Polysacharidy Cistanche podporují střevní bariéru, zklidňují NLRP3 a podporují zdravé stárnutí

Výsledky

 

3.1 Vliv polysacharidů Cistanche deserticola na střevní aktivitu SA- -gal

Barvení SA- -gal ukázalo, že ve srovnání s mladou kontrolní skupinou se hladina SA- -gal-pozitivních buněk zvýšila v ileu přirozeně stárnoucích myší. Ve srovnání se skupinou přirozeného stárnutí vykazovaly skupiny s nízkou i vysokou dávkou CDP sníženou pozitivitu SA- -gal (viz obrázek 1). Tyto výsledky ukazují, že CDP antagonizují stárnutí v ileální tkáni.

Obr. 1 Vliv CDP na aktivitu střevního SA- -gal (barvení SA- -al, × 20)

 

Tabulka 2. Účinek CDP na SASP ve tkáni tlustého střeva stárnoucích myší

(x̄ ± s, n = 10)

Skupina	CXCL-1	IL-6	MMP-2	NF-KB	p16	TNF-
Young Control	1.00 ± 0.09	1.02 ± 0.22	1.15 ± 0.19	1.15 ± 0.73	1.10 ± 0.56	1.11 ± 0.53
Přirozené stárnutí	3.18 ± 1.00¹)	3.63 ± 1.52¹)	4.73 ± 0.79¹)	7.51 ± 1.39¹)	3.63 ± 0.42¹)	4.94 ± 1.23¹)
Nízká dávka CDP	2.24 ± 0.67	2.48 ± 0.37³)	2.48 ± 0.97³)	3.11 ± 2.08³)	1.42 ± 1.27⁴)	3.57 ± 0.11⁴)
Vysoká dávka CDP	1.39 ± 0.12²)	1.38 ± 0.13³)	1.17 ± 0.48⁴)	2.24 ± 1.50⁴)	1.26 ± 0.42⁴)	1.37 ± 0.30⁴)
- nikotinamid mononukleotid	2.21 ± 0.06	2.00 ± 1.05³)	2.05 ± 0.29⁴)	3.71 ± 2.17³)	2.66 ± 0.18⁴)	2.16 ± 0.64⁴)

Poznámky:
¹) P< 0,01 vs. Young Control;
²) P< 0,05 vs. Young Control;
³) P< 0,05 vs. přirozené stárnutí;
⁴) P< 0,01 vs. přirozené stárnutí.

 

 

Cistanche ústní likér a doplňky pro problémy se stárnutím střev

 

3.2 Účinek polysacharidů Cistanche deserticola na SASP

Ve srovnání s mladou kontrolní skupinou byly hladiny mRNA CXCL-1, IL-6, MMP-2, NF-κB, p16 a TNF- zvýšeny ve skupině přirozeného stárnutí (P < 0,05, P < 0,01). V porovnání se skupinou přirozeného stárnutí vykazovaly skupiny s nízkou a vysokou dávkou CDP různé stupně snížení exprese mRNA výše uvedených SASP markerů (P < 0,05, P < 0,01). Tato zjištění naznačují, že CDP potlačují sekreci faktoru SASP (viz tabulka 2).

Obr. 2 Vliv CDP na funkci střevní bariéry (×20)

 

Tabulka 3. Vliv CDP na funkci střevní bariéry, buněčnou proliferaci a diferenciaci

Skupina	ZO-1	Ki67	Lgr5
Young Control	4	0	0
Přirozené stárnutí	1	0	0
Nízká dávka CDP	4	0	0
Vysoká dávka CDP	4	0	0
- nikotinamid mononukleotid	3	0	0

 

3.3 Vliv polysacharidů Cistanche deserticola na funkci střevní bariéry

Ve srovnání s mladou kontrolní skupinou byla exprese proteinu ZO-1 snížena v ileu přirozeně stárnoucích myší, což ukazuje na zhoršenou bariérovou funkci (P < 0,01). Ve srovnání se skupinou přirozeného stárnutí se exprese ZO-1 zvýšila ve skupinách s nízkou i vysokou dávkou CDP (P < 0,01) (obrázek 2, tabulka 3), což naznačuje ochranný účinek CDP na funkci střevní bariéry.

Obr. 3 Vliv CDP na proliferaci a diferenciaci střevních buněk (×200)

3.4 Vliv polysacharidů Cistanche deserticola na proliferaci a diferenciaci střevních buněk

Ve srovnání s mladou kontrolní skupinou se proliferace střevních buněk snížila a exprese Ki67 byla snížena ve skupině s přirozeným stárnutím; marker střevních kmenových buněk (ISC) Lgr5 byl také downregulován (P < 0,01). Ve srovnání se skupinou s přirozeným stárnutím obě dávky CDP výrazně zlepšily proliferaci střevních buněk a hladiny Lgr5 měly tendenci se normalizovat (P < 0,01) (obrázek 3, tabulka 3). Tyto výsledky naznačují, že CDP se mohou účastnit procesů proliferace a diferenciace střevních buněk.

Obr. 4 Vliv CDP na zánětlivou odpověď zprostředkovanou zánětem

3.5 Účinek polysacharidů Cistanche deserticola na zánět zprostředkovaný zánětem

Ve srovnání s mladou kontrolní skupinou byly hladiny LPS významně zvýšené ve skupině přirozeného stárnutí (P < 0,01). V porovnání se skupinou přirozeného stárnutí se hladiny LPS významně snížily ve skupinách s nízkou i vysokou dávkou CDP (P < 0,01). Ve srovnání s mladou kontrolní skupinou byla exprese proteinů souvisejících s inflammasomem NLRP3 (NLRP3, ASC a kaspáza-1) ve skupině s přirozeným stárnutím upregulována; na rozdíl od toho byly hladiny proteinů sníženy v obou skupinách s dávkou CDP (viz obrázek 4). PCR v reálném čase dále potvrdila, že oproti mladým kontrolám byly cytokiny související s pyroptózou IL-18 a IL-1 významně zvýšeny ve skupině s přirozeným stárnutím (P < 0,01), zatímco oba byly významně sníženy ve skupinách s nízkou a vysokou dávkou CDP ve srovnání se skupinou s přirozeným stárnutím (P < 0,01) (viz tabulka 4).

Tabulka 4. Vliv CDP na sérový LPS a expresi IL-18 a IL-1 mRNA v ileu stárnoucích myší

(x̄ ± s, n = 10)

Skupina	LPS	IL-18	IL-1
Young Control	1.38 ± 0.32	1.01 ± 0.16	1.37 ± 1.34
Přirozené stárnutí	6.26 ± 0.73¹)	5.53 ± 0.23¹)	9.90 ± 0.43¹)
Nízká dávka CDP	3.23 ± 0.58⁴)	2.04 ± 1.49⁴)	4.57 ± 3.76³)
Vysoká dávka CDP	1.82 ± 0.35⁴)	1.76 ± 0.55⁴)	3.32 ± 1.36³)
- nikotinamid mononukleotid	3.63 ± 1.33⁴)	3.67 ± 1.48	4.84 ± 3.18

Poznámky:
¹) P< 0,01 vs. Young Control;
³⁴) P< 0,05 neboP< 0,01 vs. přirozené stárnutí.

Polysacharidy Cistanche inhibují aktivaci zánětu NLRP3 a zlepšují stárnutí střev

Diskuse

 

Tradiční čínská medicína (TCM) zastává názor, že „ledviny jsou kořenem života“ a že robustní ledvinová qi je spojena s dlouhověkostí, zatímco pokles qi ledvin zkracuje život (Yu Chuan, Medical Ortodox Transmission). Již v 80. letech 20. století akademik Chen Keji navrhl použití metod tonizace ledvin k oddálení stárnutí [18]. Akademik Shen Ziyin provedl hloubkový výzkum vztahu mezi jangem ledvin a stárnutím [19] s tím, že nedostatek jangu ledvin je klíčovým článkem stárnutí. V podstatě pod dlouhodobými vnějšími vlivy se jang ledvin stává nedostatečným k zahřátí a podpoře vnitřností, což vede časem ke stárnutí [20] – včetně stárnutí střev. Ledviny a tenké střevo sdílejí spodní hořák v teorii TCM; střevní funkce přijímání a přeměny spoléhají na zahřívací a odpařovací působení jangu ledvin. Jak napsal Xu Shuwei v Puji Benshifang: "Když je qi ledvin slabá a prvotní qi klesá, trávení přirozeně trpí." Při nedostatku jangu ledvin jsou hnací a oteplovací síly nedostatečné a nepodporují jang sleziny. S oslabením transportu a transformace sleziny klesá tvorba esence z potravy, což pak zhoršuje postnatální esenci, narušuje distribuci a vylučování a produkuje hlen, vlhkost, zákal a stázové patologické produkty, které podporují stárnutí střev. Nedostatek jangu ledvin je proto důležitým patomechanismem stárnutí střev a poskytuje teoretický základ pro použití látek zahřívajících ledviny k zásahu.

Cistanche deserticola je klíčová bylina pro zahřívání ledvin, která odpovídá základnímu patomechanismu stárnutí střev. Cistanche, která je uvedena mezi bylinami „vyšší kvality“ v Shennong's Classic of Materia Medica a chválena jako „ženšen pouště“, je proslulá svými tonizujícími účinky, které položily základ pro svou účinnost proti stárnutí [21]. Polysacharidy jsou vysokomolekulární polymery tvořené 10 nebo více monosacharidy spojenými glykosidickými vazbami [22]. V posledních letech výzkum přírodních polysacharidů rychle pokročil a upozornil na tucet nebo více farmakologických aktivit, včetně anti-agingu [23]. Polysacharidy Cistanche jsou hlavními aktivními složkami Cistanche [21]. Předchozí studie ukazují, že CDP mohou modulovat dysbiózu, zlepšit homeostázu slizniční bariéry a zvrátit atrofii klků vyvolanou stárnutím [11]. Jejich systémové účinky a mechanismy zlepšující stárnutí střev však zbývá objasnit.

V této studii jsme pomocí polysacharidů odvozených z extraktu Cistanche v modelu přirozeného stárnutí myší ověřili, že intervence CDP modulovala hladiny SA- -gal, markery střevní bariéry a aktivaci zánětu NLRP3, čímž jsme potvrdili účinnost a mechanismus při zmírňování stárnutí střev. SA- -gal je lysozomální hydroláza; se stárnutím buněk dochází ke zhoršení lysozomální biogeneze a obchodování, což zvyšuje obsah a aktivitu SA- -gal [24–25]. CDP výrazně snížily SA- -gal pozitivitu v myším ileu (obrázek 1), čímž účinně zpomalily stárnutí ilea. Na úrovni genové exprese CDPs downregulovaly základní faktory SASP, jako jsou p16, TNF- a NF-κB (tabulka 2), což naznačuje zmírnění chronického zánětlivého mikroprostředí prostřednictvím modulace SASP [26–27], což je v souladu se známými imunometabolickými účinky polysacharidů [28–30]. Integrita střevní bariéry je zásadní pro udržení homeostázy. Zde CDP upregulovaly protein těsných spojení ZO-1 (obrázek 2, tabulka 3), v souladu se zprávami, že zlepšená permeabilita může zmírnit fenotypy stárnutí [31–33]. Mechanicky to pravděpodobně souvisí se sníženými hladinami LPS (tabulka 4) a následnou supresí aktivace zánětu NLRP3 [34–35]. Tato pozitivní zpětnovazební smyčka „oprava bariéry – inhibice zánětu“ nabízí dva cíle pro zásah do stárnutí střev.

Důležité je, že CDP nejen regulují dráhy související se stárnutím, ale také zlepšují funkci střevních kmenových buněk. Zvýšení Ki67- a Lgr5-pozitivních buněk (obrázek 3, tabulka 3) ukazuje na aktivaci programů proliferace a diferenciace ISC [36–37], které jsou potenciálně spojeny s inhibicí uvolňování IL-1/IL-18 zprostředkovaného NLRP3 [38–39], a tak chrání funkci kmenových buněk před zánětlivým mikroprostředím. Ve srovnání s jednocílovými inhibitory NLRP3 s malou molekulou [40] poskytují CDP multidimenzionální zásah: snížení upstream LPS k blokování aktivace zánětu, podpora ZO-1 k posílení bariérové ​​funkce a modulace SASP a aktivity kmenových buněk – nabízí širší regulaci na úrovni systémů.

 

Tato studie také přemosťuje teorii TCM o „nedostatku jangu ledvin“ s moderními patofyziologickými rysy stárnutí střev. Základní mechanismus – nedostatek jangu ledvin – dobře mapuje stárnoucí fenotypy, jako je bariérová dysfunkce, chronický zánět nízkého stupně a dysbióza. Na mechanické úrovni lze na představu TCM „vnitřního chladového omezení“ z poklesu jangu ledvin pohlížet jako na spouštěč aktivace NLRP3 a následných zánětlivých kaskád. Na úrovni molekulárního cíle naše zjištění zdůrazňují osu NLRP3/Caspase-1/ASC jako centrální uzel spojující „pokles jangu“ s „poraněním střeva“, podporuje uvolňování cytokinů a poškození bariéry, a tím zhoršuje stárnutí střev. Jako reprezentativní aktivní složka konzistentní s metodou zahřívání ledvin CDP účinně inhibují aktivaci NLRP3, blokují štěpení kaspázy-1 a zrání ASC, a tak zvrátijí patologický proces „stárnutí vyvolané nedostatkem jangu“, poskytující vědeckou podporu pro prevenci a léčbu stárnutí střev z hlediska zahřívání ledvin.

Stručně řečeno, tato studie odhaluje, že CDP zlepšují stárnutí střev inhibicí aktivace zánětu NLRP3, což poskytuje nový důkaz pro farmakodynamický základ Cistanche a teoretické zdůvodnění pro vývoj vícecílových strategií proti stárnutí. Omezení zůstávají: (1) přesný molekulární cíl, kterým CDP inhibují přímou vazbu NLRP3 na NLRP3 oproti modulaci upstream receptorů rozpoznávajících vzorce – vyžaduje objasnění; (2) zda CDP regulují NLRP3 nepřímo prostřednictvím osy střevní mikrobiota-metabolit, potřebuje další ověření. Budoucí studie integrující jednobuněčné sekvenování a transplantaci mikrobioty by mohly objasnit CDP meziorgánové regulační sítě a posunout klinickou translaci.

 

Reference

 

[1] Gavrilov LA, Gavrilova NS. Je stárnutí nemoc? Pohled biodemografů. Adv Gerontol. 2017;30(6):841–842.
[2] Zhang X, Zhang F, Li Y a kol. Blokáda signální dráhy PI3K/AKT Astragalosidem IV zmírňuje ulcerózní kolitidu zlepšením střevní epiteliální bariéry. J Transl Med. 2024;22(1):406.
[3] Rybina OY, Symonenko AV, Pasyukova EG. Složené kombinace zaměřené na dlouhověkost: Výzvy a perspektivy. Aging Res Rev. 2023;85:101851.
[4] Liao G, Xie Y, Peng H a kol. Pokrok v bioterapii NMN a aktualizace výzkumu v oblasti onemocnění trávicího systému. J Transl Med. 2024;22(1):805.
[5] Nadeeshani H, Li J, Ying T, a kol. Nikotinamidový mononukleotid (NMN) jako zdravotní produkt proti stárnutí – sliby a obavy o bezpečnost. J Adv Res. 2022;37:267–278. doi:10.1016/j.jare.2021.08.003
[6] 刘峰, 庄万欣, 杨媛, 等. NLRP3炎性小体激活的调控机制研究进展. 生物医学转化. 2024;5(02):2–11. Anglický název: Liu F, Zhuang W, Yang Y, et al. Výzkum pokročil v regulačních mechanismech aktivace zánětu NLRP3. Biomedicínská transformace. 2024;5(02):2–11.
[7] Liu Y, Xu X, Lei W, a kol. Inflammasom NLRP3 při fibróze a stárnutí: Známé neznámé. Aging Res Rev. 2022;79:101638. doi:10.1016/j.arr.2022.101638
[8] Chen H, Zhang X, Liao N, et al. Identifikace hypomethylace promotoru genu souvisejícího se zánětem NLRP3 u diabetické retinopatie. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020;61(13):12.

Praktické poznámky pro čtenáře a vývojáře produktů

Funkční důsledky: CDP mohou pomoci zmírnit zácpu „zvlhčením střev“, zatímco moderní údaje naznačují podporu bariéry (↑ZO-1), sníženou zátěž endotoxiny (↓LPS) a tlumenou aktivitu zánětu (↓NLRP3/ASC/Caspase-1; ↓IL-1 /IL-18).

Diferenciace pro produkty: Umístění jako podpora střevní bariéry a podpora zdravého stárnutí. Zvažte standardizovaný obsah CDP a testování identity.

Překladové úvahy: Nálezy myší vodí hypotézy; dávkování u lidí se musí řídit bezpečností, kvalitou a klinickou validací. Potenciální synergie s probiotiky nebo prebiotiky, které snižují zátěž LPS.

Ukazatele výsledků pro studie: Frekvence/konzistence stolice, sérový/fekální LPS, fekální zoulin nebo sérové ​​klaudiny, zánětlivé cytokiny a testy střevní permeability.