекторные преимущества флавоноидов при различных нейродегенеративных заболеваниях хорошо изучены (Yu et al., 2020). Флавоноиды обладают различными полезными медицинскими свойствами, такими как противовоспалительные, антиоксидантные, антикарциногенные и антимутагенные эффекты (Behrangi et al., 2017). Многие исследования были проведены для оценки влияния флавоноидов на антиоксидантные свойства в условиях таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и Parkinsona. Последними исследованиями было много внимания уделено изучению влияния полифенолов на заболевание МС из-за их способности модулировать иммунную систему, снижать воспаление и действовать как антиоксиданты (Omotoso et al., 2018). Новые исследования показывают, что кверцетин не только обладает антиоксидантными свойствами, но и имеет противовоспалительные эффекты (Behrangi et al., 2017). Это не удивительно, так как кверцетин используется для лечения различных воспалительных заболеваний. Многие естественные антиоксиданты применялись в клинических и предклинических исследованиях для замедления прогрессирования МС. Недавние исследования сосредоточились на нейропротекторных свойствах кверцетина в ЦНС для состояний, таких как ишемия, травматическое повреждение, когнитивная нарушение, хунтингтона, паркинсоновская болезнь, альцгеймеровская болезнь и болезнь МС, благодаря положительным результатам (Rishitha и Muthuraman, 2018). Антиоксидантные свойства кверцетина могут препятствовать липидной пероксидации и сокращать производство пропротивовоспалительных цитокинов за счет улавливания свободных радикалов. Следует подчеркнуть, что гликозилирование может уменьшить противовоспалительные и антиоксидантные свойства кверцетина (Bentz, 2017). В исследовании на модели крыс с демиелинизацией, индуцированной этидием бромидом, кверцетин (50 мг/кг) был обнаружен как препятствие дальнейшей демиелинизации, стимулятор ремиелинизации, улучшитель координации при тесте на ход по балансу, препятствующий липидной пероксидации и остановка снижения активности ацетилхолинэстеразы (АChE) (Beckmann et al., 2014). Кверцетин также может снизить окислительный стресс и защитить активность АChE в цельном крови и лимфоцитах. Были проведены различные исследования для изучения влияния кверцетина (25 и 50 мг/кг/день через рото-гаваж) на восстановление миелинового слоя в модели мыши с демиелинацией, вызванной лисофосфолипидом (LPC) (1%, 2 мкл) в оптическом хиазме (Naeimi et al., 2018). Кверцетин обладает способностью снижать клеточную смерть, стимулировать клеточное размножение и улучшать специализацию клеток после повреждения, вызванного недостатком кислорода и глюкозы, через активацию сигнальной пути PI3K/Akt. Гасеми-Касман и коллеги (2017) показали, что кверцетин (50 и 100 мг/кг/день) влияет на активацию астроцитов и ремиелинацию у мышей с локальной демиелинацией, вызванной LPC в оптическом хиазме. Нанопчасти, содержащие веркетин25 мг/кг) стимулировали регенерацию миелина, снижение степени глиальной активации и воспаление (Gasmi-Kasman et al., 2017 ). Quercetin обладает способностью смягчать окислительный стресс и воспаление посредством модуляции ядерного фактора эритроид 2- связанный с этим фактор 2 и гем oxygenase-1 b) сигнализация путей, что может препятствовать развитию нейродегенеративных заболеваний (Javanbaht et al., 2023 ). Кверцетин имеет потенциал улучшать неврональную выживаемость за счет стимуляции выражения нейротропных белков, которые необходимы для нейритического роста, включая белок, связанный с ростом 43 (GAP-43) и миоцилиарный ассоциированный белок (Moosavi et al., 2015). Кверцетин способствует трансформации макрофагов в фенотип M2, а затем M2-макрофаги выделяют IL-4, что помогает снизить локальную воспаление и нейронный повреждение. Кроме того, IL-10, выделяемый M2-макрофагами, может сократить дегенерацию миелинов, улучшить миелиновую регенерацию и привести к функциональному улучшению (Tan et al. 2021). Кверцетин был выявлен как препятствие дальнейшей дегенерации миелинового слоя, ускоряющий репарацию миелинового слоя, повышающий локомоторную способность в тесте на ходьбу по баланс-брускам, препятствующий пероксидации липидов и предотвращающий подавление активности ацетилхолинэстеразы (Carvalho et al. 2018). Положительные результаты кверцетина в модели дегенерации миелинового слоя при МС были связаны с его сильным взаимодействием с холинергической нейротрансмиссией (Carvalho et al. 2018). Применение кверцетина (10 мг/кг/день, перорально) в модели EAE может снизить прогрессирование EAE за счет регуляции активности миелопeroxидазы и нитриков (Mirzazadeh et al., 2019). Наше исследование впервые показало, что кверцетин улучшает рефлекторное двигательное поведение у мышей, с которым нет отчетов для сравнения.
Кверцетин был обнаружен улучшать когнитивные и поведенческие нарушения в моделях болезни Паркинсона и хронической кервичной ишемии. Кроме того, применение кверцетина улучшает когнитивные нарушения в моделях нарушений обучения и памяти, индуцированных колхикином, скополамином и алюминием. Свободные радикалы вызывают пероксидацию липидов в биологических мембранах и также вредят белкам и ДНК как часть процесса старения (Gugliandolo et al., 2020). Лечение кверцетином значительно снизило окислительный стресс, вызванный AFB1, что подтверждается значительным снижением маркера пероксидации липидов MDA и увеличением уровней GSH, SOD, CAT в ткани мозга мышей, подвергшихся воздействию AFB1 и протестированных кверцетином Gugliandolo et al., (2020) и наши результаты согласовались с этим отчетом. Уровни некоторых прокативных цитокинов, таких как TNF-α и IL-1β, в мозге играют ключевую роль в индукции поведенческих изменений и в индукции нейроинфекционных и, следовательно, нейродегенеративных процессов (Hennessy et al., 2017; Garber et al., 2018). Как наблюдается, в текущем исследовании применение CPZ привело к повышению уровней TNF-α и IL-1β с негативным влиянием на рефлекторное двигательное поведение, и мы считаем, что наблюдаемые результаты могут регулироваться через эту роль CPZ.
В заключение, эти результаты свидетельствуют о защите кверцетина от CPZ-индуцированной МС у мышей. В связи с ограничениями мы не смогли определить гистологические или молекулярные исследования для полученных результатов. Дальнейшие исследования с гистологическими и молекулярными исследованиями предложены.
CRediT authorship contribution statement
Samin Ghasemi: Данные куратор, Написание — первоначальный черновик. Shahin Hassanpour: Формальный анализ, Методология, Супервизия, Написание — редактирование. Разиех Хоссейни: Проектное управление.
Декларация интересов, конфликтующих
Нет конфликта интересов.
Благодарности
Авторы благодарят центральный лаборатории раздела науки и исследований, Исламской азади университета, Тегеран, Иран, за их сотрудничество. Данное исследование проводится в рамках диссертации по специальности ДВМ первого автора.
Доступность данных
Для исследования, описанного в статье, использовались данные.
Ссылки
Связанные данные
Статус доступности данных
Для исследования, описанного в статье, использовались данные.
Читать найденный полный текст
This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Introduction
Flavonoids, known as bioflavonoids, are identified as secondary compounds found in fungi and plants containing a 15-carbon structure, two phenyl rings, and a heterocyclic ring ( Li et al., 2022 ). More than 5000 flavonoids are found in various herbs. Quercetin, identified as 3,5,7,3′,4′-pentahydroxyflavone, is present in many types of flowers, roots, vegetables, and fruits. It also demonstrates a variety of intriguing treatments for different health issues such as anti-cancer, anti-inflammatory, anti-diabetes, and antioxidant effects ( Hosseini et al., 2021 ). Quercetin is primarily known for its antioxidant capabilities ( Di Petrillo et al., 2022 ). It defends our body against free radicals and is the most potent antioxidant flavonoid found in nature ( Di Petrillo et al., 2022 ). Chen and colleagues (2021) demonstrated that Quercetin has a beneficial effect on diabetes control and improves lipid profile through its antioxidant and nitric oxide properties.
It is widely agreed that MS is an autoimmune disorder that affects the central nervous system (CNS) by attacking the myelin. Despite the initial medical descriptions of MS in the early 18th century, little advancement in comprehending MS pathology occurred in the 18th and 19th century due to research being restricted to post-mortem analysis of brain tissue from MS patients ( Zhang et al., 2020 ). Throughout the 20th century, various animal models for MS that are immune-mediated were created, such as the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model and the Theiler murine encephalomyelitis virus model. In addition to these, other models induced by toxins such as the cuprizone (CPZ) model, the lysophosphatidyl choline injection model, and the ethidium bromide injection model are commonly utilized to study the molecular aspects of demyelination and remyelination ( Avşar et al., 2021 ).
Although the CPZ mouse model has been used on various animal species and mouse strains over the last 40 years, it is now primarily utilized on mouse C57BL/6 background because it consistently shows de- and remyelination along with microgliosis and astrogliosis ( Nicola et al., 2024 ). Furthermore, the presence of numerous transgenic mouse strains bred on a C57BL/6 background, along with the consistent success of the CPZ model on this background, positions CPZ intoxication as an advantageous model for examining acute and chronic demyelination, as well as remyelination ( Shao et al., 2021 ).
Lymphocytes that cross the blood brain barrier and get activated are the cause of the CNS lesions in MS. The continuous neuroinflammation from the immune response leads to oxidative stress, cytotoxicity, axonal damage, astrogliosis, and microgliosis. Current treatment strategies for multiple sclerosis aim to decrease the immune response, while also working towards addressing the root cause of the disease or supporting the repair of damaged tissues ( Filippi et al., 2022 ). Based on the literature Quercetin modulates immune response in peripheral blood mononuclear cells isolated from multiple sclerosis patients ( Sternberg et al., 2008 ). Also, Quercetin attenuates neuroinflammation via its antioxidant activity ( Bahar et al., 2017 ). Quercetin exerts neuroprotective action through inhibition of inducible nitric oxide synthase ( Kang et al., 2013 ). Still, these treatments only provide partial relief for MS and mainly have varying impacts on the degenerative aspects of the condition, along with expensive costs and unfavorable safety records. As a result, there is an ongoing requirement for new drugs that possess enhanced safety profiles and innovative modes of action ( Coles et al., 2022 ). Thus, this study aimed to determine protective effect of the Quercetin on experimental CPZ-induced MS in Male C57BL/6 mice.
Material and methods
Animals
Forty male C57BL/6 mice (aged 4–6 weeks and weighing 20 ± 2 g) were kept in controlled conditions (temperature: 22 °C ± 2 °C, 12-h light/dark cycle). They were able to obtain regular food and water. Following a week of adjustment, the mice were divided into four groups randomly (n = 10). The research committee of Islamic Azad University, Science and Research Branch approved the study protocols. Then animals were allocated into 4 experimental groups. Control group received the standard diet. In group 2, mice received a diet containing 0.2 % (w/w) CPZ (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) mixed with ground chow for a duration of 4 weeks ( Zhu et al., 2021 ). In group 3, mice received Quercetin (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA, 150 mg/kg) orally every day for 4 weeks. In group 4, mice received a diet with 0.2 % CPZ and Quercetin (150 mg/kg) orally for 4 weeks. During this time, mice in groups 2–4 were injected once daily with 10 mg/kg rapamycin intraperitoneally. The experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) scoring system was used to quantify disease severity on a scale of 0–5, as follows: 0: no disease, 1: loss of tail tone, 2: hind limb weakness, 3: hind limb paralysis, 4: hind limb and forelimb paralysis or weakness, and 5: moribund/death ( Graves and Montalban, 2020 ). Then, reflexive motor behavior and serum antioxidant levels were assessed.
Behavioral tests
Ambulation
The mice were put in an opaque container that was visible from all angles during the test, and they were encouraged to move by mildly stimulating their tails. A scoring system was used to evaluate their ambulation, with 0 indicating no movement, 1 for crawling with asymmetric limb movement, 2 for slow crawling with symmetric limb movement, and 3 for fast crawling or walking. In order to mitigate the effect of learning, the test was repeated three times within a 3-min window ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Open field test
This test evaluated locomotor and exploratory activities. Mice were placed in a divided square wooden box (45 × 45 × 30 cm3 with nine divided squares) and the number of squares crossed was recorded in 6 min.
Rotarod test
This test assessed motor coordination and balance. Mice were placed on a rotating rod, and the time until falling off was recorded.
Hind limb foot angle
Mouse movements were recorded in an open field box using a camera. Images capturing hind limb positions during full stride were used. A line was drawn from the heel to the tip of the toe, and the angle between them was measured ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Hind limb suspension
Mice's hind legs were hung over a wire tied between two ends, and their posture was observed. Hind limb posture was scored based on the time to grasp the wire and the separation of hind limbs ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Grip strength
Mice were placed on a fiberglass screen and slowly tilted from horizontal to vertical. Mice attempted to grip the screen to prevent falling. The time until falling was recorded ( Corti, 2017 ).
Negative geotaxis
Mice were placed face down on a 45° incline. The time taken to turn and face upwards was recorded ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Front limb suspension
This test evaluated the ability of animals to hang by their front limbs. Briefly, mice grasped a wire suspended between two ends. The time until mice released the wire was recorded. This test was repeated three times, and the average time in seconds was recorded ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Antioxidant activity
Blood samples were taken to measure serum MDA, SOD, GPx, TAS, TNF-α and IL-1β activities using Randox (UK, England) ELISA assay kits ( Bradford, 1976 ).
Statistical analysis
Data were analyzed using one-way ANOVA and were presented as mean ± SE (standard error) using SPSS version 22.0. For treatments showing significant differences by ANOVA, between-group evaluations were performed using the Tukey posthoc test (p < 0.05).
Results
The administration of the CPZ significantly decreased ambulation score compared to the control group (P < 0.05). Quercetin had no significant effect on ambulation score compared to the control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased ambulation score compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 1 ).
Effects of the Quercetin on ambulation score in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-c; P < 0.05).
Based on the findings, administration of the CPZ significantly had adverse effect on number of crosses using OFT compared to control group (P < 0.05). Quercetin significantly increased number of crosses using OFT in comparison compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased number of cross compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 2 ).
Effects of the Quercetin on number of cross using OFT in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As seen, administration of the CPZ significantly decreased stay on rotarod compared to control group (P < 0.05). Quercetin significantly increased stay on rotarod than to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased stay on rotarod compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 3 ).
Effects of the Quercetin on stay on rotarod in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
CPZ significantly decreased hindlimb foot angle compared to control group (P < 0.05). Hindlimb foot angle significantly increased following Quercetin administration compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly decreased hindlimb foot angle compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 4 ).
Effects of the Quercetin on hindlimb foot angle in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-c; P < 0.05).
As seen in Fig. 5 , hindlimb suspension significantly decreased by CPZ administration compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased hindlimb suspension compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased hindlimb suspension compared to the CPZ group (P < 0.05).
Effects of the Quercetin on hindlimb suspension in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
In this study, grip strength significantly decreased by CPZ administration compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased grip strength compared to control group (P < 0.05). Grip strength increased by co-administration of the Quercetin and CPZ compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 6 ).
Effects of the Quercetin on grip strength in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As shown, negative geotaxis significantly decreased by CPZ administration compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased negative geotaxis compared to control group (P < 0.05). Negative geotaxis increased by co-administration of the Quercetin and CPZ compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 7 ).
Effects of the Quercetin on negative geotaxis in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
Based on our findings, front-limb suspension significantly decreased in mice received CPZ in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased front-limb compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased front-limb suspension compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 8 ).
Effects of the Quercetin on front-limb suspension in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As seen in Fig. 9 , serum MDA levels significantly increased in CPZ treated mice in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly decreased serum MDA compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly decreased serum MDA compared to the CPZ group (P < 0.05).
Effects of the Quercetin on serum MDA in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As observed, serum SOD levels significantly decreased in CPZ treated mice in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased serum SOD compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased serum SOD compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 10 ).
Effects of the Quercetin on serum SOD in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
Based on Fig. 11 , serum GPx levels significantly decreased in CPZ treated mice in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased serum GPx compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased serum GPx compared to the CPZ group (P < 0.05).
Effects of the Quercetin on serum GPx in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
In our results, serum TAS levels significantly decreased in CPZ treated mice in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased serum TAS compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased serum TAS compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 12 ).
Effects of the Quercetin on serum TAS in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As seen, CPZ administration, significantly increased serum TNF-α compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly decreased serum TNF-α compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly decreased serum TNF-α compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 13 ).
Effects of the Quercetin on serum TNF-α in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
According to Fig. 14 , CPZ administration, significantly increased serum IL-1β compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly decreased serum IL-1β compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly decreased serum IL-1β compared to the CPZ group (P < 0.05).
Effects of the Quercetin on serum IL-1β in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
Discussion
Based on the findings, administration of the CPZ decreased ambulation score, number of crosses using OFT, stay on rotarod, hindlimb foot angle, front- and hindlimb suspension and grip strength. Administration of the CPZ significantly increased serum MDA, TNF-α and IL-1β While decreased SOD, GPX and TAS levels. Mice exposed to 0.2 % CPZ for 4–6 weeks had impaired sensorimotor gating and less social interaction, resulting in staying in the open arms of the maze and more memory impairment ( Xu et al., 2009 ; Ojha, 2018 ). One of the aspects of the MS that is pathological is the excess oxidative stress levels generated by the immune cells in the central nervous system of individuals with the condition. It has been shown that oxidative stress is the primary cause of demyelination in the CPZ-induced model ( Tomas-Roig et al., 2020 ). Several research studies investigated the detrimental effects of CPZ on oligodendrocytes. Research has demonstrated that after 5 weeks of CPZ intoxication, the activity of Cu/Zn SOD significantly reduces, leading to a lack of the enzyme in removing ROS ( Tahmasebi et al., 2021 ). The build-up of ROS in oligodendrocytes results in activation of pathways that harm the cells such as increased lipid peroxidation, reduced GSH levels, lowered ferritin levels, and ultimately cell demise ( Sen et al., 2020 ). Most studies have shown that inflammation is a central factor in the development of MS ( Zahednasab et al., 2019 ). The overactive inflammatory responses can worsen the progression of the disease by creating an abundance of proinflammatory cytokines in both the central nervous system and the rest of the body. Researchers are looking for ways to regulate the levels of inflammatory cytokines due to the imbalanced profile of proinflammatory mediators ( Nicola et al., 2024 ). Current data shows that CPZ increases TNF-α and IL-1β levels in mouse serum which was in agreement to previous reports ( Jiménez-Jiménez et al., 2024 ).
As seen from our findings, Quercetin increased number of cross using, stay on rotarod, hindlimb foot angle, front- and hindlimb suspension and grip strength. Quercetin decreased serum MDA, TNF-α and IL-1β while increased SOD, GPX and TAS levels. The documented neuroprotective benefits of flavonoids against different neurodegenerative conditions are well established ( Yu et al., 2020 ). Flavonoids possess various advantageous medicinal qualities such as anti-inflammatory, antioxidant, anti-carcinogenic, and anti-mutagenic effects ( Behrangi et al., 2017 ). Numerous research efforts have been carried out to assess how flavonoids impact antioxidant properties in conditions like Alzheimer's and Parkinson's disease. Lately, there has been a lot of focus on researching the impact of polyphenols on MS disease because of their abilities to modulate the immune system, reduce inflammation, and act as antioxidants ( Omotoso et al., 2018 ). New findings show that quercetin not only has antioxidant properties but also possesses anti-inflammatory effects ( Behrangi et al., 2017 ). It is not unexpected, as quercetin has been employed in treating numerous inflammatory disorders. Many natural antioxidants have been utilized in preclinical and clinical studies to help slow down the advancement of MS. Recent research has concentrated on the neuroprotective properties of Quercetin in the CNS for conditions like ischemia, traumatic injury, cognitive impairment, Huntington's, Parkinson's, Alzheimer's, and MS disease due to positive outcomes ( Rishitha and Muthuraman, 2018 ). Quercetin's antioxidant abilities can hinder lipid peroxidation and lessen the production of pro-inflammatory cytokines by capturing free radicals. It should be emphasized that glycosylation can diminish the anti-inflammatory and antioxidative capabilities of Quercetin ( Bentz, 2017 ). Quercetin (50 mg/kg) with Ethidium bromide-induced demyelination rat model was discovered to stop further demyelination, boost remyelination, enhance movement in beam walking test, hinder lipid peroxidation, and stop the reduction of acetylcholinesterase (AChE) activity ( Beckmann et al., 2014 ). Quercetin might reduce oxidative stress and safeguard the activity of AChE in whole blood and lymphocytes as well. Different research was carried out to examine the impacts of Quercetin (25 and 50 mg/kg/day through oral gavage) on the restoration of myelin in a rat model of demyelination induced by lysolecithin (LPC) (1 %, 2 μl) in the optic chiasm ( Naeimi et al., 2018 ). Quercetin has the ability to reduce cell death, boost cell growth, and enhance cell specialization following injury caused by lack of oxygen and glucose through activation of the PI3K/Akt signaling pathway. Ghasemi-Kasman and colleagues (2017) revealed Quercetin (50 and 100 mg/kg/day) affects the activation of astrocytes and remyelination in rats with local demyelination induced by LPC in the optic chiasm. Nanoparticles containing quercetin (25 mg/kg) promoted myelin regeneration, decreased glial activation, and inflammation ( Ghasemi-Kasman et al., 2017 ). Quercetin possesses the capacity to attenuate oxidative stress and inflammation through the modulation of the nuclear factor erythroid 2–related factor 2 and heme oxygenase-1 signaling pathways, thereby potentially impeding the progression of neurodegenerative diseases ( Javanbakht et al., 2023 ). Quercetin has the potential to enhance neuronal viability by promoting the expression of neurotrophic proteins that are integral to neuritic outgrowth, including growth-associated protein 43 (GAP-43), microtubule-associated protein ( Moosavi et al., 2015 ). Quercetin can facilitate the transformation of microglial cells into the M2 phenotype, and then, M2 microglia release IL-4, which helps decrease local inflammation and neuronal damage. Furthermore, IL-10 released by M2 microglia can diminish demyelination, enhance remyelination, and result in functional enhancement ( Tan et al. 2021 ). Quercetin was identified to stop further demyelination, enhance remyelination, boost locomotor performance in the beam walking assessment, hinder lipid peroxidation, and avert the suppression of acetylcholinesterase activity ( Carvalho et al. 2018 ). Positive outcomes of Quercetin on the demyelination model of MS were linked to its strong interaction with cholinergic neurotransmission ( Carvalho et al. 2018 ). Quercetin administration (10 mg/kg/day, orally) in the EAE model may reduce EAE progression by regulating myeloperoxidase activity, nitric ( Mirzazadeh et al., 2019 ). Our findings for the first time revealed that Quercetin improves reflexive motor behavior in mice which there is no report to compare the findings with it.
Quercetin was found to improve cognitive and behavioral deficits in models of Parkinson's disease as well as in models of chronic cerebral ischemia. In addition, the administration of quercetin enhances cognitive deficits in models of learning and memory impairment induced by colchicine, scopolamine, and aluminum. Free radicals cause lipid peroxidation in biological membranes and also harm proteins and DNA as a part of the aging process ( Gugliandolo et al., 2020 ). Quercetin treatment significantly reduced AFB1-induced oxidative stress, as demonstrated by the significant reduction of MDA marker of lipid peroxidation and by the increase in GSH, SOD, CAT levels in the brain tissue of mice exposed to AFB1 and treated with quercetin Gugliandolo et al., (2020) and our findings were in agreement to this report. Levels of some proinflammatory cytokines such as TNF-α and IL-1β in the brain play a key role in the induction of behavioral alterations, and in the induction of neuroinflammatory and therefore neurodegenerative processes ( Hennessy et al., 2017 ; Garber et al., 2018 ). As observed, in the current study, CPZ administration increased TNF-α and IL-1β levels with adverse effect on the reflexive motor behavior and we think observed results might regulate via this role of the CPZ.
In conclusion, these results suggested, Quercetin has protective effect against CPZ-induced MS in mice. Based on limitations we were not able to determine histological or molecular investigations for obtained results. Further research with histological and molecular investigations suggested.
CRediT authorship contribution statement
Samin Ghasemi: Data curation, Writing – original draft. Shahin Hassanpour: Formal analysis, Methodology, Supervision, Writing – review & editing. Razieh Hosseini: Project administration.
Declaration of competing interest
No conflict of interest.
Acknowledgments
The authors thank the central laboratory of the Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran for their cooperation. This research is conducted as a part of the DVM thesis of the first author.
Data availability
No data was used for the research described in the article.
References
Associated Data
Data Availability Statement
No data was used for the research described in the article.
Flavonoids, known as bioflavonoids, are identified as secondary compounds found in fungi and plants containing a 15-carbon structure, two phenyl rings, and a heterocyclic ring ( Li et al., 2022 ). More than 5000 flavonoids are found in various herbs. Quercetin, identified as 3,5,7,3′,4′-pentahydroxyflavone, is present in many types of flowers, roots, vegetables, and fruits. It also demonstrates a variety of intriguing treatments for different health issues such as anti-cancer, anti-inflammatory, anti-diabetes, and antioxidant effects ( Hosseini et al., 2021 ). Quercetin is primarily known for its antioxidant capabilities ( Di Petrillo et al., 2022 ). It defends our body against free radicals and is the most potent antioxidant flavonoid found in nature ( Di Petrillo et al., 2022 ). Chen and colleagues (2021) demonstrated that Quercetin has a beneficial effect on diabetes control and improves lipid profile through its antioxidant and nitric oxide properties.
It is widely agreed that MS is an autoimmune disorder that affects the central nervous system (CNS) by attacking the myelin. Despite the initial medical descriptions of MS in the early 18th century, little advancement in comprehending MS pathology occurred in the 18th and 19th century due to research being restricted to post-mortem analysis of brain tissue from MS patients ( Zhang et al., 2020 ). Throughout the 20th century, various animal models for MS that are immune-mediated were created, such as the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model and the Theiler murine encephalomyelitis virus model. In addition to these, other models induced by toxins such as the cuprizone (CPZ) model, the lysophosphatidyl choline injection model, and the ethidium bromide injection model are commonly utilized to study the molecular aspects of demyelination and remyelination ( Avşar et al., 2021 ).
Although the CPZ mouse model has been used on various animal species and mouse strains over the last 40 years, it is now primarily utilized on mouse C57BL/6 background because it consistently shows de- and remyelination along with microgliosis and astrogliosis ( Nicola et al., 2024 ). Furthermore, the presence of numerous transgenic mouse strains bred on a C57BL/6 background, along with the consistent success of the CPZ model on this background, positions CPZ intoxication as an advantageous model for examining acute and chronic demyelination, as well as remyelination ( Shao et al., 2021 ).
Lymphocytes that cross the blood brain barrier and get activated are the cause of the CNS lesions in MS. The continuous neuroinflammation from the immune response leads to oxidative stress, cytotoxicity, axonal damage, astrogliosis, and microgliosis. Current treatment strategies for multiple sclerosis aim to decrease the immune response, while also working towards addressing the root cause of the disease or supporting the repair of damaged tissues ( Filippi et al., 2022 ). Based on the literature Quercetin modulates immune response in peripheral blood mononuclear cells isolated from multiple sclerosis patients ( Sternberg et al., 2008 ). Also, Quercetin attenuates neuroinflammation via its antioxidant activity ( Bahar et al., 2017 ). Quercetin exerts neuroprotective action through inhibition of inducible nitric oxide synthase ( Kang et al., 2013 ). Still, these treatments only provide partial relief for MS and mainly have varying impacts on the degenerative aspects of the condition, along with expensive costs and unfavorable safety records. As a result, there is an ongoing requirement for new drugs that possess enhanced safety profiles and innovative modes of action ( Coles et al., 2022 ). Thus, this study aimed to determine protective effect of the Quercetin on experimental CPZ-induced MS in Male C57BL/6 mice.
Material and methods
Animals
Forty male C57BL/6 mice (aged 4–6 weeks and weighing 20 ± 2 g) were kept in controlled conditions (temperature: 22 °C ± 2 °C, 12-h light/dark cycle). They were able to obtain regular food and water. Following a week of adjustment, the mice were divided into four groups randomly (n = 10). The research committee of Islamic Azad University, Science and Research Branch approved the study protocols. Then animals were allocated into 4 experimental groups. Control group received the standard diet. In group 2, mice received a diet containing 0.2 % (w/w) CPZ (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) mixed with ground chow for a duration of 4 weeks ( Zhu et al., 2021 ). In group 3, mice received Quercetin (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA, 150 mg/kg) orally every day for 4 weeks. In group 4, mice received a diet with 0.2 % CPZ and Quercetin (150 mg/kg) orally for 4 weeks. During this time, mice in groups 2–4 were injected once daily with 10 mg/kg rapamycin intraperitoneally. The experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) scoring system was used to quantify disease severity on a scale of 0–5, as follows: 0: no disease, 1: loss of tail tone, 2: hind limb weakness, 3: hind limb paralysis, 4: hind limb and forelimb paralysis or weakness, and 5: moribund/death ( Graves and Montalban, 2020 ). Then, reflexive motor behavior and serum antioxidant levels were assessed.
Behavioral tests
Ambulation
The mice were put in an opaque container that was visible from all angles during the test, and they were encouraged to move by mildly stimulating their tails. A scoring system was used to evaluate their ambulation, with 0 indicating no movement, 1 for crawling with asymmetric limb movement, 2 for slow crawling with symmetric limb movement, and 3 for fast crawling or walking. In order to mitigate the effect of learning, the test was repeated three times within a 3-min window ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Open field test
This test evaluated locomotor and exploratory activities. Mice were placed in a divided square wooden box (45 × 45 × 30 cm3 with nine divided squares) and the number of squares crossed was recorded in 6 min.
Rotarod test
This test assessed motor coordination and balance. Mice were placed on a rotating rod, and the time until falling off was recorded.
Hind limb foot angle
Mouse movements were recorded in an open field box using a camera. Images capturing hind limb positions during full stride were used. A line was drawn from the heel to the tip of the toe, and the angle between them was measured ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Hind limb suspension
Mice's hind legs were hung over a wire tied between two ends, and their posture was observed. Hind limb posture was scored based on the time to grasp the wire and the separation of hind limbs ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Grip strength
Mice were placed on a fiberglass screen and slowly tilted from horizontal to vertical. Mice attempted to grip the screen to prevent falling. The time until falling was recorded ( Corti, 2017 ).
Negative geotaxis
Mice were placed face down on a 45° incline. The time taken to turn and face upwards was recorded ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Front limb suspension
This test evaluated the ability of animals to hang by their front limbs. Briefly, mice grasped a wire suspended between two ends. The time until mice released the wire was recorded. This test was repeated three times, and the average time in seconds was recorded ( Feather-Schussler and Ferguson, 2016 ).
Antioxidant activity
Blood samples were taken to measure serum MDA, SOD, GPx, TAS, TNF-α and IL-1β activities using Randox (UK, England) ELISA assay kits ( Bradford, 1976 ).
Statistical analysis
Data were analyzed using one-way ANOVA and were presented as mean ± SE (standard error) using SPSS version 22.0. For treatments showing significant differences by ANOVA, between-group evaluations were performed using the Tukey posthoc test (p < 0.05).
Results
The administration of the CPZ significantly decreased ambulation score compared to the control group (P < 0.05). Quercetin had no significant effect on ambulation score compared to the control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased ambulation score compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 1 ).
Effects of the Quercetin on ambulation score in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-c; P < 0.05).
Based on the findings, administration of the CPZ significantly had adverse effect on number of crosses using OFT compared to control group (P < 0.05). Quercetin significantly increased number of crosses using OFT in comparison compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased number of cross compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 2 ).
Effects of the Quercetin on number of cross using OFT in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As seen, administration of the CPZ significantly decreased stay on rotarod compared to control group (P < 0.05). Quercetin significantly increased stay on rotarod than to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased stay on rotarod compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 3 ).
Effects of the Quercetin on stay on rotarod in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
CPZ significantly decreased hindlimb foot angle compared to control group (P < 0.05). Hindlimb foot angle significantly increased following Quercetin administration compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly decreased hindlimb foot angle compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 4 ).
Effects of the Quercetin on hindlimb foot angle in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-c; P < 0.05).
As seen in Fig. 5 , hindlimb suspension significantly decreased by CPZ administration compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased hindlimb suspension compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased hindlimb suspension compared to the CPZ group (P < 0.05).
Effects of the Quercetin on hindlimb suspension in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
In this study, grip strength significantly decreased by CPZ administration compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased grip strength compared to control group (P < 0.05). Grip strength increased by co-administration of the Quercetin and CPZ compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 6 ).
Effects of the Quercetin on grip strength in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As shown, negative geotaxis significantly decreased by CPZ administration compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased negative geotaxis compared to control group (P < 0.05). Negative geotaxis increased by co-administration of the Quercetin and CPZ compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 7 ).
Effects of the Quercetin on negative geotaxis in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
Based on our findings, front-limb suspension significantly decreased in mice received CPZ in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased front-limb compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased front-limb suspension compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 8 ).
Effects of the Quercetin on front-limb suspension in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As seen in Fig. 9 , serum MDA levels significantly increased in CPZ treated mice in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly decreased serum MDA compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly decreased serum MDA compared to the CPZ group (P < 0.05).
Effects of the Quercetin on serum MDA in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As observed, serum SOD levels significantly decreased in CPZ treated mice in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased serum SOD compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased serum SOD compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 10 ).
Effects of the Quercetin on serum SOD in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
Based on Fig. 11 , serum GPx levels significantly decreased in CPZ treated mice in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased serum GPx compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased serum GPx compared to the CPZ group (P < 0.05).
Effects of the Quercetin on serum GPx in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
In our results, serum TAS levels significantly decreased in CPZ treated mice in comparison to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly increased serum TAS compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly increased serum TAS compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 12 ).
Effects of the Quercetin on serum TAS in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
As seen, CPZ administration, significantly increased serum TNF-α compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly decreased serum TNF-α compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly decreased serum TNF-α compared to the CPZ group (P < 0.05) ( Fig. 13 ).
Effects of the Quercetin on serum TNF-α in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
According to Fig. 14 , CPZ administration, significantly increased serum IL-1β compared to control group (P < 0.05). Quercetin administration significantly decreased serum IL-1β compared to control group (P < 0.05). Co-administration of the Quercetin and CPZ significantly decreased serum IL-1β compared to the CPZ group (P < 0.05).
Effects of the Quercetin on serum IL-1β in experimental cuprizone-induced Multiple Sclerosis Male C57BL/6 mice. Data are expressed as mean ± SE. There are significant differences between groups with different superscripts (a-d; P < 0.05).
Discussion
Based on the findings, administration of the CPZ decreased ambulation score, number of crosses using OFT, stay on rotarod, hindlimb foot angle, front- and hindlimb suspension and grip strength. Administration of the CPZ significantly increased serum MDA, TNF-α and IL-1β While decreased SOD, GPX and TAS levels. Mice exposed to 0.2 % CPZ for 4–6 weeks had impaired sensorimotor gating and less social interaction, resulting in staying in the open arms of the maze and more memory impairment ( Xu et al., 2009 ; Ojha, 2018 ). One of the aspects of the MS that is pathological is the excess oxidative stress levels generated by the immune cells in the central nervous system of individuals with the condition. It has been shown that oxidative stress is the primary cause of demyelination in the CPZ-induced model ( Tomas-Roig et al., 2020 ). Several research studies investigated the detrimental effects of CPZ on oligodendrocytes. Research has demonstrated that after 5 weeks of CPZ intoxication, the activity of Cu/Zn SOD significantly reduces, leading to a lack of the enzyme in removing ROS ( Tahmasebi et al., 2021 ). The build-up of ROS in oligodendrocytes results in activation of pathways that harm the cells such as increased lipid peroxidation, reduced GSH levels, lowered ferritin levels, and ultimately cell demise ( Sen et al., 2020 ). Most studies have shown that inflammation is a central factor in the development of MS ( Zahednasab et al., 2019 ). The overactive inflammatory responses can worsen the progression of the disease by creating an abundance of proinflammatory cytokines in both the central nervous system and the rest of the body. Researchers are looking for ways to regulate the levels of inflammatory cytokines due to the imbalanced profile of proinflammatory mediators ( Nicola et al., 2024 ). Current data shows that CPZ increases TNF-α and IL-1β levels in mouse serum which was in agreement to previous reports ( Jiménez-Jiménez et al., 2024 ).
As seen from our findings, Quercetin increased number of cross using, stay on rotarod, hindlimb foot angle, front- and hindlimb suspension and grip strength. Quercetin decreased serum MDA, TNF-α and IL-1β while increased SOD, GPX and TAS levels. The documented neuroprotective benefits of flavonoids against different neurodegenerative conditions are well established ( Yu et al., 2020 ). Flavonoids possess various advantageous medicinal qualities such as anti-inflammatory, antioxidant, anti-carcinogenic, and anti-mutagenic effects ( Behrangi et al., 2017 ). Numerous research efforts have been carried out to assess how flavonoids impact antioxidant properties in conditions like Alzheimer's and Parkinson's disease. Lately, there has been a lot of focus on researching the impact of polyphenols on MS disease because of their abilities to modulate the immune system, reduce inflammation, and act as antioxidants ( Omotoso et al., 2018 ). New findings show that quercetin not only has antioxidant properties but also possesses anti-inflammatory effects ( Behrangi et al., 2017 ). It is not unexpected, as quercetin has been employed in treating numerous inflammatory disorders. Many natural antioxidants have been utilized in preclinical and clinical studies to help slow down the advancement of MS. Recent research has concentrated on the neuroprotective properties of Quercetin in the CNS for conditions like ischemia, traumatic injury, cognitive impairment, Huntington's, Parkinson's, Alzheimer's, and MS disease due to positive outcomes ( Rishitha and Muthuraman, 2018 ). Quercetin's antioxidant abilities can hinder lipid peroxidation and lessen the production of pro-inflammatory cytokines by capturing free radicals. It should be emphasized that glycosylation can diminish the anti-inflammatory and antioxidative capabilities of Quercetin ( Bentz, 2017 ). Quercetin (50 mg/kg) with Ethidium bromide-induced demyelination rat model was discovered to stop further demyelination, boost remyelination, enhance movement in beam walking test, hinder lipid peroxidation, and stop the reduction of acetylcholinesterase (AChE) activity ( Beckmann et al., 2014 ). Quercetin might reduce oxidative stress and safeguard the activity of AChE in whole blood and lymphocytes as well. Different research was carried out to examine the impacts of Quercetin (25 and 50 mg/kg/day through oral gavage) on the restoration of myelin in a rat model of demyelination induced by lysolecithin (LPC) (1 %, 2 μl) in the optic chiasm ( Naeimi et al., 2018 ). Quercetin has the ability to reduce cell death, boost cell growth, and enhance cell specialization following injury caused by lack of oxygen and glucose through activation of the PI3K/Akt signaling pathway. Ghasemi-Kasman and colleagues (2017) revealed Quercetin (50 and 100 mg/kg/day) affects the activation of astrocytes and remyelination in rats with local demyelination induced by LPC in the optic chiasm. Nanoparticles containing quercetin (25 mg/kg) promoted myelin regeneration, decreased glial activation, and inflammation ( Ghasemi-Kasman et al., 2017 ). Quercetin possesses the capacity to attenuate oxidative stress and inflammation through the modulation of the nuclear factor erythroid 2–related factor 2 and heme oxygenase-1 signaling pathways, thereby potentially impeding the progression of neurodegenerative diseases ( Javanbakht et al., 2023 ). Quercetin has the potential to enhance neuronal viability by promoting the expression of neurotrophic proteins that are integral to neuritic outgrowth, including growth-associated protein 43 (GAP-43), microtubule-associated protein ( Moosavi et al., 2015 ). Quercetin can facilitate the transformation of microglial cells into the M2 phenotype, and then, M2 microglia release IL-4, which helps decrease local inflammation and neuronal damage. Furthermore, IL-10 released by M2 microglia can diminish demyelination, enhance remyelination, and result in functional enhancement ( Tan et al. 2021 ). Quercetin was identified to stop further demyelination, enhance remyelination, boost locomotor performance in the beam walking assessment, hinder lipid peroxidation, and avert the suppression of acetylcholinesterase activity ( Carvalho et al. 2018 ). Positive outcomes of Quercetin on the demyelination model of MS were linked to its strong interaction with cholinergic neurotransmission ( Carvalho et al. 2018 ). Quercetin administration (10 mg/kg/day, orally) in the EAE model may reduce EAE progression by regulating myeloperoxidase activity, nitric ( Mirzazadeh et al., 2019 ). Our findings for the first time revealed that Quercetin improves reflexive motor behavior in mice which there is no report to compare the findings with it.
Quercetin was found to improve cognitive and behavioral deficits in models of Parkinson's disease as well as in models of chronic cerebral ischemia. In addition, the administration of quercetin enhances cognitive deficits in models of learning and memory impairment induced by colchicine, scopolamine, and aluminum. Free radicals cause lipid peroxidation in biological membranes and also harm proteins and DNA as a part of the aging process ( Gugliandolo et al., 2020 ). Quercetin treatment significantly reduced AFB1-induced oxidative stress, as demonstrated by the significant reduction of MDA marker of lipid peroxidation and by the increase in GSH, SOD, CAT levels in the brain tissue of mice exposed to AFB1 and treated with quercetin Gugliandolo et al., (2020) and our findings were in agreement to this report. Levels of some proinflammatory cytokines such as TNF-α and IL-1β in the brain play a key role in the induction of behavioral alterations, and in the induction of neuroinflammatory and therefore neurodegenerative processes ( Hennessy et al., 2017 ; Garber et al., 2018 ). As observed, in the current study, CPZ administration increased TNF-α and IL-1β levels with adverse effect on the reflexive motor behavior and we think observed results might regulate via this role of the CPZ.
In conclusion, these results suggested, Quercetin has protective effect against CPZ-induced MS in mice. Based on limitations we were not able to determine histological or molecular investigations for obtained results. Further research with histological and molecular investigations suggested.
CRediT authorship contribution statement
Samin Ghasemi: Data curation, Writing – original draft. Shahin Hassanpour: Formal analysis, Methodology, Supervision, Writing – review & editing. Razieh Hosseini: Project administration.
Declaration of competing interest
No conflict of interest.
Acknowledgments
The authors thank the central laboratory of the Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran for their cooperation. This research is conducted as a part of the DVM thesis of the first author.
Data availability
No data was used for the research described in the article.
References
Associated Data
Data Availability Statement
No data was used for the research described in the article.