Nature Aging (IF2023=17)│鼠尾草提取物HK可延缓衰老并延长寿命

文摘   科学   2024-09-27 22:00   江西  

衰老是一个不可避免的、依赖时间的过程,会导致全身生理功能的下降。衰老与癌症、心血管、代谢、肾脏和神经退行性疾病等疾病密切相关。有研究表明p16抑制CDK4CDK6的激酶活性,阻止Rb的过度磷酸化和E2F9的释放,从而促进细胞衰老。之前,作者通过大量筛选发现一种鼠尾草(Salvia haenkeiSH)的提取物可以延缓衰老,SH能显著减少衰老相关-β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)阳性细胞的数量。然而,SH植物提取物(HK)抗衰老的具体机制尚不清楚。

202471日,意大利帕多瓦大学Andrea Alimonti研究团队在Nature aging期刊发表了一篇题为Targeting senescence induced by age or chemotherapy with a polyphenol-rich natural extract improves longevity and healthspan in mice的研究论文。该研究发现鼠尾草植物提取物HK可显著延长小鼠的寿命和健康周期,并改善机体多种衰老表型。




实验设计



研究以20月龄的C57小鼠作为衰老小鼠模型,通过鼠尾草提取物HK治疗,评估其对老年小鼠的寿命及衰老表型的影响。通过阿霉素诱导多种细胞衰老模型,通过RT-qPCR、免疫组化、HE染色、活体成像等技术分析HK对衰老细胞的影响。通过代谢组学寻找HK中潜在具有抗衰老的活性成分,并验证其抗衰老的能力及具体作用机制。


主要结果

01

 HK延长小鼠的健康寿命和寿命

与对照组相比,HK治疗有效延长老年小鼠的寿命,增加老年小鼠骨组织百分比和股骨骨矿物质密度(BMD),减少膝关节软骨退行性改变,增加握力及肌纤维横截面积(CSA)。同时,HK能有效减少老年小鼠肾纤维化。(图1)


1. HK延长小鼠的健康寿命和寿命

02

   HK影响衰老相关分子通路


老年和年轻小鼠的肌肉RNA测序结果显示,老年小鼠衰老相关的SAUL_SEN_MAYO基因出现了上调趋势,而HK治疗后基因下调。(图2)

2. HK部分恢复小鼠肌肉中与年龄相关的基因表达特征

03

HK处理对衰老的抑制


HK处理降低肌肉中Cdkn1aTp53mRNA表达,皮肤中衰老基因p16p27γ-H2AX基因的表达,肾脏中p16p2753BP1的表达以及肺中p27的表达,这表明HK处理降低体内衰老标志物的水平。(图3)

3. HK改善小鼠衰老

04

      HK可以防止阿霉素引起的衰老和心脏毒性


除了自然衰老之外,一些压力因素,如化疗药物阿霉素(Doxo)也能诱导细胞衰老。通过腹腔注射Doxo后小鼠p16的阳性发光区域增加,而HK治疗后发光区域减少,且有效改善小鼠体重。化疗前给予HK可以减轻化疗的有害副作用,降低衰老引起的心脏毒性。(图4)
4. HK可预防阿霉素引起的衰老和心脏毒性

05

HK成分木犀草素延缓衰老


HK主要成分为木犀草素及衍生物、类黄酮、萜烯、酚类和木脂素。木犀草素(Lut)可显著将UV-B辐射诱导的SA-β-Gal染色降低,Lut呈现剂量依赖性阻止SA-β-gal阳性细胞的积累。药代动力学结果证实Lut在体内血清中的存在。最后,在体内急性细胞衰老模型中,发现木犀草素可显著改善阿霉素诱导的衰老。(图5)


5. HK中木犀草素可改善衰老


06

木犀草素通过破坏p16-CDK6复合物来延缓衰老


最后,作者生成一个涉及CDK6p16和木犀草素的复合物的三维计算机模型。据预测,木犀草素会结合这两种蛋白的界面,这表明木犀草素与CDK6的存在可能会破坏与p16的相互作用。同时,表面等离子体共振实验和聚乳酸共聚焦显微镜证实p16-CDK6相互作用这一结论。UV-B暴露增加未经处理和木犀草素处理的细胞中p16的表达,但不影响CDK6蛋白的表达水平。这表明木犀草素可以在衰老诱导条件下改变p16CDK6之间的相互作用,从而改善衰老。(图6)


6. 木犀草素对p16-CDK6复合物的干扰


供稿者短评


该研究发现HK可显著延长寿命,改善与年龄相关的多种组织衰老表型。此外,HK中木犀草素通过破坏p16-CDK6相互作用,从而发挥抗衰老的功能。这些结果为开发HK作为医疗食品或治疗与年龄相关疾病的药物提供良好的数据支撑。

然而,本研究也存在着诸多不足之处:

其一,阿霉素对小鼠心衰模型的建立相对成熟,但是对全身衰老小鼠的模型报道很少,模型的说服力不高

其二,心功能表型的评价有很多,这里作者仅仅测QT间期,并不足以代表心脏功能,使实验数据不足以支撑结论

其三,作者在做HK缓解心脏相关衰老及毒性的时候,图4e体外实验中作者用阿霉素诱导的人心肌细胞的衰老,发现HK可降低细胞p21 mRNA的水平,作者继续用p21-荧光素酶敲入的小鼠进行体内实验会使结论更有说服力


文献来源


https://doi.org/10.1038/s43587-024-00663-7

END

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编辑:徐唐昌     排版:徐沁雯     审核:肖沁

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