Investigation of Anxiolytic Effect of Cashew (Anacardium Occidentale) Plant Extracts on Brain Tissues with Bioinformatics-Based Lipidome Analysis: Zebrafish Modeling

Abstract

Aim: In this study, the mechanism of the anxiolytic effect of the methanol extract of the cashew plant on anxiety induced by predator stress in zebrafish will be investigated at the molecular level in brain tissue. In this study, it is aimed to show the anxiolytic effects of cashew methanol extract in a zebrafish model and to explain these effects at the molecular level by lipidomics analyses. Material and Method: 18 fish exposed to predator stress were divided into 3 groups for use in the experiment. Each of these groups was given the pharmaceutical formulation (diazepam), 100 grams of powdered cashew extract prepared by maceration method in 1 liter of pure methanol and finally normal feed was given to the control group. Results: The experimental group treated with cashew extract and the control group treated with diazepam were successfully separated from each other as a result of the experiments performed. The accuracy, sensitivity and specificity of the discrimination analyses performed were proven by other experiments. In the experimental group, the metabolite profile in the brain tissue of zebrafish in the anxiety state showed significant changes. In the study, 64 metabolites showing significant differences were identified. Conclusion: Cashew (Anacardium occidentale) plant was used as the experimental group and diazepam was used as the control group in the zebrafish model, and its anxiolytic effect was proven thanks to the anacardic acid and tryptophan compounds contained in cashew.

Keywords

• Anacardium occidentale
• Anxiety
• Anacardic acid
• Lipidomix
• TOF MS/MS
• Zebrafish

Kaju (Anacardium Occidentale) Bitki Ekstrelerinin Anksiyolitik Etkisinin Biyoinformatik Temelli Geliştirilen Lipidom Analiz ile Beyin Dokularında Araştırılması: Zebra Balığı Modellemesi

Abstract

Amaç: Çalışmada predatör stresi ile zebra balıklarında oluşturulan anksiyete üzerine kaju bitkisinin metanol ekstraktının anksiyolitik etkisinin mekanizması, beyin dokusunda moleküler düzeyde incelenecektir. Bu çalışmada, kaju metanol ekstraktının zebra balığı modelinde anksiyolitik etkilerini göstermek ve bu etkileri lipidomiks analizleri aracılığıyla moleküler düzeyde açıklamak amaçlanmaktadır. Materyal ve Metot: Deneyde kullanılmak üzere predatör strese maruz bırakılan 18 balığı 3 gruba ayrılmıştır. Bu grupların her birine 3 hafta boyunca farmasötik formülasyon (diazepam), 100 gram toz haline getirilmiş kajunun 1 litre saf metanolde maserasyon yöntemiyle hazırlanmış ekstratı ve son olarak kontrol grubuna normal yem verilmiştir. Bulgular: Kaju ekstresi ile tedavi edilen deney grubu ve diazepam ile tedavi edilen kontrol grubu, gerçekleştirilen deneyler sonucunda başarıyla birbirinden ayrılmıştır. Yapılan ayrım analizlerinin doğruluğu, hassasiyeti ve özgüllüğü başka deneylerle kanıtlanmıştır. Deney grubunda, anksiyete durumundaki zebra balıklarının beyin dokusundaki metabolit profili önemli ölçüde değişiklik göstermiştir. Çalışmada, anlamlı farklılık gösteren 64 metabolit tespit edilmiştir. Sonuç: Zebra balığı modelinde deney grubu olarak kaju (Anacardium occidentale) bitkisi, kontrol grubu olarak diazepam kullanılmış olup kajunun içerdiği anakardik asit ve triptofan bileşikleri sayesinde anksiyolitik etkisi ispatlanmıştır.

Keywords

• Anacardium occidentale
• Anksiyete
• Anakardik asit
• Lipidomiks
• TOF MS/MS
• Zebra Balığı

Supporting Institution

Bu çalışma TÜBİTAK 2209 ile karşılanmıştır.

Ethical Statement

Tüm yazarlar adına, sorumlu yazar olarak, bu yazıda tartışılan konu veya materyallerle ilgili olarak herhangi bir maddi veya maddi olmayan çıkarı olan herhangi bir kuruluş veya kuruluşla HİÇBİR bağlantımız veya ilişkimiz olmadığını kabul ve beyan ederim.

References

1. Akinpelu, D. A. (2001). Antimicrobial activity of Anacardium occidentale bark. Fitoterapia, 72(3), 286–287. https://doi.org/10.1016/S036 7-326X(00)00310-5
2. Bandelow, B., Michaelis, S., & Wedekind, D. (2017). Treatment of anxiety disorders. Dialogues in Clinical Neuroscience, 19(2), 93–107. https://doi.org/10.31887/DCNS.2017.19.2/BBANDELOW
3. Baptista, A. B., Sarandy, M. M., Gonçalves, R. V., Novaes, R. D., Gonçalves da Costa, C., Leite, J. P. V., & Peluzio, M. do C. G. (2020). Antioxidant and anti-ınflammatory effects of Anacardium occidentale L. and anacardium microcarpum D. Extracts on the liver of IL-10 knockout mice. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine: ECAM, 2020, 3054521. https://doi.org/10.1155/2020/3054521
4. Baptista, A., Gonçalves, R. V., Bressan, J., & do Carmo Gouveia Pelúzio, M. (2018). Antioxidant and antimicrobial activities of crude extracts and fractions of cashew (Anacardium occidentale L.), Cajui (Anacardium microcarpum), and pequi (Caryocar brasiliense C.): A systematic review. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/3753562
5. Bayir, E., Elgi̇n Cebe, G., Yazar, S., Author, C., & Bayır, E. (2023). Anksiyete ve uyku bozukluklarında kullanılan tıbbi bitkiler. Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dergisi, 47(3), 1084–1100. https://doi.org/10.33483/JFPAU.1270660
6. Dendena, B., & Corsi, S. (2014). Cashew, from seed to market: A review. Agronomy for Sustainable Development, 34(4), 753–772. https://doi.org/10.1007/S13593-014-0240-7/FIGURES/6
7. Hamilton, T. J., Krook, J., Szaszkiewicz, J., & Burggren, W. (2021). Shoaling, boldness, anxiety-like behavior and locomotion in zebrafish (Danio rerio) are altered by acute benzo[a]pyrene exposure. The Science of the Total Environment, 774. https://doi.org/10.1016/J.SCITOTENV.2021.145702
8. Innes, J. K., & Calder, P. C. (2018). Omega-6 fatty acids and inflammation. Prostaglandins, Leukotrienes, and Essential Fatty Acids, 132, 41–48. https://doi.org/10.1016/J.PLEFA.2018.03.004

9. Kankaynar, M., Ceyhun, H. A., Baran, A., Sulukan, E., Yildirim, S., Bolat, İ., Toraman, E., Nadaroglu, H., Arslan, M., & Ceyhun, S. B. (2023). The anxiolytic and circadian regulatory effect of agarwood water extract and its effects on the next generation; zebrafish modelling. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 269, 109621. https://doi.org/10.10 16/J.CBPC.2023.109621
10. Karaarslan, İ., Karaarslan, F., Koca Çalişkan, U., Bilimleri, S., Abdurrahman, Ü., Ankara, Y., Eğitim, O., Hastanesi, A., Sağlığı, R., Abd, H., Gülhane, Ü., Fakültesi, T., Ekoloji, T., Abd, H., Ankara, T., Üniversitesi, D., Fakültesi, E., Abd, F., & Üniversitesi, G. (2024). Sedatif ve anksiyolitik etkili aromaterapötikler: 2011-2023 yılları arası klinik çalışmaların derlemesi: sistematik derleme. Geleneksel ve Tamamlayıcı Tıp Dergisi, 7(1), 100–112. https://doi.org/10.5336/JTRACOM.2023-98324
11. Karasakal, Ö. F. (2021). Bazı antidepresan ilaçların zebra balığı (Danio rerio)’ndaki oksidatif stres parametrelerine olan etkilerinin biyokimyasal ve moleküler yöntemler ile değerlendirilmesi / Evaluation the effects of some antidepressant drugs on oxidative stress parameters with biochemical and molecular methods in zebrafish (Danio rerio) [Marmara Üniversitesi].
12. Konan, N. A., & Bacchi, E. M. (2007). Antiulcerogenic effect and acute toxicity of a hydroethanolic extract from the cashew (Anacardium occidentale L.) leaves. Journal of Ethnopharmacology, 112(2), 237–242. https://doi.org/10.1016/ J.JEP.2007.03.003
13. Lim, T. K. (2010). Medicinal and Non-medicinal Edible Plants. 10, 26–68.
14. Lin, T. K., Zhong, L., & Santiago, J. L. (2017). Anti-inflammatory and skin barrier repair effects of topical application of some plant oils. International Journal of Molecular Sciences, 19(1), 70. https://doi.org/10.3390/IJMS19010070
15. Longo, L. P., & Johnson, B. (2000). Addiction: Part I. Benzodiazepines—side effects, abuse risk and alternatives. American Family Physician, 61(7), 2121–2128.
16. Pir, R., Sulukan, E., Şenol, O., Atakay, M., Baran, A., Kankaynar, M., Yıldız, E., Salih, B., & Ceyhun, S. B. (2024). Co-exposure effect of different colour of LED lights and increasing temperature on zebrafish larvae (Danio rerio): Immunohistochemical, metabolomics, molecular and behaviour approaches. Science of The Total Environment, 951, 175468. https://doi.org/10.1016/ J.SCITOTENV.2024.175468
17. Ranjith, C., Alphonse, W., & Rajaretinam, R. K. (2022). Habituation and behavioural response of confinement-ınduced anxiety conditions in a zebrafish model. Applied Biosciences 2022, Vol. 1, Pages 315-323, 1(3), 315–323. https://doi.org/10.3390/ APPL BIOSCI1030020
18. Razali, N., Razab, R., Junit, S. M., & Aziz, A. A. (2008). Radical scavenging and reducing properties of extracts of cashew shoots (Anacardium occidentale). Food Chemistry, 111(1), 38–44. https://doi.org/10.1016/J.FOODCHEM.2008.03.024
19. Remes, O., Brayne, C., van der Linde, R., & Lafortune, L. (2016). A systematic review of reviews on the prevalence of anxiety disorders in adult populations. Brain and Behavior, 6(7). https://doi.org/10.1002/BRB3.497
20. Siracusa, R., Fusco, R., Peritore, A. F., Cordaro, M., D’amico, R., Genovese, T., Gugliandolo, E., Crupi, R., Smeriglio, A., Mandalari, G., Cuzzocrea, S., Di Paola, R., & Impellizzeri, D. (2020). The Antioxidant and anti-inflammatory properties of Anacardium occidentale l. cashew nuts in a mouse model of colitis. Nutrients, 12(3). https://doi.org/10.3390/NU12030834
21. Togola, I., Kaya, Y., Diarra, N., Abdoulaye Konare, M., Denou, A., & Sanogo, R. (2020). Comparative study of the phytochemistry and antioxidant activity of Anacardium occidentale (L.) leaf and stem bark extracts. Journal of Diseases and Medicinal Plants, 6(3), 72. https://doi.org/10.11648/J.JDMP.20200603.13