مهار آپوپتوزیس ناشی از استرس اکسیداتیو در نورون‏های حرکتی قطعات کشت ‏شده نخاع‏ موش بالغ؛ اثرات محافظتی و آنتی اکسیدانتی کوئرستین

هدف: این پژوهش با این هدف انجام شد تا مشخص نماید که آیا کوئرستین به‏عنوان یک آنتی‏اکسیدانت قوی، قادر است با کاهش استرس اکسیداتیو، آپوپتوزیس را در نورون‏های حرکتی قطعات کشت شده نخاع به‏تاخیر بیاندازد. مواد و روش‏ها: قطعات ناحیه سینه‏ای نخاع موش‏های بالغ به سه‏گروه تقسیم شد: 1- لحظه صفر، 2- کنترل و 3- کوئرستین. برای بررسی قابلیت حیات قطعات نخاع از سنجش mtt و بررسی مشخصه‏های مورفولوژیکی آپوپتوزیس و تعداد نورو‏ن‏های حرکتی از رنگ‏آمیزی هوخست و پروپیدیوم آیوداید استفاده شد. در قطعات نخاع سنجش میزان پراکسیداسیون لیپیدی از روش مالون‏دی‏آلدهید و ظرفیت آنتی‏اکسیدانتیِ کل، از روش frap  استفاده گردید. نتایج: پس از 6 ساعت (گروه کنترل)، قابلیت حیات قطعات نخاع، قطر و تعداد نورون‏های حرکتی سالم در مقایسه با گروه لحظه صفر به‏طور معنی داری کاهش یافت. هم چنین، نورون‏های حرکتی مشخصه‏های مورفولوژیکی آپوپتوزیس را نشان دادند. افزایش میزان مالون دی آلدهید و کاهش ظرفیت آنتی‏اکسیدانتی کل، به طور معنی دار نسبت به گروه لحظه صفر نیز مشاهده شد. کوئرستین نه تنها توانست قابلیت حیات و تعداد نورون‏های حرکتی سالم قطعات نخاع را افزایش دهد، بلکه مشخصه‏های مورفولوژیکی آپوپتوزیس را کاهش داد. همچنین، این آنتی‏اکسیدانت نسبت به گروه کنترل، به‏طور معنی‏داری میزان مالون دی آلدهید را کاهش و قدرت آنتی‏اکسیدانتی کل را افزایش داد. نتیجه‏گیری: استرس اکسیداتیو می تواند یکی از مکانیسم‏های دخیل در آپوپتوزیس نورون‏های حرکتی قطعات کشت شده نخاع باشد و کوئرستین، به‏عنوان یک آنتی‏اکسیدانت قوی، توانست با کاهش پراکسیداسیون لیپیدی و افزایش ظرفیت آنتی‏اکسیدانتی کل، قابلیت حیات قطعات را افزایش و مشخصه‏های مورفولوژیکی آپوپتوزیس را در نخاع به‏تاخیر بیاندازد.

inhibition of apoptosis caused by oxidative stress in motor neurons of cultured spinal cord of adult mice; protective and antioxidant effects of quercetin

aim: organotypic cultures of spinal cord slices from mammalian neonatal and fetal animals are powerful tools for studies of spinal cord injury, neuronal degeneration, and cell death but also motor neuron regeneration. models in which adult slices are used would be very useful. however, adult spinal cord slices are notoriously difficult to maintain in culture and rapidly deteriorate in vitro. degeneration of motor neurons in the spinal cord is a critical phenomenon in spinal cord injuries and certain neurodegenerative diseases such as amyotrophic lateral sclerosis, a neurodegenerative disorder in which motor neurons in the spinal cord and motor cortex are lost. a variety of mechanisms have been proposed as having a role in neuronal apoptosis during spinal cord injury. oxidative stress has been reported as one of the mechanisms involved in the apoptosis of motor neurons in spinal cord injuries and neurodegenerative diseases. this study was conducted to determine whether quercetin, as a potent antioxidant, can delay apoptosis in motor neurons of cultured spinal cords by reducing oxidative stress. material and methods: the thoracic regions of the spinal cord from adult nmri mice were sliced using a tissue chopper and divided into three groups: 1) 0-hour, 2) control group, and 3) group treated with quercetin (100 µm). spinal cord slices in the 2 and 3 groups were incubated for 6 hours at 37°c in a co2 incubator. the viability of the spinal cord slices was measured using mtt (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) assay. the morphological features of apoptosis and the number of motor neurons were examined using hoechst and propidium iodide staining. the malondialdehyde was measured to determine lipid peroxidation while the frap (ferric reducing antioxidant power) was assessed to evaluate total antioxidant capacity in fresh and cultured spinal cord slices. results were expressed as mean±sd. one-way analysis of variance (anova) followed by tucky’s test was used to assess the statistical significances of the data. in all cases, a statistical probability of p<0.05 was considered significant. results: after 6 hours (control group) in culture, the viability of the spinal cord slices, the neuron diameter, and the number of healthy motor neurons significantly decreased compared to the 0-hour group. also, motor neurons showed the morphological features of apoptosis including cell shrinkage, nuclear and chromatin condensation in the control group. a significant increase in the amount of malondialdehyde and a significant decrease in the total antioxidant capacity was also observed compared with the 0-hour group. after 6 hours, quercetin not only increased the viability and the number of healthy motor neurons in the cultured slices but also reduced the morphological features of apoptosis in the motor neurons compared with the control group. in addition, quercetin significantly reduced the amount of malondialdehyde and increased the total antioxidant power in slices cultured for 6 hours.conclusion: oxidative stress might be considered as one of the mechanisms involved in the apoptosis of motor neurons in cultured spinal cord slices and quercetin, as a potent antioxidant, was able to increase the viability of the cultured spinal cord slices and delay the morphological features of apoptosis in the motor neurons through reducing lipid peroxidation and increasing the total antioxidant capacity.