Chronic Administration of Hesperidin improves working, but not reference memory in Rat Model of Alzheimer’s disease

技術的要約：アルツハイマー病ラットモデルにおけるヘスペリジンの慢性投与

問題提起
広範な研究が行われているにもかかわらず、アルツハイマー病（AD）に対する適切かつ信頼できる治療法は依然として存在しない。この疾患は、記憶喪失、細胞外アミロイドβの蓄積、神経細胞内の過リン酸化タウ、神経炎症、および酸化ストレスを特徴とする。ADの主要なリスク要因である加齢は、活性酸素および窒素種の増加、ミトコンドリア機能不全、および認知機能低下と関連している。したがって、脳内の酸化還元状態を再構築するために、フラボノイドのような天然の抗酸化成分を利用した、新しい治療介入が切実に求められている。本研究は、ADモデルにおける海馬の認知機能低下および脳由来神経栄養因子（BDNF）レベルに対する、柑橘類に含まれるバイオフラボノイドであるヘスペリジン（Hsp）の効果を評価することを目的とした。

方法論
本研究では、32匹の雄性Wistarラット（3ヶ月齢、200–250 g）を用い、4つのグループ（各群n=8）に分けた（生理食塩水+生理食塩水、生理食塩水+Hsp、STZ+生理食塩水、STZ+Hsp）。

• AD誘導: アルツハイマー病は、術後1日目と3日目にストレプトゾトシン（STZ）を3 mg/kg（片側5 µlにつき1.5 mg）の用量で脳室内（i.c.v.）注入することによりモデル化した。
• 治療: STZ+Hsp群には、ヘスペリジン（50 mg/kg）を21日間連続して毎日腹腔内（i.p.）注射した。対照群には生理食塩水を投与した。
• 行動評価: 空間記憶をモーリス水迷路（MWM）を用いて評価した。プロトコルには、ワーキングメモリ（習得フェーズ）を評価するための4ブロック（各16試行）と、参照記憶を評価するための90秒間のプローブテストが含まれた。測定パラメータは、プラットフォームへの潜時、ターゲット象限での総滞在時間（TTS）、移動距離、および遊泳速度とした。視覚または運動機能の欠陥を除外するために、視覚テストを実施した。
• 生化学的分析: 行動テストの後、海馬を摘出した。
  • BDNF: 西部ブロッティング法により、BDNFとβ-actinの比率を定量化した。
  • グルタチオン（GSH）: 細胞内GSHレベルは、DTNB（エルマン試薬）を用いた比色法により決定した。
• 統計解析: データの正規性はKolmogorov–Smirnov検定を用いて評価した。解析には一元配置分散分析（one-way ANOVA）およびTukeyのポストホック検定、ならびに二元配置分散分析（two-way ANOVA）を用い、有意水準はP < 0.05とした。

主な結果

• STZの影響: STZの注入は、健康な対照群と比較して、脱出潜時を有意に増加させ（P < 0.001）、海馬のBDNFレベルを減少させた。また、海馬のGSHレベルを有意に減少させた（P = 0.003）。
• 健康な対照群におけるヘスペリジン: 慢性的なHsp投与は、健康なラットにおいてワーキングメモリと参照記憶の両方を有意に改善した。これは、プラットフォームへの潜時の短縮およびプローブテストにおけるTTSの増加によって示された（P < 0.05）。さらに、Hspは健康な対照群において海馬のBDNFレベルを有意に上昇させた。
• ADモデル（STZ投与群）におけるヘスペリジン:
  • ワーキングメモリ: Hsp治療は、STZ+生理食塩水群と比較して、習得フェーズ（ブロック2および4）における脱出潜時を有意に短縮させ（P = 0.001）、ワーキングメモリの改善を示した。
  • 参照記憶: プローブテストにおいて、Hsp治療は未治療のSTZ群と比較して、ターゲット象限での総滞在時間（TTS）を有意に回復させなかった。したがって、参照記憶は改善されなかった。
  • BDNFレベル: 健康な対照群とは異なり、Hsp投与はAD群における海馬のBDNFレベルを有意に上昇させることはできなかった（P = 0.67）。
  • 抗酸化状態: Hsp治療は、STZ投与動物における細胞内GSHレベルを有意に回復させた（P = 0.002）。

意義および結論
本研究は、慢性的なヘスペリジンの投与は、STZによって誘発された孤発性ADラットモデルにおいて、ワーキングメモリを促進するものの、参照記憶を改善させることはできないと結論付けている。Hspは抗酸化能（GSH）の回復には成功したが、疾患状態においては参照記憶の正常化や海馬のBDNFレベルの上昇には不十分であった。

著者らは、記憶の種類による効果の違いは、異なる基礎的なメカニズムに起因すると示唆している。ワーキングメモリは短期的なシナプス可塑性と前頭前野の相互作用に依存しており、これらはHspの抗酸化作用や血流促進作用による恩恵を受ける可能性がある。対照的に、参照記憶は海馬CA1のプレイスセル、後期LTP、およびBDNFの上昇に大きく依存しているが、ADモデルにおける21日間のHsp治療ではこれらは回復されなかった。

本論文は、抗酸化能の回復は有益ではあるものの、ADのような多因子的な神経変性疾患の文脈において、複雑な認知機能欠損を正常化するには不十分であることを提示している。著者らは、AD動物の海馬におけるBDNF上昇の欠如が、参照記憶に対する有意な効果の欠如を裏付けていると述べている。また、参照記憶の改善に失敗したという結果は、一部の先行研究と一致する一方で、遺伝的ADモデルを用いた他の研究とは対照的であり、これはADの誘導方法（毒素によるものか遺伝的なものか）や治療期間の違いによるものである可能性が高いとしている。本研究は、ヘスペリジンの治療的可能性を完全に解明するために、より長い治療期間、用量反応試験、および領域特異的な分子学的解析（例：前頭前野のBDNF、pro-BDNFと成熟型BDNFの比率など）を含む将来の研究の必要性を強調している。