Samanburðarrannsókn á eiginleikum og verkunarháttum gegn öldrun: Resveratrol og kaloríutakmörkun

ÁSTANDUR

Resveratrol og kaloríutakmörkun (CR) eru öflugir meðferðarúrræði fyrirgegn öldrun. Hér, samanburðaráhrif þeirra álanglífstengd genþagnarupplýsingastillir (SIRT1) var metinn in vitro og in vivo. IMR-90 frumur meðhöndlaðar með 2,2'-azóbis (2-amidinopropane) díhýdróklóríði (AAPH) voru notaðar til að koma á frumuöldrunarlíkani og rottur meðhöndlaðar með D-galaktósa (D-gal) voru notaðar sem anöldrunardýralíkan. Resveratrol og CR sýndu svipaðstarfsemi gegn öldrun, sést afhamla öldrun og frumudauða og endurheimta vitræna skerðingu og oxunarskemmdir. Þar að auki gætu þeiruppstilla telomerasa(TE) starfsemi,auka tjáningu SIRT1, forkhead box 3a (Foxo3a), virkur eftirlitsmaður SIRT1 (AROS) og Hu mótefnavaka R (HuR), en minnkar p53 og eytt í brjóstakrabbameini 1 (DBC1) stigum. Hins vegar sýndu 10 μM resveratrol in vitro og stórskammtahópurinn in vivotiltölulega sterkari virkni gegn öldrun og örvandi SIRT1 stigum en CR. Að lokum, resveratrol og CR sýndu svipaðstarfsemi gegn öldruná SIRT1 merkjum,sem gefur til kynna möguleika resveratrols sem CR hermir.

Smelltu hér til að vita Cistanche jurtameðferð gegn öldrun

KYNNING

Umbætur í heilbrigðisþjónustu hafa stuðlað að auknum lífslíkum manna á undanförnum áratugum og öldruðum fjölgar því verulega. Því miður þýðir þetta enn vaxandi tímabil heilsubrests eða fötlunar. Eins og er eru margvíslegir öldrunartengdir sjúkdómar að koma fram sem mesta heilsuógnin í flestum þróuðum löndum. Þrátt fyrir að það sé ekki enn hægt að breyta erfðafræðilegum bakgrunni okkar, eru ýmsar aðferðir gegn öldrun nú framundan sem heilbrigðir lífshættir og meðferðarúrræði, sem miða að því að draga úr tíðni áhættuþátta heilsubrests [1].

CR, minnkuð kaloríainntaka án næringarskorts, er ein öflugasta inngripin sem eykur líftíma líkanlífvera frá ger til prímata [2]. Það gæti verndað gegn versnun líffræðilegrar starfsemi, dregið úr tíðni og seinkað upphafi margra aldurstengdra sjúkdóma. Verkunarhátturinn sem CR lengir líftíma felur í sér vaxtarskerðingu, minnkun líkamsfitu, seinkun á taugainnkirtla eða ónæmisfræðilegum breytingum, aukningu á DNA viðgerðargetu, breytt genatjáning, aukin frumudauði, minnkun líkamshita og bæling á efnaskiptahraða, og batnandi oxunarefni. streita [3]. Öldrunaráhrif CR hafa verið sterk tengd auknu magni og virkjun meðlima sirtuin fjölskyldunnar og einnig tengd öðrum sameindaboðaleiðum, þar á meðal peroxisome proliferator-activated receptor G coactivator- 1 (PGC{{) 6}}), adenósín mónófosfat-virkjaður prótein kínasa (AMPK), insúlín/insúlín vaxtarþáttur -1 og markmið rapamýsíns [1, 4]. Hins vegar myndu flestir ekki fara eftir svo ströngu mataræði, sérstaklega til lengri tíma litið. Þess vegna miða nýlegar rannsóknir í auknum mæli að því að ákvarða hagkvæmni og virkni náttúrulegra og/eða lyfjafræðilegra CR herma sameinda/meðferða án þess að draga úr fæðuneyslu [5].

Resveratrol er plöntupólýfenól sem almennt er að finna í ýmsum plöntum, þar á meðal húð af vínberjum, berjum og hnetum. Athyglisvert er að innleiðing resveratrols í fæðubótarefni eða matvæli getur verið öflugur meðferðarvalkostur til að berjast gegn öldrun, og nokkrar skýrslur benda til þess að resveratrol meðferð hafi jákvæð áhrif svipuð og CR [6], sem bendir til möguleika resveratrols sem CR hermir. [4]. Nýlega hefur verið sýnt fram á að resveratrol lengir líftímann með því að auka verulega SIRT1 virkni, sem leiðir til aukningar á SIRT1 sækni fyrir bæði NAD plús og asetýlerað hvarfefni [7, 8], sem er einnig ábyrgt fyrir langlífi af völdum CR. Þrátt fyrir að resveratrol og CR hafi verið mikið rannsökuð fyrir hugsanlegan heilsufarslegan ávinning, er lítið vitað um samanburðaráhrif þeirra. Í þessari rannsókn bárum við saman öldrunaráhrif resveratrols og CR in vivo og in vitro með því að greina SIRT1 feril.

NIÐURSTÖÐUR

Resveratrol og CR minnkuðu öldrunartengda -galaktósíðasa (SA -gal) litun í AAPH-meðhöndluðum IMR-90 frumum

Með því að nýta AAPH-framkallaða öldrunarlíkan af IMR-90 frumum, prófuðum við hugsanleg áhrif á SA- -gal litun. Eins og sést á mynd 1 sýndu AAPH-meðhöndlaðar frumur víðari og sterkari jákvæða litun en í samanburðarfrumum, og jákvæð litun í samanburðarfrumum var tiltölulega af skornum skammti. Resveratrol (5 μM, 10 μM og 20 μM) eða CR meðferð reyndist veita verulega vernd við AAPH-framkallaða öldrun. Þar að auki, ef borin voru saman áhrif resveratrols og CR, sýndu frumur sem voru meðhöndlaðar með 10 μM resveratrol hlutfallslega sjaldnar SA{10}}Gal jákvæða litun en CR meðferð. Þannig bentu þessar niðurstöður til þess að 10 μM resveratrol hamlaði á skilvirkari hátt AAPH-framkallaða öldrun en CR.

Skanna rafeindasmásjárgreining á IMR- 90 frumum

Skönnun rafeindasmásjár gaf nokkrar nýjar upplýsingar um uppbyggingu AAPH-meðhöndlaðra frumna (Mynd 2). Venjulegt IMR-90 birtist sem fulldreifðar frumur með dæmigerða fusiforma lögun. Flestar frumurnar innihéldu tvö mjókkandi ferli og sýndu fáar blöðrur. AAPH-meðhöndlaðar frumur sýndu stækkaða og fletjaða formgerð með fjölmörgum blöðrum. Að öðru leyti sýndi rafeindasmásjárskoðun á IMR-90 sýnum sem voru meðhöndluð með resveratrol eða CR eftir AAPH gjöf skýrt til kynna að þó að hægt væri að greina nokkrar bleblur, hélst eðlilegt fusiform lögun almennt ásamt fullri dreifingu.

Resveratrol og CR minnkuðu frumudauða í AAPH-meðhöndluðum IMR-90 frumum

Fosfatidýlserín á yfirborði frumna, talið aðalsmerki frumudauða í upphafi fasa, var ákvarðað með PI/Annexin V litunarprófi (mynd 3). Apoptotic frumurnar samanstanda af bæði snemmbúnum apoptotic frumum litaðar með Annexin-V-FITC og seint apoptotic eða drepandi frumum litaðar með Annexin-V-FITC og PI. Þýði apoptotic frumna var að aukast marktækt í AAPH hópnum (34,54 prósent), samanborið við neikvæða hópinn (7,32 prósent). Þar sem resveratrol (5 μM, 10 μM og 20 μM) eða CR meðferð reyndist draga úr frumudauða í AAPH-örvuðum IMR-90 frumum. Að auki minnkaði 10 μM resveratrol meðferð (11,58 prósent) á skilvirkari hátt AAPH-framkallaða frumudauða en CR meðferð (16,78 prósent).

Breyting á almennu útliti og líkamsþyngd

Í öllu tilraunaferlinu fengu öldrunarlíkanrotturnar D-gal í skammtinum 200 mg/kg á hverjum degi og almennt útlit kom fram. Í samanburði við venjulegar samanburðarrottur urðu rotturnar í D-gal líkanhópnum smám saman sinnulausar, sljóar og svöruðu hægt; hárið á módelhópnum missti smám saman mýkt og varð stökkt; húðin varð þunn, óteygin og lafði smátt og smátt. Hins vegar sýndi samtímis meðferð með resveratrol eða CR með D-gal hjá rottum breytingum hér að ofan, samanborið við D-gal hópinn. Enginn munur var á líkamsþyngd milli tilraunahópa innan meðferðartímabilsins, nema CR hópur með nánast enga þyngdaraukningu meðan á tilrauninni stóð (Mynd 4).

Resveratrol og CR bættu staðbundið nám og minni SD rotta

Við metum staðbundið nám og minnisgetu rottanna með því að framkvæma Morris vatnsvölundarprófið. Eins og sést á mynd 5 gátu allir fimm hóparnir lært verkefnið með góðum árangri, eins og sést af smám saman minnkaðri flóttatíð og auknum sundhraða í 4 daga leiðsögufasa. Greind með tvíhliða ANOVA aðferðinni, kom fram marktækur munur bæði á meðaltíma flóttatíma og sundhraða milli æfingadaga (F(3,138)=41.660, P < 0. 01; F(3,138)=10.013, P < 0.01, í sömu röð) og á milli meðferða (F(4,46) )=36.762, P < {{40}}.01; F(4,46)=20.102, P < 0,01, í sömu röð) en engin víxlverkun milli þáttanna dags og meðferðar (F(12,138)=0.846, P > 0.05; F(12.138)=1.084, P > 0,05, í sömu röð). Töfin á flótta í D-gal hópnum var áberandi lengri en í samanburðarhópnum (P < 0,01) (Post-hoc greining, mynd 5A). Á sama tíma sýndu rotturnar í resveratrol plús D-gal hópnum eða CR plús D-gal hópnum viðsnúning á fyrrnefndum breytingum á flóttatíma samanborið við D-gal hópinn (P < 0,01) (Mynd 5A), og styttu sérstaklega flóttann. leynd á svipuðum slóðum hjá samanburðarhópnum. Svipaðar niðurstöður fengust fyrir sundhraða rotta (Mynd 5B), og rottur í resveratrol plús D-gal hópnum og CR plús D-gal hópnum sýndu ótrúlega aukningu á sundhraðanum samanborið við D-gal hópinn (P < 0,01) ). Hins vegar sýndu rottur í stórum skömmtum af resveratrol plús D-gal hópnum tiltölulega lengri flóttatíma og minni sundhraða samanborið við CR plús D-gal hópinn.

Mynd 1: Resveratrol og kaloríutakmörkun dregur úr SA- -gal litun í AAPH-meðhöndluðum IMR-90 frumum. AAPH-framkallaðar IMR- 90 frumur voru meðhöndlaðar með kaloríutakmörkun (CR) eða resveratrol (RES) við tilgreindan styrk í 2 daga. Stækkunin var 20×.

Mynd 2: Skanna rafeindasmásjárgreining á IMR-90 frumum. AAPH-framkallaðar IMR-90 frumur voru meðhöndlaðar með kaloríutakmörkun (CR) eða resveratrol (RES) við tilgreindan styrk í 2 daga. Stækkunin var 6000×.

Mynd 3: Resveratrol (RES) og kaloríutakmörkun (CR) minnkuðu frumudauða í AAPH-meðhöndluðum IMR-90 frumum. Frumur voru litaðar með Annexin V-FITC/PI og greindar með frumuflæðismælingu. FL1 rásin var notuð til að greina annexin-V-FITC litun og FL2 rásin var fyrir PI litun

Í landrannsóknarfasanum (myndir 5C og 5D) mátti sjá að það var ótrúlega minnkun á þverun palla í D-gal hópnum samanborið við samanburðarhópinn (P < 0.{{6} }1). Athyglisvert er að meðalfjöldi skipta sem rotturnar fóru yfir pallinn var verulega bættur eftir gjöf með resveratrol eða CR, samanborið við D-gal hópinn (P <0,01). Hins vegar fóru rottur í stórum skömmtum af resveratrol plús D-gal hópnum oftar yfir pallinn en þær í CR plús D-gal hópnum.

Þessar niðurstöður bentu til þess að öldrunarlíkan rottur hefðu skert staðbundið nám og minni, á meðan meðferð með resveratrol eða CR gæti endurheimt aldurstengda vitræna skerðingu af völdum D-gal gjafar. Þar að auki sýndu öldrunarmódelrottur sem voru meðhöndlaðar með stórum skömmtum af resveratrol tiltölulega áhrifaríkari á hegðun en þær sem voru meðhöndlaðar með CR.

Áhrif resveratrols og CR á SOD, T-AOC, MDA og lipofuscin gildi hjá öldruðum rottum

SOD, T-AOC, MDA og lipofuscin gildi í rottum voru metin til að staðfesta hvort öldrunaráhrif resveratrols og CR hafi verið miðlað með því að draga úr oxunarálagi af völdum D-gal gjafar. Tafla 1 sýnir magn SOD, T-AOC og MDA í sermi, lifur og heila hjá venjulegum og öldruðum rottum. Útsetning fyrir D-gal lækkaði marktækt SOD og T-AOC gildi en jók MDA gildi í sermi, lifur og heila samanborið við samanburðarhópinn (P < 0.05). Samtímis meðferð á resveratrol eða CR með D-gal hjá rottum olli lækkun á virkni MDA stigs en jók SOD og T-AOC gildi samanborið við D-gal hópinn. Hins vegar, samanborið við CR-meðferð, sýndu niðurstöðurnar að gjöf stór skammtur af resveratrol var tiltölulega betri.

Mynd 4: Áhrif resveratrols og kaloríutakmarkana á líkamsþyngd D-gal-meðhöndlaðra rotta meðan á tilrauninni stóð. Öll gildi voru gefin upp sem meðaltal ± SD. NG, neikvæður samanburðarhópur; MG, módeleftirlitshópur; RESL, lítill skammtur af resveratrol hópi; RESH, stór skammtur af resveratrol hópi; CR, kaloríutakmarkandi hópur.

Mynd 5: Áhrif resveratrols og kaloríutakmarkana á hegðun rotta sem fengu D-gal með Morris vatnsvölundarhús. (A) Samanburður á töfum við pallinn á 4 æfingadögum. Hver mús var látin fara í 4 tilraunir á dag. (B) Samanburður á sundhraða á 4 æfingadögum. (C) Samanburður á fjölda palla sem farið var yfir þar sem pallurinn var fjarlægður fyrir rannsókn. (D) Dæmigerð sundbraut í rannsóknarannsókninni. Öll gildi voru gefin upp sem meðaltal ± SD. * P < 0.05, **P < {{10}}.01 samanborið við neikvæðan samanburðarhóp; # P < 0,05, ##P < 0,01 samanborið við líkanviðmiðunarhóp. NG, neikvæður samanburðarhópur; MG, módeleftirlitshópur; RESL, lítill skammtur af resveratrol hópi; RESH, stór skammtur af resveratrol hópi; CR, kaloríutakmarkandi hópur.

Tafla 1: Staða andoxunarefna í vefjum og blóði rotta í hverjum hópi

Athugið: Gildin voru meðaltal ± SD. * P < {{0}}.05, **P < 0.01 borið saman við samanburðarhóp (allir hópar); # P < 0.05, ##P < 0.01 samanborið við líkanahóp (CR hópur og RES hópur); ∆P < 0,05, ∆∆P < 0,01 samanborið við CR hóp (RES hóp). NG, neikvæður samanburðarhópur; MG, módeleftirlitshópur; RESL, lítill skammtur af resveratrol hópi; RESH, stór skammtur af resveratrol hópi; CR, kaloríutakmarkandi hópur.

er tiltölulega betri. Lipofuscin uppsöfnun er einn af stöðugustu eiginleikum öldrunar heilans. Eins og sýnt er á mynd 6 sýndu rottur sem fengu D-gal marktæka aukningu á lípófussínmagni samanborið við samanburðarhópinn (P < 0.01). Hins vegar dró resveratrol og CR-meðferð úr uppsöfnun lipofuscins í heilaberki aldraðra rotta samanborið við D-gal-meðhöndlaðar rottur (P < 0.01). Þar að auki var enginn munur á resveratrol plús D-gal hópnum og CR plús D-gal hópnum (P > 0,05).

Resveratrol og CR stýrðu telómerasavirkni í öldruðum rottum

Við metum áhrif resveratrols og CR á telomerasavirkni í lifur og heilavef (Mynd 7). Niðurstöður okkar sýndu að meðferð hafði engin marktæk áhrif á telomerasavirkni í lifrarvef (P > 0.05). Hins vegar var telómerasavirknin minni í D-gal hópnum sem fékk gjöf samanborið við samanburðarhópinn (P < 0.05). Á sama tíma gæti resveratrol eða CR aukið telomerasavirkni í D-gal gjöf ásamt resveratrol eða CR meðferðarhópnum. Þar að auki var enginn munur á resveratrol hópnum og CR hópnum (P > 0,05).

Mynd 6: Áhrif resveratrols og kaloríutakmarkana á lipofuscin magn öldrunar rotta. Öll gildi voru gefin upp sem meðaltal ± SD. * P < 0.05 samanborið við neikvæðan samanburðarhóp; # P < 0,05 samanborið við líkanviðmiðunarhóp. NG, neikvæður samanburðarhópur; MG, módeleftirlitshópur; RESL, lítill skammtur af resveratrol hópi; RESH, stór skammtur af resveratrol hópi; CR, kaloríutakmarkandi hópur.

Resveratrol og CR jók AAPH-örvaða SIRT1 mRNA tjáningu Til að kanna hlutverk SIRT1 í meðferðaráhrifum resveratrols og CR, var tjáningarmagn SIRT1 mRNA í IMR-90 frumum og vefjum kannað með magnbundinni rauntíma RT- PCR. Niðurstöðurnar sýndu að tjáning SIRT1 mRNA í IMR-90 frumum minnkaði marktækt með AAPH. Resveratrol og CR gátu endurheimt SIRT1 mRNA tjáningu á skilvirkan hátt í AAPH-meðhöndluðum frumum og 10 μM resveratrol var ákjósanlegur styrkur til að örva tjáningu SIRT1 mRNA í IMR-90 frumum (P < 0,01; mynd 8)