ผลและกลไกการทำงานของกรดโอคาดาอิกต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างบริเวณไซแนปส์ของเซลล์ประสาทฮิปโปแคมปัส

Abstract

จากงานวิจัยก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่ากรดโอคาดาอิกมีผลต่อการแสดงออกของ synaptic protein ในเซลล์ประสาทเพาะเลี้ยงฮิปโปแคมปัสแต่อย่างไรก็ตามกลไกการทำงานของกรดโอคาดาอิกก็ยังไม่ทราบอย่างแน่ชัด ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงได้ทำการศึกษากลไกการทำงานของกรดโอคาดาอิกในเซลล์ประสาทเพาะเลี้ยงฮิปโปแคมปัสต่อการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของ synaptic protein โดยทำการบ่มเซลล์เพาะเลี้ยงด้วยกรดโอคาดาอิกที่ความเข้มข้น 0.1 uM เป็นเวลา 0-96 ชั่วโมง จากนั้นทำการทดสอบค่าการมีชีวิตของเซลล์ด้วยวิธี MTT assay ทดสอบการแสดงออกของยีน Rho, Rho-associated protein kinase (ROCK), postsynaptic density-95 (PSD-95), และ activity-regulated cytoskeleton-associated protein (Arc) ด้วยวิธี Real-time polymerase chain reaction ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ากรดโอคาดาอิกที่ความเข้มข้นต่า (0.1 uM) มีผลลดอัตราการมีชีวิตของเซลล์เพาะเลี้ยงหลังจากถูกบ่มเป็นเวลา 72 และ 96 ชั่วโมง และมีผลยับยั้งการแสดงออกของ synaptic genes ทั้ง 2 ชนิด คือ PSD-95 ที่เวลา 72 และ 96 ชั่วโมง และ Arc ที่เวลา 96 ชั่วโมง ตามลำดับ เมื่อทาการทดลองโดยให้กรดโอคาดาอิกร่วมกับตัวยับยั้งการทำงานของ Rho-associated kinases (Y27632) ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ากรดโอคาดาอิกไม่สามารถยับยั้งการแสดงออกของยีน Arc และ PSD-95 ได้ โดยที่ตัวยับยั้งดังกล่าวไม่มีผลต่อการแสดงออกของยีนทั้งสอง อีกทั้งกรดโอคาดาอิกก็ไม่มีผลต่อการแสดงออกของยีน Rho และ ROCK อีกด้วย ผลการทดลองครั้งนี้สามารถสรุปได้ว่ากรดโอคาดาอิกมีผลยับยั้งการแสดงออกของ synaptic genes ทั้ง Arc และ PSD-59 โดยผ่านการกระตุ้นการทางานของ Rho-associated protein kinase แบบไม่มีผลต่อปริมาณยีนรวมภายในเซลล์ประสาทเพาะเลี้ยงฮิปโปแคมปัส บ่งชี้ว่ากรดโอคาดาอิกกระตุ้น ROCK แบบ non-genomic pathway จากผลการทดลองครั้งนี้สามารถสรุปได้ว่าการได้รับกรดโอคาดาอิกเข้าสู่สมองเป็นเวลานานมีผลกระทบต่อการกระบวนการ synaptic plasticity และอาจจะมีผลต่อการสร้างความจำ โดยมีกลไกการทำงานแบบขึ้นกับ Rho/ROCK pathway Previous study showed that okadaic acid affected to the expression of synaptic protein on hippocampal neuronal culture. However, the signaling mechanism of OA on the synaptic protein expression is still unknown. Therefore, the present study aims to demonstrate the signaling mechanism of OA on the expression of synaptic gene by incubation of hippocampal neuron with 0.1 uM OA for 0-96 hours. Then, the cell viability was demonstrated by using MTT assay. To demonstrate the expression of genes including Rho, Rho-associated protein kinase (ROCK), postsynaptic density-95 (PSD-95), and activity-regulated cytoskeleton-associated protein (Arc) by real-time polymerase chain reaction. The result shows that low concentration of OA (0.1 uM) decreases percent cell viability of OA-treated hippocampal neuron for 72 and 96 hours. Moreover, OA significantly decrease arc and PSD-95 genes for 96 and 72 and 96, respectively. In singling mechanism study, OA treated cell were combined with specific inhibitor of Rho-associated kinases (Y27632). The result shows that OA fails to inhibit the expression of Arc and PSD-95 genes in present of Rock inhibitor, which inhibitor alone has no effect on 2 genes expressions. Total Arc and PSD-95 mRNA were not change in OA-treated cell. This study suggested that OA inhibit the expression of Arc and PSD-95 via the activation of Rho-associated kinases in non-genomic dependent pathway. This finding showed that prolong OA exposure to hippocampal neuron affect on synaptic plasticity and may be on the memory function via Rho/ROCK dependent pathway.