Lactobacillus Plantarum GKM3 promueve la longevidad, la retención de la memoria y reduce el estrés por oxidación cerebral en ratones SAMP8 Parte 2

3.4. Efecto de L. plantarum GKM3 en la reducción del estrés oxidativo cerebral

El glucósido de cistanche también puede aumentar la actividad de SOD en los tejidos del corazón y el hígado, y reducir significativamente el contenido de lipofuscina y MDA en cada tejido, eliminando de manera efectiva varios radicales de oxígeno reactivos (OH-, H₂O₂, etc.) y protegiendo contra el daño causado en el ADN. por radicales OH. Los glucósidos de feniletanoide de Cistanche tienen una fuerte capacidad de eliminación de radicales libres, una mayor capacidad reductora que la vitamina C, mejoran la actividad de SOD en la suspensión de esperma, reducen el contenido de MDA y tienen un cierto efecto protector sobre la función de la membrana del esperma. Los polisacáridos de cistanche pueden mejorar la actividad de SOD y GSH-Px en eritrocitos y tejidos pulmonares de ratones experimentalmente senescentes causados ​​por D-galactosa, así como reducir el contenido de MDA y colágeno en pulmón y plasma, y ​​aumentar el contenido de elastina, han un buen efecto de eliminación de DPPH, prolonga el tiempo de hipoxia en ratones senescentes, mejora la actividad de SOD en suero y retrasa la degeneración fisiológica del pulmón en ratones experimentalmente senescentes Con degeneración morfológica celular, los experimentos han demostrado que Cistanche tiene una buena capacidad antioxidante y tiene el potencial de ser un fármaco para prevenir y tratar las enfermedades del envejecimiento de la piel. Al mismo tiempo, el echinacósido en Cistanche tiene una capacidad significativa para eliminar los radicales libres DPPH y tiene la capacidad de eliminar las especies reactivas de oxígeno y prevenir la degradación del colágeno inducida por los radicales libres, y también tiene un buen efecto de reparación en el daño del anión de radicales libres de timina.

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TBARS es un subproducto de la peroxidación lipídica que podría describir el nivel de estrés oxidativo. La concentración de TBARS se detectó en cerebros de ratones SAMP8 después del sacrificio. Tanto los ratones SAMP8 machos como hembras alimentados con el probiótico GKM3 mostraron una reducción significativa en la concentración de TBARS cerebrales en comparación con los ratones de control (Figura 4A). Otro marcador de estrés oxidativo, 8-OHdG, en el cerebro también fue significativamente menor en el grupo de tratamiento con GKM3 en comparación con el grupo sin tratamiento (Figura 4B). Esto indica que se produjo menos daño en el ADN en el grupo de probióticos. No se observaron efectos de dosis de GKM3 en TBARS cerebrales y niveles de {{10}}OHdG en ambos sexos, lo que sugiere que la dosis baja de probiótico GKM3, que fue de 1,0 × 109 CFU/kg BW/día, fue suficiente para la defensa antioxidante en ratones de edad avanzada.

3.5. Efecto de L. plantarum GKM3 sobre la participación de amiloide en cerebros de ratones SAMP8

La precipitación de amiloide-(A) es una de las características en los ratones SAMP8 que compartían las mismas características con la demencia en la observación clínica. La Figura 5 muestra el resultado inmunohistoquímico del tejido cerebral SAMP8. La precipitación A se observó en los cerebros de ratones SAMP8 machos y hembras de control (Figura 5A, D), pero apareció poca proteína en las muestras de los tratados con una dosis baja de GKM3 (Figura 5B, E), e incluso se acumuló menos proteína en aquellos con los tratamientos con dosis alta de GKM3 (Figura 5C, F). El porcentaje del área de precipitación A en ratones SAMP8 alimentados con el probiótico GKM3 presentó una reducción significativa respecto a los controles en ambos sexos (Figura 5G). Esta evidencia reveló que L. plantarum GKM3 podría prevenir la precipitación A relacionada con la edad, lo que puede contribuir a un trastorno neurológico.

3.6. Efecto de L. plantarum GKM3 en la histología del hipocampo en ratones SAMP8

El hipocampo de cerebros de ratones SAMP8 se analizó mediante tinción con hematoxilina y eosina (Figura 6). Hubo una tinción hipercrómica con el encogimiento de las células nerviosas presentes en los grupos de control y de dosis baja de GKM3. Sin embargo, la neurona en el hipocampo de SAMP8 alimentada con una dosis alta de GKM3 mostró una disposición estrecha. Además, no hubo observación anormal de la estructura celular y la morfología en el grupo de dosis alta de GKM3. Esto indica que el probiótico GKM3 podría retrasar el daño neuronal causado por el envejecimiento en el hipocampo de cerebros de ratones.

4. Discusión

No hubo diferencias significativas en el peso corporal o la ingesta de alimentos entre el grupo control y los grupos probióticos (Tabla 1). Esto indica que el probiótico GKM3 es seguro y no tóxico para el mamífero. Bajo el mismo parámetro metabólico y consumo de energía, los efectos del antienvejecimiento en GKM3-alimentados con SAMP8 se pueden discutir en la siguiente sección.

A través de la observación de la vida útil de SAMP8, notamos que la muerte comenzó a los 6-7 meses; sin embargo, tanto hombres como mujeres en el grupo probiótico GKM3-H tendieron a presentar bajas tasas de mortalidad (Figura 1). Especialmente hasta los 11 meses, las tasas de supervivencia fueron muy diferentes. El grupo GKM3-H todavía mantuvo entre el 90 y el 95 por ciento de la tasa de supervivencia, pero el grupo de control solo presentó entre el 60 y el 40 por ciento de la tasa de supervivencia. En comparación con otros nutrientes informados, como extractos de plantas o fuentes marinas, sobre los efectos antienvejecimiento, el probiótico GKM3 proporcionó un mejor resultado, especialmente en términos de una tasa de supervivencia más prolongada [32,33]. Es posible que esos materiales antienvejecimiento contuvieran lípidos, ácidos orgánicos, polifenoles o vitaminas, que también se pueden encontrar fácilmente a partir de la fermentación del probiótico y dieron como resultado una vida útil más larga [34–36].

Las pruebas de evitación del comportamiento se utilizan generalmente para evaluar el aprendizaje y la memoria en los sujetos. La memoria se define como un cambio de comportamiento causado por una experiencia, mientras que el aprendizaje se define como un proceso para adquirir memoria [37]. Tanto la memoria como el aprendizaje se formaron y lograron al estar involucrados con la transmisión nerviosa y la célula nerviosa. Por lo tanto, el proceso de envejecimiento podría aumentar la acumulación de ROS en las neuronas y dañar la célula, lo que resultaría en una mala memoria y capacidad de aprendizaje [38]. La prueba de evitación pasiva es una prueba motivada por el miedo en la que se requiere que los sujetos inhiban una respuesta exhibida previamente [39]. El ratón con una mejor habilidad de aprendizaje puede evitar entrar en áreas peligrosas. Por el contrario, la evitación activa requiere que los sujetos emitan una respuesta, como correr hacia un as seguro para evitar varios estímulos. La buena memoria y las habilidades de aprendizaje ayudan a los ratones a responder a los eventos de alerta y evitar los peligros que se avecinan. La evidencia de nuestro estudio mostró que el probiótico GKM3 podría contribuir al aprendizaje y la memoria al inhibir la aparición de respuestas indeseables, mientras que no hubo contribución en el grupo de control incluso después del procedimiento de entrenamiento electrónico (Figura 2). Curiosamente, el grupo de control mostró una mayor tendencia en la evitación exitosa seguida de los días de entrenamiento en la prueba de evitación activa; sin embargo, el grupo alimentado con el probiótico GKM3 mostró un baile exitoso significativo más fuerte (Figura 3). Esto podría explicarse por la base diseñada para el ensayo [40]. Se obligó a los ratones a aprender qué hacer en la prueba de evitación activa, pero se les pidió que aprendieran qué no hacer en la prueba de evitación pasiva. A pesar de las diferentes acciones presentadas por los ratones de control, el efecto del probiótico GKM3 en la mejora del aprendizaje y la memoria no se puede negar con la estimulación de ambos mecanismos diferentes [41].

Resultados de comportamiento similares fueron reportados por Yong et al. con extracto de pollo como edición dietética y Su et al. con la suplementación de ñame para ratones SAMP8 [40,41]. Como los compuestos activos deberían exhibir una gran diferencia entre el extracto de carne y el de origen vegetal, se podría especular que el efecto del mantenimiento cognitivo estaba altamente relacionado con la alteración de la microbiota intestinal [42,43]. Los probióticos pueden producir compuestos metabólicos que mejoran o suprimen el crecimiento de ciertos microorganismos intestinales [44]. Estos compuestos metabólicos, como los péptidos, el cortisol o los SCFA, también pueden modular el tallo nervioso y mantener las funciones cerebrales a través de la interacción microbioma-cerebro. Se encontró que la microbiota intestinal en los centenarios era muy diferente de la población que envejece [45]. En particular, se encontró la abundancia relativa de Firmicutes. Aunque no analizamos la microbiota en este estudio, varios artículos señalaron que la administración de probióticos alteró la microbiota intestinal [46–50]. Además, nuestros datos no revelados sobre una mezcla de probióticos contenían principalmente L. plantarum GKM3 en un ensayo clínico que mostró un aumento de varias especies de Bifidobacterium y varias especies de Lactobacillus en el análisis de heces después de cuatro semanas de consumo. Se sugiere que L. plantarum GKM3 puede mantener las funciones cerebrales al cambiar la composición de la flora microbiana intestinal [51].

SAMP8 es un modelo neuropatológico de envejecimiento cerebral acelerado derivado de una colonia reproductora AKR/J del profesor Toshio Takeda de la Universidad de Thoto [52]. Con respecto a la alteración morfológica asociada a la participación, se observó una acumulación temprana de amiloide en el hipocampo en ratones SAMP8, lo que resultó en trastornos del aprendizaje y deterioro de la memoria [53]. Se consideró que A inducía la formación de ROS, la peroxidación de lípidos y la neurotoxicidad en las neuronas del hipocampo [54]. Nuestros resultados revelan que el probiótico GKM3 no solo inhibió el estrés oxidativo en el cerebro (Figura 4), sino que también participó en la inhibición superior de la formación de amiloide (Figura 5). TBARS se forma como un subproducto de la peroxidación lipídica y MDA se forma como su producto final. 8-OHdG es un producto final común de la oxidación del id desoxirribonucleico (ADN). Es decir, los niveles altos de TBARS y 8-OHdG representan una fuerte ideación y dan como resultado un deterioro cognitivo [55].

Las células piramidales, un tipo de neurona poblada involucrada con las señales sensoriales y motoras en el hipocampo, podrían contribuir al procesamiento de la información, el aprendizaje y la memoria [56]. Los arreglos desordenados de las células piramidales en la región CA1 del hipocampo se encontraron en ratones afectados por la enfermedad de Alzheimer [57]. Se indica que L. plantarum GKM3 podría aliviar la disminución funcional de la transmisión neuronal al mantener la morfología celular (Figura 6). Es decir, la administración a largo plazo del probiótico GKM3 podría mejorar una mejor conciencia y fomentar acciones apropiadas en la vida.

5. Conclusiones

En este estudio, examinamos el efecto dependiente de la dosis de la administración a largo plazo de L. plantarum GKM3 sobre la longevidad en ratones SAMP8 machos y hembras. Además, la suplementación con el probiótico GKM3 mostró la mejora de la memoria y la capacidad de aprendizaje al participar en el estrés antioxidante, al reducir la acumulación de A y al mantener la disposición de las células nerviosas en el hipocampo. Estos resultados sugieren que el probiótico L. plantarum GKM3 podría actuar como un antioxidante para retrasar el proceso de envejecimiento y prevenir el deterioro cognitivo relacionado. Con sus funciones deseables y su historial de consumo de fe, L. plantarum GKM3 es un complemento probiótico prometedor para los ancianos.

Contribuciones de autor:TJF e Y.-LC aportaron las ideas y concibieron los experimentos. M.-FW operó el modelo animal y realizó el análisis bioquímico. W.-HL contribuyó a las estadísticas. C.-CC aconseja discusión. S.-WL recopiló los datos y escribió el documento. Y.-ST revisó el manuscrito. Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Fondos: Esta investigación no recibió financiación externa.

Declaración de la Junta de Revisión Institucional:El estudio se realizó de acuerdo con las pautas del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Providence (Ciudad de Taichung, Taiwán) con el número 20170629-A02.

Declaración de consentimiento informado:No aplica.

Declaración de disponibilidad de datos:Todos los datos se pueden evaluar desde WS Lin a través de la dirección de correo electrónico.

Expresiones de gratitud:Agradecemos a Jiunn-Wang Liao del Graduate Institute of Veterinary Pathobiology, National Chung Hsing University (Taichung, Taiwán), por ayudarnos con el corte de tejido y el examen teológico. También damos un agradecimiento especial a Tseng Andrew, director ejecutivo de Grape King Bio Ltd. (Taoyuan, Taiwán) por su permiso para proporcionar probióticos en polvo seco con producción de ss como muestra en este experimento.

Conflictos de interés:Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

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