Beneficial Effect of Rosmarinic Acid on Neurobehavioral Deficits Induced by L-methionine in Adult Rats

จิราวดี ไชยทุม; โอบนิธิ ดรละคร; นัตยา ศรีตะวัน; อนุสรา อารณะโรจน์; จริยา อำคา เวลบาท; อภิวัฒน์ ศิริโชติ

ผู้แต่ง

จิราวดี ไชยทุม สาขาวิชากายวิภาคศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ และ กลุ่มวิจัยการสร้างเซลล์ประสาท มหาวิทยาลัยขอนแก่น
โอบนิธิ ดรละคร สาขาวิชากายวิภาคศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ และ กลุ่มวิจัยการสร้างเซลล์ประสาท มหาวิทยาลัยขอนแก่น
นัตยา ศรีตะวัน สาขาวิชากายวิภาคศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ และ กลุ่มวิจัยการสร้างเซลล์ประสาท มหาวิทยาลัยขอนแก่น
อนุสรา อารณะโรจน์ สาขาวิชากายวิภาคศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ และ กลุ่มวิจัยการสร้างเซลล์ประสาท มหาวิทยาลัยขอนแก่น
จริยา อำคา เวลบาท สาขาวิชากายวิภาคศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ และ กลุ่มวิจัยการสร้างเซลล์ประสาท มหาวิทยาลัยขอนแก่น
อภิวัฒน์ ศิริโชติ สาขาวิชากายวิภาคศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ และ กลุ่มวิจัยการสร้างเซลล์ประสาท มหาวิทยาลัยขอนแก่น

คำสำคัญ:

กรดโรสมารินิก, แอล-เมไธโอนีน, ความจำเกี่ยวกับพื้นที่, ความจำโดยรู้จำ

บทคัดย่อ

หลักการและวัตถุประสงค์: การรับประทานอาหารที่มีแอล-เมไธโอนีนที่เป็นกรดอะมิโนจำเป็นในปริมาณมากส่งเสริมให้เกิด ความเครียดออกซิเดชัน เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของระดับโฮโมซิสเทอีน ซึ่งมีผลทำลายเซลล์ประสาทและนำไปสู่ภาวะความจำบกพร่อง กรดโรสมารินิกเป็นสารประกอบฟีโนลิกพบได้ในโรสแมรี่ไธม์ และกะเพรา การศึกษาที่ผ่านมาพบว่ากรดโรสมารินิกมีฤทธิ์ในการกระตุ้นการเรียนรู้และความจำ ดังนั้นการศึกษาในครั้งนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลป้องกันระบบประสาทของกรดโรสมารินิกต่อภาวะความจำบกพร่องที่เกิดจากการเหนี่ยวนำด้วยแอล-เมไธโอนีน

วิธีการศึกษา:หนูแรทเพศผู้สายพันธุ์ Sprague Dawley ถูกแบ่งออกเป็น 6 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มควบคุม แอล-เมไธโอนีน (1.7 ก./กก.) กรดโรสมารินิก (10 และ 30 มก./กก.) และแอล-เมไธโอนีน + กรดโรสมารินิก (10 และ 30 มก./กก.) หนูทดลองได้รับการป้อนสาร 1 ครั้ง/วัน เป็นเวลา 28 วัน ในระหว่างการให้สารหนูจะถูกชั่งน้ำหนักและนำมาวิเคราะห์ ก่อนและหลังจากสิ้นสุดการให้สาร หนูทดลองได้ถูกทดสอบความจำเกี่ยวกับพื้นที่และความจำโดยรู้จำโดยวิธี novel object location (NOL) และ novel object recognition (NOR) ตามลำดับ

ผลการศึกษา:ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ากรดโรสมารินิกและแอล-เมไธโอนีนไม่มีผลด้านลบต่อน้ำหนักตัวและความสามารถในการเคลื่อนที่ ขณะที่การทดสอบ NOL และ NOR พบว่ากลุ่มควบคุมกรดโรสมารินิก (10 และ 30 มก./กก.) และ แอล-เมไธโอนีน + กรดโรสมารินิก (10 และ 30 มก./กก.) สามารถแยกความแตกต่างระหว่างวัตถุในตำแหน่งใหม่และตำแหน่งเก่าและสามารถแยกความแตกต่างระหว่างวัตถุใหม่และวัตถุเก่าได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับกลุ่มแอล-เมไธโอนีน

สรุป:การศึกษาในครั้งนี้แสดงว่ากรดโรสมารินิกมีฤทธิ์ป้องกันความจำเสื่อมที่เกิดจากเหนี่ยวนำด้วยแอล-เมไธโอนีน

References

Miller AL. The methionine-homocysteine cycle and its effects on cognitive diseases. Altern Med Rev 2003;8(1):7-19.

Garlick PJ. Toxicity of methionine in humans. J Nutr 2006;136(6 Suppl):1722s-5s. doi: 10.1093/ jn/136.6.1722S.

Toue S, Kodama R, Amao M, Kawamata Y, Kimura T, Sakai R. Screening of toxicity biomarkers for methionine excess in rats. J Nutr 2006;136(6 Suppl):1716s-21s. doi: 10.1093/jn/136.6.1716S.

de S Moreira D, Figueiró PW, Siebert C, Prezzi CA, Rohden F, Guma FCR, et al. Chronic mild hyperhomocysteinemia alters inflammatory and oxidative/nitrative status and causes protein/DNA damage, as well as ultrastructural changes in cerebral cortex: Is acetylsalicylic acid neuroprotective? Neurotox Res 2018;33(3):580-92. doi: 10.1007/ s12640-017-9847-1.

Hooshmand B, Polvikoski T, Kivipelto M, Tanskanen M, Myllykangas L, Erkinjuntti T, et al. Plasma homocysteine, alzheimer and cerebrovascular pathology: a population-based autopsy study. Brain 2013;136(Pt 9):2707-16. doi: 10.1093/brain/ awt206.

Lazzerini PE, Capecchi PL, Selvi E, Lorenzini S, Bisogno S, Galeazzi M, et al. Hyperhomocysteinemia, inflammation and autoimmunity. Autoimmun Rev 2007;6(7):503-9. doi: 10.1016/j.autrev.2007.03.008.

Moretti R, Giuffré M, Caruso P, Gazzin S, Tiribelli C. Homocysteine in neurology: a possible contributing factor to small vessel disease. Int J Mol Sci 2021;22(4):2051. doi:10.3390/ijms22042051.

Alzoubi KH, Khabour OF, Alfaqih M, Tashtoush M, Al-Azzam SI, Mhaidat NM, et al. The protective effects of pioglitazone against cognitive impairment caused by L-methionine administration in a rat model. CNS Neurol Disord Drug Targets 2022;21(1):77-84. doi: 10.2174/187152732066621 0809122523.

Alzoubi KH, Mhaidat NM, Obaid EA, Khabour OF. Caffeine prevents memory impairment induced by hyperhomocysteinemia. J Mol Neurosci 2018;66(2):222-8. doi: 10.1007/s12031-018-1158-3.

Boldyrev AA. Molecular mechanisms of homocysteine toxicity. Biochemistry (Mosc) 2009;74(6):589-98. doi: 10.1134/s00062979 09060017.

Petersen M, Simmonds MS. Rosmarinic acid. Phytochemistry. 2003;62(2):121-5. doi: 10.1016/ s0031-9422(02)00513-7.

Amoah SK, Sandjo LP, Kratz JM, Biavatti MW. Rosmarinic acid-pharmaceutical and clinical aspects. Planta Med 2016;82(5):388-406. doi: 10.1055/s-0035-1568274.

Hasanein P, Seifi R, Hajinezhad MR, Emamjomeh A. Rosmarinic acid protects against chronic ethanol-induced learning and memory deficits in rats. Nutr Neurosci 2017;20(9):547-54. doi: 10.1080/ 1028415X.2016.1203125.

Farr SA, Niehoff ML, Ceddia MA, Herrlinger KA, Lewis BJ, Feng S, et al. Effect of botanical extracts containing carnosic acid or rosmarinic acid on learning and memory in SAMP8 mice. Physiol Behav 2016;165:328-38. doi: 10.1016/j.physbeh. 2016.08.013.

Cui HY, Zhang XJ, Yang Y, Zhang C, Zhu CH, Miao JY, et al. Rosmarinic acid elicits neuroprotection in ischemic stroke via Nrf2 and heme oxygenase 1 signaling. Neural Regen Res 2018;13(12):2119-28. doi: 10.4103/1673-5374.241463.

Dornlakorn O, Saenno A, Anosri T, Kaewngam S, Suwannakot K. The neuroprotective effect of caffeic acid against L-methionine induced memory deficits in adult rats. Srinagarind Med J 2021;36(5):591-6.

Bhatia P, Singh N. Tadalafil ameliorates memory deficits, oxidative stress, endothelial dysfunction and neuropathological changes in rat model of hyperhomocysteinemia induced vascular dementia. Int J Neurosci 2022;132(4):384-96. doi: 10.1080/00207454.2020.1817009.

Kelley AE. Chapter 19 - locomotor activity and exploration. In: van Haaren F, editor. Techniques in the behavioral and neural sciences 10: Elsevier; 1993:499-518.

Kobayashi K, Shimizu N, Matsushita S, Murata T. The assessment of mouse spontaneous locomotor activity using motion picture. J Pharmacol Sci 2020;143(2):83-8. doi: 10.1016/j.jphs.2020.02.003.

Martínez-Díaz JA, García LI, Hernández ME, Aranda-Abreu GE. Effects on locomotion and memory in 2 models of cerebral hypoperfusion in male Wistar rats. Neurologia 2015;30(7):407-15.

doi: 10.1016/j.nrl.2014.03.001.

Ming GL, Song H. Adult neurogenesis in the mammalian brain: significant answers and significant questions. Neuron 2011;70(4):687-702. doi:10.1016/j.neuron.2011.05.001.

Gibson BM, Mair R. A pathway for spatial memory encoding. Learn Behav 2016;44(2):97-8. doi: 10.3758/s13420-016-0214-5.

Squire LR, Wixted JT, Clark RE. Recognition memory and the medial temporal lobe: a new perspective. Nat Rev Neurosci 2007;8(11):872-83. doi: 10.1038/nrn2154.

Aranarochana A, Kaewngam S, Anosri T, Sirichoat A, Pannangrong W, Wigmore P, et al. Hesperidin reduces memory impairment associated with adult rat hippocampal neurogenesis triggered by valproic acid. Nutrients 2021;13(12):4364. doi: 10.3390/nu13124364.

Sirichoat A, Anosri T, Kaewngam S, Aranarochana A, Pannangrong W, Wigmore P, et al. Neuroprotective properties of chrysin on decreases of cell proliferation, immature neurons and neuronal cell survival in the hippocampal dentate gyrus associated with cognition induced by methotrexate. Neurotoxicology 2022;92:15-24. doi: 10.1016/j. neuro.2022.06.010.

Sritawan N, Prajit R, Chaisawang P, Sirichoat A, Pannangrong W, Wigmore P, et al. Metformin alleviates memory and hippocampal neurogenesis decline induced by methotrexate chemotherapy in a rat model. Biomed Pharmacother 2020;131: 110651. doi: 10.1016/j.biopha.2020.110651.

Dix SL, Aggleton JP. Extending the spontaneous preference test of recognition: evidence of object-location and object-context recognition. Behav Brain Res 1999;99(2):191-200. doi: 10.1016/ s0166-4328(98)00079-5.

Umka J, Mustafa S, ElBeltagy M, Thorpe A, Latif L, Bennett G, et al. Valproic acid reduces spatial working memory and cell proliferation in the hippocampus. Neuroscience 2010;166(1):15-22. doi: 10.1016/j.neuroscience.2009.

Alzoubi KH, Khabour OF, Al-Azzam SI, Tashtoush MH, Mhaidat NM. Metformin eased cognitive impairment induced by chronic L-methionine administration: potential role of oxidative stress. Curr Neuropharmacol 2014;12(2):186-92. doi:10.2 174/1570159X11666131120223201.

El-Dessouki AM, Galal MA, Awad AS, Zaki HF. Neuroprotective effects of simvastatin and cilostazol in L-methionine-induced vascular dementia in rats. Mol Neurobiol 2017;54(7): 5074-84. doi: 10.1007/s12035-016-0051-8.

Khodir SA, Faried MA, Abd-Elhafiz HI, Sweed EM. Sitagliptin attenuates the cognitive deficits in L-methionine-induced vascular dementia in rats. Biomed Res Int 2022;2022:7222590. doi: 10.1155/ 2022/7222590.

Mangat GS, Jaggi AS, Singh N. Ameliorative effect of a selective endothelin ETA receptor antagonist in rat model of L-methionine-induced vascular dementia. Korean J Physiol Pharmacol 2014;18(3): 201-9. doi: 10.4196/kjpp.2014.18.3.201.

Lipton SA, Kim WK, Choi YB, Kumar S, D'Emilia DM, Rayudu PV, et al. Neurotoxicity associated with dual actions of homocysteine at the N-me¬thyl-D-aspartate receptor. Proc Natl Acad Sci USA 1997;94(11):5923-8. doi: 10.1073/pnas.94.11.5923.

Azzini E, Ruggeri S, Polito A. Homocysteine: its possible emerging role in at-risk population groups. Int J Mol Sci 2020;21(4). doi:10.3390/ ijms21041421.

Noor S, Mohammad T, Rub MA, Raza A, Azum N, Yadav DK, et al. Biomedical features and thera¬peutic potential of rosmarinic acid. Arch Pharm Res 2022;45(4):205-28. doi:10.1007/s12272-022- 01378-2.

Mushtaq N, Schmatz R, Pereira LB, Ahmad M, Stefanello N, Vieira JM, et al. Rosmarinic acid prevents lipid peroxidation and increase in acetylcholinesterase activity in brain of streptozotocin -induced diabetic rats. Cell Biochem Funct 2014;32(3):287-93. doi: 10.1002/cbf.3014.

Flier J, Van Muiswinkel FL, Jongenelen CA, Drukarch B. The neuroprotective antioxidant alpha-lipoic acid induces detoxication enzymes in cultured astroglial cells. Free Radic Res 2002;36(6): 695-9. doi: 10.1080/10715760290029155.

Wei T, Zhao X, Hou J, Ogata K, Sakaue T, Mori A, et al. The antioxidant ESeroS-GS inhibits NO production and prevents oxidative stress in astrocytes. Biochem Pharmacol 2003;66(1):83-91. doi: 10.1016/s0006-2952(03)00231-4.