Extrakty z Cistanche Deserticola mohou antagonizovat imunosenescenci a prodloužit životnost u myší s urychleným stárnutím 8 (SAM-P8) myší

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

1 Ústav přírodních léčiv, Fakulta farmaceutických věd, Pekingská univerzita, č. 38 Xueyuan Road, Peking 100191, Čína

2 Medical and Healthy Analytical Center, Peking University, No. 38 Xueyuan Road, Peking 100191, Čína

3 Fundamental Research Faculty, Fancl Research Institute, FANCL Corporation, 12-13 Kamishinano, Totsuka-Ku, Yokohama, Kanagawa 244-0806, Japonsko

4 Ústav integrace tradiční čínské a západní medicíny, Fakulta základních lékařských věd, Pekingská univerzita, č. 38 Xueyuan Road, Peking 100191, Čína

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

Osm podkmenů myší náchylných k stárnutí (SAM-P8), široce akceptovaných jako zvířecí model pro studium léků proti stárnutí a stárnutí, bylo použito ke zkoumání účinků doplňků stravy s extraktyCistanchedeserticola(ECD), který byl široce používán v tradiční čínské medicíně kvůli jeho vnímané schopnosti podporovat imunitní funkce u starších lidí. Osmiměsíční samci myší SAM-P8 byli léčeni ECD denním perorálním podáváním po dobu 4 týdnů. Výsledky ukázaly, že dietní suplementace 150 mg/kg a 450 mg/kg ECD by mohla prodloužit délku života měřenou Kaplan-Meierovou analýzou přežití v závislosti na dávce. Ukázalo se, že dietní suplementace myší SAM-P8 po dobu 4 týdnů 100, 500 a 2500 mg/kg ECD vede k významnému zvýšení jak naivních T, tak přirozených zabíječských buněk v populacích krevních a slezinných buněk. Naproti tomu periferní paměťové T buňky a prozánětlivý cytokin, IL-6 v séru, byly podstatně sníženy u myší, které denně požívaly 100 a 500 mg/kg ECD. Kromě toho byly paralelně obnoveny Sca{18}} pozitivní buňky, rozpoznané progenitory periferních naivních T buněk. Naše výsledky poskytují jasnou experimentální podporu pro dlouhodobé klinické pozorovací studie, které to ukazujíCistanchedeserticolamá významné účinky při prodlužování délky života a naznačuje, že toho je dosaženo antagonizací imunosenescence.

Cistancheumětproti stárnutíavybělit kůži

Úvod

Cistanchedeserticola, jeden z nejpopulárnějších tradičních čínských rostlinných léčiv/zdravotních produktů, byl popsán v řadě historických čínských bylinných lékopisů jako prostředek proti stárnutí. V důsledku toho se v Číně široce používá k léčbě různých poruch souvisejících s věkem, včetně senilní demence, impotence, neplodnosti, chronické infekce a poruch krvetvorby u starších osob [1]. Moderní chemické přístupy umožnily izolovat dva základní typy sloučenin, fenylethanoidové glykosidy a oligosacharidy, jako hlavní aktivní složky.Cistanchedeserticola[1]. V posledním desetiletíCistanchedeserticolaa jeho extrakty byly intenzivně studovány a bylo prokázáno, že jsou schopny chránit neurony před poškozením vyvolaným neurotoxiny [2], inhibovat hepatotoxicitu vyvolanou tetrachlormethanem [2] a podporovat obnovu buněk kostní dřeně po poškození způsobeném zářením vyvolaným Co60 [3]. . Bylo také prokázáno, že má protizánětlivé, antioxidační účinky a účinky proti stárnutí [4]. Nicméně, zda Cistanche deserticola může prodloužit délku života a jaké jsou základní molekulární mechanismy [3] spojené s jejími vlastnostmi proti stárnutí, nebyly přísně testovány.

Imunosenescence, tedy změna imunitního systému s věkem, tvoří pozadí, na kterém byla zaznamenána zvýšená náchylnost k infekcím, rakovině, neurodegenerativním onemocněním a autoimunitním onemocněním u starších osob [5]. Terapeutické intervence, jako je kalorická restrikce [6] a suplementace vitaminem E, byly hlášeny jako účinné při oddálení progrese imunosenescence, a tím i při snižování nemocnosti některých onemocnění souvisejících s věkem, jakož i při prodlužování délky života lidí i hlodavců. [7, 8]. Studie v této oblasti však komplikuje skutečnost, že stárnutí je spojeno s paradoxem současné imunodeficience a chronického zánětu [9]. To znamená, že prostá stimulace proliferace lymfocytů nebo protizánětlivá opatření nepředstavují ideální terapeutické intervence při řešení stárnutí a stavů souvisejících s věkem [10]. Hledání lékařských intervencí schopných předcházet nebo zmírňovat stavy související s věkem, včetně infekcí, rakoviny, autoimunitních onemocnění, aterosklerózy a neurodegenerativních onemocnění, které jsou hlavními příčinami smrti a invalidity, a opravy defektů imunitního systému musí být proto doprovázeny inhibicí zánětlivé reakce.

Myš s akcelerovanou senescencí [11] je inbrední myší model odvozený z kmene AKR/J, který je široce používán ve studiích stárnutí. Podkmen P8 (SAM-P8) těchto myší má výrazně zkrácenou životnost ve srovnání s podkmenem R1 (SAM-R1), který také vykazuje pomalejší proces stárnutí [12]. Paralelně s jejich předčasným stárnutím vykazují myši SAM-P8 také zvýšenou neurologickou senescenci, imunosenescenci a s věkem související hematopoetické deficity, které úzce napodobují typické charakteristiky stárnutí u lidí [13, 14]. Analýza základních mechanismů odpovědných za zrychlený proces stárnutí a poruchy související s věkem ukazuje, že se zdá, že se na tom podílí mitochondriální dysfunkce [15], oxidační stres a zvýšená míra somatických mutací DNA [16, 17]. Tento myší systém se svým homogenním genetickým pozadím proto poskytuje vynikající experimentální model pro studium terapeutik stárnutí a antiagingu [12]. Tato studie se zaměřila na zkoumání, zda jsou extrakty z Cistanche deserticola schopny prodloužit životnost myší SAM-P8 a zvrátit jejich stav imunosenescence.

cistancheechinakosidumětproti stárnutí

Výsledek

3.1. Analýza potenciálních aktivních složek v extraktech z Cistanche deserticola (ECD). Jak je uvedeno v tabulce 1, ECD se skládá hlavně ze dvou typů sloučenin, fenylethanoidových glykosidů a oligosacharidů. Ve fenylethanoidních glykosidech byly identifikovány echinakosid, akteosid a 8-epiloganová kyselina, zatímco v oligosacharidech byl identifikován pouze galaktitol.

3.2. Vliv extraktů Cistanche deserticola na průměrnou délku života myší SAM-P8. Pro tuto a následující studie byli osmiměsíční samci myší SAM-P8 rozděleni do 4 skupin. Mezi nimi byla jedna skupina myší krmena normální stravou bez ECD, další 3 skupiny samostatně požívaly stravu, která obsahovala různé podíly ECD. Myši z podkmene SAM-R1, které mají normální proces stárnutí a délku života, byly použity jako kontrolní skupina ve všech experimentech.

Ve srovnání s kontrolní skupinou SAM-R1 byla průměrná délka života myší SAM-P8 významně zkrácena (obrázek 1(a); 𝑃 < 0.001).="" ačkoli="" suplementace="" stravy="" nízkou="" dávkou="" (50="" mg/kg)="" ecd="" neprodukovala="" významné="" prodloužení="" délky="" života="" myší="" sam-p8,="" při="" střední="" (150="" mg/kg)="" a="" vysoké="" (450="" mg/ml)="" doplňkové="" dávkách="" došlo="" k="" na="" dávce="" závislému="" prodloužení="" délky="" života="" (obrázky="" 1(a)="" a="" 1(b);="" 𝑃="">< 0,05–0,01),="" což="" bylo="" potvrzeno="" kaplan-meierovou="" analýzou="" přežití,="" která="" zahrnovala="" použití="" obou="" log-rank="" (="" mantel-cox)="" a="" gehan-breslow-wilcoxonovy="">

3.3. Reverze imunosenescence u myší SAM-P8 pomocí extraktů z Cistanche deserticola (ECD). Pokles periferních naivních T lymfocytů a současné zvýšení periferních paměťových T lymfocytů jsou prominentními rysy imunosenescence, které jsou široce považovány za hlavní příčiny imunologických abnormalit souvisejících s věkem. Tato imunosenescence u zvířat SAM-P8 ve srovnání se zvířaty SAM-R1 byla jasně evidentní, když byla analýza FACS použita ke stanovení počtu (CD3 plus CD44low CD45RBhigh) lymfocytů jako indikátoru naivních T buněk a (CD3 plus CD44high CD45BRlow) lymfocytů jako indikátoru paměťových T buňky. V obou populacích periferní krve (obrázek 2) a slezinných buněk (obrázek 3) byly tedy u myší SAM-P8 pozorovány snížené hladiny naivních T buněk a zvýšené hladiny paměťových T buněk. Bylo zjištěno, že suplementace stravy myší SAM-P8 s ECD je schopna zvrátit tyto indikátory imunosenescence způsobem závislým na dávce v populacích periferní krve (obrázek 2) a slezinných buněk (obrázek 3). Jako další indikátor zvratu imunosenescence pomocí ECD suplementace stravy byla analyzována hladina přirozených zabíječských buněk [18], hlavního buněčného markeru vrozeného imunitního systému. To ukázalo, že suplementace ECD dietou vedla k na dávce závislému zvýšení NK (CD3 plus CD49 plus) buněk v populaci lymfocytů periferní krve (obrázek 4) a slezinných buněk (obrázek 5).

3.4. Extrakty z Cistanche deserticola posilují relativní fluorescenční intenzitu Sca-1 pozitivních buněk u myší SAM-P8. Antigen kmenových buněk-1 (Sca{6}}) je jedním z nejvýznamnějších biomarkerů hematopoetických kmenových buněk (HSC) v populacích buněk kostní dřeně. Sca-1 pozitivní buňky také představují progenitory lymfocytů, které byly nově exportovány z kostní dřeně do periferní krve, kde procházejí další diferenciací na různé typy zralých lymfocytů. V důsledku toho tyto Sca-1 pozitivní buňky představují hlavní zdroj naivních T lymfocytů v periferní krvi. Obrázek 6 ukazuje, že ve srovnání s kontrolními myšmi SAM-R1 byla relativní intenzita fluorescence Sca{12}} pozitivních buněk u myší SAM-P8 podstatně nižší. Ukázalo se, že suplementace stravy u myší SAM-P8 třemi různými dávkami ECD významně zvyšuje relativní intenzitu fluorescence Sca-1 pozitivních buněk (obrázek 6).

3.5. Extrakty z Cistanche deserticola (ECD) podporují apoptózu a inhibují nekrózu lymfocytů u myší SAM-P8. Hladiny nekrózy a apoptózy v populacích krevních lymfocytů byly analyzovány dvojitým barvením Annexinem V-FITC V/PI. To odhalilo, že podíl nekrotických lymfocytů u myší SAM-P8 byl významně vyšší než u kontrolních zvířat SAM-R1, zatímco podíl apoptotických lymfocytů byl nižší (obrázek 7). Doplnění stravy myší SAM-P8 třemi různými dávkami ECD bylo schopno inhibovat hladiny nekrózy pozorované v populacích periferních lymfocytů, zatímco pouze dvě vyšší hladiny suplementace ECD způsobily významnou změnu v hladině apoptotických lymfocytů (obr. 7).

cistancheumětantioxidační

3.6. Extrakty z Cistanche deserticola (ECD) snižují prozánětlivý cytokin IL-6 u myší SAM-P8. Dalším ukazatelem schopnosti ECD ovlivňovat změny imunitního systému související s věkem je vliv doplňování stravy ECD na hladinu řady cytokinů (IFN-𝛾, TNF- 𝛼, IL-2, IL{ {9}}, IL{{10}}, GM-CSF a IL-3) byly analyzovány pomocí cytometrické analýzy korálků (CBA), která zahrnuje barvení fluorescenčním barvivem značenými protilátkami spojenými se zachytávacími cytometrickými kuličkami. Výsledky (obrázek 8) ukázaly, že zánětlivý cytokin IL-6 nebyl zvýšen u 8-měsíčních myší SAM-P8 ve srovnání s kontrolními myšmi SAM-R1 stejného věku, ale byl významně zvýšen, když ve srovnání s 6-měsíčními myšmi SAM-R1 (výsledky nejsou uvedeny). Doplnění stravy vysokými a středními dávkami ECD však dokázalo vyvolat statisticky významný pokles hladin IL-6 v plazmě (obrázky 8(a) a 8(b), 𝑃 < 0,05).="" plazmatické="" hladiny="" ostatních="" zkoumaných="" cytokinů="" (ifn-𝛾,="" tnf-𝛼,="" il-2,="" il-10,="" gm-csf="" a="" il-3)="" nevykazovaly="" žádné="" významné="" rozdíly="" mezi="" sam-="" skupiny="" myší="" ošetřené="" p8,="" sam-r1="" a="" ecd="" (data="" nejsou="">

4. Diskuze

Imunitní obrana proti nově invazivním mikroorganismům nebo endogenním nádorovým buňkám závisí na rozmanitosti repertoáru T buněk, který zase závisí na tvorbě a udržování naivních T buněk [19]. Ukázalo se, že během procesu stárnutí se rozmanitost repertoáru T-buněk dramaticky zmenšuje v důsledku progresivního vyčerpání naivních T-buněk v periferní rezervní zásobě. Právě tento nedostatek citlivých naivních T buněk byl považován za odpovědný za náchylnost starších lidí k infekci, rakovině a špatným výsledkům po očkování [20]. Různé intervence, včetně kalorické restrikce [7], cvičení [21] a suplementace vitaminu E [8], byly všechny použity k úspěšnému doplnění naivních T-buněk, a tím k prodloužení délky života a snížení propuknutí infekce a rakoviny u starších osob. V této studii jsme prokázali, že ECD je schopno zvýšit hladinu naivních T buněk v periferním poolu a současně došlo k prodloužení délky života a snížení frekvence tvorby nádorů u myší s akcelerací stárnutí (ECD terapeutická skupina versus SAM-P8, 0 versus 1/6). Proto se zdá rozumné dojít k závěru, že schopnost ECD zvrátit věkově závislou depleci periferních naivních T buněk může přispívat k jejím známým účinkům při snižování onemocnění souvisejících s věkem, které vyplývají z dlouhodobých klinických pozorování.

cistancheakteosidumětproti stárnutí

Reference

[1] Y. Jiang a P.-F. Tu, "Analýza chemických složek u druhů Cistanche," Journal of Chromatography A, sv. 1216, č.p. 11, s. 1970–1979, 2009.

[2] Q. Xiong, K. Hase, Y. Tezuka, T. Tani, T. Namba a S. Kadota, "Hepatoprotektivní aktivita fenylethanoidů z Cistanche deserticola," Planta Medica, sv. 64, č.p. 2, s. 120–125, 1998.

[3] "Imunologie a stárnutí v Evropě. Sborník příspěvků z 2. konference o základní biologii a klinickém dopadu imunosenescence. Březen 22-26, 2001, Cordoba, Španělsko," Experimental Gerontology, sv. 37, č.p. 2-3, str. 183–473, 2002.

[4] G.-D. Xuan a C.-Q. Liu, "Výzkum účinku fenylethanoidních glykosidů (PEG) z Cistanche deserticola na anti-stárnutí u starých myší vyvolané D-galaktózou," Journal of Chinese Medicinal Materials, sv. 31, č. 9, s. 1385–1388, 2008.

[5] D. Aw, AB Silva a DB Palmer, "Imunosenescence: vznikající výzvy pro stárnoucí populaci", Immunology, sv. 120, č. 4, s. 435–446, 2007.

[6] M. Alizadeh, H. Pohla, A. Rehbein a G. Pawelec, "Dlouhodobá kultura monoklonálních lidských T lymfocytů: modely pro imunosenescenci?" Mechanismy stárnutí a rozvoje, sv. 83, č.p. 3, s. 171–183, 1995.

[7] EH Greeley, E. Spitznagel, DF Lawler, RD Kealy a M. Segre, "Modulation of canine immunosenescence by life-long caloric restrikce," Veterinary Immunology and Immunopathology, sv. 111, s. 287–299, 2006.

[8] SN Meydani, SN Han a D. Wu, "Vitamin E a imunitní odpověď ve věku: molekulární mechanismy a klinické důsledky," Immunological Reviews, sv. 205, s. 269–284, 2005.

[9] SG Deeks, "HIV infekce, zánět, imunosenescence a stárnutí," Annual Review of Medicine, sv. 62, s. 141–155, 2011.

[10] M. Capri, D. Monti, S. Salvioli a kol., "Complexity of anti immunosenescence strategy in humans," Artificial Organs, sv. 30, č. 10, s. 730–742, 2006.

[11] S. Antonaci, AR Garofalo, C. Chicco a kol., "Senilní demence, Alzheimerova typu: odlišná entita v imunosensescenci?" Journal of Clinical Laboratory Analysis, sv. 4, č. 1, s. 16–21, 1990.

[12] R. Takahashi, "Studie proti stárnutí na kmenech myší urychlených stárnutím (SAM), Yakugaku Zasshi, sv. 130, č.p. 1, s. 11–18, 2010.

[13] S. Llor'ens, RMM-F. De Mera, A. Pascual a kol., "Myš s akcelerovanou stárnutím (SAM-P8) jako model pro studium vaskulárních funkčních změn během stárnutí," Biogerontology, sv. 8, č. 6, s. 663–672, 2007.

[14] T. Takeda, "Senescence-accelerated mouse (SAM) se speciálními odkazy na modely neurodegenerace, myši SAMP8 a SAMP10," Neurochemical Research, sv. 34, č. 4, s. 639–659, 2009.

[15] H. Nakahara, T. Kanno, Y. Inai a kol., "Mitochondriální dysfunkce u myší s akcelerací stárnutím (SAM)," Free Radical Biology and Medicine, sv. 24, č. 1, s. 85–92, 1998.

[16] J. Mizutani, T. Chiba, M. Tanaka, K. Higuchi a M. Mori, „Unikátní mutace v mitochondriální DNA kmenů myší urychlených stárnutím (SAM), Journal of Heredity, sv. 92, č.p. 4, s. 352–355, 2001.

[17] A. Mori, K. Utsumi, J. Liu a M. Hosokawa, „Oxidativní poškození u myší s akcelerací stárnutí“, Annals of the New York Academy of Sciences, sv. 854, s. 239–250, 1998.

[18] WB Ershler, WH Sun, N. Binkley et al., "Interleukin-6 a stárnutí: hladiny v krvi a produkce mononukleárních buněk se zvyšují s postupujícím věkem a produkce in vitro je modifikovatelná dietním omezením," Lymphokine and Cytokine Výzkum, sv. 12, č. 4, s. 225–230, 1993.

[19] AN Vallejo, "Immune remodeling: lekce z repertoárových změn během chronologického stárnutí au imunitou zprostředkovaných onemocnění," Trends in Molecular Medicine, sv. 13, č. 3, s. 94–102, 2007.