Ekstrakty z Cistanche Deserticola mogą antagonizować immunosenescencję i wydłużać żywotność u myszy ze skłonnością do starzenia 8 (SAM-P8) z przyspieszoną starzeniem

Ke Zhang, Xu Ma, Wenjun He, Haixia Li, Shuyan Han, Yong Jiang, Hunan Wu, Li Han, Tomohiro Ohno, Nobuo Uotsu, Kohji Yamaguchi, Zhizhong Ma i Pengfei Tu

1 Wydział Leków Naturalnych, Szkoła Nauk Farmaceutycznych, Uniwersytet Pekiński, nr 38 Xueyuan Road, Pekin 100191, Chiny

2 Centrum Medyczne i Zdrowe Analityczne, Uniwersytet Pekiński, nr 38 Xueyuan Road, Pekin 100191, Chiny

3 Wydział Badań Podstawowych, Fancl Research Institute, FANCL Corporation, 12-13 Kamishinano, Totsuka-Ku, Yokohama, Kanagawa 244-0806, Japonia

4 Department of Integration of Traditional Chinese and Western Medicine, School of Basic Medical Sciences, Beijing University, No. 38 Xueyuan Road, Pekin 100191, Chiny

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Do zbadania skutków suplementacji diety ekstraktami zCistanchedeserticola(ECD), który jest szeroko stosowany w tradycyjnej medycynie chińskiej ze względu na jego postrzeganą zdolność do promowania funkcji odpornościowych u osób starszych. Ośmiomiesięczne samce myszy SAM-P8 leczono ECD przez codzienne podawanie doustne przez 4 tygodnie. Wyniki wykazały, że suplementacja diety 150 mg/kg i 450 mg/kg ECD może wydłużyć długość życia mierzoną analizą przeżycia Kaplana-Meiera w sposób zależny od dawki. Wykazano, że suplementacja diety myszy SAM-P8 przez 4 tygodnie 100, 500 i 2500 mg/kg ECD powoduje znaczny wzrost zarówno naiwnych komórek T, jak i komórek NK w populacji komórek krwi i śledziony. W przeciwieństwie do tego, limfocyty T pamięci obwodowej i cytokina prozapalna, IL-6 w surowicy, były znacznie zmniejszone u myszy, które przyjmowały codziennie 100 i 500 mg/kg ECD. Dodatkowo, komórki Sca-1-dodatnie, rozpoznane komórki progenitorowe obwodowych naiwnych limfocytów T, zostały przywrócone równolegle. Nasze wyniki dostarczają wyraźnego eksperymentalnego wsparcia dla długotrwałych klinicznych badań obserwacyjnych, które pokazują, żeCistanchedeserticolama znaczący wpływ na wydłużenie życia i sugeruje, że osiąga się to poprzez antagonizowanie immunostarzenia.

CistancheMócprzeciw starzeniuorazwybielić skórę

Wstęp

Cistanchedeserticola, jeden z najpopularniejszych tradycyjnych chińskich leków ziołowych / produktów zdrowotnych, został opisany w wielu historycznych chińskich farmakopeach ziołowych jako posiadający właściwości przeciwstarzeniowe. W związku z tym jest szeroko stosowany w Chinach do leczenia różnych zaburzeń związanych z wiekiem, w tym demencji starczej, impotencji, niepłodności, przewlekłych infekcji i zaburzeń krwiotwórczych u osób starszych [1]. Nowoczesne podejścia chemiczne pozwoliły na wyodrębnienie dwóch głównych typów związków, glikozydów fenyloetanoidowych i oligosacharydów, jako głównych składników aktywnychCistanchedeserticola[1]. W ostatniej dekadzie,Cistanchedeserticolaa jego ekstrakty były intensywnie badane i wykazano, że są zdolne do ochrony neuronów przed uszkodzeniem wywołanym przez neurotoksyny [2], hamowania hepatotoksyczności wywołanej czterochlorkiem węgla [2] i promowania regeneracji komórek szpiku kostnego po uszkodzeniu popromiennym wywołanym przez Co60 [3] . Wykazano również, że ma działanie przeciwzapalne, przeciwutleniające i przeciwstarzeniowe [4]. Jednak to, czy Cistanche deserticola może wydłużyć życie i jakie są leżące u jego podstaw mechanizmy molekularne [3] związane z jego właściwościami przeciwstarzeniowymi, nie zostały rygorystycznie przetestowane.

Immunosenescencja, czyli zmiany układu odpornościowego wraz z wiekiem, stanowią tło, na którym odnotowano zwiększoną podatność na infekcje, nowotwory, choroby neurodegeneracyjne i autoimmunologiczne u osób starszych [5]. Istnieją doniesienia, że ​​interwencje terapeutyczne, takie jak ograniczenie kalorii [6] i suplementacja witaminy E, skutecznie opóźniają postęp immunostarzenia, a tym samym zmniejszają zachorowalność na niektóre choroby związane z wiekiem, a także wydłużają długość życia zarówno ludzi, jak i gryzoni [7, 8]. Badania w tym zakresie komplikuje jednak fakt, że starzenie się wiąże się z paradoksem jednoczesnego niedoboru odporności i przewlekłego stanu zapalnego [9]. Oznacza to, że prosta stymulacja proliferacji limfocytów lub przeciwzapalna nie stanowi idealnej interwencji terapeutycznej w radzeniu sobie ze starzeniem się i schorzeniami związanymi z wiekiem [10]. W związku z tym w poszukiwaniu interwencji medycznych zdolnych do zapobiegania lub łagodzenia stanów związanych z wiekiem, w tym infekcji, nowotworów, chorób autoimmunologicznych, miażdżycy i chorób neurodegeneracyjnych, które są głównymi przyczynami zgonów i niepełnosprawności, a także naprawie wad układu odpornościowego musi towarzyszyć hamowanie reakcje zapalne.

Mysz z akceleracją starzenia [11] jest mysim modelem wsobnym, wywodzącym się ze szczepu AKR/J, który jest szeroko stosowany w badaniach nad starzeniem się. Podszczep P8 (SAM-P8) tych myszy ma znacznie skróconą długość życia w porównaniu z podszczepem R1 (SAM-R1), który również wykazuje wolniejszy proces starzenia [12]. Równolegle z przedwczesnym starzeniem się myszy SAM-P8 wykazują również zwiększoną neurologiczną starzenie się, immunostarzenie i związane z wiekiem deficyty krwiotwórcze, które ściśle naśladują typowe cechy starzenia się człowieka [13, 14]. Analiza mechanizmów leżących u podstaw przyspieszonego procesu starzenia i zaburzeń związanych z wiekiem wskazuje, że w grę wchodzą dysfunkcja mitochondriów [15], stres oksydacyjny oraz zwiększona szybkość mutacji somatycznego DNA [16, 17]. Ten mysi system, z jednorodnym podłożem genetycznym, stanowi zatem doskonały model eksperymentalny do badania terapii starzenia i przeciwdziałania starzeniu [12]. Badanie to skupiło się na zbadaniu, czy ekstrakty z Cistanche deserticola są w stanie przedłużyć żywotność myszy SAM-P8 i odwrócić ich status immunostarzenia.

cistancheechinakozydMócprzeciw starzeniu

Wyniki

3.1. Analiza potencjalnych składników aktywnych w ekstraktach z Cistanche deserticola (ECD). Jak pokazano w Tabeli 1, ECD składa się głównie z dwóch typów związków, glikozydów fenyloetanoidowych i oligosacharydów. W glikozydach fenyloetanoidowych zidentyfikowano echinakozyd, akteozyd i kwas 8-epiloganowy, podczas gdy w oligosacharydach zidentyfikowano tylko galaktytol.

3.2.Wpływ ekstraktów z Cistanche deserticola na średnią długość życia myszy SAM-P8. W tym i kolejnych badaniach ośmiomiesięczne samce myszy SAM-P8 podzielono na 4 grupy. Wśród nich jedna grupa myszy była karmiona normalną dietą bez ECD, pozostałe 3 grupy oddzielnie przyjmowały diety zawierające różne proporcje ECD. We wszystkich eksperymentach jako grupę kontrolną wykorzystano myszy z podszczepu SAM-R1, które mają normalny proces starzenia i długość życia.

W porównaniu z kontrolną grupą SAM-R1, średnia długość życia myszy SAM-P8 była znacznie skrócona (Figura 1(a); 𝑃 < 0.001).="" chociaż="" suplementacja="" diety="" niską="" dawką="" (50="" mg/kg)="" ecd="" nie="" spowodowała="" znacznego="" wydłużenia="" długości="" życia="" myszy="" sam-p8,="" przy="" średnim="" (150="" mg/kg)="" i="" wysokim="" (450="" mg/ml)="" suplementacji="" dawkach="" zaobserwowano="" zależny="" od="" dawki="" wzrost="" długości="" życia="" (ryc.="" 1a="" i="" 1b);="" 𝑃="">< 0,05–0,01),="" co="" zostało="" potwierdzone="" analizą="" przeżycia="" kaplana-meiera,="" w="" której="" zastosowano="" oba="" wskaźniki="" log-rank="" (="" mantel-cox)="" i="">

3.3. Odwrócenie immunosenescencji u myszy SAM-P8 przez ekstrakty z Cistanche deserticola (ECD). Zmniejszenie obwodowych naiwnych limfocytów T i równoczesny wzrost obwodowych limfocytów T pamięci to główne cechy immunostarzenia, które są powszechnie uważane za główne przyczyny zaburzeń immunologicznych związanych z wiekiem. Ta immunostarzenie u SAM-P8 w stosunku do SAM-R1 zwierząt była wyraźnie widoczna, gdy zastosowano analizę FACS do zliczenia (CD3 plus CD44low CD45RBhigh) limfocytów jako wskaźnika naiwnych limfocytów T i (CD3 plus CD44high CD45BRlow) jako wskaźnika pamięci T komórki. Zatem zarówno w populacji krwi obwodowej (Figura 2), jak i śledziony (Figura 3) u myszy SAM-P8 zaobserwowano zmniejszone poziomy naiwnych limfocytów T i zwiększone poziomy limfocytów T pamięci. Stwierdzono, że suplementacja diety myszy SAM-P8 ECD jest w stanie odwrócić te wskaźniki immunostarzenia się w sposób zależny od dawki zarówno w populacji krwi obwodowej (Figura 2), jak i śledziony (Figura 3). Jako dodatkowy wskaźnik odwrócenia immunostarzenia przez suplementację diety ECD, przeanalizowano poziom komórek NK [18], głównego markera komórkowego wrodzonego układu odpornościowego. To pokazało, że suplementacja diety ECD spowodowała zależny od dawki wzrost liczby komórek NK (CD3 plus CD49 plus) zarówno w populacji limfocytów krwi obwodowej (Figura 4), jak i komórek śledziony (Figura 5).

3.4. Ekstrakty z Cistanche deserticola wzmacniają względną intensywność fluorescencji komórek Sca-1 dodatnich u myszy SAM-P8. Antygen komórek macierzystych-1 (Sca-1) jest jednym z najważniejszych biomarkerów krwiotwórczych komórek macierzystych (HSC) w populacjach komórek szpiku kostnego. Komórki Sca-1 dodatnie reprezentują również prekursory limfocytów, które zostały nowo wyeksportowane ze szpiku kostnego do krwi obwodowej, gdzie przechodzą dalsze różnicowanie w różne typy dojrzałych limfocytów. W konsekwencji te komórki Sca-1dodatnie stanowią główne źródło naiwnych limfocytów T we krwi obwodowej. Figura 6 pokazuje, że w porównaniu z myszami kontrolnymi SAM-R1, względna intensywność fluorescencji komórek Sca-1 dodatnich u myszy SAM-P8 była znacznie niższa. Wykazano, że suplementacja diety myszy SAM-P8 trzema różnymi dawkami ECD znacząco zwiększa względną intensywność fluorescencji komórek Sca-1 dodatnich (Figura 6).

3.5. Ekstrakty z Cistanche deserticola (ECD) promują apoptozę i hamują martwicę limfocytów u myszy SAM-P8. Poziomy martwicy i apoptozy w populacjach limfocytów krwi analizowano za pomocą podwójnego barwienia aneksyną V-FITC V/PI. To ujawniło, że proporcja nekrotycznych limfocytów u myszy SAM-P8 była znacząco wyższa niż u zwierząt kontrolnych SAM-R1, podczas gdy proporcja limfocytów apoptotycznych była niższa (Figura 7). Suplementacja diety myszy SAM-P8 trzema różnymi dawkami ECD była w stanie zahamować poziomy martwicy obserwowane w populacjach limfocytów obwodowych, podczas gdy tylko dwa wyższe poziomy suplementacji ECD spowodowały znaczącą zmianę w poziomie limfocytów apoptotycznych (rysunek 7).

cistancheMócantyutleniacz

3.6. Ekstrakty z Cistanche deserticola (ECD) zmniejszają poziom prozapalnej cytokiny IL-6 u myszy SAM-P8. Jako kolejny wskaźnik zdolności ECD do wpływania na związane z wiekiem zmiany w układzie odpornościowym, wpływ suplementacji diety ECD na poziom szeregu cytokin (IFN-𝛾, TNF-𝛼, IL-2, IL{ {9}}, IL{{10}}, GM-CSF i IL-3) analizowano za pomocą cytometrycznej analizy kulek (CBA), która obejmuje barwienie przeciwciałami znakowanymi barwnikiem fluorescencyjnym w połączeniu z wychwytującymi kulkami cytometrycznymi. Wyniki (Rysunek 8) wykazały, że zapalna cytokina IL -6 nie była zwiększona u 8-miesięcznych myszy SAM-P8 w porównaniu z kontrolnymi myszami SAM-R1 w tym samym wieku, ale była znacznie zwiększona, gdy w porównaniu z 6-miesięcznymi myszami SAM-R1 (wyniki nie pokazane). Jednak suplementacja diety wysokimi i średnimi dawkami ECD była w stanie wytworzyć statystycznie istotny spadek poziomów IL-6 w osoczu (Figury 8(a) i 8(b), 𝑃 < 0,05).="" poziomy="" innych="" badanych="" cytokin="" w="" osoczu="" (ifn-𝛾,="" tnf-𝛼,="" il-2,="" il-10,="" gm-csf="" i="" il-3)="" nie="" wykazały="" znaczących="" różnic="" między="" sam-="" grupy="" myszy="" traktowane="" p8,="" sam-r1="" i="" ecd="" (dane="" nie="">

4. Dyskusja

Obrona immunologiczna przed nowo inwazyjnymi mikroorganizmami lub endogennymi komórkami nowotworowymi zależy od różnorodności repertuaru limfocytów T, co z kolei polega na wytwarzaniu i utrzymywaniu naiwnych limfocytów T [19]. Wykazano, że podczas procesu starzenia różnorodność repertuaru limfocytów T dramatycznie się kurczy z powodu postępującego wyczerpywania się naiwnych limfocytów T w obwodowej puli rezerwowej. Uważa się, że to właśnie ten niedobór reagujących naiwnych limfocytów T jest odpowiedzialny za podatność osób starszych na infekcje, raka i złe wyniki po szczepieniu [20]. Różne interwencje, w tym ograniczenie kalorii [7], ćwiczenia fizyczne [21] i suplementacja witaminą E [8], zostały wykorzystane do skutecznego uzupełnienia naiwnych limfocytów T, a tym samym przedłużenia życia i zmniejszenia występowania infekcji i raka u osób starszych. W tym badaniu wykazaliśmy, że ECD jest w stanie zwiększyć poziom naiwnych limfocytów T w puli obwodowej i towarzyszyło temu wydłużenie życia i zmniejszenie częstości powstawania guza u myszy z przyspieszonym starzeniem (grupa terapeutyczna ECD w porównaniu z SAM-P8, 0 kontra 1/6). Dlatego uzasadnione wydaje się stwierdzenie, że zdolność ECD do odwrócenia zależnego od wieku wyczerpywania się obwodowych naiwnych limfocytów T może przyczyniać się do jego znanych efektów w ograniczaniu chorób związanych z wiekiem, które wynikają z długoterminowych obserwacji klinicznych.

cistancheakteozydMócprzeciw starzeniu

Bibliografia

[1] Y. Jiang i P.-F. Tu, „Analiza składników chemicznych w gatunkach Cistanche”, Journal of Chromatography A, tom. 1216, nr. 11, s. 1970–1979, 2009.

[2] Q. Xiong, K. Hase, Y. Tezuka, T. Tani, T. Namba i S. Kadota, „Aktywność hepatoprotekcyjna fenyloetanoidów z Cistanche deserticola”, Planta Medica, tom. 64, nie. 2, s. 120–125, 1998.

[3] „Immunologia i starzenie się w Europie. Obrady z 2. Konferencji Biologii Podstawowej i Wpływu Klinicznego Immunosescencji. Marzec 22-26, 2001, Cordoba, Hiszpania”, Experimental Gerontology, tom. 37, nie. 2-3, s. 183–473, 2002.

[4] G.-D. Xuan i C.-Q. Liu, „Badania nad wpływem glikozydów fenyloetanoidowych (PEG) z Cistanche deserticola na działanie przeciwstarzeniowe u starszych myszy wywołanych przez D-galaktozę”, Journal of Chinese Medicinal Materials, tom. 31, nie. 9, s. 1385–1388, 2008.

[5] D. Aw, AB Silva i DB Palmer, „Immunosenescence: pojawiające się wyzwania dla starzejącej się populacji”, Immunology, tom. 120, nie. 4, s. 435–446, 2007.

[6] M. Alizadeh, H. Pohla, A. Rehbein i G. Pawelec, "Długoterminowa hodowla monoklonalnych ludzkich limfocytów T: modele immunosenescencji?" Mechanizmy starzenia się i rozwoju, t. 83, nie. 3, s. 171-183, 1995.

[7] EH Greeley, E. Spitznagel, DF Lawler, RD Kealy i M. Segre, „Modulacja immunosenescencji psów przez ograniczenie kalorii przez całe życie”, Veterinary Immunology and Immunopatology, tom. 111, s. 287-299, 2006.

[8] SN Meydani, SN Han i D. Wu, „Witamina E i odpowiedź immunologiczna u osób starszych: mechanizmy molekularne i implikacje kliniczne”, Immunological Reviews, tom. 205, s. 269–284, 2005.

[9] SG Deeks, „Zakażenie HIV, stan zapalny, immunostarzenie i starzenie się”, Annual Review of Medicine, tom. 62, s. 141–155, 2011.

[10] M. Capri, D. Monti, S. Salvioli i in., „Złożoność strategii przeciw immunosenescencji u ludzi”, Artificial Organs, tom. 30, nie. 10, s. 730–742, 2006.

[11] S. Antonaci, AR Garofalo, C. Chicco i wsp., „Demencja starcza, typ Alzheimera: odrębna jednostka w immunosensescencji?” Journal of Clinical Laboratory Analysis, obj. 4, nie. 1, s. 16–21, 1990.

[12] R. Takahashi, „Badania przeciwstarzeniowe nad szczepami myszy z przyspieszeniem starzenia (SAM)”, Yakugaku Zasshi, tom. 130, nie. 1, s. 11-18, 2010.

[13] S. Llor´ens, RMM-F. De Mera, A. Pascual i in., „Mysz z przyspieszeniem starzenia (SAM-P8) jako model do badania zmian czynnościowych naczyń podczas starzenia”, Biogerontology, tom. 8, nie. 6, s. 663–672, 2007.

[14] T. Takeda, „Mysz z przyspieszoną starzeniem (SAM) ze specjalnymi odniesieniami do modeli neurodegeneracji, myszy SAMP8 i SAMP10”, Neurochemical Research, tom. 34, nie. 4, s. 639–659, 2009.

[15] H. Nakahara, T. Kanno, Y. Inai i in., „Dysfunkcja mitochondrialna u myszy z akceleracją starzenia (SAM),” Free Radical Biology and Medicine, tom. 24, nie. 1, s. 85-92, 1998.

[16] J. Mizutani, T. Chiba, M. Tanaka, K. Higuchi i M. Mori, „Unikalne mutacje w mitochondrialnym DNA szczepów myszy z przyspieszeniem starzenia (SAM)”, Journal of Heredity, tom. 92, nie. 4, s. 352–355, 2001.

[17] A. Mori, K. Utsumi, J. Liu i M. Hosokawa, „Uszkodzenia oksydacyjne u myszy z akceleracją starzenia”, Annals of the New York Academy of Sciences, tom. 854, s. 239–250, 1998.

[18] WB Ershler, WH Sun, N. Binkley i wsp., „Interleukina-6 a starzenie się: poziom we krwi i produkcja komórek jednojądrzastych wzrasta wraz z wiekiem, a produkcja in vitro jest modyfikowana przez ograniczenia dietetyczne” limfokina i cytokina Badania, tom. 12, nie. 4, s. 225–230, 1993.

[19] AN Vallejo, „Przebudowa immunologiczna: lekcje ze zmian repertuarowych podczas starzenia się chronologicznego i chorób o podłożu immunologicznym”, Trends in Molecular Medicine, tom. 13, nie. 3, s. 94–102, 2007.