《Industrial Crops & Products》影响因子:5.9/Q1
《Industrial Crops & Products》发表关于具有工业价值(非食品、非饲料)的栽培植物(作物)的研究。论文涉及作物导向和生物基材料研究。它应该引起国际观众的兴趣,假设驱动且可重复。感兴趣的作物和产品包括:纤维、森林和能源作物、工业油籽、橡胶和树脂,以及栽培的药用和芳香植物。
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PKS中皂苷成分的分析结果表明,PKS提取物以甾烷皂苷为主,包括呋喃甾烷醇皂苷(金香皂苷C/D、Pratioside B等)和螺甾烷醇皂苷(薯片星、金香皂苷A/B等)。此外,少量三萜皂苷(积雪草苷、人参皂苷 Rb1)也被检测到。据报道,螺甾烷醇皂苷几乎存在于每种虎杖植物中,然而,不同物种的糖苷元类型各不相同;发现龙胆素和黄皂苷元是虎杖中的主要苷配元。我们鉴定了相应的代表性物质,如金香糖苷A/B、(25 R)-金参皂苷G、Pratioside D1PKS提取物中的(gentrogenin)和funkioside C(pennogenin)。而虎杖中的特异性苷元为黄靖苷元,代表性物质为黄苷苷元、黄苷苷C/D/E等,在我们的样品中确实没有鉴定出来。这与先前研究的结果一致。
细胞衰老是增殖细胞脱离细胞周期并进入永久性生长停滞状态的状态。衰老细胞的显着特征包括增殖能力降低,衰老相关的β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)活性增加,细胞周期停滞。本研究以体外42-46代增殖极限为特征的MRC-5细胞建立细胞衰老模型。通过增殖活力、β半乳糖苷酶活性和细胞周期指标评估PKS对复制性衰老(自然衰老)和应激诱导衰老(过早衰老)的影响。
SASP是一系列细胞因子的总称,包括促炎因子(IL-6,IL-8),基质金属蛋白酶(MMPs),趋化因子(CXCL-1,CXCL-10),生长因子(HGF,TGF-β)等。SASP不仅是衰老细胞的关键特征,也是促进衰老和诱发各种衰老相关疾病的因素。研究人员检查了两种衰老模型中一些具有代表性的SASP因子的mRNA表达水平。结果显示,应激诱导后,模型组所有测试SASP因子的mRNA表达水平均较对照组升高,IL-6、IL-8、MMP-3、CXCL-10与对照组的差异均达到显著水平。相比之下,与模型组相比,用 PKS 预处理的细胞的 IL-6、IL-8 和 CXCL-10 分别相对降低了 25.71%、37.59% 和 35.06%。显示复制衰老也受到PKS的影响。与衰老对照组相比,样本组IL-6、IL-8、CXCL-10和HGF的mRNA表达水平显著降低,但MMP3和TGF-β1未观察到显著变化。
进一步验证了SASP因子IL-6、IL-8、CXCL-10等的体外分泌水平,mRNA在衰老模型中显著变化。如图所示,与应激诱导模型组相比,样品组的IL-6、IL-8和CXCL-10因子分泌水平显著降低。样品组IL-6、IL-8、CXCL-10和HGF因子的分泌水平也显著低于衰老对照组。这些实验结果表明,PKS在下调SASP方面具有积极作用。
脂褐素作为一种衰老色素,会随着衰老的进行而在蠕虫体内积累,衰老程度越高,脂褐素的积累水平就越高。从荧光显微镜照片可以看出,对照组在15 d时荧光强度较强,表明该阶段蠕虫衰老水平显著,体内脂褐素积累水平高。然而,一直以来,PKS的参与显著改善了蠕虫的衰老过程,样品组的脂褐素积累水平比对照组降低了49.79%。
抗氧化能力等抗逆能力与寿命延长密切相关,并已被证明是预防各种衰老相关疾病的关键因素之一。增强抗压能力是保持健康寿命的有效方法之一。本研究通过体内耐热/抗氧化应激、抗氧化能力(SOD/CAT/MDA/ROS)来评估PKS对蠕虫抗逆性的影响。从图中可以看出,在37 °C下热刺激蠕虫12 h时,对照组的存活率仅为22.92±5.98%,而喂食PKS的蠕虫的存活率显著更高(60.53±11.61%)。此外,与对照组(31.15 ± 8.49%)相比,当蠕虫暴露于百草枯刺激诱导的氧化应激时,PKS 干预组的存活率提高了 75.85%。
此外,还发现PKS可以增加体内蠕虫的抗氧化活性。图6B结果显示,样品组抗氧化酶SOD和CAT的活性分别是对照组高1.09倍和1.54倍;与对照组相比,样品组蠕虫体内脂质过氧化物(MDA)的积累量降低了37.69%,差异显著(P < 0.05)。ROS测试结果显示,当蠕虫生长到15 d时,对照组积累的ROS水平处于较高水平,荧光强度较强,如图所示。相比之下,喂食PKS的蠕虫的ROS水平比对照组相对降低了60.23%,如图所示。这表明PKS在调节ROS方面具有作用。综合指标表明,PKS可以有效增强蠕虫的抗逆性,对维持健康寿命产生有利影响。
qPCR结果显示,PKS作用下蠕虫lgg-1和bec-1的mRNA水平分别比对照组高1.32和1.15倍,差异有统计学意义(P <0.05)。它表明PKS可以通过激活蠕虫中的自噬途径来延长寿命。Bec-1缺陷蠕虫(VC424)寿命实验结果显示,突变体与PKS干预下的对照组差异无统计学意义(P>0.05),表明PKS依赖bec-1延长蠕虫寿命。同时,我们使用融合表达LGG-1::GFP的突变蠕虫来监测自噬体的形成。随着PKS的干预,蠕虫中LGG-1::GFP斑点的数量显著增加,表明自噬水平增强。这些结果表明,PKS对自噬具有积极的调节作用,因此可能影响蠕虫的寿命。
总
虎杖皂苷可以显著延缓MRC-5细胞中应激诱导和复制的衰老。细胞衰老水平的降低可能与PKS下调SASP因子水平的能力有关,有利于改善细胞微环境。在体内,PKS可以延长秀丽隐杆线虫的寿命,并显著减少蠕虫体内脂褐素的积累。在PKS的干预下,蠕虫的抗逆性也得到增强,表现出对热应激和氧化应激的耐受性增强,抗氧化酶(SOD/CAT)活性增强,脂质过氧化(MDA)减少,体内ROS积累减少。我们推测PKS对秀丽隐杆线虫的抗衰老作用可能与sir-2.1的上调和daf-16转录活性的增强有关。此外,PKS的干预导致蠕虫自噬活性增加,这也可能是秀丽隐杆线虫健康寿命增加的原因之一。本研究的新视角揭示了PKS在抗衰老方面的优越性,因为它通过多种途径起作用。鉴于PKS还具有出色的血糖和血脂调节作用,有利于预防和治疗与年龄有关的疾病。因此,PKS作为一种潜在的抗衰老活性物质,值得深入探索和开发。