Cistanche polisaharidi podržavaju crijevnu barijeru, smiruju NLRP3 i potiču zdravo starenje

Rezultati

 

3.1 Učinak polisaharida Cistanche deserticola na aktivnost SA- -gal crijeva

Bojanje SA- -gal pokazalo je da se, u usporedbi s mladom kontrolnom skupinom, razina SA- -gal–pozitivnih stanica povećala u ileumu miševa koji prirodno stare. U usporedbi sa skupinom prirodnog starenja, i skupine s niskom i visokom dozom CDP-a pokazale su smanjenu pozitivnost SA- -gal (vidi sliku 1). Ovi rezultati pokazuju da CDP-ovi antagoniziraju starenje u tkivu ileuma.

Slika 1. Utjecaj CDP-a na aktivnost intestinalnog SA- -gal (bojenje SA- -al, × 20)

 

Tablica 2. Učinak CDP-a na SASP u tkivu debelog crijeva starih miševa

(x̄ ± s, n = 10)

Skupina	CXCL-1	IL-6	MMP-2	NF-κB	p16	TNF-
Mlada kontrola	1.00 ± 0.09	1.02 ± 0.22	1.15 ± 0.19	1.15 ± 0.73	1.10 ± 0.56	1.11 ± 0.53
Prirodno starenje	3.18 ± 1.00¹)	3.63 ± 1.52¹)	4.73 ± 0.79¹)	7.51 ± 1.39¹)	3.63 ± 0.42¹)	4.94 ± 1.23¹)
Niska doza CDP-a	2.24 ± 0.67	2.48 ± 0.37³)	2.48 ± 0.97³)	3.11 ± 2.08³)	1.42 ± 1.27⁴)	3.57 ± 0.11⁴)
CDP visoke doze	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)

Bilješke:
¹) P< 0,01 naspram mlade kontrole;
²) P< 0,05 u odnosu na mladu kontrolu;
³) P< 0,05 u odnosu na prirodno starenje;
⁴) P< 0,01 u odnosu na prirodno starenje.

 

 

Cistanche oralni liker i dodaci za probleme starenja crijeva

 

3.2 Učinak polisaharida Cistanche deserticola na SASP

U usporedbi s mladom kontrolnom skupinom, razine mRNA CXCL-1, IL-6, MMP-2, NF-κB, p16 i TNF- bile su povišene u skupini prirodnog starenja (P < 0,05, P < 0,01). U odnosu na skupinu prirodnog starenja, skupine s niskom i visokom dozom CDP-a pokazale su različite stupnjeve smanjenja ekspresije mRNA gore navedenih SASP markera (P <0,05, P <0,01). Ovi nalazi sugeriraju da CDP suzbijaju lučenje SASP faktora (vidi tablicu 2).

Slika. 2 Utjecaj CDP-a na funkciju crijevne barijere (×20)

 

Tablica 3. Utjecaj CDP-a na funkciju crijevne barijere, staničnu proliferaciju i diferencijaciju

Skupina	ZO-1	Ki67	Lgr5
Mlada kontrola	4	0	0
Prirodno starenje	1	0	0
Niska doza CDP-a	4	0	0
CDP visoke doze	4	0	0
- nikotinamid mononukleotid	3	0	0

 

3.3 Učinak polisaharida Cistanche deserticola na funkciju crijevne barijere

U usporedbi s mladom kontrolnom skupinom, ZO-1 ekspresija proteina bila je smanjena u ileumu miševa prirodnog starenja, što ukazuje na oslabljenu funkciju barijere (P < 0,01). U usporedbi sa skupinom prirodnog starenja, ZO-1 ekspresija se povećala u skupinama s niskom i visokom dozom CDP (P <0,01) (Slika 2, Tablica 3), što ukazuje na zaštitni učinak CDP-a na funkciju crijevne barijere.

Slika. 3 Utjecaj CDP-a na proliferaciju i diferencijaciju crijevnih stanica (×200)

3.4 Učinak polisaharida Cistanche deserticola na proliferaciju i diferencijaciju crijevnih stanica

U usporedbi s mladom kontrolnom skupinom, proliferacija crijevnih stanica se smanjila, a ekspresija Ki67 smanjena je u skupini prirodnog starenja; marker intestinalnih matičnih stanica (ISC) Lgr5 također je smanjen (P <0,01). U usporedbi sa skupinom prirodnog starenja, obje doze CDP-a značajno su poboljšale proliferaciju crijevnih stanica, a razine Lgr5 imale su tendenciju normalizacije (P <0,01) (Slika 3, Tablica 3). Ovi rezultati sugeriraju da CDP mogu sudjelovati u procesima proliferacije i diferencijacije crijevnih stanica.

Slika. 4 Utjecaj CDP-a na upalni odgovor posredovan upalom

3.5 Učinak polisaharida Cistanche deserticola na upalu posredovanu upalom

U usporedbi s mladom kontrolnom skupinom, razine LPS bile su značajno povećane u skupini prirodnog starenja (P < 0,01). U odnosu na skupinu prirodnog starenja, razine LPS-a značajno su se smanjile u skupinama s niskom i visokom dozom CDP-a (P <0,01). U usporedbi s mladom kontrolnom skupinom, ekspresija NLRP3 proteina povezanih s upalom (NLRP3, ASC i kaspaza-1) bila je regulirana naviše u skupini prirodnog starenja; nasuprot tome, razine proteina bile su smanjene u obje skupine s dozom CDP-a (vidi sliku 4). PCR u stvarnom vremenu dodatno je potvrdio da su, u usporedbi s mladim kontrolama, citokini IL-18 i IL-1 povezani s piroptozom bili značajno povećani u skupini prirodnog starenja (P <0,01), dok su oba značajno smanjena u skupinama s niskom i visokom dozom CDP-a u usporedbi sa skupinom prirodnog starenja (P <0,01) (vidi tablicu 4).

Tablica 4. Učinak CDP-a na serumski LPS i ekspresiju IL-18 i IL-1 mRNA u ileumu starijih miševa

(x̄ ± s, n = 10)

Skupina	LPS	IL-18	IL-1
Mlada kontrola	1.38 ± 0.32	1.01 ± 0.16	1.37 ± 1.34
Prirodno starenje	6.26 ± 0.73¹)	5.53 ± 0.23¹)	9.90 ± 0.43¹)
Niska doza CDP-a	3.23 ± 0.58⁴)	2.04 ± 1.49⁴)	4.57 ± 3.76³)
CDP visoke doze	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

Bilješke:
¹) P< 0,01 naspram mlade kontrole;
³⁴) P< 0,05 iliP< 0,01 u odnosu na prirodno starenje.

Cistanche polisaharidi inhibiraju aktivaciju inflamasoma NLRP3 i poboljšavaju starenje crijeva

Rasprava

 

Tradicionalna kineska medicina (TCM) drži da je "bubreg korijen života" i da je snažan bubrežni qi povezan s dugovječnošću, dok smanjenje bubrežnog qi-ja skraćuje život (Yu Chuan, Medicinski pravoslavni prijenos). Već 1980-ih, akademik Chen Keji predložio je korištenje metoda tonifikacije bubrega za odgađanje starenja [18]. Akademik Shen Ziyin proveo je dubinsko istraživanje o odnosu između yanga bubrega i starenja [19], ističući da je nedostatak yanga bubrega ključna karika u starenju. U biti, pod dugotrajnim vanjskim utjecajima, bubrežni yang postaje nedostatan da zagrije i podupre utrobu, što s vremenom dovodi do starenja [20] - uključujući starenje crijeva. Bubreg i tanko crijevo dijele donji plamenik u TCM teoriji; crijevne funkcije primanja i transformacije oslanjaju se na zagrijavanje i isparavanje djelovanja bubrežnog yanga. Kao što je Xu Shuwei napisao u Puji Benshifangu, "Kada je qi bubrega slab i prvobitni qi opada, probava prirodno pati." Kada je yang bubrega manjkav, pogonske sile i sile zagrijavanja su neadekvatne, ne uspijevaju podržati yang slezene. Kako transport i transformacija slezene slabe, stvaranje esencije iz hrane se smanjuje, što zatim narušava postnatalnu esenciju, remeti distribuciju i izlučivanje i proizvodi sluz, vlagu, zamućenost i zastoj - patološke proizvode koji potiču starenje crijeva. Stoga je nedostatak yanga bubrega važan patomehanizam starenja crijeva i daje teoretsku osnovu za korištenje sredstava za zagrijavanje bubrega za intervenciju.

Cistanche deserticola ključna je biljka koja zagrijava bubrege i koja odgovara temeljnom patomehanizmu starenja crijeva. Navedena među biljkama "višeg ranga" u Shennongovom klasiku Materije Medice i hvaljena kao "pustinjski ginseng", Cistanche je poznata po svojim toničnim učincima, postavljajući temelje svojoj učinkovitosti protiv starenja [21]. Polisaharidi su polimeri visoke molekularne mase sastavljeni od 10 ili više monosaharida povezanih glikozidnim vezama [22]. Posljednjih godina, istraživanje prirodnih polisaharida brzo je napredovalo, ističući desetak ili više farmakoloških aktivnosti, uključujući usporavanje starenja [23]. Polisaharidi Cistanche glavni su aktivni sastojci Cistanche [21]. Prethodne studije pokazuju da CDP mogu modulirati disbiozu, poboljšati homeostazu mukozne barijere i poništiti atrofiju resica izazvanu starenjem [11]. Međutim, njihove sustavne učinke i mehanizme u poboljšanju starenja crijeva tek treba razjasniti.

U ovoj smo studiji, koristeći polisaharide izvedene iz ekstrakta Cistanche u mišjem modelu prirodnog starenja, potvrdili da CDP intervencija modulira razine SA- -gal, markere crijevne barijere i aktivaciju inflamasoma NLRP3, potvrđujući time učinkovitost i mehanizam u ublažavanju starenja crijeva. SA- -gal je lizosomska hidrolaza; sa staničnim starenjem, lizosomska biogeneza i promet postaju oštećeni, podižući sadržaj i aktivnost SA- -gal [24-25]. CDP-ovi su značajno smanjili SA- -gal pozitivnost u mišjem ileumu (Slika 1), učinkovito usporavajući starenje ileuma. Na razini ekspresije gena, CDP-ovi snižavaju ključne SASP faktore kao što su p16, TNF- i NF-κB (Tablica 2), što ukazuje na ublažavanje kroničnog upalnog mikrookruženja putem SASP modulacije [26-27], u skladu s poznatim imunometaboličkim učincima polisaharida [28-30]. Cjelovitost crijevne barijere ključna je za održavanje homeostaze. Ovdje su CDP-ovi regulirali protein uskog spoja ZO-1 (Slika 2, Tablica 3), u skladu s izvješćima da poboljšana propusnost može ublažiti fenotipove starenja [31-33]. Mehanički gledano, to se vjerojatno odnosi na smanjene razine LPS-a (tablica 4) i posljedičnu supresiju aktivacije inflamasoma NLRP3 [34-35]. Ova petlja pozitivne povratne sprege "popravak barijere – inhibicija upale" nudi dvostruke ciljeve za intervenciju u starenju crijeva.

Važno je da CDP ne samo da reguliraju putove povezane sa starenjem, već također poboljšavaju funkciju crijevnih matičnih stanica. Povećanje u Ki67- i Lgr5-pozitivnim stanicama (Slika 3, Tablica 3) ukazuje na aktivaciju ISC proliferacije i programa diferencijacije [36-37], potencijalno povezanih s inhibicijom NLRP3-posredovanog oslobađanja IL-1 /IL-18 [38-39] i na taj način štiti funkciju matičnih stanica od upalnog mikrookruženja. U usporedbi s jednociljnim inhibitorima NLRP3 male molekule [40], CDP-ovi pružaju višedimenzionalnu intervenciju: snižavanje uzvodnog LPS-a za blokiranje aktivacije inflamasoma, promicanje ZO-1 za jačanje funkcije barijere i moduliranje SASP-a i aktivnosti matičnih stanica nudeći širu regulaciju na razini sustava.

 

Ova studija također povezuje TCM teoriju o "nedostatku yanga bubrega" sa suvremenim patofiziološkim značajkama starenja crijeva. Temeljni mehanizam - nedostatak yanga bubrega - dobro se preslikava na fenotipove starenja kao što su disfunkcija barijere, kronična upala niskog stupnja i disbioza. Na mehaničkoj razini, pojam TCM-a o "unutarnjem hladnom ograničenju" zbog pada yanga bubrega može se promatrati kao okidač za aktivaciju NLRP3 i nizvodne upalne kaskade. Na molekularnoj ciljnoj razini, naša otkrića ističu os NLRP3/Caspase-1/ASC kao središnje čvorište koje povezuje "opadanje janga" s "intestinalnom ozljedom", potičući oslobađanje citokina i oštećenje barijere i time pogoršavajući starenje crijeva. Kao reprezentativna aktivna komponenta u skladu s metodom zagrijavanja bubrega, CDP-ovi učinkovito inhibiraju aktivaciju NLRP3, blokiraju cijepanje kaspaze-1 i sazrijevanje ASC-a i tako preokreću patološki proces "starenja izazvanog manjkom yanga", pružajući znanstvenu potporu za prevenciju i liječenje starenja crijeva iz perspektive zagrijavanja bubrega.

Ukratko, ova studija otkriva da CDP poboljšavaju starenje crijeva inhibicijom aktivacije inflamasoma NLRP3, pružajući nove dokaze za farmakodinamičku osnovu Cistanchea i teoretsko obrazloženje za razvoj višeciljnih strategija protiv starenja. Ograničenja ostaju: (1) precizna molekularna meta kojom CDP inhibiraju NLRP3-izravno vezanje na NLRP3 nasuprot modulaciji uzvodnih receptora za prepoznavanje uzorka-zahtijeva pojašnjenje; (2) je li CDP-ovi reguliraju NLRP3 neizravno preko crijevne mikrobiote-metabolitske osi potrebna dodatna validacija. Buduće studije koje integriraju jednostanično sekvenciranje i transplantaciju mikrobiote mogle bi razjasniti CDP međuorganske regulatorne mreže i unaprijediti klinički prijevod.

 

Reference

 

[1] Gavrilov LA, Gavrilova NS. Je li starenje bolest? Gledište biodemografa. Adv Gerontol. 2017;30(6):841–842.
[2] Zhang X, Zhang F, Li Y, et al. Blokada signalnog puta PI3K/AKT pomoću Astragalozida IV ublažava ulcerozni kolitis poboljšanjem intestinalne epitelne barijere. J Transl Med. 2024;22(1):406.
[3] Rybina OY, Symonenko AV, Pasyukova EG. Kombinacije spojeva usmjerene na dugovječnost: izazovi i perspektive. Starenje Rev. 2023;85:101851.
[4] Liao G, Xie Y, Peng H, et al. Napredak u NMN bioterapiji i najnovija istraživanja u području bolesti probavnog sustava. J Transl Med. 2024;22(1):805.
[5] Nadeeshani H, Li J, Ying T, et al. Nikotinamid mononukleotid (NMN) kao zdravstveni proizvod protiv starenja - Obećanja i sigurnosni problemi. 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. Engleski naslov: Liu F, Zhuang W, Yang Y, et al. Napredak istraživanja u regulatornim mehanizmima aktivacije inflamasoma NLRP3. Biomedicinska transformacija. 2024;5(02):2–11.
[7] Liu Y, Xu X, Lei W, et al. NLRP3 upala u fibrozi i starenju: poznate nepoznanice. Starenje Rev. 2022;79:101638. doi:10.1016/j.arr.2022.101638
[8] Chen H, Zhang X, Liao N, et al. Identifikacija hipometilacije promotora gena NLRP3 povezane s upalom u dijabetičkoj retinopatiji. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020;61(13):12.

Praktične napomene za čitatelje i programere proizvoda

Funkcionalne implikacije: CDP-i mogu pomoći u ublažavanju zatvora "vlaženjem crijeva", dok suvremeni podaci ukazuju na potporu barijere (↑ZO-1), smanjeno opterećenje endotoksinima (↓LPS) i prigušenu aktivnost upale (↓NLRP3/ASC/Caspase-1; ↓IL-1 /IL-18).

Diferencijacija za proizvode: Pozicioniranje kao potpora crijevnoj barijeri i potpora zdravom starenju. Razmotrite standardizirani CDP sadržaj i testiranje identiteta.

Prijevodna razmatranja: Nalazi miša vode hipoteze; doziranje kod ljudi mora slijediti sigurnost, kvalitetu i kliničku validaciju. Potencijalna sinergija s probioticima ili prebioticima koji smanjuju opterećenje LPS-om.

Markeri ishoda za ispitivanja: učestalost/konzistencija stolice, serum/fekalni LPS, fekalni zonulin ili serumski klaudini, upalni citokini i testovi crijevne propusnosti.