Troxerutin flavonoid has neuroprotective properties and increases neurite outgrowth and migration of neural stem cells from the subventricular zone

• DOI: 10.1371/journal.pone.0237025
• Publication Date: 2020-08-14T17:47:26Z
• Authors: Muhammad Irfan Ma...; Karl Herbert Schäfer; Mahrukh Naseem; Maximilian Weyland; Peter Meiser
• Keywords: Male; Physiology; Molecular biology; Biochemistry; Gene; Cellular differentiation; Amyloid beta-Protein Precursor; Mice; Mechanisms of Alzheimer's Disease; Neural Stem Cells; Adult stem cell; Cell Movement; Lateral Ventricles; Cells, Cultured; Neuroprotective Effects; Neurons; Mice, Inbred BALB C; 0303 health sciences; Stem cell; Q; R; Life Sciences; Cell Differentiation; Effects of D-Galactose on Aging and Neurodegeneration; Neuroprotection; 3. Good health; Chemistry; Neuroprotective Agents; Neural stem cell; Medicine; Astrocyte; Research Article; Cell biology; Subventricular zone; Science; Neurogenesis; Neuronal Outgrowth; Neurosphere; Neurite; Cellular and Molecular Neuroscience; 03 medical and health sciences; Developmental Neuroscience; In vitro; Adult Neurogenesis and Brain Development; Health Sciences; Neurites; Animals; Biology; Cell Proliferation; Flavonoids; Pharmacology; Clonogenic assay; Hydroxyethylrutoside; Central nervous system; Astrocytes; FOS: Biological sciences; Cell; Neuroscience

La troxérutine (TRX) est un flavonoïde soluble dans l'eau qui se produit couramment dans les plantes comestibles. Des études récentes indiquent que TRX améliore la fonctionnalité du système nerveux et neutralise la toxicité neuronale induite par Amyloid-ß. Dans cette étude, un test in vitro basé sur des cellules souches neurales (CSN) isolées de la zone sous-ventriculaire des souris balb/c postnatales a été établi pour explorer l'impact du TRX sur les processus de neurogenèse individuels en général et l'effet neuroprotecteur contre l'inhibition induite par la ß-amyloïde 1–42 (Aß42) en différenciation en particulier. Les CSN ont été identifiés en exploitant l'immunocoloration des marqueurs des CSN. Le dosage clonogénique des neurosphères et la coloration immunologique BrdU/Ki67 ont été utilisés pour démêler l'impact du TRX sur la prolifération. Des expériences de différenciation ont été menées pendant une période allant de 48 h à 7 jours en utilisant la ß-tubuline III et la GFAP comme marqueur neuronal et astrocytaire respectivement. Les effets protecteurs de TRX sur la dépression induite par Aß42 de la différenciation des CSN ont été déterminés après 48 h d'application. Un test de migration des neurosphères a été réalisé pendant 24 h en présence et en absence de TRX. Fait intéressant, TRX a amélioré la différenciation neuronale des CSN de manière dose-dépendante après 48 h et 7 jours d'incubation et a considérablement amélioré la croissance des neurites. Une concentration plus élevée de TRX a également neutralisé les effets inhibiteurs de l'Aß42 sur la croissance et la longueur des neurites après 48 h d'incubation. TRX a stimulé de manière significative la migration cellulaire. Dans l'ensemble, TRX a non seulement favorisé la différenciation et la migration des CSN, mais a également neutralisé les effets inhibiteurs de l'Aß42 sur les CSN. TRX offre donc une structure principale intéressante du point de vue de la conception de médicaments, en particulier pour promouvoir la neurogenèse dans les troubles neurologiques, c'est-à-dire la maladie d'Alzheimer.<br/>تروكسيروتين (TRX) هو فلافونويد قابل للذوبان في الماء يحدث بشكل شائع في النباتات الصالحة للأكل. تشير الدراسات الحديثة إلى أن TRX يحسن وظائف الجهاز العصبي ويحيّد السمية العصبية المستحثة بالأميلويد. في هذه الدراسة، تم إنشاء اختبار في المختبر يعتمد على الخلايا الجذعية العصبية (NSCs) المعزولة من المنطقة تحت البطينية لفئران بالة/ج بعد الولادة لاستكشاف تأثير TRX على عمليات تكوين الخلايا العصبية الفردية بشكل عام والتأثير الوقائي العصبي ضد تثبيط أميلويد 1–42 (Aß 42) المستحث في التمايز على وجه الخصوص. تم تحديد NSCs التي تستغل التلوين المناعي لعلامات NSCs. تم استخدام المقايسة المستنسخة للغلاف العصبي والتطعيم المناعي BrdU/Ki67 لكشف تأثير TRX على الانتشار. تم إجراء تجارب التمايز لفترة زمنية تستمر من 48 ساعة إلى 7 أيام باستخدام ß - tubulin III و GFAP كمؤشر للخلايا العصبية والخلايا النجمية على التوالي. تم تحديد التأثيرات الوقائية لـ TRX على الانخفاض المستحث بـ Aß 42 لتمايز NSCS بعد 48 ساعة من التطبيق. تم إجراء اختبار هجرة الغلاف العصبي لمدة 24 ساعة في وجود وغياب TRX. ومن المثير للاهتمام، أن TRX عزز التمايز العصبي لـ NSCs بطريقة تعتمد على الجرعة بعد 48 ساعة و 7 أيام من الحضانة وعزز بشكل كبير نمو الخلايا العصبية. كما أدى التركيز العالي من TRX إلى تحييد التأثيرات المثبطة لـ Aß 42 على نمو وطول العصبون بعد 48 ساعة من الحضانة. حفز TRX هجرة الخلايا بشكل كبير. بشكل عام، لم يعزز TRX تمايز وترحيل NSCS فحسب، بل قام أيضًا بتحييد التأثيرات المثبطة لـ Aß 42 على NSCs. لذلك، يوفر TRX بنية رائدة مثيرة للاهتمام من منظور تصميم الأدوية خاصة لتعزيز تكوين الخلايا العصبية في الاضطرابات العصبية مثل مرض الزهايمر.<br/>Troxerutin (TRX) is a water-soluble flavonoid which occurs commonly in the edible plants. Recent studies state that TRX improves the functionality of the nervous system and neutralizes Amyloid-ß induced neuronal toxicity. In this study, an in vitro assay based upon Neural stem cell (NSCs) isolated from the subventricular zone of the postnatal balb/c mice was established to explore the impact of TRX on individual neurogenesis processes in general and neuroprotective effect against ß-amyloid 1–42 (Aß42) induced inhibition in differentiation in particular. NSCs were identified exploiting immunostaining of the NSCs markers. Neurosphere clonogenic assay and BrdU/Ki67 immunostaining were employed to unravel the impact of TRX on proliferation. Differentiation experiments were carried out for a time span lasting from 48 h to 7 days utilizing ß-tubulin III and GFAP as neuronal and astrocyte marker respectively. Protective effects of TRX on Aß42 induced depression of NSCs differentiation were determined after 48 h of application. A neurosphere migration assay was carried out for 24 h in the presence and absence of TRX. Interestingly, TRX enhanced neuronal differentiation of NSCs in a dose-dependent manner after 48 h and 7 days of incubation and significantly enhanced neurite growth. A higher concentration of TRX also neutralized the inhibitory effects of Aß42 on neurite outgrowth and length after 48 h of incubation. TRX significantly stimulated cell migration. Overall, TRX not only promoted NSCs differentiation and migration but also neutralized the inhibitory effects of Aß42 on NSCs. TRX, therefore, offers an interesting lead structure from the perspective of drug design especially to promote neurogenesis in neurological disorders i.e. Alzheimer's disease.<br/>La troxerutina (TRX) es un flavonoide soluble en agua que se encuentra comúnmente en las plantas comestibles. Estudios recientes afirman que TRX mejora la funcionalidad del sistema nervioso y neutraliza la toxicidad neuronal inducida por el amiloide ß. En este estudio, se estableció un ensayo in vitro basado en células madre neurales (NSC) aisladas de la zona subventricular de los ratones balb/c posnatales para explorar el impacto de TRX en los procesos de neurogénesis individuales en general y el efecto neuroprotector contra la inhibición inducida por ß-amiloide 1–42 (Aß42) en la diferenciación en particular. Se identificaron NSC aprovechando la inmunotinción de los marcadores de NSC. Se emplearon el ensayo clonogénico de neuroesferas y la inmunotinción BrdU/Ki67 para desentrañar el impacto de TRX en la proliferación. Los experimentos de diferenciación se llevaron a cabo durante un lapso de tiempo que duró de 48 h a 7 días utilizando ß-tubulina III y GFAP como marcador neuronal y de astrocitos, respectivamente. Los efectos protectores de TRX sobre la depresión inducida por Aß42 de la diferenciación de NSC se determinaron después de 48 h de aplicación. Se llevó a cabo un ensayo de migración de neuroesferas durante 24 h en presencia y ausencia de TRX. Curiosamente, TRX mejoró la diferenciación neuronal de las NSC de una manera dependiente de la dosis después de 48 h y 7 días de incubación y mejoró significativamente el crecimiento de neuritas. Una mayor concentración de TRX también neutralizó los efectos inhibidores de Aß42 sobre el crecimiento y la longitud de las neuritas después de 48 h de incubación. TRX estimuló significativamente la migración celular. En general, TRX no solo promovió la diferenciación y migración de las CMN, sino que también neutralizó los efectos inhibidores de Aß42 en las CMN. TRX, por lo tanto, ofrece una estructura principal interesante desde la perspectiva del diseño de fármacos, especialmente para promover la neurogénesis en trastornos neurológicos, es decir, la enfermedad de Alzheimer.<br/>