Abstract
La décoction de Xiao-Yao-San (XYS) est une formule de médecine traditionnelle chinoise. Cette étude visait à étudier l’effet du XYS sur les capacités cognitives et son mécanisme sous-jacent chez les rats ovariectomisés. Des rats femelles Sprague-Dawley ont été ovariectomisés et traités par XYS (3 g/kg ou 9 g/kg) par gavage, avec une injection sous-cutanée de 17-β estradiol (E2, 2 μg/kg) comme contrôle positif du médicament et un gavage de 1 ml de solution saline (0,9 %) comme contrôle placebo. Après 6 semaines de traitement, les rats ont été examinés à l’aide du test du labyrinthe aquatique de Morris. Le niveau d’œstradiol dans le sérum et l’hippocampe a été mesuré par ELISA. Une coloration de Golgi a été réalisée pour observer la morphologie neuronale dans l’hippocampe. L’apoptose des cellules de l’hippocampe a été observée par coloration TUNEL. La teneur en protéines des récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDAR) 2A et 2B dans la région CA1 de l’hippocampe a été déterminée par Western blot et immunohistochimie. L’expression du récepteur d’œstrogène (ER) et de la signalisation PI3K a été détectée par Western blot. Comparativement au groupe fictif, l’apprentissage et la mémoire ont été altérés chez les rats ovariectomisés. Les rats traités avec de l’E2 ou une forte dose de XYS ont montré une meilleure capacité d’apprentissage et de mémoire que les rats traités avec une solution saline. La forte dose de XYS a réduit de manière significative la latence d’évasion dans l’essai d’acquisition spatiale ; parallèlement, les temps de traversée et la durée dans le quadrant de sonde ont augmenté dans l’essai de sonde spatiale. La forte dose de XYS a favorisé la synthèse de novo de l’E2 dans l’hippocampe mais n’a pas eu d’effet significatif sur le taux d’E2 sérique. La coloration de Golgi a indiqué que la forte dose de XYS pouvait augmenter le nombre de branches et la densité des épines dendritiques dans la zone CA1 de l’hippocampe. La coloration TUNEL a montré que la forte dose de XYS atténuait l’apoptose neuronale induite par l’ovariectomie. Le niveau d’expression de NMDAR2A et NMDAR2B dans la zone CA1 de l’hippocampe a été augmenté par le traitement par XYS. L’effet bénéfique de la XYS est dû à l’activation de la signalisation ERα-PI3K. En conclusion, le traitement par XYS à haute dose peut améliorer les capacités cognitives des rats ovariectomisés en protégeant les neurones hippocampiques et en rétablissant le niveau d’E2 hippocampique.
1. Introduction
Les femmes périménopausées souffrent souvent d’anxiété et de dépression liées à la fluctuation du niveau d’œstrogène . En plus de l’anxiété et de la dépression, l’oubli est une autre plainte fréquente chez les femmes périménopausées. Selon l’étude Seattle Midlife Women’s Health Study, 60 % des femmes d’âge moyen ont constaté une détérioration de la mémoire. L’étude SWAN (Study of Women’s Health Across the Nation) a révélé que la périménopause était un facteur de risque dépendant des oublis déclarés par les femmes d’âge moyen. Le cerveau étant une cible importante de la régulation des œstrogènes, on suppose qu’une carence en œstrogènes pourrait être responsable de la déficience cognitive. Cependant, les résultats des études d’observation concernant l’influence sur la cognition ne sont pas totalement cohérents. De plus, les interventions hormonales thérapeutiques efficaces pour améliorer les performances cognitives n’ont pas encore été établies. En outre, d’autres facteurs, tels que le stress perçu, l’humeur et la santé physique, peuvent également contribuer aux symptômes de la mémoire. La production ovarienne d’œstrogènes est plus susceptible d’avoir un impact sur la mémoire en cas de diminution brutale plutôt que de transition naturelle . Contrairement à l’incohérence des études humaines, les résultats chez les animaux ovariectomisés soutiennent l’association de la carence en œstrogènes avec les changements cognitifs et l’efficacité du traitement hormonal substitutif .
La supplémentation en phytoestrogènes est une thérapie alternative populaire pour soulager les symptômes de la ménopause. Les phytoestrogènes, tels que les flavonoïdes, les isoflavones et les lignanes, ont une structure similaire aux œstrogènes stéroïdiens et peuvent jouer un rôle semblable à celui des œstrogènes en activant les récepteurs d’œstrogènes (RE). Une méta-analyse a confirmé l’efficacité d’une supplémentation en isoflavones de soja pour améliorer la mémoire visuelle chez les femmes ménopausées en bonne santé. L’étude SWAN Phytoestrogen Ancillary Study a montré que des apports élevés en isoflavones ou en lignine pouvaient améliorer la vitesse de traitement ou la mémoire verbale à un certain stade de la ménopause, bien que le bénéfice soit également lié à l’ethnicité/la race . L’effet des phytoestrogènes sur l’amélioration de la cognition est plus clairement indiqué dans les études animales. Un extrait hydroalcoolique de graines de fenugrec pourrait atténuer les dommages aux neurones de l’hippocampe induits par l’ovariectomie (OVX-) et améliorer les performances d’apprentissage et de mémoire dans un modèle de rat .
Xiao-Yao-San (XYS), qui signifie poudre heureuse et insouciante en chinois, est une formule de médecine traditionnelle chinoise (MTC) qui est utilisée pour traiter l’anxiété et la dépression de la ménopause. La formule se compose de Bupleuri radix (Chaihu), Angelicae radix (Danggui), Paeoniae radix alba (Baishao), Atractylodis rhizome macrocephalae (Baizhu), Poria cocos (Fuling), Zingiberis siccatum rhizoma (Shengjiang), Menthae haplocalycis (Bohe) et Glycyrrhizae radix (Gancao). Une analyse systématique comprenant 26 essais randomisés a montré que le XYS était supérieur aux antidépresseurs, comme l’indiquent les scores de l’échelle de dépression de Hamilton, et qu’il pouvait renforcer l’efficacité des antidépresseurs en améliorant les scores de l’échelle d’auto-évaluation de la dépression. Les femmes périménopausées souffrant d’exophtalmie et de palpitations pourraient également bénéficier du traitement par XYS. Certaines actions thérapeutiques de XYS sur le soulagement du syndrome ménopausique peuvent être attribuées à la présence de phytoestrogènes. Un certain nombre d’études ont signalé la présence de phytoestrogènes dans XYS. On trouve de l’ergostérol dans Poria cocos (Fuling) et du β-sitostérol dans Angelicae radix (Danggui). Miller-Marini et al. ont mis au point un test de récepteur œstrogène-chimère/Gal4-response element regulated/luciférase-reporter pour détecter la présence de phytoestrogènes dans les formules complexes de MTC. Ils ont analysé la Bupleurum & Peony Formula, une formule modifiée de XYS avec les mêmes herbes principales et ont trouvé une teneur mesurable en phytoestrogènes .
La présence de phytoestrogènes dans XYS suggère que XYS a le potentiel de traiter les troubles cognitifs causés par une carence en œstrogènes. Une étude animale a montré que XYS pouvait atténuer le déficit d’apprentissage et de mémoire induit par le stress d’immobilisation chronique (CIS) . À l’heure actuelle, aucune étude n’a évalué l’effet de la XYS sur l’amélioration des troubles cognitifs chez les femmes périménopausées. Par conséquent, la présente étude a examiné l’effet de XYS sur les capacités cognitives et son mécanisme sous-jacent chez les rats OVX.
2. Matériaux et méthodes
2.1. Animaux et traitement
Au total, 60 rats Sprague-Dawley femelles ont été utilisés dans cette étude. Le protocole de l’étude a été approuvé par le comité d’éthique institutionnel des animaux expérimentaux (numéro d’approbation : ACU170802). Les animaux ont été hébergés avec un accès libre à l’eau et un régime alimentaire standard dans des conditions de température et d’humidité contrôlées. Les rats ont été répartis au hasard en 5 groupes (12 rats/groupe) : groupe sham, groupe OVX + solution saline ou O-saline, groupe OVX + 17-β estradiol (E2) ou O-E2, groupe OVX + XYS 9 g/kg ou O-XYS9, et groupe OVX + XYS 3 g/kg ou O-XYS3. Les rats ont subi l’opération OVX sous anesthésie comme décrit précédemment . En bref, une incision longitudinale a été pratiquée dans un tiers du tronc et à 1-2 cm de chaque côté de la colonne vertébrale. Le tissu adipeux a été délicatement retiré à l’aide de pinces. L’ovaire a été identifié, et les cornes utérines ont été ligaturées. L’ovaire a été retiré et l’incision abdominale a été suturée. Dans le groupe sham, l’abdomen a été incisé sans OVX.
Le traitement a été initié deux semaines après l’opération OVX et a duré six semaines. Les rats des groupes de traitement par XYS ont reçu du XYS par aiguille de gavage à une dose quotidienne unique de 9 g/kg ou 3 g/kg. L’injection sous-cutanée d’E2 (2 μg/kg) a été fixée comme contrôle positif du médicament. Le gavage de 1 ml de solution saline (0,9 %) a servi de contrôle placebo. La décoction de XYS a été utilisée sous la forme d’un extrait (1 g/ml, équivalent à 1 g de plantes brutes/ml), fourni par l’hôpital affilié de l’Université de médecine traditionnelle chinoise de Nanjing. La formule de la décoction de XYS a été rapportée précieusement . La dose de XYS utilisée en clinique pour les femmes périménopausées est de 175 g d’herbes brutes/60 kg, ce qui équivaut à 3,5 g/kg chez le rat. En nous référant à d’autres rapports expérimentaux sur le modèle du rat, nous avons fixé la faible dose à 3 g/kg et la forte dose à 9 g/kg . La poudre d’E2 (n° de cat. E2758, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) a été dissoute dans une petite quantité d’éthanol, puis une solution de stockage de 20 μg/ml a été préparée avec une solution saline à 0,9 %.
2.2. Test du labyrinthe aquatique de Morris
La fonction d’apprentissage et de mémoire des rats a été évaluée à l’aide du test du labyrinthe aquatique de Morris (MWM) . Le dispositif expérimental MWM est une piscine ronde (200 cm de diamètre) avec une eau de 38-40 cm de hauteur. La température de l’eau est maintenue constante à 20-22°C. Le test MWM se compose de trois parties, à savoir l’essai d’acquisition spatiale (qui dure 5 jours), l’essai de sonde spatiale et l’essai de plateforme visible. Dans l’essai d’acquisition spatiale, les rats sont délicatement placés dans un quadrant aléatoire du réservoir d’eau, la plate-forme étant cachée à 1,5 cm dans le quadrant nord-est sous l’eau. Chaque rat a été autorisé à nager jusqu’à 60 secondes pour trouver la plate-forme. Les rats qui ne parvenaient pas à trouver la plate-forme dans les 60 s étaient guidés vers celle-ci et la latence était enregistrée comme étant de 60 s. La latence de fuite était enregistrée par un système d’analyse vidéo (ANY-maze Animal Behavior Analysis System, Stoelting Company, USA). Les rats ont été entraînés 4 fois par jour. Après 5 jours d’entraînement, les rats ont subi l’épreuve de la sonde spatiale, la plate-forme ayant été retirée du quadrant nord-est. Les rats ont été placés au même endroit de départ dans le quadrant nord-ouest. Les traces de déplacement des rats à la recherche de la plate-forme en 120 s ont été enregistrées. La durée et les temps de passage dans le quadrant cible ont été calculés pour évaluer la rétention de la mémoire spatiale. Le jour suivant l’essai de sonde spatiale, les rats ont subi un essai de plateforme visible similaire à l’entraînement à la plateforme cachée, dans lequel la plateforme était surélevée de 1,5 cm par rapport à la surface de l’eau et placée dans le quadrant sud-ouest. Chaque rat a été libéré 4 fois, et chaque fois à partir d’un point d’entrée différent. La latence de fuite, la distance de nage et la vitesse de nage ont été enregistrées.
2.3. Prélèvement d’échantillons
Après avoir terminé le test MWM, les rats ont été thoracotomisés et intubés dans l’aorte ascendante via le ventricule gauche sous anesthésie au pentobarbital de sodium (40 mg/kg par injection intrapéritonéale). Le sang du tronc a été collecté en utilisant un tube séparateur de sérum pour la détection de l’E2. Les hippocampes de six rats ont été séparés du cortex cérébral et des tissus cérébraux environnants, rapidement retirés, lavés avec du PBS froid et congelés dans l’azote liquide pour la détection de l’E2 et le Western blot. Trois tissus cérébraux non perfusés ont été immobilisés dans du paraformaldéhyde à 4 % pendant 24 heures et utilisés pour la coloration de Golgi et l’immunohistochimie. Les trois rats restants ont été perfusés par voie transcardiaque avec une solution saline froide, suivie d’une fixation au paraformaldéhyde à 4 % pendant 1 h. Les cerveaux ont ensuite été prélevés, fixés dans du paraformaldéhyde à 4 % pendant 24 h, et inclus dans de la paraffine pour la coloration TUNEL.
2.4. Détection de E2
Les échantillons de sang ont été laissés coaguler à température ambiante et ont été centrifugés à pendant 15 min à 4°C pour séparer le sérum. Les tissus de l’hippocampe ont été pesés, homogénéisés dans une solution saline froide et centrifugés pendant 20 minutes pour recueillir le surnageant. La teneur en E2 dans le sérum et le surnageant d’homogénat d’hippocampe a été détectée par le kit ELISA (Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co. Ltd., Shanghai, Chine).
2.5. Coloration de Golgi
L’hippocampe a été coupé en petits blocs et traité pour la coloration de Golgi comme décrit . Brièvement, les blocs d’hippocampe ont été immergés dans une solution de coloration de Golgi (Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, Chine) pendant 14 jours, au cours desquels la solution de colorant a été remplacée tous les 2-3 jours. Les tissus ont été déshydratés avec 30 % de saccharose et sectionnés à 100 μm. Les sections ont été traitées par déshydratation à l’éthanol, clarifiées au xylène et montées sur des lames recouvertes de gélatine. La coloration du Golgi a été réalisée avec succès dans tous les échantillons. La morphologie des neurones de l’hippocampe a été observée au microscope optique (Nikon, Tokyo, Japon). Les neurones de la région CA1 de l’hippocampe ont été analysés à l’aide du plug-in Neuron J du logiciel Image J. Cinq sections ont été sélectionnées pour chaque rat, et les épines dendritiques avec une morphologie complète ont été sélectionnées pour chaque section. La densité et les points de branchement des épines dendritiques ont été mesurés.
2.6. Immunohistochimie
L’expression des sous-unités 2A et 2B des récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDAR) dans l’hippocampe a été déterminée par immunohistochimie selon la procédure standard . Les anticorps primaires utilisés étaient les anticorps de lapin anti-NMDAR2A (1 : 200, Boster Biological Technology, Wuhan, Chine) et les anticorps de lapin anti-NMDAR2B (1 : 400, Servicebio Technology Co., Ltd., Wuhan, Chine). L’anticorps secondaire était une IgG anti-lapin conjuguée à la HRP (Servicebio).
2,7. Coloration TUNEL
Les changements morphologiques de l’hippocampe ont été détectés par coloration TUNEL avec un kit commercial (Roche, Mannheim, Allemagne) selon les instructions. Les sections ont subi une réaction colorimétrique DAB suivie d’une coloration à l’hématoxyline. Le noyau des cellules apoptotiques TUNEL-positives était bruni au microscope optique. Cinq sections ont été sélectionnées pour chaque rat et trois champs non répétitifs (grossissement 400x) ont été sélectionnés pour chaque section. Le pourcentage de cellules TUNEL-positives dans toutes les cellules a été calculé.
2,8. Western Blot
La partie du cerveau hippocampique CA1 a été rapidement extraite et coupée en petites sections selon l’Atlas du cerveau. Les tissus de l’hippocampe ont été incubés pendant la nuit avec le tampon de lyse RIPA (contenant 100 Mm PMSF, acheté chez Servicebio). Les débris cellulaires ont été éliminés par centrifugation pendant 10 minutes pour recueillir le surnageant contenant les protéines. La concentration en protéines a été déterminée à l’aide du kit de dosage des protéines BCA (Pierce, Rockford, IL, USA). Les lysats de protéines (30 μg/lane) ont été séparés par SDS-PAGE à 10% et électroblotés sur une membrane PVDF. Après avoir été bloquée avec du lait écrémé à 5 %, la membrane a été sondée pendant une nuit avec les anticorps primaires suivants : anti-NMDAR2A de lapin (1 : 500, Millipore, Billerica, MA, USA), anti-NMDAR2B de lapin (1 : 2000, Millipore), anti-CYP19 de lapin (1 : 1000, Abcam, Cambridge, UK), anti-ERα de lapin (1 : 2000, Millipore), lapin anti-phospho-ERα (Ser118, 1 : 2000, Millipore), lapin anti-phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) 110β (1 : 1000, Millipore), lapin anti-Bax (1 : 1000, Abcam), lapin anti-Bcl-2 (1 : 1000, Abcam), et lapin anti-GAPDH (1 : 1000, Bioworld Technology, Louis Park, MN, USA). La GAPDH a été détectée comme contrôle interne. Ensuite, la membrane a été sondée avec une IgG secondaire anti-lapin conjuguée à la peroxydase de raifort (HRP) (1 : 5000, Bioworld) pendant 1,5 h. Les bandes ont été visualisées par la méthode de chimioluminescence. La densité optique moyenne des bandes de protéines a été quantifiée par le logiciel Image J.
2.9. Analyse statistique
Les données expérimentales ont été analysées par le logiciel GraphPad Prism 5 (San Diego, CA, USA). Les données numériques ont été exprimées en moyenne ± SD. La différence entre deux groupes a été comparée par le test t. Les résultats de l’essai de plateforme cachée ont été analysés par une ANOVA à mesures répétées groupe × jour, suivie d’une analyse post hoc de Tukey. Les autres comparaisons multiples ont été analysées par une ANOVA à une voie suivie par le post hoc de Tukey. La valeur < 0,05 a été considérée comme statistiquement significative.
3. Résultats
3.1. La décoction de Xiao-Yao-San améliore les capacités d’apprentissage spatial et de mémoire des rats ovariectomisés
La capacité d’apprentissage a d’abord été évaluée en utilisant l’épreuve d’acquisition spatiale. L’ANOVA à mesures répétées a montré que le traitement et les jours d’entraînement affectaient la latence d’évasion (figure 1(a)). La latence d’évasion dans tous les groupes a diminué avec l’augmentation du nombre de jours d’entraînement (), et la différence était également significative dans la tendance à la diminution de la latence au sein de chaque groupe (). Il n’y a pas eu d’interaction entre le traitement et les jours d’entraînement (). Au cours des deux premiers jours d’entraînement, aucune différence significative n’a été observée dans la latence de fuite de chaque groupe. À partir du troisième jour d’entraînement, la latence d’évasion était significativement plus longue que celle du groupe fictif ; la latence d’évasion du groupe E2 et XYS9 à forte dose était plus courte que celle du groupe salin, mais pas différente de celle du groupe fictif. Après 5 jours de formation, les rats ont été évalués avec l’épreuve de la sonde pour tester la mémoire spatiale. Comme le montre la figure 1(b), le temps de traversée, le temps de durée et le pourcentage de temps de durée dans le quadrant de la sonde étaient significativement réduits dans le groupe salin. Aucune différence n’a été observée dans la durée des autres quadrants. Le traitement par XYS ou E2 a permis de rétablir de manière significative les temps de passage et les durées dans le quadrant de la sonde au niveau du groupe fictif. Afin d’exclure les effets des facteurs environnementaux et des niveaux cognitifs et d’activité des animaux expérimentaux sur l’apprentissage et la mémoire spatiaux, les rats ont également été soumis à l’épreuve de la plate-forme visible (figure 1(c)). Il n’y avait pas de différence significative dans la latence de fuite, la distance de nage et la vitesse de nage entre les groupes. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que l’apprentissage spatial et la mémoire étaient altérés chez les rats OVX, et le traitement par XYS à forte dose pourrait améliorer efficacement les fonctions cognitives altérées.
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3.2. La décoction de Xiao-Yao-San augmente le contenu en œstrogènes de l’hippocampe chez les rats ovariectomisés
Puis, nous avons étudié l’effet de XYS sur le niveau d’œstrogènes chez les rats OVX. Comme le montre la figure 2(a), le traitement par XYS n’a pas amélioré le niveau d’œstradiol sérique réduit en raison de l’OVX ; cependant, il n’y avait pas de différence significative dans les niveaux d’œstradiol sérique entre les groupes de traitement sham et OVX. Il est à noter que les fortes doses de XYS et d’E2 ont augmenté le taux d’estradiol dans l’hippocampe par rapport à la solution saline (figure 2(b)). Le groupe O-XYS3 présentait toujours des niveaux d’estradiol hippocampique inférieurs à ceux du groupe sham. Le changement de la teneur en E2 de l’hippocampe ne peut pas s’expliquer par le changement de la teneur en E2 dérivée des gonades, mais par le changement de la synthèse in situ. Nous avons donc détecté l’expression du CYP19, l’enzyme finale de la synthèse des œstrogènes, dans l’hippocampe. Les résultats ont montré que le traitement par XYS ou E2 pouvait augmenter l’expression de CYP19 par rapport au groupe salin (), mais seule la différence entre le groupe XYS à forte dose et le groupe salin était significative (). Le traitement n’a pas permis de rétablir le niveau de CYP19 à celui du groupe fictif. Ces résultats suggèrent que la XYS a favorisé l’expression de l’aromatase dans l’hippocampe, augmentant ainsi la synthèse de novo de l’E2.
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3.3. La décoction de Xiao-Yao-San réduit les dommages neuronaux dans l’hippocampe des rats ovariectomisés
La morphologie cellulaire dans l’hippocampe, en particulier dans la région CA1, joue un rôle important dans la capacité cognitive . La morphologie cellulaire dans l’hippocampe a été analysée par coloration de Golgi, comme le montre la figure 3(a). Par rapport au groupe sham, le nombre de neurones dans le groupe salin a diminué de manière significative, et la morphologie des épines dendritiques a été endommagée. Une analyse plus poussée des neurones CA1 a montré que le nombre de neurones et la densité des épines dendritiques diminuaient de manière significative dans le groupe salin (figures 3(b) et 3(c)). Le traitement par XYS à forte dose a augmenté le nombre de neurones dans l’hippocampe et a augmenté le nombre de points de neurones et la densité des épines dans la région CA1. Le traitement par E2 a eu le même effet thérapeutique que la XYS à forte dose. Cependant, la XYS à faible dose n’a pas amélioré efficacement les lésions neuronales dans la région CA1 de l’hippocampe. De même, l’apoptose des neurones de l’hippocampe (CA1, CA3, DG) a été réduite par le traitement par XYS ou E2 à forte dose (figure 4). Cependant, la XYS à faible dose ne pouvait réduire l’apoptose que des neurones CA3, mais n’avait aucun effet sur les neurones CA1 et DG. Dans l’ensemble, la XYS à forte dose pourrait réduire les dommages neuronaux dans l’hippocampe, en particulier dans la région CA1.
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La décoction de Xiao-Yao-San augmente l’expression hippocampique de NMDAR2A et NMDAR2B chez les rats ovariectomisés.
La plasticité synaptique est la base neurobiologique de l’apprentissage et de la mémoire à long terme, et la performance dans le test MWM est influencée par la fonction NMDAR . Par conséquent, nous avons estimé de manière plus approfondie l’expression des sous-unités NMDAR 2A et 2B dans l’hippocampe CA1. Le Western blot (figures 5(a) et 5(b)) a montré que l’expression de NMDAR2A et NMDAR2B était réduite chez les rats OVX. Le traitement par XYS ou E2 a augmenté de manière significative le niveau d’expression de ces deux protéines jusqu’au même niveau que celui du groupe sham. L’immunohistochimie (figure 5(c)) a également montré que la proportion de cellules colorées positives augmentait dans les groupes traités. Par rapport au groupe salin, la XYS à forte dose a augmenté de manière significative l’expression de NMDAR2A et de NDMAR2B ( et 0,013, respectivement), mais la XYS à faible dose n’a pu augmenter de manière significative que l’expression de NMDAR2A ().
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3,4. La décoction de Xiao-Yao-San active la voie de signalisation PI3K par l’intermédiaire du ERα
L’impact de l’E2 ou des phytoestrogènes sur la physiologie est médié par la signalisation ER. Des études ont montré que l’activation de la kinase régulée par le signal extracellulaire (ERK), une protéine kinase activée par les mitogènes, est nécessaire pour les effets bénéfiques de l’E2 sur la mémoire . La phosphorylation de ERK1/2 dépend de l’activation de PI3K . Nous avons donc étudié l’effet de la XYS sur la signalisation ER-PI3K. Comme le montre la figure 6, la XYS et l’E2 à forte dose ont significativement favorisé l’expression de ERα, de ERα phosphorylé (Ser118) et de PI3K p110β (la sous-unité catalytique) par rapport au groupe salin. L’activation de ERα-PI3K a réduit davantage l’expression du facteur proapoptotique Bax et augmenté l’expression du facteur antiapoptotique Bcl-2. Cependant, la XYS à faible dose n’a pas influencé de manière significative la signalisation ERα-PI3K, ce qui est cohérent avec les résultats des figures 3 et 4.
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4. Discussion
XYS a longtemps été utilisé pour traiter l’anxiété et la dépression périménopausiques. Notre étude a exploré la nouvelle application de XYS dans le traitement des troubles cognitifs induits par l’OVX. Les résultats ont montré que la XYS améliore efficacement l’apprentissage spatial et la mémoire spatiale chez les rats OVX. Le mécanisme possible est que XYS favorise la synthèse de novo des œstrogènes dans l’hippocampe, activant ainsi la voie de signalisation ERα-PI3K et inhibant l’apoptose des neurones hippocampiques.
Le mécanisme sous-jacent de XYS pour le traitement de la dépression a été largement étudié. La XYS joue un rôle antidépresseur en régulant un réseau complet impliquant des neurotransmetteurs, des neurotrophines, l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien, des acides aminés et des lipides . Certaines de ces études ont montré que la XYS peut agir sur les changements cérébraux liés au stress. Des essais in vitro ont montré qu’un sérum contenant de la XYS pouvait inverser la modification du potentiel de la membrane mitochondriale, de la concentration de calcium libre et du taux d’apoptose des neurones induite par le stress oxydatif . Notre étude a montré que la XYS atténuait également l’apoptose neuronale dans la région de l’hippocampe de rats OVX. Les effets antiapoptotiques de la XYS suggèrent qu’elle avait le potentiel d’agir sur une variété de processus pathologiques liés à l’apoptose neuronale du cerveau.
Les résultats de notre étude ont montré que la XYS pouvait restaurer le niveau d’œstrogène dans l’hippocampe des rats OVX. L’hippocampe est essentiel pour la formation de la mémoire et est riche en ERs, et l’œstrogène facilite une meilleure santé cognitive et synaptique via ces ERs . Plusieurs essais cliniques ont indiqué l’efficacité du traitement hormonal substitutif sur les symptômes cognitifs liés à la perte d’œstrogènes chez les femmes . La XYS pourrait augmenter le niveau d’œstradiol dans l’hippocampe, ce qui devrait être la base cruciale de son efficacité pour améliorer les capacités cognitives des rats OVX. Cependant, la XYS n’a pas augmenté le taux d’estradiol sérique. Cela peut s’expliquer par le fait que l’estradiol peut être synthétisé de novo dans l’hippocampe, alors que l’estradiol sérique provient des gonades. Nos résultats ont montré que la XYS augmentait l’expression du CYP19 dans l’hippocampe, ce qui suggère que l’augmentation de l’E2 dans le cerveau était probablement dérivée de l’hippocampe. Les résultats de notre étude ont montré que la XYS a augmenté l’expression de NMDAR2A et de NMDAR2B dans l’hippocampe des rats OVX. Cette constatation est conforme aux études précédentes. On a constaté que les œstrogènes augmentaient à la fois la densité des épines dendritiques et le nombre de synapses dans l’hippocampe en modulant les fonctions NMDAR chez les rats OVX. Les œstrogènes peuvent également restaurer la morphologie des neurones de l’hippocampe chez les rats âgés en ramenant le niveau de NMDAR2B à celui observé chez les jeunes dans la région CA1 ; de plus, les œstrogènes peuvent affecter la mobilité de NMDAR2A et NMDAR2B à travers la synapse. L’activation des NMDAR pourrait à son tour contribuer à la synthèse de l’E2 hippocampique en induisant un influx de Ca2+ .
En plus des NMDAR, XYS pourrait réguler l’expression d’autres facteurs liés à la cognition dans le cerveau. La perte de la protéine de densité postsynaptique 95 (PSD-95), de la synaptophysine et du facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) dans l’hippocampe a été directement corrélée à des déficits d’apprentissage et de mémoire . L’effet de la XYS chez les rats CIS est lié à la promotion de l’expression de PSD-95 et de la synaptophysine dans l’hippocampe. Il a également été démontré que la XYS augmente le BDNF dans le cortex frontal, la région CA1 de l’hippocampe et l’amygdale des rats CIS. Au cours du processus de traitement du SCI par XYS, la voie de signalisation c-Jun N-terminal kinase (JNK) a été inhibée dans l’hippocampe .
Bien que nous n’ayons pas spécifiquement exploré quel composant est le principal actif de XYS sur l’apprentissage et la mémoire, nos résultats suggèrent que la principale source de phytoestrogènes dans XYS est un candidat qui mérite une étude plus approfondie. La recherche sur les antidépresseurs peut également nous fournir quelques indices. Jiali Liu et al. ont découvert que Bupleuri radix (Chaihu) est le principal médicament antidépresseur de la prescription XYS en se basant sur l’analyse pharmacochimique sérique de la fraction d’éther de pétrole. Une étude in vitro a montré que l’extrait de Bupleuri radix favorisait la prolifération des cellules de neuroblastome en activant la voie PI3K/AKt . L’activation de la PI3K a également été observée dans notre étude.
Les rapports cliniques actuels montrent que la XYS a un effet thérapeutique antidépresseur important, mais il n’existe pas d’étude toxicologique claire sur la toxicité et les effets secondaires de la XYS en détail. D’une manière générale, XYS peut être considéré comme une prescription sans trop d’effets secondaires. Il existe plusieurs recettes modifiées de XYS, dont les ingrédients de base sont les mêmes que ceux de XYS. Une méta-analyse récente a évalué l’efficacité et la sécurité de XYS modifiée dans le traitement du syndrome périménopausique. Les résultats regroupés suggèrent que la XYS modifiée pourrait être plus efficace et plus sûre pour le traitement du syndrome périménopausique que l’hormonothérapie substitutive. Cependant, en raison de la mauvaise méthodologie des études incluses, l’efficacité et la sécurité de la XYS doivent être confirmées par des essais plus rigoureux. En utilisant la méthode de résonance magnétique nucléaire (RMN) 1H, le groupe de recherche de Xiaoxia Gao a signalé que la fraction d’éther de pétrole contenant des composants lipophiles était la fraction la plus efficace pour traiter la dépression. Ils ont également signalé que Bupleuri Radix, le principal composant antidépresseur, pouvait produire plus d’effets toxiques dans le foie ou les reins de rats sains que chez les rats souffrant de stress léger chronique imprévisible. Les effets toxiques étaient associés à une augmentation de la concentration d’acides biliaires, à une facilitation de la dégradation de la lysine et à une perturbation métabolique des sphingolipides, des glycérophospholipides et des acides gras. Ce résultat a été corroboré dans une récente étude métabolomique de patients souffrant de dépression. XYS a joué un rôle antidépresseur en régulant la synthèse de la leucine, de la valine et de l’isoleucine et le métabolisme de l’acide binaire, de l’acide gras, de l’argine et de la proline . Ces études suggèrent qu’il est nécessaire de surveiller étroitement l’état du patient avec un ajustement opportun de la dose du médicament pour prévenir les effets secondaires toxiques.
5. Conclusions
Dans cette étude, nous avons démontré que le traitement par XYS à haute dose avait une efficacité similaire à celle de l’E2 pour améliorer les capacités cognitives des rats OVX. L’effet thérapeutique a été médité par la protection des neurones hippocampiques et la restauration du niveau d’E2 hippocampique. La voie de signalisation ERα-PI3K a été impliquée dans ce processus. Notre étude suggère que la XYS pourrait être une option pour le traitement des troubles cognitifs périménopausiques. Actuellement, la XYS est principalement utilisée dans le traitement de l’anxiété clinique et de la dépression. D’autres données cliniques sont nécessaires pour vérifier son effet sur l’amélioration de la fonction cognitive.
Data Availability
Les données utilisées pour étayer les résultats de cette étude sont disponibles sur demande auprès des auteurs correspondants.
Conflits d’intérêts
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun conflit d’intérêts sous quelque forme que ce soit.
Contributions des auteurs
Lina Liu et Fei Ge ont contribué de manière égale à cette recherche.
Remerciements
Cette recherche a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (subventions nos. 81603578, 81503536, 81673795 et 81903974) ; la Fondation des sciences naturelles de la province du Jiangsu (subvention n° BK20181235) ; le Bureau provincial de la médecine traditionnelle chinoise du Jiangsu (subvention n° YB2017066) ; le Projet de plan de développement scientifique et technologique de Nanjing (subvention n°. 201715072) ; le projet de l’hôpital de médecine chinoise de la province du Jiangsu (subvention n° Y2018CX09) ; et un projet financé par le développement du programme académique prioritaire des établissements d’enseignement supérieur du Jiangsu.