اثر زهر خام و فراکسیون حاوی آگاتوکسین عنکبوت Agelena labyrinthica بر آسیب شناختی ناشی از کاینیک اسید در رت‌

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فارماکولوژی و سم‌شناسی، دانشکده‌ی داروسازی و علوم دارویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشیار، گروه بیوشیمی، دانشکده‌ی داروسازی و علوم دارویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 استادیار، گروه زیست‌شناسی گیاهی و جانوری، دانشکده‌ی علوم و فن‌آوری‌های زیستی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

4 دانشیار، گروه فارماکولوژی و سم‌شناسی، دانشکده‌ی داروسازی و علوم دارویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: تحریک بیش از حد برخی از کانال‌های کلسیمی، می‌تواند علت بسیاری از ناهنجاری‌های عصبی باشد. زهر خام عنکبوت Agelena labyrinthica، حاوی ترکیباتی است که می‌تواند این کانال‌ها را مهار نماید. آگاتوکسین یکی از مهم‌ترین این ترکیبات به شمار می‌رود. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثرات پیشگیرانه و درمانی زهر خام و فراکسیون آگاتوکسین عنکبوت Agelena labyrinthica بر فراموشی ناشی از کاینیک ‌اسید انجام شد.روش‌ها: عنکبوت Agelena labyrinthica از استان مازندران جمع‌آوری و زهر خام آن جداسازی گردید. فراکسیون آگاتوکسین به روش ژل فیلتراسیون تخلیص شد. زهر خام و یا فراکسیون آگاتوکسین به صورت قبل و یا بعد از تزریق کاینیک ‌اسید به داخل هیپوکمپ رت‌ها تزریق گردید. از ممانتین به صورت داخل صفاقی به عنوان کنترل مثبت استفاده شد. یک هفته پس از اتمام تزریق داروها، حیوانات مورد ارزیابی حافظه با روش Morris water maze (MWM) قرار گرفتند.یافته‌ها: کاینیک ‌اسید باعث کاهش معنی‌داری در زمان سپری شده در ربع دایره‌ی هدف (Target quadrant یا TQ) در MWM نسبت به گروه شاهد شد (001/0 > P). تزریق داخل هیپوکمپ زهر خام و همچنین، فراکسیون آگاتوکسین قبل و بعد از تزریق کاینیک اسید، باعث افزایش قابل توجهی در شاخص ذکر شده نسبت به گروه کاینیک ‌اسید شد (001/0 > P)، اما تجویز این مواد به شکل پیش‌درمانی، TQ را در مقایسه با تجویز پس‌درمانی بیشتر افزایش داد. فراکسیون آگاتوکسین منجر به افزایش معنی‌داری در TQ نسبت به زهر خام گردید.نتیجه‌گیری: زهر خام و فراکسیون آگاتوکسین، اثرات مفید قابل توجهی در پیشگیری از تخریب حافظه‌ی ناشی از سمیت بیش‌تحریکی کاینیک ‌اسید دارند. تأثیر فراکسیون آگاتوکسین در این مورد از زهر خام بیشتر می‌باشد. این دو ماده زمانی که پس از تزریق کاینیک ‌اسید تجویز شوند، اثر بهبود دهنده‌ی کمتری نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Agelena Labyrinthica Total Venom and its Agatoxin Fraction on the Kainic Acid-Induced Cognitive Disorder in Rat

نویسندگان [English]

  • Zahra Taghva 1
  • Mohammad Reza Mofid 2
  • Majid Moradmand 3
  • Ali Hosseini-Sharifabad 4
1 MSc Student, Department of Pharmacology and Toxicology, School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 Associate Professor, Department of Biochemistry, School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Plant and Animal Biology, School of Biological Science and Technology, University of Isfahan, Isfahan, Iran
4 Associate Professor, Department of Pharmacology and Toxicology, School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: Overactivation of P/Q type of calcium channels leads to neurological disorders. The venom of Agelena labyrinthica consists of substances which can inhibit this channel. One of the most important compounds is agatoxin. This study aimed to investigate the preventive and therapeutic effects of total venom or agatoxin component on kainic acid-induced amnesia.Methods: The spider, Agelena labyrinthica, was collected from Mazandaran Province, Iran, and their total venom was extracted. The agatoxin fraction was purified using the fast protein liquid chromatography (FPLC) method. The total venom or agatoxin was injected into the rat hippocampus before or after injection of kainic acid. A week after the drug injection, the memory of animals was assessed using Morris water maze (MWM) task.Findings: Kainic acid significantly reduced the time spent in the target quadrant (TQ) in water maze compared to the control group (P < 0.001). Intra-hippocampal injection of total venom or agatoxin fraction either before or after kainic acid caused a significant increase in TQ time compared to kainic acid group (P < 0.001). Of note, their injection before the kainic acid increased the TQ time more than injection after the kainic acid. In comparison to total venom, agatoxin fraction remarkably increased the TQ time.Conclusion: Total venom and agatoxin fraction prevented the memory impairment due to the excitotoxicity of kainic acid. The effect of agatoxin was greater than total venom. These two substances showed less ameliorative effect when administered after kainic acid injection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Voltage-Dependent calcium channel
  • Omega-Agatoxins
  • Kainic acid
  • Memantine
  • Spider venoms

مراجع

  1. Zamani Z, Reisi P, Alaei H, Pilehvarian A, Zamani Z. Effect of Royal Jelly (RJ) on Learning and Memory in Rats after Intracerebroventricular Injection of Streptozotocin (icv-STZ). J Isfahan Med Sch 2011; 28(123): 1825-34. [In Persian].
  2. Olivares D, Deshpande VK, Shi Y, Lahiri DK, Greig NH, Rogers JT, et al. N-methyl D-aspartate (NMDA) receptor antagonists and memantine treatment for Alzheimer's disease, vascular dementia and Parkinson's disease. Curr Alzheimer Res 2012; 9(6): 746-58.
  3. Hosseini-Sharifabad A, Rabbani M, Seyed-Yousefi Y, Safavi M. Magnesium increases the protective effect of citicoline on aluminum chloride-induced cognitive impairment. Clin Psychopharmacol Neurosci 2020; 18(2): 241-8.
  4. Chamorro A, Dirnagl U, Urra X, Planas AM. Neuroprotection in acute stroke: targeting excitotoxicity, oxidative and nitrosative stress, and inflammation. Lancet Neurol 2016; 15(8): 869-81.
  5. Hosseini-Sharifabad A, Rabbani M, Sheikh-Darani A. The effect of long-term pregabalin administration on memory of rat in object recognition task. J Isfahan Med Sch 2020; 38(575): 325-31. [In Persian].
  6. Bourinet E, Zamponi GW. Block of voltage-gated calcium channels by peptide toxins. Neuropharmacology 2017; 127: 109-15.
  7. Zhang XM, Zhu J. Kainic Acid-induced neurotoxicity: targeting glial responses and glia-derived cytokines. Curr Neuropharmacol 2011; 9(2): 388-98.
  8. Lai TW, Zhang S, Wang YT. Excitotoxicity and stroke: Identifying novel targets for neuroprotection. Prog Neurobiol 2014; 115: 157-88.
  9. Zamani N, Moazedi AA, Eskandary A. The effects of vitamin B12 on spatial learning and memory in adult male rats model of Alzheimer's disease. J Isfahan Med Sch 2018; 35(463): 1949-55. [In Persian].
  10. Norouzi-Kakhki R, Saghebjoo M, Seghatoleslami A. Effect of aerobic training and omega-3 intake on nerve growth factor in the hippocampus of healthy male rats and rats with homocysteine induced Alzheimer's model. J Isfahan Med Sch 2016; 34(379): 392-400. [In Persian].
  11. Tong BC, Wu AJ, Li M, Cheung KH. Calcium signaling in Alzheimer's disease and therapies. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res 2018; 1865(11 Pt B): 1745-60.
  12. Amani M, Zolghadrnasab M, Salari AA. NMDA receptor in the hippocampus alters neurobehavioral phenotypes through inflammatory cytokines in rats with sporadic Alzheimer-like disease. Physiol Behav 2019; 202: 52-61.
  13. Peskind ER, Potkin SG, Pomara N, Ott BR, Graham SM, Olin JT, et al. Memantine treatment in mild to moderate Alzheimer disease: A 24-week randomized, controlled trial. Am J Geriatr Psychiatry 2006; 14(8): 704-15.
  14. Dobrek L, Thor P. Glutamate NMDA receptors in pathophysiology and pharmacotherapy of selected nervous system diseases. Postepy Hig Med Dosw (Online) 2011; 65: 338-46.
  15. Thomas SJ, Grossberg GT. Memantine: A review of studies into its safety and efficacy in treating Alzheimer's disease and other dementias. Clin Interv Aging 2009; 4: 367-77.
  16. Danysz W, Parsons CG. Alzheimer's disease, beta-amyloid, glutamate, NMDA receptors and memantine--searching for the connections. Br J Pharmacol 2012; 167(2): 324-52.
  17. Pringos E, Vignes M, Martinez J, Rolland V. Peptide neurotoxins that affect voltage-gated calcium channels: A close-up on omega-agatoxins. Toxins (Basel) 2011; 3(1): 17-42.
  18. Shapira A, Benhar I. Toxin-based therapeutic approaches. Toxins (Basel) 2010; 2(11): 2519-83.
  19. Kiskin NI, Chizhmakov IV, Tsyndrenko AY, Mueller AL, Jackson H, Krishtal OA. A highly potent and selective N-methyl-D-aspartate receptor antagonist from the venom of the Agelenopsis aperta spider. Neuroscience 1992; 51(1): 11-8.
  20. Goudarzi H. Araneology: Biology, medical importance. 1st ed. Tehran, Iran: Sepehr Publications; 2015. p.140. [In Persian].
  21. Jafari S, Babaeipour V, Seyedi HA, Rahaie M, Mofid MR, Haddad L, et al. Recombinant production of mecasermin in E. coli expression system. Res Pharm Sci 2014; 9(6): 453-61.
  22. Ranjbari J, Babaeipour V, Vahidi H, Moghimi H, Mofid MR, Namvaran MM, et al. Enhanced production of insulin-like growth factor I protein in Escherichia coli by optimization of five key factors. Iran J Pharm Res 2015; 14(3): 907-17.
  23. Kahaki FA, Babaeipour V, Memari HR, Mofid MR. High overexpression and purification of optimized bacterio-opsin from Halobacterium Salinarum R1 in E. coli. Appl Biochem Biotechnol 2014; 174(4): 1558-71.
  24. Miltiadous P, Stamatakis A, Stylianopoulou F. Neuroprotective effects of IGF-I following kainic acid-induced hippocampal degeneration in the rat. Cell Mol Neurobiol 2010; 30(3): 347-60.
  25. Shakerin Z, Esfandiari E, Ghanadian M, Razavi S, Alaei H, Dashti G. Therapeutic effects of Cyperus rotundus rhizome extract on memory impairment, neurogenesis and mitochondria in beta-amyloid rat model of Alzheimer's disease. Metab Brain Dis 2020; 35(3): 451-61.
  26. Skinner WS, Adams ME, Quistad GB, Kataoka H, Cesarin BJ, Enderlin FE, et al. Purification and characterization of two classes of neurotoxins from the funnel web spider, Agelenopsis aperta. J Biol Chem 1989; 264(4): 2150-5.
  27. Adams ME. Agatoxins: Ion channel specific toxins from the American funnel web spider, Agelenopsis aperta. Toxicon 2004; 43(5): 509-25.
  28. Gilbert PE, Brushfield AM. The role of the CA3 hippocampal subregion in spatial memory: a process oriented behavioral assessment. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 2009; 33(5): 774-81.
  29. Vorhees CV, Williams MT. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat Protoc 2006; 1(2): 848-58.
  30. Kumar A, Prakash A, Pahwa D, Mishra J. Montelukast potentiates the protective effect of rofecoxib against kainic acid-induced cognitive dysfunction in rats. Pharmacol Biochem Behav 2012; 103(1): 43-52.
  31. Kumar A, Prakash A, Pahwa D. Galantamine potentiates the protective effect of rofecoxib and caffeic acid against intrahippocampal Kainic acid-induced cognitive dysfunction in rat. Brain Res Bull 2011; 85(3-4): 158-68.
  32. Yamaji N, Sugase K, Nakajima T, Miki T, Wakamori M, Mori Y, et al. Solution structure of agelenin, an insecticidal peptide isolated from the spider Agelena opulenta, and its structural similarities to insect-specific calcium channel inhibitors. FEBS Lett 2007; 581(20): 3789-94.
  33. Barral J, Poblette F, Mendoza E, Pineda JC, Galarraga E, Bargas J. High-affinity inhibition of glutamate release from corticostriatal synapses by omega-agatoxin TK. Eur J Pharmacol 2001; 430(2-3): 167-73.
  34. Knaack GL, Charkhkar H, Hamilton FW, Peixoto N, O'Shaughnessy TJ, Pancrazio JJ. Differential responses to omega-agatoxin IVA in murine frontal cortex and spinal cord derived neuronal networks. Neurotoxicology 2013; 37: 19-25.
  35. McDonough SI, Mintz IM, Bean BP. Alteration of P-type calcium channel gating by the spider toxin omega-Aga-IVA. Biophys J 1997; 72(5): 2117-28.
  36. Asakura K, Matsuo Y, Oshima T, Kihara T, Minagawa K, Araki Y, et al. omega-agatoxin IVA-sensitive Ca(2+) channel blocker, alpha-eudesmol, protects against brain injury after focal ischemia in rats. Eur J Pharmacol 2000; 394(1): 57-65.
  37. Danysz W, Parsons CG. The NMDA receptor antagonist memantine as a symptomatological and neuroprotective treatment for Alzheimer's disease: preclinical evidence. Int J Geriatr Psychiatry 2003; 18(Suppl 1): S23-S32.
  38. Johnson JW, Kotermanski SE. Mechanism of action of memantine. Curr Opin Pharmacol 2006; 6(1): 61-7.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 18 مرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار