Část 1|Čínská bylinná receptura, tonikum The Kindney, zlepšuje svalovou atrofii regulací mitochondriálního procesu kontroly kvality u 5/6 nefrektomovaných krys

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Dongtao Wang1,3, Jianping Chen2, Xinhui Liu1, Ping Zheng1, Gaofeng Song1, Tiegang Yi1,2 & Shunmin Li1

Svalová atrofie je jednou z vážných komplikací chronického onemocnění ledvin (CKD). Dysregulace procesu mitochondriální kontroly kvality (MQC), včetně snížené mitochondriální biogeneze, narušení mitochondriální dynamiky a indukce aktivace mitofágie, hraje důležitou roli ve zprostředkování svalového úbytku. Cílem této studie bylo pozorovat účinky odvaru Jian-Pi-Yi-Shen (JPYS) na svalovou atrofii u CKD potkanů ​​a prozkoumat jeho možný mechanismus na regulaci procesů MQC. 5/6 nefrektomizovaných potkanů ​​bylo náhodně rozděleno do 2 skupin: skupina CKD a skupina JPYS. Kromě toho byly falešně operované krysy falešnou skupinou. Všechny krysy byly léčeny po dobu 6 týdnů. Výsledky ukázaly, že podávání odvaru JPYS zabránilo úbytku tělesné hmotnosti, ztrátě svalové hmoty, snížení velikosti svalových vláken, degradaci svalových bílkovin a zvýšení syntézy svalových bílkovin. Kromě toho odvar z JPYS zvýšil mitochondriální obsah a biogenezní proteiny a down-reguloval autofagické a mitofágové proteiny. Kromě toho odvar z JPYS zvýšil mitochondriální fúzní proteiny a zároveň snížil mitochondriální štěpné proteiny. Závěrem lze říci, že odvar z JPYS zvýšil obsah mitochondrií a biogenezi, obnovil rovnováhu mezi štěpením a fúzí a inhiboval cestu autofagie-lysozom (mitofágii). Souhrnně naše data ukázala, že odvar z JPYS je prospěšný pro svalovou atrofii u CKD, což může být spojeno s modulací procesu MQC.

Cistanche tubulosa zabraňuje onemocnění ledvin, kliknutím sem získáte vzorek

Chronické onemocnění ledvin(CKD) je charakterizována progresivní ztrátou funkce ledvin v průběhu měsíců nebo let. Obrovské studie prokázaly, že mechanismus jeho účinku souvisí s nadměrnou akumulací extracelulární matrix a ztrátou podocytů a zánětem, stejně jako s dysfunkcí metabolismu lipidů a metabolismu amino1–6. Několik zpráv naznačovalo, že CKD je spojeno se svalovou atrofií, která přímo koreluje s mortalitou a morbiditou7. Mezi potenciální stimuly svalové atrofie u CKD patří acidóza, produkce angiotenzinu II, zánět, up-regulace ubikvitin-proteazomu a autofagy-lysozomových systémů (UPS a ALS) a dysregulace procesů mitochondriální kontroly kvality (MQC)8, 9. Bohužel Preventivní a terapeutické intervence, které blokují svalovou atrofii, jsou stále v počátečních fázích vývoje. Stále více pacientů akceptovalo doplňkové nebo alternativní terapie, jako je tradiční čínská medicína (TCM)10–14. Zkoumali jsme, zda atradiční čínská medicína, Jian-Pi-Yi-Shen (JPYS) odvar, by zabránil svalové atrofii modulací procesu MQC.

UPS je uznáván jako hlavní přispěvatel k svalové proteolýze, který je zodpovědný za 50 nebo více procent celkové degradace proteinů v kosterním svalstvu. UPS je hlavní cestou degradace intracelulárních proteinů, kterou 1Department of Nefrology, Shenzhen Traditional Chinese Medicine Hospital, Guangzhou University of Chinese Medicine, Shenzhen, 518033, China. 2Shenzhen Key Laboratory of Hospital Chinese Medicine Preparation, Shenzhen Traditional Chinese Medicine Hospital, Guangzhou University of Chinese Medicine, Shenzhen, 518033, China. 3Katedra nefrologie, Ruikang Affiliated Hospital, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning, 530011, Čína. Dongtan Wang a Jianping Chen přispěli k této práci stejnou měrou. Korespondence a požadavky na materiály by měly být adresovány DW může degradovat myofibrilové proteiny na jejich složky (aktin, myosin, troponin a tropomyosin)15. Tyto proteiny jsou cíleny a degradovány dvěma svalově specifickými E3 ubiquitin(Ub) ligázami, svalovou atrofií F-Box (MAFbx/Atrogin-1) a svalově specifickým RING finger proteinem (MuRF1)16, 17. Předpokládá se, že ALS cílí a štěpí dlouhotrvající proteiny, objem cytoplazmy a organely prostřednictvím lysozomálního aparátu18. Aktivace UPS a genů souvisejících s ALS je normálně blokována Akt prostřednictvím negativní regulace transkripčních faktorů Forkhead box O (FoxO), včetně FoxO1, FoxO3a a FoxO4. Translokační a transkripční aktivita členů FoxO je dostatečná ke zvýšení exprese atrogin-1 a MuRF1 a způsobuje svalovou atrofii.

Procesy MQC jsou přísně regulovány několika procesy, např. biogenezí, fúzí, štěpením a mitofágií. Uvádí se, žechronická onemocněníaktivovat mitochondriální odpověď, která zlepšuje „kvalitu“ mitochondriálních buněk kosterního svalstva na různých molekulárních úrovních: (i) biogeneze prostřednictvím působení klíčového regulátoru – koaktivátoru receptoru gama aktivovaného proliferátorem peroxisomů 1-alfa (PGC{{2) }}), nukleární respirační faktor 1/2 (NRF-1/2), adenosin 5'-monofosfátem (AMP)-aktivovaná proteinkináza (AMPK) a syntéza ATP; (ii) dynamika proteinů GTPázy remodelující mitochondrie, jako je mitofusin-2 (Mfn{11}}) a optická atrofie 1 (OPA-1) pro fúzi a protein 1 související s dynaminem (DRP{{ 16}}) a štěpení 1 (Fis{18}}) pro štěpení; (iii) obrat poškozených mitochondrií mitofágií prostřednictvím PTEN indukované domnělé kinázy 1 (PINK1), Parkin a Bnip3/Nix (BNIP3L); a (iv) kontrola kvality degradací chybně složených proteinů nebo opět části poškozených mitochondrií proteolytickým systémem s chaperony a proteázami20. Bylo hlášeno, že mitochondriální biogeneze byla snížena a podílí se na svalové atrofii, která byla podporována PGC-1 a AMPK 21, 22. Nicméně proces MQC včetně mitochondriální fúze, štěpení, biogeneze a mitofagie u svalové atrofie CKD je stále nejasné.

Uvádí se, že TCM je účinná při léčbě svalové atrofie23–26. V literatuře však bylo k dispozici jen málo informací o tom, zda by čínská bylinná medicína s účinkem proti svalové atrofii mohla ovlivnit proces MQC u CKD. Odvar z JPYS byl po mnoho let široce používán při léčbě podvýživy se syndromem nedostatku čchi sleziny a ledvin u CKD. Stále je však zapotřebí další studium jeho podrobného mechanismu proti podvýživě a obrácení svalové atrofie. Zde jsme se zaměřili na prozkoumání toho, jak dysregulace procesu MQC vyvolává chřadnutí svalů a zda odvar JPYS inhibuje svalovou atrofii účinnou modulací procesu MQC.

extrakt z cistanche tubulosa: léčba chronických onemocnění ledvin

Výsledek

Změny funkce ledvin.

Na konci studie skupina s CKD vykazovala významně vyšší hladiny sérového kreatininu (Scr) a dusíku močoviny v krvi (BUN) ve srovnání s kontrolní skupinou. Zajímavé je, že odvar z JPYS snižuje hladiny Scr a BUN. Hladina sérového albuminu (ALB) se však mezi všemi skupinami významně nelišila (tabulka 1).

Odvar z JPYS zlepšuje svalovou atrofii.

Tělesná hmotnost ve skupině s CKD byla na začátku léčby významně nižší než u skupiny s falešnou léčbou; mezi skupinami s CKD a JPYS však nebyly žádné rozdíly v tělesné hmotnosti. Je zajímavé, že skupina JPYS vykazovala zjevné zlepšení tělesné hmotnosti při léčbě po 5 a 6 týdnech ve srovnání se skupinou s CKD (obr. 1a). Zvýšení tělesné hmotnosti přidáním JPYS zahrnovalo zvýšení hmotnosti m. gastrocnemius (Gastroc) a m. tibialis anterior (TA) ve skupině s CKD (obr. 1b,c). Zlepšení svalové hmoty ve skupině JPYS bylo potvrzeno zvýšením průměrné plochy průřezu svalových vláken ve svalech TA ve skupině CKD (obr. 1d,e).

Odvar z JPYS zvyšuje syntézu bílkovin a potlačuje degradaci bílkovin.

Rychlost syntézy proteinů byla nižší ve skupině s CKD než u skupiny s falešnou syntézou a bylo zjištěno, že odvar z JPYS zvyšuje rychlost syntézy proteinů (obr. 2a). Na druhé straně byla rychlost degradace proteinu vyšší ve skupině s CKD než ve skupině s falešnou analýzou, která byla zcela inhibována odvarem JPYS (obr. 2b).

Odvar z JPYS inhibuje ubikvitin-proteazomový systém a aktivaci FoxO3a.

Proteinové markery ve svalovém ubikvitin-proteazomovém systému a FoxO3a jsou uvedeny na Obr. 3a. Skupina CKD vykazovala zvýšení exprese Atrogin-1 a MuRF-1 a tyto změny byly odstraněny odvarem JPYS (obr. 3b,c). Pro potvrzení relevance změn ve svalové proteolýze pozorovaných u CKD potkanů ​​jsme také měřili aktivity 20S proteazomu. Jak aktivity chymotrypsinu, tak aktivity podobné trypsinu byly vyšší ve skupině s CKD než ve skupině se simulací, zatímco byly oslabeny odvarem JPYS (obr. 3g,h). Kromě toho byl u skupiny s CKD snížen fosforylovaný poměr (p)-FoxO3a a p-FoxO3a/FoxO3a, zatímco odvar JPYS spustil zvýšení ve srovnání se skupinou s CKD (obr. 3d,f). Jak je ukázáno na obr. 3e, obsah bazálního proteinu FoxO3a byl up-regulován ve skupině CKD a tomu bylo také zabráněno odvarem JPYS.

Odvar z JPYS zlepšuje obsah svalových mitochondrií a aberantní svalové morfologické rysy.

Obsah mitochondrií byl hodnocen pomocí SDH barvení svalů Gastroc (obr. 4a). Aktivita SDH, která představuje mitochondriální množství, byla ve skupině s CKD výrazně snížena a odvar JPYS tuto odpověď antagonizoval (obr. 4b). Na druhé straně barvení SDH odhalilo, že svalová vlákna typu I (pomalá oxidace) a I (rychlá oxidativní glykolytická), což jsou vlákna bohatá na mitochondrie, byla významně snížena a vlákna typu IIb (rychlá glykolytická) byla zvýšena ve skupině s CKD . Poměrně zajímavé je, že odvar JPYS vykazoval posun v typu svalových vláken ve skupině s CKD, charakterizovaný redukcí vláken typu IIb a významným nárůstem svalových vláken typu I a IIa (obr. 4c). V souladu s poklesem aktivity SDH morfologie TEM také odhalila velké změny na sarkomerické úrovni, s abnormalitami konzistentními s menším počtem a menšími mitochondriemi (černé šipky; obr. 4e, f) a s výrazně tenčími liniemi Z (bílé šipky; obr. 4d) ve skupině CKD. Podobně se I-pás, tvořený hlavně tenkými aktinovými filamenty, jevil tenčí nebo zcela chyběl ve skupině CKD (závorky; obr. 4d). Důležité je, že těmto změnám zabránila odvarová léčba JPYS.

prevence onemocnění ledvin: cistanche tubulosavýpis

Odvar z JPYS zvyšuje mitochondriální biogenezi.

Proteinové markery ve svalové mitochondriální biogenezi jsou uvedeny na Obr. 5a. Protein Te Cox IV může být efektivně použit jako kontrola mitochondriální zátěže a představuje mitochondriální obsah, což bylo v souladu s výsledky aktivity SDH (obr. 5b). Navíc proteiny mitochondriální biogeneze NRF-1 a PGC-1 byly také sníženy ve skupině CKD a tyto změny byly zvráceny odvarem JPYS (obr. 5c–e). Hladiny proteinů pro poměr ATP5B a p-AMPK/AMPK se však u všech skupin nezměnily (obr. 5d–f).

Odvar z JPYS inhibuje dráhu autofagie a mitofágie.

Autofagie a proteiny související s mitofágií byly detekovány metodou Western blotting (obr. 6a). Hladina proteinu Beclin{2}} a krmné dávky LC3II/LC3I byly zvýšeny ve skupině s CKD a to bylo zpomaleno odvarem JPYS (obr. 6b,c). Bylo zjištěno, že příspěvek autofagického adaptéru p62 je postradatelný pro mitofágii, která byla zvýšena ve skupině CKD a zeslabena odvarem JPYS (obr. 6d). Zajímavé je, že hladiny proteinů PINK1 a Parkin byly významně zvýšeny ve skupině CKD a těmto změnám bylo zabráněno odvarem JPYS (obr. 6f,g). Mezi všemi skupinami však nebyly žádné rozdíly v expresi BNIP3L (obr. 6e).

Odvar z JPYS snižuje mitochondriální štěpení a zvyšuje mitochondriální fúzi.

Mitochondriální fúze a proteiny související se štěpením byly detekovány metodou Western blotting (obr. 7a). Hladiny klíčových štěpných proteinů Fis-1 a Drop{3}} byly významně vyšší ve skupině s CKD, zatímco těmto změnám bránila léčba JPYS (obr. 7b,c). Hladiny klíčových fúzních proteinů OPA-1 a Mfn{6}} však byly ve skupině s CKD sníženy a tomuto snížení bylo zabráněno ošetřením JPYS (obr. 7d,e).

prevence selhání ledvin extrakt cistanche tubulosa