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Proteomic alterations in the cerebellum and hippocampus in an Alzheimer’s disease mouse model: Alleviating effect of palmatine - 13/01/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2022.114111 
Irem Kiris a, Wirginia Kukula-Koch b, Merve Karayel-Basar a, Busra Gurel c, Julide Coskun d, Ahmet Tarik Baykal e,
a Department of Biochemistry and Molecular Biology, Institute of Health Sciences, Acibadem Mehmet Ali Aydinlar University, Istanbul, Turkey 
b Department of Pharmacognosy with Medicinal Plants Garden, Medical University of Lublin, Lublin, Poland 
c Sabanci University Nanotechnology Research and Application Center, SUNUM, Istanbul, Turkey 
d Acibadem Labmed Clinical Laboratories, Istanbul, Turkey 
e Department of Medical Biochemistry, Faculty of Medicine, Acibadem Mehmet Ali Aydinlar University, Istanbul, Turkey 

Correspondence to: Acibadem Mehmet Ali Aydinlar University, Department of Medical Biochemistry, School of Medicine, Icerenkoy Mah. No: 32, Kayisdagi Cad., 34752 Ataşehir, Istanbul, Turkey.Acibadem Mehmet Ali Aydinlar University, Department of Medical Biochemistry, School of MedicineIcerenkoy Mah. No: 32, Kayisdagi CadAtaşehirIstanbul34752Turkey

Abstract

Alzheimer’s disease (AD) is one of the most prevalent diseases that lead to memory deficiencies, severe behavioral abnormalities, and ultimately death. The need for more appropriate treatment of AD continues, and remains a sought-after goal. Previous studies showed palmatine (PAL), an isoquinoline alkaloid, might have the potential for combating AD because of its in vitro and in vivo activities. In this study, we aimed to assess PAL’s therapeutic potential and gain insights into the working mechanism on protein level in the AD mouse model brain, for the first time. To this end, PAL was administered to 12-month-old 5xFAD mice at two doses after its successful isolation from the Siberian barberry shrub. PAL (10 mg/kg) showed statistically significant improvement in the memory and learning phase on the Morris water maze test. The PAL’s ability to pass through the blood-brain barrier was verified via Multiple Reaction Monitoring (MRM). Label-free proteomics analysis revealed PAL administration led to changes most prominently in the cerebellum, followed by the hippocampus, but none in the cortex. Most of the differentially expressed proteins in PAL compared to the 5xFAD control group (ALZ) were the opposite of those in ALZ in comparison to healthy Alzheimer’s littermates (ALM) group. HS105, HS12A, and RL12 were detected as hub proteins in the cerebellum. Collectively, here we present PAL as a potential therapeutic candidate owing to its alleviating effect in 5xFAD mice on not only cognitive impairment but also proteomes in the cerebellum and hippocampus.

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Graphical abstract




ga1

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Highlights

Palmatine improves learning and memory in Alzheimer’s disease mouse model.
Palmatine can pass through blood-brain barrier.
Palmatine helps for restoration of cerebellar and hippocampal proteomes.
HS105, HS12A, and RL12 are the top 3 hub proteins in the cerebellum.

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Keywords : Alzheimer's Disease, 5xFAD, Palmatine, Neurodegeneration, Label-free Proteomics

Abbreviations : DEP, AD, PAL, ALM


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