J Pharm Pharmacogn Res 10(2): 328-337, 2022.

DOI: https://doi.org/10.56499/jppres21.1211_10.2.328

Original Article

Effect of Nigella sativa L. extract on improving memory function through reducing GSK3β activation and Aβ42/40 ratio

[Efecto del extracto de Nigella sativa L. en la mejora de la función de la memoria mediante la reducción de la activación de GSK3β y la relación Aβ42/40]

Kusuma Andriana^1,2, Nurdiana³, Wisnu Barlianto^4,7, I Wayan Arsana Wiyasa^5,7, Masruroh Rahayu^6,7

¹Department of Obstetrics and Gynecology, Faculty of Medicine, University of Muhammadiyah Malang, Indonesia.

²Doctoral Program of Medical Science, Faculty of Medicine, Universitas Brawijaya Malang, Indonesia.

³Department of Pharmacology, Faculty of Medicine, Universitas Brawijaya Malang, Indonesia.

⁴Department of Pediatrics, Faculty of Medicine, Universitas Brawijaya Malang, Indonesia.

⁵Department of Obstetrics and Gynecology, Faculty of Medicine, Universitas Brawijaya Malang, Indonesia.

⁶Department of Neurology, Faculty of Medicine, Universitas Brawijaya Malang, Indonesia.

⁷Physician, Saiful Anwar General Hospital, Malang, East Java, Indonesia.

*E-mail: kusuma@umm.ac.id

Abstract

Context: Alzheimer’s disease (AD) is one of the biggest causes of public health problems today, especially in older, where women have a greater risk of developing AD than men. However, the current AD therapy has not been satisfactory. Nigella sativa(NS) has bioactive compounds of flavonoid compounds and estrogenic effects that could be alternative medicine.

Aims: To evaluate an extract of N. sativa on improving memory function through reducing GSK3β activation and Aβ42/40 ratio in a model of AD in rats.

Methods: This research was an experimental study with the post-test-only group design using 24 Wistar rats divided into eight groups. Conjugated equine estrogen (CEE) 0.018-0.0036 mg/day and NS 100, 200, and 400 mg/kg BW were administered orally two weeks before intraperitoneal AlCl₃ induction, then continued for up to 8 weeks. In the last five days of the study, the Morris water maze memory test was performed to analyze the expression of amyloid β (Ab), neurofibrillary tangles (NFT), glycogen synthase kinase 3β (GSK3β), and Aβ42/40 ratio.

Results: There were significant differences in the memory test (p = 0.000), the expression Aβ40 (p = 0.000), Aβ42 (p = 0.000), NFT (p = 0.000) and GSK3β levels (p = 0.000). The lowest expression of Aβ40 in the NS100 group, Aβ42 in the NS400, NFT in the CEE group, and GSK3β levels in the NS100 group. Administration of NS increased the plasma ratio of Ab42/40 with the highest mean in the CEE group (p = 0.001).

Conclusions: The administration of NS extract affected improving memory function by decreasing the expression of Aβ, NFT, GSK3β in ovariectomized Wistar rats supplemented with AlCl₃.

Keywords: Alzheimer’s disease; amyloid-beta; glycogen synthase kinase 3β; neurofibrillary tangles; Nigella sativa.

Resumen

Contexto: La enfermedad de Alzheimer (EA) es una de las mayores causas de problemas de salud pública en la actualidad, especialmente en las personas mayores, donde las mujeres tienen un mayor riesgo de desarrollar EA que los hombres. Sin embargo, la terapia actual contra la EA no ha sido satisfactoria. Nigella sativa (NS) tiene compuestos bioactivos de compuestos flavonoides y efectos estrogénicos que podrían ser una medicina alternativa.

Objetivos: Evaluar un extracto de N. sativa sobre la mejora de la función de la memoria mediante la reducción de la activación de GSK3β y la relación Aβ42/40 en un modelo de EA en ratas.

Métodos: Se realizó un estudio experimental con el diseño utilizando 24 ratas Wistar divididas en ocho grupos. Se administraron por vía oral estrógeno equino conjugado (CEE) 0,018-0,0036 mg/día y NS 100, 200 y 400 mg kg de peso corporal dos semanas antes de la inducción intraperitoneal de AlCl₃, y luego continuaron hasta 8 semanas. En los últimos cinco días del estudio, se realizó la prueba de memoria del laberinto de agua de Morris para analizar la expresión de β amiloide (Ab), ovillos neurofibrilares (NFT), glucógeno sintasa cinasa 3β (GSK3β) y la relación Aβ42/40.

Resultados: Hubo diferencias significativas en la prueba de memoria (p = 0,000), la expresión Aβ40 (p = 0,000), Aβ42 (valor p = 0,000), NFT (p = 0,000) y los niveles de GSK3β (p = 0,000). La expresión más baja de Aβ40 en el grupo NS100, Aβ42 en el NS400, NFT en el grupo CEE y niveles de GSK3β en el grupo NS100. La administración de NS aumentó la proporción plasmática de Ab42/40 con la media más alta en el grupo de CEE (p = 0,001).

Conclusiones: La administración de extracto de NS afectó la mejora de la función de la memoria al disminuir la expresión de Aβ, NFT, GSK3β en ratas Wistar ovariectomizadas suplementadas con AlCl₃.

Palabras Clave: enfermedad de Alzheimer; beta amiloide; glucógeno sintasa cinasa 3β; ovillos neurofibrilares; Nigella sativa.

Citation Format: Andriana K, Nurdiana, Barlianto W, Wiyasa IWA, Rahayu M (2022) Effect of Nigella sativa L. extract on improving memory function through reducing GSK3β activation and Aβ42/40 ratio. J Pharm Pharmacogn Res 10(2): 328–337. https://doi.org/10.56499/jppres21.1211_10.2.328

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