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中草药提取物携“细胞衰老”登上Nature Aging！老外都开始研究中药了，你还在等什么？

美食   2024-11-01 12:05   山东  

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今天带来的这篇文章是意大利科研团队近期发表的。该研究创新性的将传统植物药材与现代抗衰老研究相结合，不仅评估了中草药提取物对小鼠寿命的影响，还综合了健康评分系统评估了对健康的影响。而且团队还深入研究了提取物中的活性成分，以及作用的分子机制。整体实验从宏观的生理变化到微观的分子机制，层层递进，思路清晰，非常值得学习。


研究背景
组织内衰老细胞的积累有助于衰老和与年龄有关的疾病的进展。植物提取物富含植物成分，为发现针对衰老的治疗方法提供了有用的资源，从而改善健康状况。该研究表明，每天口服标准的鼠尾草（SH）提取物（Haenkenium (HK)）可以延长自然衰老小鼠的寿命和健康寿命。
研究思路
1)使用自然衰老的小鼠（20个月大）作为实验模型。
2)设立对照组和治疗组。
3)定期评估小鼠的寿命、健康评分、肌肉强度和毛发厚度等。
4)通过组织病理学评估来监测炎症、纤维化和其他衰老标志物的变化。
5)使用质谱分析等技术对HK提取物的化学成分进行分析。
6)研究HK中的活性成分如何通过阻断p16-CDK6相互作用来抑制细胞衰老。
研究结果
HK延长小鼠的健康寿命和寿命
为了评估SH对体内寿命的影响，使用了一种标准化的植物提取物HK，从20个月大开始，在饮用水中给老龄小鼠，直到生命结束。HK治疗组的平均寿命为32.25个月，而未治疗组的平均寿命为28个月。
为了更好地描述HK对治疗小鼠健康寿命的影响，作者开发了一个多参数评分-物理外观评分。评估参数表明，与未治疗组相比，经HK治疗的动物随着时间的推移，年龄相关表型的严重程度有所降低。总的来说，这些结果表明HK增加了小鼠的健康寿命和寿命，没有观察到毒性。
HK处理改善了几种组织的衰老表型    
与对照组相比，HK处理改善了雄性和雌性小鼠的皮毛以及毛囊小型化。
此外作者也研究了治疗对动物骨骼、关节和肌肉健康的影响。通过显微计算机断层扫描和组织学进行的骨结构分析显示，24月龄小鼠股骨骨矿物质密度（BMD）增加，H&E和红花素染色显示，年龄驱动的膝关节软骨退行性改变减少。与年轻小鼠相比，老年小鼠的握力下降，而治疗显著改善了老年小鼠的握力丧失。老年小鼠的肌纤维横截面积（CSA）明显低于年轻小鼠，HK治疗有改善的趋势。
未经治疗的24个月大小鼠的肾脏显示鲍曼囊的大小增加，经HK处理后，这种效应减弱。与未治疗的小鼠相比，HK治疗小鼠的肾纤维化明显减少。HK治疗还降低了几种与肾脏疾病相关的循环血清标志物的水平。综上所述，在老年小鼠中使用HK治疗可以缓解体内几种与年龄相关的表型，如脱发、肌肉骨骼脆弱和肾纤维化。    
HK对衰老相关分子通路的影响
为了评估HK影响细胞功能以延长体内寿命的机制，对治疗小鼠的腓肠肌进行了RNA测序（RNA-seq）。鉴定了衰老过程中上调（338 DEGs）或下调（109 DEGs）的基因，发现经HK处理的小鼠在老年小鼠中下调上调的基因，反之亦然。在这些基因中，确定了一个主要的基因簇，与年轻小鼠相比，在未治疗的老年小鼠中上调。在与炎症、免疫激活和衰老或SASP相关的通路信号中，衰老过程中上调的基因簇被过度代表。与未处理的小鼠相比，HK处理显著降低了衰老特征。    
HK处理对衰老的抑制
通过对肌肉样本进行RT-qPCR验证了关于肌肉衰老标志物下调的结果，发现HK处理降低了Cdkn1a和Tp53的mRNA表达。作者还探索了其他器官的衰老标志物，包括皮肤、肾脏肺。这结果表明，HK处理降低了体内不同组织中由衰老驱动的几种衰老标志物的水平。    
HK可以防止阿霉素引起的衰老和心脏毒性
全身衰老积累是化疗和放疗（TIS）的一个主要副作用，它导致癌症患者的生活质量受损。由于HK可以减缓自然衰老小鼠的衰老，作者假设HK可以预防TIS。在衰老报告小鼠模型p16LUC中测试了HK的功效。单次注射Doxo（阿霉素，一种化疗药物）足以诱导衰老。然而，在Doxo给药前3天开始在饮用水中给予HK处理成功减少Doxo处理小鼠p16阳性衰老细胞的积累并改善体重减轻。
使用亚致死浓度（200 nM）的Doxo治疗可诱导人诱导的心肌细胞（iCM）衰老。诱导衰老后，对iCM进行HK处理，通过SA-β-Gal染色发现，HK显著阻止了iCM的衰老，并将p21 mRNA降低至与未处理细胞相当的水平。
Doxo通过损害iCM中离子通道的功能来驱动心脏毒性，导致QT间期延长，这是患者发生心律失常性心肌病的基础。在doxo处理的衰老iCM （SenCM）中，发现QT间期明显延长。SenCMs中QTcB的延长几乎完全被HK治疗所挽救。值得注意的是，HK单独不影响对照iCM的电生理特性。
HK成分木犀草素在衰老过程中对p16-CDK6的调节
由于HK是一种含有多种植物成分的植物提取物，作者使用了超高效液相色谱和四极杆飞行时间质谱（UPLC-QTOF-MS）表征来鉴定主要成分。最终确定木犀草素（Lut）代表了HK植物复合体中的一种活性成分。
用药代动力学数据证实了Lut在体内的存在。
在体内急性细胞衰老模型中，C57BL/6小鼠在注射Doxo前3天先用 Lut预处理。7 d后处死动物，通过测定组织中SA-β-gal阳性细胞的百分比来评估衰老情况。处理显著保护了doxo诱导的SA-β-Gal阳性，表明Lut在相对低剂量下对衰老特征有改善作用。
CDK6调节细胞周期从G1期到S期的进展。在细胞损伤条件下和衰老过程中，CDK6活性被与p16的相互作用所阻断。鉴于HK提取物及其成分木犀草素延缓衰老的发生，假设其与CDK6的结合可能会阻碍CDK6与p16的相互作用，使该激酶更难以受到p16依赖性抑制。首先，生成了一个涉及CDK6、p16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。然后，建立了表面等离子体共振（SPR）实验来研究CDK6-p16的相互作用。    
为了验证p16-CDK6相互作用的破坏是木犀草素的作用机制，作者在WI38成纤维细胞中采用了原位邻近结扎试验（PLA）。数据表明木犀草素可以在衰老诱导条件下改变p16和CDK6之间的相互作用，从而潜在地改变衰老表型的发展。
综上所述，这些结果表明木犀草素和含木犀草素的植物提取物如HK可以影响CDK6-p16轴，从而改变衰老表型。

文章小结
研究表明，HK可以显著改善衰老相关的组织功能障碍，并调节衰老表型。HK含有木犀草素，并且木犀草素可能负责与p16-CDK6相互作用的破坏相关的HK的一些抗衰老作用。这些数据为未来HK作为治疗年龄相关疾病的医疗食品或药物的研发提供了很好的平台。
中草药及其提取物在细胞衰老方面的研究还是比较广泛的，小伙伴们可要把握住热点方向哦~

来源：好本子，编辑丨大仲，转载请注明来源。封面图来源：创客贴

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