白藜芦醇对年轻人和老年人脂肪源性祖细胞体外生物钟基因表达的影响

文摘   2024-06-27 22:34   陕西  



《Aging(JCR:Q1,IF:3.9)发表了关于衰老研究的高质量论文,涉及衰老的生物学过、机制以及抗衰老策等多个方面。该期刊不仅关注基础研究,还关注临床应用,为抗衰老研究提供了重要的交流平台。

导读
生理、代谢和行为的许多方面都遵循由内源性分子钟生物网络驱动的24小时节律周期。临床前模型的观察性研究表明,昼夜节律功能随着年龄的增长而减弱,这可能与年龄相关的健康衰退有关。人类横断面研究同样表明,与年轻人相比,老年人的昼夜节律行为受到抑制。然而,人类内源性分子钟的年龄相关变化尚未得到很好的表征,解决这一知识差距可能会揭示对衰老生物学的新认识。
白藜芦醇(Resveratrol, RSV)是一种天然多酚,在临床前模型中可以延长寿命和健康寿命。这些益处被认为是由SIRT1介导的,SIRT1是一种高度保守的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的组蛋白去乙酰化酶,在衰老过程中减少,并与核心时钟机制相互作用。既往研究表明,RSV可改变年轻和老年人肺成纤维细胞核心时钟基因的表达。RSV也被证明可以通过改变生物钟基因表达来对抗高脂肪饮食引起的代谢失调。这些研究和其他研究支持RSV可能通过激活SIRT1并与核心时钟相互作用而有利于衰老的假设。RSV是否通过改变核心时钟基因的表达模式来改变核心时钟机制,在人类脂肪组织中从未被测试过。此外,年龄是否会影响核心时钟机制对RSV的反应能力尚不清楚。
因此,本研究的目的是比较年轻(23.4±2.1岁)和老年(70.6±5.9岁)女性wat衍生祖细胞(APCs)的体外节律时钟基因表达,以及确定RSV对这些年轻和老年apc体外节律时钟基因表达的影响,并探讨SIRT1激活的可能作用。
结果


Results
 
1
APC供体特征

研究人员评估了从先前收集的脂肪组织活检标本中培养的APC的体外节律时钟基因表达,这些标本分别来自年轻(N=5)和老年(N=5)女性参与者的腹部仓库。APC供体的临床特征见下表。除年龄(P≤0.0001)和收缩压(P = 0.027)外,各组间种族、身高、体重、BMI、腰臀比、DBP、空腹血糖、HbA1C、总胆固醇、HDL、LDL、LDL/HDL比、VLDL、甘油三酯和非HDL胆固醇均无显著差异。


2
体外节律时钟基因在年轻和老年APCs中的表达

为了评估来自年轻和老年女性参与者的APCs核心时钟基因表达的节律模式,研究人员测量了核心时钟基因BMAL1, clock, PER1/2, CRY1/2的mRNA水平以及核受体NR1D1、NR1D2和RORα的mRNA水平,这些受体是核心时钟的次级调控环的一部分,也是普遍存在的时钟输出基因DBP的一部分。在这些评估中,APCs与30% FBS同步2小时。12小时后,每隔6小时采集一次APC,持续48小时,并评估mRNA水平(图)。从这些时间点开始,研究人员使用ARSER分析测试了节律谱,以确定显著的昼夜节律性,这决定了与余弦波的拟合度。

在年轻APCs中,核心时钟成分BMAL1、PER1、PER2、CRY2、NR1D1和NR1D2以及时钟输出基因DBP存在昼夜节律性(均P<0.05)。在老年APCs中,BMAL1、PER1、PER2、CRY2、NR1D1和NR1D2以及DBP均存在昼夜节律性(均P<0.05)。此外,还比较了年轻APCs和老年APCs的节律参数。这些参数包括节奏周期(一个完整节奏周期的持续时间)、相位(节奏峰值在时间上的位置)和幅度(节奏峰值到低谷距离的一半)[24]。与年轻APCs相比,老年APCs表现为PER2和NR1D2相延迟,DPB表达周期更长(表;所有P < 0.05)。

研究人员还使用线性混合模型比较了年轻APCs和老年APCs之间的节律表达水平。如果检测到显著的相互作用,则随后进行事后比较,以确定节律谱中特定时间点mRNA表达的差异。总的来说,CLOCK基因在老年apcs中的表达明显高于老年apcs。除t=18外,其余时间点均为年轻apcs。在t=42和t=48时,PER2基因在老年apcs中的表达明显高于年轻apcs,并在t=24时趋于显著。在t=30时,年龄较大的APCs比年轻的APCs表达更高。
3
RSV增加APCs中的SIRT1 mRNA
为了研究RSV对APCs的影响,研究人员首先使用线性混合模型比较了年轻和老年APCs在基线时的SIRT1 mRNA表达谱,然后进行了事后比较。令人惊讶的是,与年轻APCs相比,在t=6、t=12、t=24、t=30、t=42和t=48时,老年APCs中SIRT1的表达明显更高(图A;P < 0.05)。

作为RSV治疗的指标,研究人员使用以下两种条件测试了RSV对年轻和老年apc中SIRT1 mRNA表达谱的影响:100µM RSV与对照。此前已有研究表明,100µM RSV处理4h可增加来自年轻人和老年人的成纤维细胞中的时钟基因表达,这支持了研究人员使用该浓度的理论依据。为了研究RSV的持续时间和浓度是否影响SIRT1的表达,研究人员在t=0时比较了RSV与载体对照的SIRT1 mRNA水平。虽然SIRT1在老年APCs中相对于年轻APCs在基线时升高,但RSV治疗进一步增加了这两种年轻APCs的SIRT1表达(增加313.2%;P<0.0001)和较老APCs(283.9%;P < 0.0001;图b)。


 
4
白藜芦醇对APCs体外生物钟基因表达的影响
Young-APCs:研究人员使用ARSER分析,对RSV与对照组的体外节律谱进行了显著的昼夜节律性测试。RSV治疗后,CRY1和CLOCK获得昼夜节律性,PER1和CRY2失去昼夜节律性,BMAL1、PER1、NR1D1、NR1D2和DBP节律模式没有改变(见下图)。

节律参数方面,RSV导致DBP表达周期延长,NR1D1幅值和相移增加,NR1D2幅值增加(见下表;P< 0.05)。

然后,研究人员使用线性混合模型比较了这些相同条件下的节律性基因表达水平,随后进行了事后比较。RSV处理增加了CLOCK (t=0、t= 12、t= 18和t= 48)、CRY1 (t= 12、t= 18)、CRY2 (t=0)、NR1D1 (t= 6、t= 18)、NR1D2 (t= 36)和RORα (t=0) mRNA的表达。
老年APCs:RSV治疗对核心时钟成分的昼夜节律性有相同的影响,在年轻APCs中观察到。更具体地说,在RSV治疗后,CRY1和CLOCK获得昼夜节律性,PER1和CRY2失去昼夜节律性,BMAL1、PER1、NR1D1、NR1D2和DBP节律模式没有改变(见下图)。

节律参数方面,RSV处理导致PER1相移,NR1D1幅值增加,NR1D2相移(见下表;所有P < 0.05)。

然后,研究人员使用线性混合模型比较了这些相同条件下的节律性基因表达水平,随后进行了事后比较。治疗RSV BMAL1的mRNA表达增加(t=0和t=24),时钟(t=12,t=18), PER1 (t=0, t=6,t=12,t=18,t=24,和t=48), CRY1 (t=0, t=12,t=18和t=30), CRY2 (t=0和t=6) NR1D1 (t=6,t=18,t=24,t=36和t=48), NR1D2 (t=0, t=6,t=12,t=18,t=24,t=30,和t=36),和RORα(t=0和t=36)。

结论

临床前模型的观察性研究表明,昼夜节律功能与年龄相关。研究人员假设年龄可能与人体组织中细胞自主生物钟功能的下降有关。因此,研究人员从先前收集的年轻人(年龄:23.4±2.1岁)和老年女性参与者(年龄:70.6±5.9岁)腹部皮下组织活检中培养脂肪祖细胞(APCs)。研究人员使用体外模型,比较了核心时钟组件的节律性基因表达谱,作为昼夜节律振荡功能的指标。结果观察到年轻和老年APC核心时钟成分的昼夜节律性一致。表达分析显示,老年APCs中某些成分(CLOCK, CRY1, NR1D1)的水平高于年轻APCs。研究人员还研究了白藜芦醇(resveratrol, RSV)对生物钟基因表达谱的影响,结果发现RSV导致一些成分(CLOCK和CRY)的节律性增加,其他成分(PER2, CRY2)的节律性丧失,并改变了一些节律参数(NR1D1和NR1D2),这在年轻和老年APC中是一致的。体外观察到的可检测的昼夜节律性表明,APC中细胞自主核心时钟的振荡功能在衰老过程的这一阶段得到保留。RSV影响APCs的核心时钟基因表达,暗示其作为一种靶向核心时钟的长寿治疗剂的潜力。



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