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Chaihu-Shugan-San and absorbed meranzin hydrate induce anti-atherosclerosis and behavioral improvements in high-fat diet ApoE-/- mice via anti-inflammatory and BDNF-TrkB pathway - 09/06/19

Doi : 10.1016/j.biopha.2019.108893 
Lan Li a, Ai-Ling Yu a, Zheng-Li Wang a, Ken Chen a, Wan Zheng a, Jun-Jie Zhou a, Qi Xie a, Hong-Bin Yan a, Ping Ren a, b, , Xi Huang a,
a Institute of TCM-Related Comorbid Depression, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing, 210023, Jiangsu Province, China 
b Department of Geriatrics, Jiangsu Province Hospital of TCM, Nanjing, 210029, China 

Corresponding authors at: Institute of TCM-related comorbid depression, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing, 210023, Jiangsu Province, China.Institute of TCM-relatedcomorbid depressionNanjing University of Chinese MedicineNanjingJiangsu Province210023China

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Graphical abstract

High fat diet fed (HFD-fed) ApoE−/− mice showed significant depressive-like behavioral and atherosclerotic changes like the increased of TC, TG, LDL-c and plaque area. In addition, the expressions of BDNF and TrkB in both hippocampus and cardiovascular system were decreased, while the proinflammatory factors were increased. Chaihu-Shugan-San (CSS) and its absorbed active component meranzin hydrate (MH) induced anti-atherosclerosis and antidepressant effects via regulating the proinflammatory factors and BDNF-TrkB signal pathway.




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Highlights

ApoE−/− mice showed depressive-like behavior changes in atherosclerosis development.
Inflammation and BDNF are related to comorbidity of atherosclerosis and depression.
Chaihu-Shugan-San exerted anti-atherosclerosis and antidepressant effects.
Absorbed component meranzin hydrate exerted similar effects to Chaihu-Shugan-San.
Chaihu-Shugan-San and meranzin hydrate activated BDNF-TrkB signaling.

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Abstract

The comorbidity of coronary heart disease (CHD) and depression in patients is extremely prevalent, with a rate from 20 to 50%, while depression-like behaviors exist in a larger percentage of patients. Therefore, the study of comorbidities is particularly urgent. Chaihu-Shugan-San (CSS), a classical traditional Chinese medicine formula, has been used to treat CHD with depression for hundreds of years. However, the mechanism of its action on comorbidities remains unclear. Here, we focused on the behavioral changes in ApoE−/− mice fed a high-fat diet (HFD) and elucidated the mechanism of CSS and its main absorbed component, meranzin hydrate (MH), as an anti-atherosclerosis and anti-depression agent. In the present study, mice were fed an HFD for 16 weeks and were intragastrically administered high and low doses of CSS and MH. Depressive-like behaviors were evaluated by the sucrose preference test, the open-field test, the light-dark test and the tail-suspension test, after which atherosclerotic plaques, plasma lipids, inflammatory cytokine levels and the expression of BDNF/TrkB were measured. We demonstrated that the atherosclerosis model group exhibited significant depressant behaviors. Moreover, CSS inhibited depressive-like behavioral changes, reduced atherosclerotic plaque areas, plasma total cholesterol, triglycerides, LDL-cholesterol levels and inflammatory cytokines including TNF-α, IL-1β, and IL-6 in plasma and hippocampi, increased the protein and mRNA expression of BDNF and TrkB in the aorta and the hippocampus. Interestingly, MH, the main component in CSS that is absorbed in the plasma and hippocampus, exerted effects similar to those of CSS. In addition, MH increased the protein and mRNA expression of BDNF and TrkB in human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) induced by LPS. Collectively, these results suggest that MH represents the CSS decoction, induces anti-atherosclerosis effects and improves depression-like behaviors in HFD-fed ApoE−/− mice. Moreover, the regulation of proinflammatory factors and BDNF-TrkB signaling are possibly involved in this process. Our findings indicate that MH is a potential phytochemical compound for the prevention of the comorbidity of atherosclerosis and depression.

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Keywords : Chaihu-Shugan-San, Meranzin hydrate, Atherosclerosis, Depressive-behavior, Inflammatory, BDNF


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