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

Technische Samenvatting: Chronische toediening van Hesperidine in een rattenmodel voor de ziekte van Alzheimer

Probleemstelling
Ondanks uitgebreid onderzoek is er nog steeds geen passende of betrouwbare behandeling voor de ziekte van Alzheimer (AD). De ziekte wordt gekenmerkt door geheugenverlies, extracellulaire amyloïde-β accumulatie, intraneuronale hypergefosforyleerd tau, neuroinflammatie en oxidatieve stress. Veroudering, een primaire risicofactor voor AD, is geassocieerd met verhoogde reactieve zuurstof- en stikstofcomponenten, mitochondriële dysfunctie en cognitieve achteruitgang. Daarom is er een kritieke behoefte aan nieuwe therapeutische interventies, met name die gebruikmaken van natuurlijke antioxidante componenten zoals flavonoïden om de oxidant-antioxidant balans in de hersenen te herstellen. Deze studie beoogde de effectiviteit van Hesperidine (Hsp), een bioflavonoïde die voorkomt in citrusvruchten, te evalueren op cognitieve achteruitgang en de niveaus van Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) in de hippocampus binnen een AD-model.

Methodologie
De studie maakte gebruik van 32 mannelijke Wistar-ratten (3 maanden oud, 200–250 g) verdeeld over vier groepen (n=8 per groep): Saline+Saline, Saline+Hsp, STZ+Saline en STZ+Hsp.

• AD-Inductie: De ziekte van Alzheimer werd gemodelleerd via intracerebroventriculaire (i.c.v.) injectie van Streptozotocine (STZ) met 3 mg/kg (1,5 mg/5 µl/zijde) op dag 1 en 3 na de operatie.
• Behandeling: De STZ+Hsp groep ontving dagelijkse intraperitoneale (i.p.) injecties van Hesperidine (50 mg/kg) gedurende 21 opeenvolgende dagen. Controle groepen ontvingen saline.
• Gedragsbeoordeling: Ruimtelijk geheugen werd geëvalueerd met de Morris Water Maze (MWM). Het protocol omvatte vier blokken van 16 trials om werkgeheugen (acquisitiefase) te beoordelen en een 90-seconden probe-test om referentiegeheugen te beoordelen. Parameters die werden gemeten waren onder meer latentie tot het platform, de totale tijd doorgebracht in het doelkwadrant (TTS), afgelegde afstand en zwemsnelheid. Een visuele test werd uitgevoerd om visuele of locomotore defecten uit te sluiten.
• Biochemische Analyse: Na de gedragstesten werden de hippocampi gedissequeerd.
  • BDNF: De niveaus werden gekwantificeerd via Western blotting, waarbij de ratio van BDNF tot β-actine werd gemeten.
  • Glutathion (GSH): Intracellulaire GSH-niveaus werden bepaald met de DTNB (Ellmans reagens) colorimetrische methode.
• Statistische Analyse: De normaliteit van de data werd beoordeeld met de Kolmogorov–Smirnov test. One-way ANOVA met Tukey's post hoc tests en Two-way ANOVA werden gebruikt voor de analyse, waarbij significantie werd vastgesteld op P < 0,05.

Belangrijkste Resultaten

• STZ-effecten: STZ-injectie verhoogde de ontsnappingslatentie significant en verlaagde de hippocampale BDNF-niveaus (P < 0,001) vergeleken met gezonde controles. Het verminderde ook de hippocampale GSH-niveaus significant (P = 0,003).
• Hesperidine in gezonde controles: Chronische Hsp-toediening verbeterde zowel het werkgeheugen als het referentiegeugen significant in gezonde ratten. Dit werd aangetoond door een verminderde latentie tot het platform en een verhoogde TTS in de probe-test (P < 0,05). Bovendien verhoogde Hsp de hippocampale BDNF-niveaus in de gezonde controlegroep significant.
• Hesperidine in het AD-model (STZ-behandeld):
  • Werkgeheugen: Hsp-behandeling verminderde de ontsnappingslatentie tijdens de acquisitiefase (blokken 2 en 4) significant vergeleken met de STZ+Saline groep (P = 0,001), wat wijst op een verbetering van het werkgeheugen.
  • Referentiegeheugen: In de probe-test herstelde Hsp-behandeling de totale tijd doorgebracht in het doelkwadrant (TTS) niet significant ten opzichte van de onbehandelde STZ-groep. Het referentiegeheugen werd dus niet verbeterd.
  • BDNF-niveaus: In tegenstelling tot bij gezonde controles, slaagde Hsp-administratie er niet in om de hippocampale BDNF-niveaus in de AD-groep significant te verhogen (P = 0,67).
  • Antioxidantstatus: Hsp-behandeling herstelde de intracellulaire GSH-niveaus in STZ-behandelde dieren significant (P = 0,002).

Betekenis en Conclusies
De studie concludeert dat chronische toediening van Hesperidine het werkgeheugen faciliteert, maar faalt in het verbeteren van het referentiegeheugen in een sporadisch AD-rattenmodel geïnduceerd door STZ. Hoewel Hsp het antioxidantvermogen (GSH) succesvol herstelde in het AD-model, was dit onvoldoende om het referentiegeheugen of de hippocampale BDNF-niveaus in de zieke staat te normaliseren.

De auteurs suggereren dat de differentiële effecten op verschillende soorten geheugen kunnen voortkomen uit verschillende onderliggende mechanismen: werkgeheugen is afhankelijk van kortetermijn synaptische plasticiteit en interacties met de prefrontale cortex, waar Hsp mogelijk kan profiteren van zijn antioxidant en bloeddoorstromingsverbeterende eigenschappen. In contrast hiermee leunt het referentiegeheugen zwaar op hippocampale CA1-plaats-cellen, late-LTP en BDNF-verhoging, welke niet werden hersteld door de 21-daagse Hsp-behandeling in de AD-groep.

Het artikel stelt dat het herstellen van de antioxidantcapaciteit weliswaar gunstig is, maar niet voldoende is om complexe cognitieve defecten te normaliseren in multifactoriële neurodegeneratieve contexten zoals AD. De auteurs merken op dat het uitblijven van een BDNF-verhoging in de hippocampus van AD-dieren het insignificante effect op het referentiegeheugen ondersteunt. Zij benadrukken dat het falen om het referentiegeheugen te verbeteren in dit model overeenkomt met sommige eerdere studies, maar contrasteert met andere studies die genetische AD-modellen gebruiken, waarschijnlijk door verschillen in de inductiemethoden van AD (toxine versus genetisch) en de behandelingsduur. De studie onderstreept de noodzaak van toekomstig onderzoek met langere behandelingsduur, dosis-responsstudies en regio-specifieke moleculaire assays (bijv. prefrontale cortex BDNF, pro-BDNF versus volwassen BDNF ratio's) om het therapeutische potentieel van Hesperidine volledig te duiden.