Polisaharidi Cistanche podržavaju crijevnu barijeru, smiruju NLRP3 i promoviraju zdravo starenje

Rezultati

 

3.1 Utjecaj polisaharida Cistanche deserticola na intestinalnu aktivnost SA- -

Bojenje SA- -galom pokazalo je da se, u poređenju sa mladom kontrolnom grupom, nivo SA- -gal-pozitivnih ćelija povećao u ileumu miševa prirodnog starenja. U poređenju sa grupom prirodnog starenja, i grupe sa niskim i visokim dozama CDP pokazale su smanjenu SA- -gal pozitivnost (vidi sliku 1). Ovi rezultati ukazuju na to da CDPs antagoniziraju starenje u tkivu ileuma.

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

 

Tabela 2. Utjecaj CDP-a na SASP u tkivu debelog crijeva ostarjelih miševa

(x̄ ± s, n = 10)

Grupa	CXCL-1	IL-6	MMP-2	NF-κB	p16	TNF-
Young Control	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)
CDPs Low Dose	2.24 ± 0.67	2.48 ± 0.37³)	2.48 ± 0.97³)	3.11 ± 2.08³)	1.42 ± 1.27⁴)	3.57 ± 0.11⁴)
Visoka doza CDP	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)

napomene:
¹) P< 0,01 vs. Young Control;
²) P< 0,05 vs. Young Control;
³) P< 0,05 naspram prirodnog starenja;
⁴) P< 0,01 naspram prirodnog starenja.

 

 

Cistanche oralni liker i suplementi za probleme starenja crijeva

 

3.2. Utjecaj polisaharida Cistanche deserticola na SASP

U poređenju sa mladom kontrolnom grupom, nivoi mRNA CXCL-1, IL-6, MMP-2, NF-κB, p16 i TNF- su bili povišeni u grupi prirodnog starenja (P < 0,05, P < 0,01). U odnosu na grupu sa prirodnim starenjem, grupe sa niskim i visokim dozama CDP pokazale su različite stepene smanjenja ekspresije mRNA gore navedenih SASP markera (P < 0,05, P < 0,01). Ovi nalazi sugeriraju da CDPs potiskuju lučenje SASP faktora (vidjeti Tabelu 2).

Fig. 2 Uticaj CDP-a na funkciju crijevne barijere (×20)

 

Tabela 3. Utjecaj CDP-a na funkciju crijevne barijere, ćelijsku proliferaciju i diferencijaciju

Grupa	ZO-1	Ki67	Lgr5
Young Control	4	0	0
Prirodno starenje	1	0	0
CDPs Low Dose	4	0	0
Visoka doza CDP	4	0	0
-Nikotinamid mononukleotid	3	0	0

 

3.3 Utjecaj polisaharida Cistanche deserticola na funkciju crijevne barijere

U poređenju sa mladom kontrolnom grupom, ekspresija proteina ZO-1 je smanjena u ileumu miševa koji prirodno stare, što ukazuje na poremećenu funkciju barijere (P < 0,01). U poređenju sa grupom prirodnog starenja, ekspresija ZO-1 se povećala u grupama sa niskim i visokim dozama CDP (P < 0,01) (Slika 2, Tabela 3), što ukazuje na zaštitni efekat CDP-a na funkciju crijevne barijere.

Fig. 3 Uticaj CDP-a na proliferaciju i diferencijaciju crijevnih ćelija (×200)

3.4 Utjecaj polisaharida Cistanche deserticola na proliferaciju i diferencijaciju crijevnih stanica

U poređenju sa mladom kontrolnom grupom, proliferacija crevnih ćelija je smanjena i ekspresija Ki67 je smanjena u grupi prirodnog starenja; marker intestinalnih matičnih ćelija (ISC) Lgr5 je takođe smanjen (P < 0,01). U poređenju sa grupom prirodnog starenja, obe doze CDP su značajno poboljšale proliferaciju crevnih ćelija, a nivoi Lgr5 su imali tendenciju da se normalizuju (P < 0,01) (Slika 3, Tabela 3). Ovi rezultati sugeriraju da CDP mogu sudjelovati u procesima proliferacije i diferencijacije crijevnih stanica.

Fig. 4 Uticaj CDP-a na upalni odgovor posredovan inflamazom

3.5 Utjecaj polisaharida Cistanche deserticola na upalu posredovanu inflamazom

U poređenju sa mladom kontrolnom grupom, nivoi LPS su značajno povećani u grupi prirodnog starenja (P < 0,01). U odnosu na grupu prirodnog starenja, nivoi LPS-a su se značajno smanjili i u grupama sa niskim i visokim dozama CDP (P < 0,01). U poređenju sa mladom kontrolnom grupom, ekspresija proteina povezanih sa inflamazomom NLRP3 (NLRP3, ASC i kaspaza-1) je povećana u grupi koja je prirodno starela; nasuprot tome, nivoi proteina su bili smanjeni u obe grupe sa dozom CDP (videti sliku 4). PCR u realnom vremenu je dalje potvrdio da su, u odnosu na mlade kontrolne skupine, citokini povezani s piroptozom IL-18 i IL-1 značajno povećani u grupi prirodnog starenja (P < 0,01), dok su oba značajno smanjena u grupama s niskim i visokim dozama CDP u poređenju sa grupom prirodnog starenja (P < 0,01) (see tabela).

Tabela 4. Učinak CDP-a na LPS u serumu i ekspresiju IL-18 i IL-1 mRNA u ileumu ostarjelih miševa

(x̄ ± s, n = 10)

Grupa	LPS	IL-18	IL-1
Young Control	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)
CDPs Low Dose	3.23 ± 0.58⁴)	2.04 ± 1.49⁴)	4.57 ± 3.76³)
Visoka doza CDP	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

napomene:
¹) P< 0,01 vs. Young Control;
³⁴) P< 0,05 iliP< 0,01 naspram prirodnog starenja.

Cistanche polisaharidi inhibiraju aktivaciju inflamasoma NLRP3 i poboljšavaju starenje crijeva

Diskusija

 

Tradicionalna kineska medicina (TCM) smatra da je "bubreg korijen života" i da je snažan qi bubrega povezan sa dugovječnošću, dok opadanje qija bubrega skraćuje život (Yu Chuan, Medical Orthodox Transmission). Još 1980-ih, akademik Chen Keji je predložio korištenje metoda tonifikacije bubrega za odlaganje starenja [18]. Akademik Shen Ziyin proveo je dubinsko istraživanje o odnosu između janga bubrega i starenja [19], napominjući da je nedostatak janga bubrega ključna karika u starenju. U suštini, pod dugotrajnim vanjskim utjecajima, jang bubrega postaje nedovoljan da zagrije i podrži iznutrice, što dovodi do starenja tokom vremena [20] - uključujući starenje crijeva. Bubrezi i tanko crijevo dijele donji plamenik u TCM teoriji; crijevne funkcije primanja i transformacije oslanjaju se na zagrijavanje i isparavanje janga bubrega. Kao što je Xu Shuwei napisao u Puji Benshifang, "Kada je qi bubrega slab i primordijalni qi opada, probava prirodno pati." Kada je jang bubrega nedostatak, pokretačke sile i sile zagrijavanja su neadekvatne, ne podržavajući jang slezene. Kako transport i transformacija slezene slabe, stvaranje esencije iz hrane se smanjuje, što onda narušava postnatalnu esenciju, remeti distribuciju i izlučivanje i proizvodi sluz, vlagu, zamućenost i zastojne patološke proizvode koji potiču starenje crijeva. Stoga je nedostatak janga bubrega važan patomehanizam starenja crijeva i pruža teoretsku osnovu za korištenje agenasa za zagrijavanje bubrega za intervenciju.

Cistanche deserticola je ključna biljka koja zagrijava bubrege i odgovara glavnom patomehanizmu crijevnog starenja. Naveden među biljkama „viših razreda“ u Shennongovom Classic of Materia Medica i hvaljen kao „ženšen pustinje“, Cistanche je poznat po svojim toničkim efektima, postavljajući temelj za njegovu efikasnost protiv starenja [21]. Polisaharidi su polimeri visoke molekularne težine formirani od 10 ili više monosaharida povezanih glikozidnim vezama [22]. Posljednjih godina, istraživanja prirodnih polisaharida brzo su napredovala, naglašavajući desetak ili više farmakoloških aktivnosti, uključujući i anti-aging [23]. Cistanche polisaharidi su glavni aktivni sastojci Cistanchea [21]. Prethodne studije pokazuju da CDP mogu modulirati disbiozu, poboljšati homeostazu mukozne barijere i preokrenuti atrofiju resica uzrokovanu starenjem [11]. Međutim, ostalo je da se razjasne njihovi sistemski efekti i mehanizmi u poboljšanju starenja crijeva.

U ovoj studiji, koristeći polisaharide dobivene iz ekstrakta Cistanchea u modelu miša prirodnog starenja, potvrdili smo da CDP intervencija modulira nivoe SA- -gal, markere crijevne barijere i aktivaciju inflamasoma NLRP3, čime se potvrđuje efikasnost i mehanizam u ublažavanju starenja crijeva. SA- -gal je lizozomalna hidrolaza; sa ćelijskim starenjem, lizozomska biogeneza i trgovina postaju oštećeni, podižući sadržaj i aktivnost SA- -gal [24–25]. CDP-ovi su značajno smanjili SA- -gal pozitivnost u ileumu miša (Slika 1), efektivno usporavajući starenje ileuma. Na nivou ekspresije gena, CDP-ovi su smanjili osnovne SASP faktore kao što su p16, TNF- i NF-κB (Tabela 2), što sugeriše ublažavanje hroničnog inflamatornog mikrookruženja putem SASP modulacije [26–27], što je u skladu sa poznatim imunometaboličkim efektima polisaharida [28–30]. Integritet crijevne barijere je ključan za održavanje homeostaze. Ovdje su CDP povećali regulaciju proteina čvrstog spoja ZO-1 (Slika 2, Tabela 3), usklađujući se s izvještajima da poboljšana permeabilnost može ublažiti fenotipove starenja [31–33]. Mehanički, ovo se vjerovatno odnosi na smanjene nivoe LPS-a (Tabela 4) i posljedičnu supresiju aktivacije inflamasoma NLRP3 [34–35]. Ova pozitivna povratna sprega "popravka barijere – inhibicija upale" nudi dvostruke ciljeve za intervenciju u starenju crijeva.

Važno je da CDP ne samo da regulišu puteve vezane za starenje, već i poboljšavaju funkciju crijevnih matičnih stanica. Povećanja Ki67- i Lgr5-pozitivnih ćelija (Slika 3, Tabela 3) ukazuju na aktivaciju ISC programa proliferacije i diferencijacije [36-37], potencijalno povezane sa inhibicijom oslobađanja IL-1 /IL-18 posredovanog NLRP3 /IL-18 [38-39] i na taj način štiteći funkciju mikro inflamme ćelija mikro inflama. U poređenju sa inhibitorima NLRP3 sa jednom metom malih molekula [40], CDP pružaju multidimenzionalnu intervenciju: snižavanje LPS-a uzvodno da bi se blokirala aktivacija inflamasoma, promoviranje ZO-1 za jačanje barijere funkcije, i moduliranje SASP i aktivnosti matičnih ćelija nudeći širu regulaciju na nivou sistema.

 

Ova studija također premošćuje TCM teoriju "deficijencije janga bubrega" sa modernim patofiziološkim karakteristikama starenja crijeva. Osnovni mehanizam - nedostatak janga bubrega - dobro se preslikava na fenotipove starenja kao što su disfunkcija barijere, kronična upala niskog stupnja i disbioza. Na mehaničkom nivou, TCM pojam "unutrašnje hladnoće" zbog opadanja janga bubrega može se posmatrati kao okidač za aktivaciju NLRP3 i nizvodne upalne kaskade. Na molekularnom ciljnom nivou, naši nalazi ističu osovinu NLRP3/Caspase-1/ASC kao centralno čvorište koje povezuje "opadanje janga" sa "povredom creva", promovišući oslobađanje citokina i oštećenje barijere i na taj način pogoršavajući starenje creva. Kao reprezentativna aktivna komponenta koja je u skladu sa metodom zagrijavanja bubrega, CDP efikasno inhibiraju aktivaciju NLRP3, blokiraju cijepanje kaspaze-1 i sazrijevanje ASC, i na taj način preokreću patološki proces "starenja izazvanog nedostatkom janga", pružajući naučnu podršku za prevenciju i liječenje crijevnog starenja iz perspektive zagrijavanja bubrega.

Ukratko, ova studija otkriva da CDP poboljšavaju starenje crijeva inhibirajući aktivaciju inflamasoma NLRP3, pružajući nove dokaze za farmakodinamičku osnovu Cistanchea i teorijsko obrazloženje za razvoj višeciljnih strategija protiv starenja. Ograničenja ostaju: (1) precizna molekularna meta pomoću koje CDP-ovi inhibiraju NLRP3-direktno vezivanje za NLRP3 u odnosu na modulaciju uzvodnih receptora za prepoznavanje uzoraka-zahtijeva pojašnjenje; (2) da li CDP-ovi regulišu NLRP3 indirektno preko osovine crijevne mikrobiote – metabolita treba dalju validaciju. Buduće studije koje integriraju jednoćelijsko sekvenciranje i transplantaciju mikrobiote mogle bi razjasniti CDP međuorganske regulatorne mreže i unaprijediti kliničko prevođenje.

 

Reference

 

[1] Gavrilov LA, Gavrilova NS. Da li je starenje bolest? Stav biodemografa. Adv Gerontol. 2017;30(6):841–842.
[2] Zhang X, Zhang F, Li Y, et al. Blokada PI3K/AKT signalnog puta astragalozidom IV ublažava ulcerozni kolitis kroz poboljšanje crijevne epitelne barijere. J Transl Med. 2024;22(1):406.
[3] Rybina OY, Symonenko AV, Pasyukova EG. Kombinacije spojeva usmjerene na dugovječnost: Izazovi i perspektive. Aging Res Rev. 2023;85:101851.
[4] Liao G, Xie Y, Peng H, et al. Napredak u bioterapiji NMN i ažuriranja istraživanja u oblasti bolesti probavnog sistema. 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 zabrinutost za sigurnost. 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. Naslov na engleskom: Liu F, Zhuang W, Yang Y, et al. Istraživački napredak u regulatornim mehanizmima aktivacije inflamasoma NLRP3. Biomedicinska transformacija. 2024;5(02):2–11.
[7] Liu Y, Xu X, Lei W, et al. NLRP3 inflamazom u fibrozi i starenju: poznate nepoznanice. Aging Res Rev. 2022;79:101638. doi:10.1016/j.arr.2022.101638
[8] Chen H, Zhang X, Liao N, et al. Identifikacija hipometilacije promotora gena povezane s upalom NLRP3 u dijabetičkoj retinopatiji. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020;61(13):12.

Praktične napomene za čitatelje i programere proizvoda

Funkcionalne implikacije: CDP-ovi mogu pomoći u ublažavanju opstipacije "vlaženjem crijeva", dok moderni podaci sugeriraju barijeru (↑ZO-1), smanjeno opterećenje endotoksinom (↓LPS) i prigušenu aktivnost upale (↓NLRP3/ASC/Caspase-1{1} }).

Diferencijacija za proizvode: Pozicioniranje kao barijera crijeva – podrška i podrška zdravom starenju. Razmotrite standardizirani CDP sadržaj i testiranje identiteta.

Translacijska razmatranja: Miševi nalazi vode hipoteze; doziranje kod ljudi mora pratiti sigurnost, kvalitetu i kliničku validaciju. Potencijalna sinergija s probioticima ili prebioticima koji smanjuju LPS opterećenje.

Markeri ishoda ispitivanja: učestalost/konzistencija stolice, serum/fekalni LPS, fekalni zonulin ili serumski klaudini, inflamatorni citokini i testovi intestinalne permeabilnosti.