Олигодендроциты (OL), миелин-продуцирующая глия в центральной нервной системе (ЦНС), продуцируют миелиновые удлинения, которые охватывают аксоны, способствуя распространению потенциала действия. Эффективный подход к индукции олигодендрогенеза и миелинизации важен для стимулирования развития ЦНС и восстановления миелина при неврологических заболеваниях. Hericium ( H. ) erinaceus , съедобный и кулинарно-лечебный гриб, был охарактеризован как обладающий нейропротекторным действием. Однако его влияние на дифференциацию OL до сих пор не обнаружено. В этом исследовании с использованием культур клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC) и системы срезов мозжечка ex vivo мы обнаружили, что экстракт из H. erinaceusмицелий (HEM) не только способствовал дифференцировке OPC в OL в среде дифференцировки, но также увеличивал уровень основного белка миелина (MBP) в нейрональных волокнах. Более того, ежедневное пероральное введение HEM новорожденным крысятам в течение 7 дней усиливало экспрессию MBP и OL в мозолистом теле постнатального мозга крысы. Далее оценивали влияние биоактивных соединений, полученных из HEM, дитерпеноидных ксилозидов, эринацина A (HeA) и HeC, а также сестертерпена с 5 изопреновыми единицами, называемыми HeS. Результаты показали, что HeA и HeS более эффективно стимулировали экспрессию MBP в OL и увеличивали количество OL. Более того, перекрытие между иммунореактивностью MBP и нейронными волокнами в культивируемых срезах ткани мозжечка значительно увеличивалось в присутствии HeA и HeS.
Олигодендроциты (OL) в центральной нервной системе (ЦНС) ответственны за миелинизацию, процесс, в котором образуется компактная миелиновая оболочка, которая окружает сегменты аксона, вызывая эффективное распространение потенциала действия, называемое скачкообразной проводимостью. Нейрональные поддерживающие функции OLs также включают обеспечение нейротрофических факторов и энергии нейронами. Миелинизирующие OL образуются из клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC), происходящих из нервных стволовых клеток (NSC) в результате прогрессирования клонов OL в развивающейся ЦНС, а OPC, которые находятся в субвентрикулярной зоне (SVZ), являются основным ресурсом олигодендрогенеза у взрослых. ЦНС. В общем, миелинизация устойчиво возникает после рождения и продолжается у взрослых. Ранняя миелинизация во время развития ЦНС может наблюдаться в заднем и среднем мозге через 3 месяца и на 7-й день после рождения (P7) у человека и крысы, соответственно; наконец, это происходит в мозолистом теле и мозжечке через 6 месяцев у человека и P10 у крыс. На модели грызунов несколько OLs могут наблюдаться на P3 посредством иммуноокрашивания myelin basic protein (MBP), критического белка миелина для поддержания уплотнения миелина. Кроме того, иммуноокрашенные MBP волокна могут быть обнаружены в поясной части, соматосенсорной коре и мозолистом теле мышей на P7. Учитывая, что миелинизация важна для памяти при обучении новым навыкам, движению и познанию , нарушение регуляции прогрессирования линии OL является одной из причин нарушений развития нервной системы, таких как аутистический синдром, а также демиелинизирующих заболеваний, таких как как рассеянный склероз. Таким образом, характеристика функциональных терапевтических агентов, которые стимулируют дифференцировку OPC в зрелые OL, представляет интерес для лечения нарушений развития нервной системы.
Hericium ( H. ) erinaceus, обычно называемый львиной гривой, — это съедобный и лекарственный гриб, широко используемый в Азии. Мицелий и плодовые тела H. erinaceus содержат много биологически активных соединений с хорошей фармацевтической эффективностью. Erinacines (cyathane diterpenoids), составляющие мицелий H. erinaceus (HEM), могут проходить через гематоэнцефалический барьер. Было обнаружено, что среди 15 эринацинов (HeA-K и PS) HeA-I индуцирует продукцию фактора роста нервов (NGF) для стимуляции дифференцировки нейронов. Обогащенный HeA экстракт HEM, как сообщается, уменьшает бляшки Aβ и глиоз в коре и гиппокампе 5-месячных самок трансгенных мышей APPswe / PS1dE9 и увеличивает NGF и нейрогенез гиппокампа. Полученные данные также показали, что HeS, сестертерпен, выделенный из этанольного экстракта HEM, ослабляет накопление бляшек Aβ у самок трансгенных мышей APP / PS1 в возрасте 5 месяцев и повышает уровень фермента, разлагающего инсулин, в коре головного мозга. Было обнаружено, что лечение HEM и HeA предотвращает дофаминергические нейроны от гибели клеток, вызванной нейротоксином MPTP (1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин), и оказывает противовоспалительное защитное действие против ишемического повреждения. в нейронах. HeC также оказывает ингибирующее действие на iNOS-ассоциированное воспаление в линии микроглиальных клеток BV2 мыши . Эти результаты демонстрируют, что неочищенный HEM и его активные вещества (например, HeA, HeC и HeS) могут регулировать функцию нейронов ЦНС, астроцитов и микроглии посредством активности NGF или противовоспалительного действия.
Чтобы сделать HEM потенциальной функциональной пищей, помимо нейропротекторного действия эринацинов, также представляет большой интерес оценить их действие на дифференцировку OL и миелинизацию. Таким образом, в этом исследовании мы исследовали биоактивность неочищенного HEM и трех его биоактивных соединений (HeA, HeC и HeS) в стимулировании дифференцировки OPC в зрелые OL с экспрессией белков миелина, MBP и протеолипидного белка миелина (PLP). Было подтверждено действие неочищенного HEM на индукцию продукции миелина в мозолистом теле развивающегося мозга новорожденных крыс. Результаты in vitro и ex vivo также предоставляют значительные доказательства многообещающей эффективности компонентов, полученных из HEM (HeA и HeS), в стимулировании дифференцировки OPC в зрелые OL.
Полученные результаты
Лечение экстрактом НЕМ увеличивает дифференцировку ПР
Жизнеспособность клеток OPC, культивируемых в GM, исследовали после обработки различными концентрациями экстракта HEM в течение 24 и 48 часов. Результаты показали, что неочищенный HEM вызывает незначительное снижение выживаемости клеток OPC (рис. S1 ). Дальнейшие эксперименты in vitro были разработаны для определения влияния HEM на дифференцировку OL, как показано на рис. 1. B. ГХ-иммунофлуоресценция была проведена для идентификации незрелых OL / зрелых OL в культурах, тогда как экспрессия белков миелина (т. Е. MBP и PLP) была исследована. для определения OL созревания (рис. 1C). Когда OPC культивировали в DM в течение 48 часов, мы обнаружили, что экспрессия гена OL-специфического транскрипционного фактора Olig2 или белков миелина после воздействия 0,1 и 1,0 мкг / мл неочищенного HEM в течение 3 дней имела тенденцию к увеличению (рис. S2 A). . Воздействие 0,1 и 1,0 мкг / мл сырого HEM в течение 3 дней значительно увеличивало количество GC + — и MBP + -OL в зависимости от дозы (фиг. 2 A). Более того, эти иммуноокрашенные OL в культурах клеток, обработанных 0,1 и 1,0 мкг / мл неочищенного HEM, демонстрировали зрелую морфологию со сложной и протяженной мембранной формой (фиг. 2 A, стрелки). Это соответствовало результатам, показывающим повышенный уровень экспрессии белка MBP после воздействия неочищенного HEM в концентрации 0,1 и 1,0 мкг / мл в DM (рис. 2 Б). Добавление сырого HEM в дозе 1 мкг / мл также увеличивало уровни белка PLP в культурах. Поскольку иммуноокрашивание MBP является идеальным подходом для оценки миелинизации in vivo , мы дополнительно использовали систему культуры срезов ткани мозжечка крыс ex vivo для исследования нейрональных волокон, покрытых клеточными процессами MBP + -OL (рис. 3 A). Результаты показали , что перекрытие между MBP и иммунореактивностью нейрональных волокнами было в сырых HEM обработанных культур значительно выше , чем в контрольной культуре (рис. 3 B, стрелка). Эксперимент в естественных условиях проводили с помощью ежедневного перорального введения экстракта HEM в количестве от 0,1 до 1,0 мг / кг до P3 крысят в течение 7 дней (фиг. 3C). Результаты показали, что иммунореактивность МВР была намного более интенсивной в теле мозолистого тела крысят, чем у контрольных крысят, которым вводили носитель (фиг. 3 D). Данные количественной оценки аденоматозного полипоза кишечной палочки (APC) + -OL, расположенных в части тела мозолистого тела, также показали, что количество OL увеличивалось после перорального приема неочищенного HEM в течение 7 дней (фиг. 3 D). Соответственно, эти результаты показывают положительный эффект неочищенного HEM в стимулировании созревания OL и миелинизации в белом веществе развивающегося мозга.
Полная версия статьи nature.com/articles/s41598-021-85972-2
