The potential effects of roflumilast and thymoquinone on cuprizone-induced neuronal demyelination in mice /
التأثيرات الممكنة لروفلوميلاست و ثايموكينون في نموذج الفأر منقوص ميالين الاعصاب المحدث بكوبريزون.
by Israa Sameh Amin Nouhy ; Supervision Prof. Dr. Hala Fahmy Zaki, Prof. Dr. Osama Ahmed Badary, Dr. Ahmed Seifeldin Kamel.
- 79 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.
Bibliography: pages 79-95.
Multiple sclerosis (MS) is an immune mediated central nervous system (CNS) demyelinating disorder, that is characterized by a wide range of symptoms, such as fatigue, pain, spasm, emotional changes, motor deficits and cognitive disorders. MS is exacerbated by microglia throughout the production of pro-inflammatory cytokines and reactive oxygen species (ROS). Since phosphodiesterase-4 (PDE-4) is linked to microglial chemotaxis, PDE-4 inhibitors such as Roflumilast (ROFL) and Thymoquinone (TQ) are suggested to have a neuroprotective effect referred to their anti-inflammatory and antioxidant potentials. Also, both drugs attenuate ERK1/2 pathway thus improves inflammation. However, these neuroprotective data lack clear studies about the impact of ROFL and TQ on MS hallmarks. This study will assess the neuroprotective effects of ROFL and TQ in this aspect as well as their effect on microglial polarization. Also, it will investigate the possible mechanisms and pathways for the ROFL and TQ remyelinating effect. Mice received diet containing 0.7 % (w/w) cuprizone (CPZ) for 7 days, followed by 5 weeks on 0.2 % cuprizone as MS induction. Starting from week 5, treated groups received either ROFL (5mg/kg/ day, p.o) or TQ (20 mg/kg/ day, p.o) for 15 days. It was found that both ROFL and TQ improved the motor abnormalities that were shown by the cuprizone group where ROFL improved total distance travelled, mean speed and immobility time in open field test and latency period on rotarod, while TQ improved total distance travelled and mean speed in the open field test and latency period on rotarod. Also, both drugs improved neuroinflammation, oxidative stress and demyelination evidenced by downregulated ERK1/2, NF-κB, TNF, caspase-3 and MDA and replenished levels of reduced glutathione, Proteolipid protein (plp), myelin associated glycoprotein (MAG) and myelin basic protein (MBP) compared to the CPZ group. Besides, remyelination was also shown by luxol fast blue stain. Interestingly ROFL and TQ helped in switching microglia from pro inflammatory M1 to anti-inflammatory M2 phenotypes proved by immunohistochemistry, where CD 163 levels were increased upon treatment in contrast to CD 83, answering the question of whether PDE4 inhibition leads to demyelination and M1 polarization, or it promotes remyelination and M2 polarization in MS. Conclusively, ROFL and TQ have a protective role against neuroinflammation and demyelination in cuprizone MS model, also they have a positive impact on the main MS hallmarks: demyelination , microglial activation and apoptosis. These findings highlight the therapeutic potentials of ROFL and TQ as multiple sclerosis treatment. : التصلب المتعدد (MS) هو اضطراب مزيل للميالين في الجهاز العصبي المركزي بوساطة الجهاز المناعي (CNS)، ويتميز بمجموعة واسعة من الأعراض، مثل التعب والألم والتشنج والتغيرات العاطفية والعجز الحركي والاضطرابات الإدراكية. يُقترح أن يكون لعقاري روفلوميلاست (ROFL) وثيموكينون (TQ) تأثير وقائي عصبي بسبب إمكاناتهما المضادة للالتهابات ومضادات الأكسدة. كما أن كلا الدواءين يخفف من مسار ERK1/2 وبالتالي يحسن الالتهاب. ومع ذلك، تفتقر هذه البيانات الواقية للأعصاب إلى دراسات واضحة حول تأثير عقاري ROFL وTQ على السمات المميزة للتصلب المتعدد. الهدف: تهدف هذه الدراسة إلى تقييم الآثار الوقائية العصبية لـروفلوميلاست ROFL وثايموكينون TQ، بالإضافة إلى تأثيرهما على استقطاب الخلايا الدبقية الصغيرة. كما ستبحث في الآليات والمسارات المحتملة لتأثير ROFL وTQ في إعادة تكوين الميالين الطرق: تلقت الفئران حمية تحتوي على 0.7٪ (وزن/وزن) من الكوبريزون (CPZ) لمدة 7 أيام، تليها 5 أسابيع من الكوبريزون بنسبة 0.2٪ كحافز لمرض التصلب المتعدد. ابتداءً من الأسبوع الخامس، تلقت المجموعات المعالجة إما روفلوميلاست ROFL (5 مجم/كجم/يوم، عن طريق الفم) أو ثايموكينون TQ (20 مجم/كجم/يوم، عن طريق الفم) لمدة 15 يومًا. ثم أجريت فحوصات سلوكية وكيميائية حيوية ونسيجية. النتائج: قد وجد أن كلا من ROFL وTQ حسّنا من المشكلات الحركية التي ظهرت في مجموعة الكوبريزون، حيث حسّن ROFL المسافة الإجمالية المقطوعة، والسرعة المتوسطة، ووقت عدم الحركة، وفترة الكمون على جهاز الروتارود من خلال اختبارات الحقل المفتوح والروتارود، بينما حسّن TQ المسافة الإجمالية المقطوعة، والسرعة المتوسطة، وفترة الكمون على جهاز الروتارود. كما حسّن كلا الدواءين الالتهاب العصبي والإجهاد التأكسدي وإزالة الميالين، كما يتضح من انخفاض مستويات ERK1/2 و NF-κB و TNF و caspase-3 و MDA، وتحسين مستويات الجلوتاثيون المختزل والبروتين البروتوليبيد (plp) والبروتين السكري المرتبط بالميالين (MAG) والبروتين الأساسي للميالين (MBP) مقارنة بمجموعة CPZ. كما ظهرت إعادة الميالين من خلال صبغة لوكسول الزرقاء Luxol Fast Blue stain. ساعد ROFL وTQ في تحويل الخلايا الدبقية الصغيرة من النمط M1 المؤيد للالتهاب إلى النمط M2 المضاد للالتهاب.