Študija o mehanizmu poti mitofagije, ki uravnava polisaharid Cistanche Deserticola za zmanjšanje atrofije skeletnih mišic pri miših

[Povzetek]Cilj: Raziskati mehanizem polisaharidov Cistanche deserticola, ki uravnavajo pot mitohondrijske avtofagije za ublažitev atrofije skeletnih mišic pri miših. Metoda: Šestdeset miši C57BL/6 je bilo naključno razdeljenih v kontrolno skupino, modelno skupino, skupino z nizkim odmerkom polisaharidov Cistanche deserticola, skupino s srednjim odmerkom polisaharidov Cistanche deserticola, skupino z visokim odmerkom polisaharidov Cistanche deserticola in visok odmerek in skupina EX-527 polisaharidov Cistanche deserticola, z 10 mišmi v vsaki skupini. Razen kontrolne skupine so bile druge skupine miši uporabljene za vzpostavitev modelov atrofije mišjih skeletnih mišic z metodo obešanja repa. Vsaka skupina z zdravili je dobila ustrezna zdravila z gavažo, medtem ko sta kontrolni skupini in modelni skupini miši z gavažo dajali enake količine fiziološke raztopine enkrat na dan 7 zaporednih dni. Primerjajte spremembe v razmerju med tibialno anteriorno mišico in telesno maso v vsaki skupini miši; Ločite mišično tkivo tibialis anterior, opazujte atrofijo mišičnih vlaken v vsaki skupini miši in primerjajte relativno površino prečnega prereza mišice tibialis anterior; Odkrivanje IL-18 in IL-1 v sprednji mišici tibialis miši v vsaki skupini vodoravno; Opazovanje mitohondrijskih strukturnih sprememb v mišici tibialis anterior z uporabo transmisijske elektronske mikroskopije; Western blot je bil uporabljen za odkrivanje proteinske ekspresije SIRT1/forkhead box transkripcijskega faktorja O3 (FOXO3)/PTEN inducibilne kinaze protein 1 (PINK1)/E3 ubikvitin ligaze (Park) v tibialni anteriorni mišici miši v vsaki skupini. Rezultat: V primerjavi s kontrolno skupino so razmerje med sprednjo tibialno mišico in telesno maso, relativno površino prečnega prereza sprednje tibialne mišice in relativne ravni izražanja proteinov SIRT1, PINK1, FOXO3 in Parkin v tkivu sprednje tibialne mišice miši modelne skupine so se znatno zmanjšale (P<0.05). IL-18 and IL-1 in the tibialis anterior muscle tissue were also significantly reduced β The content significantly increased (P<0.05), and the number of skeletal muscle mitochondria decreased, with mitochondrial swelling and disappearance of ridge structure; After intervention with different doses of Cistanche deserticola polysaccharides, mitochondrial autophagy was enhanced, and the ratio of tibialis anterior muscle to body mass, relative cross-sectional area of tibialis anterior muscle, relative expression levels of SIRT1, PINK1, FOXO3, and Parkin proteins were significantly increased (P<0.05). IL-18 and IL-1 in tibialis anterior muscle tissue were also significantly increased (P<0.05) β The content significantly decreased (P<0.05); Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, the addition of EX-527 reversed the improvement effect of Cistanche deserticola polysaccharides on skeletal muscle atrophy in mice. Conclusion: Cistanche deserticola polysaccharides can improve skeletal muscle atrophy in mice, which may be related to the activation of mitochondrial autophagy mediated by the SIRT1/FOXO3/PINK1/Parkin pathway.  

[Ključne besede] Satrofija keletnih mišic; Polisaharidi Cistanche deserticola; Vzmetenje repa; signalna pot SIRT1/FOXO3/PINK1/Parkin; miši

Puščavska živa cistanča

Skeletne mišice so ključna tkiva za vadbo, pomoč pri gestah, presnovno homeostazo in proizvodnjo toplote, saj predstavljajo približno 40 odstotkov celotne telesne mase in 50 odstotkov skupnih beljakovin [1]. Vendar pa bodo staranje, neuporaba mišic in kakršna koli resna bolezen ali poškodba privedli do atrofije skeletnih mišičnih vlaken, kar bo sčasoma povzročilo upad kakovosti mišic. Zlasti pri starejših lahko povzroči zapoznelo okrevanje in poškodbe akutnih bolezni, sistemske presnovne motnje ter povečano pojavnost in umrljivost zaradi kroničnih bolezni, kar bo resno škodilo zdravju in kakovosti življenja ljudi [2]. Trenutno še vedno primanjkuje zdravil za zdravljenje atrofije skeletnih mišic, zato je iskanje novih zdravil v središču raziskav znanstvenikov.Cistanche deserticola spada v družino Rubiaceae in se pogosto goji na jugovzhodu Kitajske. Ima več kot 2000-letno zgodovino in se uporablja za zdravljenje različnih bolezni, kot so depresija, impotenca, osteoporoza, menstrualne motnje in vnetja..

Rezina Cistanche deserticola

Polisaharid Morinda Officinalis (MOP) je ena njegovih glavnih bioaktivnih sestavin, vendar je raziskav o zdravljenju in mehanizmu delovanja atrofije skeletnih mišic malo. V zadnjih letih je vloga avtofagije pri atrofiji skeletnih mišic deležna vse večje pozornosti. Raziskave so pokazale, da lahko mitohondrijska avtofagija odstrani poškodovane mitohondrije s specifično avtofagijo. Ko so mitohondriji poškodovani, se bodo njihove ravni avtofagije znatno povečale [4]. Glede na poročila je tihi informacijski regulator 1 (SIRT1) široko prisoten pri sesalcih in je lahko vključen v uravnavanje aktivnosti avtofagije z aktiviranjem ravni transkripcije transkripcijskega faktorja O3 (FOXO3), ki igra ključno vlogo pri preživetju celic in metabolizmu. PTEN-inducirana pot kinaznega proteina 1 (PINK1)/E3 ubikvitin ligaze (Park) je klasična pot v mitohondrijski avtofagiji. Ta študija je vzpostavila model atrofije mišjih skeletnih mišic z uporabo metode obešanja repa za raziskovanje učinka in povezanih mehanizmov polisaharidov Cistanche deserticola, ki uravnavajo pot mitohondrijske avtofagije na atrofijo mišjih skeletnih mišic.

1 Material in metode

1.1 Poskusne živali

60 8-teden dni stare mišje samce C57BL/6, težke 19-25 g, ki jih je zagotovil Beijing Huafukang Biotechnology Co., Ltd., s številko dovoljenja za živalsko proizvodnjo SCXK (Peking) 2021-0009. Okolje hranjenja: temperatura 22-25 stopinj, cikel 12 ur svetlobe/12 ur teme, relativna vlažnost (45 ± 5) odstotkov. To študijo je odobril Odbor za medicinsko eksperimentalno etiko na živalih s številko odobritve IACUC1910621.

1.2 Eksperimentalna zdravila in reagenti

Polisaharidi Cistanche deserticola (številka serije: SH200810) so bili kupljeni pri Shaanxi Fuheng Biotechnology Co., Ltd; Interlevkin-1 （Interlevkin-1, IL-1 ） Komplet ELISA (številka serije: E-EL-M0037c) je bil kupljen pri Wuhan Yilairuite Biotechnology Co., Ltd; Komplet mišjega interlevkina-18 (IL-18) ​​ELISA (številka serije: kt21183) je bil kupljen pri Wuhan Mosak Biotechnology Co., Ltd; EX-527 (številka serije: A4181) kupljen pri APExBIO v Združenih državah; Komplet za barvanje HE (številka serije: G1120) je bil kupljen pri Beijing Solarbio Company; PVDF film (številka serije: 1620177), kupljen pri Bio Rad Company v Združenih državah; Monoklonsko protitelo SIRT1 (številka serije: ab110304), monoklonsko protitelo FOXO3 (številka serije: ab47285), monoklonsko protitelo PINK1 (številka serije: ab23707) in monoklonsko protitelo Parkin (številka serije: ab77924) so ​​bila kupljena pri podjetju Abcam; Reagent za testiranje ECL (številka serije: 36208ES60) je bil kupljen pri Yisheng Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd; Komplet za določanje koncentracije beljakovin BCA (številka serije: P0012) je bil kupljen pri Shanghai Biyuntian Technology Co., Ltd.

Poskus Cistanche deserticola

Kliknite tukaj za ogled izdelkov Cistanche

【Vprašajte za več】 E-pošta:cindy.xue@wecistanche.com/Whats App: 0086 18599088692/Wechat: 18599088692

1.3 Glavni instrumenti

SpectraMax i3 večnamenski encimski imunosorbentni test (Molecular Devices); 1645070 instrument za elektroforezo (Bio-Rad, ZDA); RM2235 rotacijski rezalnik robčkov (Leika, Nemčija); transmisijski elektronski mikroskop HT7700 (Hitachi, Japonska); Optični mikroskop LV-150N (Nikon Corporation, Japonska).

1.4 Modeliranje in združevanje

Šestdeset miši je bilo naključno razdeljenih v kontrolno skupino, modelno skupino, skupino z nizkim odmerkom polisaharidov Cistanche deserticola, skupino s srednjim odmerkom polisaharidov Cistanche deserticola, skupino z visokim odmerkom polisaharidov Cistanche deserticola in skupino z visokim odmerkom plus EX-527 skupina polisaharidov Cistanche deserticola, z 10 mišmi v vsaki skupini. Razen kontrolne skupine so vse druge skupine vzpostavile modele atrofije mišjih skeletnih mišic. Metoda postavitve modela [7]: Lepilni trak ovijte okoli 1/3 repa modelnih miši blizu strani telesa, s kotom 30 stopinj med telesom in dnom kletke, da zagotovite, da so zadnje okončine popolnoma odmaknjene od tal. Vsaka skupina miši lahko prosto pije in jedo od glave navzdol skupno 14 dni; Kontrolna skupina ni bila deležna nobenega zdravljenja. Zabeležite spremembe telesne mase vsake skupine miši 1., 7. in 14. dan. Telesna masa modelnih miši je bila znatno nižja od mase kontrolne skupine, kar je služilo kot osnova za vzpostavitev modela [8].

1.5 Eksperimentalna uporaba

Po uspešnem modeliranju, sklicujoč se na referenco [9], so miši v skupinah z nizkimi, srednjimi in visokimi odmerki polisaharidov Cistanche deserticola z gavado dali raztopino polisaharida Cistanche deserticola v odmerkih 10, 30 oziroma 50 mg/kg; Miši v skupini z velikimi odmerki polisaharidov Cistanche deserticola in EX-527 so prejele intraperitonealno injekcijo EX-527 (topilo 1-odstotna raztopina DMSO) v odmerku 7,5 mg/kg [10] na osnova skupine visokih odmerkov polisaharidov Cistanche deserticola; Miši iz kontrolne in modelne skupine so dajali z enako količino fiziološke raztopine enkrat na dan 7 zaporednih dni.

Glavne kemične sestavine Cistanche deserticola

1.6 Kazalniki opazovanja

1.6.1 Razmerje med tibialno anteriorno mišico in telesno maso

Po posegu zabeležimo telesno maso vsake skupine miši, miši anesteziramo in dekapitiramo, ločimo tkivo mišice tibialis anterior na obeh straneh, zabeležimo njihovo maso in izračunamo razmerje med mišico tibialis anterior in telesno maso.

1.6.2 Zbiranje vzorcev

Zberite mišično tkivo tibialis anterior iz zgornjih skupin miši. Del tkiva sprednje tibialne mišice je bil fiksiran v 4-odstotni raztopini paraformaldehida za obarvanje z HE in izračun relativne površine prečnega prereza sprednje mišice tibialne mišice. Drugi del je bil fiksiran v 2,5-odstotni raztopini glutaraldehida za opazovanje sprememb v morfologiji delcev s transmisijsko elektronsko mikroskopijo; Vzemite drugi del mišičnega tkiva tibialis anterior in ga shranite v hladilniku -80 stopinj za ELISA in Western blotting testiranje.

1.6.3 Opazovanje atrofije mišičnih vlaken in relativne površine prečnega prereza sprednje tibialne mišice z HE barvanjem

Vzemite mišično tkivo tibialis anterior, fiksirano s 4 odstotki paraformaldehida, in pripravite parafinske dele skozi korake, kot so dehidracija v alkoholu, potopitev v vosek, vdelava in rezanje. Odstranite parafin iz rezov s ksilenom, alkoholno dehidracijo in obarvanjem s hematoksilin-eozinom. Naključno izberite 5 različnih vidnih polj, opazujte rezultate obarvanja s slikovnim sistemom in izračunajte relativno površino prečnega prereza sprednje mišice tibialis s programsko opremo Slika 6.0.

1.6.4 Opazovanje strukturnih sprememb mitohondrijev s transmisijsko elektronsko mikroskopijo

Vzemite prej omenjeno 2,5-odstotno glutaraldehidno fiksirano mišično tkivo tibialis anterior in po dehidraciji, potopitvi, vdelavi, rezanju, barvanju in drugih korakih naključno izberite 5 vidnih polj za opazovanje in zajem slike pod transmisijsko elektronsko mikroskopijo.

1.6.5 ELISA Odkrivanje ravni vnetnega faktorja

Odstranite mišično tkivo tibialis anterior iz hladilnika, ga homogenizirajte, centrifugirajte supernatant in uporabite komplet ELISA za odkrivanje vsebnosti IL-18 in IL-1.

1.6.6 Western blot odkrivanje poti mitohondrijske avtofagije in s tem povezanih ravni izražanja beljakovin

Odstranite mišično tkivo tibialis anterior iz hladilnika, dodajte lizat RIPA, centrifugirajte in vzemite 2 μ Koncentracijo beljakovin smo izmerili z metodo BCA v supernatantu L beljakovin. Dodajte pufer za vzorčenje beljakovin in segrejte, da denaturirate beljakovine. Vzemite 30 μG beljakovinski vzorec, ločite z elektroforezo SDS-PAGE, prenesite na PVDF membrano, zaprite s 5 odstotki posnetega mleka v prahu za 1 uro in nato dodajte SIRT1, FOXO3, PINK1, Parkin - prvo protitelo proti aktinu smo inkubirali čez noč pri 4 stopinjah , sprano s TBST in nato dodano 1:500 razredčeno drugo protitelo. Inkubiramo 1 uro pri 37 stopinjah. Po pranju filma dodajte razvijalec za razvoj barve in osvetlitev ter uporabite sliko J za merjenje sivinskih vrednosti ciljnih proteinov SIRT1, FOXO3, PINK1, Park in notranjih referenčnih pasov.

1.7 Statistične metode

Statistična analiza je bila izvedena s programsko opremo SPSS 27.0, z merilnimi podatki, izraženimi kot "srednja vrednost ± standardni odklon" (x ± s). Primerjave več skupin so bile izvedene z uporabo enosmerne ANOVA, nadaljnje parne primerjave pa so bile izvedene s testom SNK-q. p<0.05 indicates a statistically significant difference.  

2 Rezultati

2.1 Primerjava razmerja med tibialno anteriorno mišico in telesno maso v vsaki skupini miši

V primerjavi s kontrolno skupino je bilo razmerje med tibialno anteriorno mišico in telesno maso pri miših modelne skupine znatno zmanjšano (P<0.05); The ratio of tibialis anterior muscle to body mass of mice in the low, medium, and high dose groups of Cistanche deserticola polysaccharides was significantly higher than that in the model group (P<0.05), and the difference between the two groups was statistically significant (P<0.05); Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, the ratio of tibialis anterior muscle to body mass in the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides+EX-527 mice was significantly reduced (P<0.05). (See Table 1)

Tabela 1 Primerjava razmerja med sprednjo mišico tibialis in telesno maso v vsaki skupini miši (x ± s)

Opomba: V primerjavi s kontrolno skupino, a<0.05; Compared with the model group, b<0.05; Compared with the low-dose group of Morinda officinalis polysaccharides, c<0.05; Compared with the medium dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, d<0.05; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, e<0.05

2.2 Patološke spremembe sprednje mišice tibialis v vsaki skupini miši

Morfologija in struktura sprednje mišice tibialis pri miših kontrolne skupine sta bili normalni; Miši modelne skupine so pokazale znatno atrofijo sprednje tibialne mišice in povečano infiltracijo vnetnih celic med celicami; Skupine z nizkimi, srednjimi in visokimi odmerki polisaharidov Cistanche deserticola so pokazale atrofijo sprednje mišice tibialis pri miših z infiltracijo vnetnih celic, vidno med celicami. Vendar se je stopnja atrofije in infiltracije vnetnih celic zmanjšala odvisno od odmerka; Kombinacija visokih odmerkov polisaharidov Cistanche deserticola in skupine EX-527 je pokazala znatno atrofijo sprednje tibialne mišice pri miših z infiltracijo vnetnih celic med celicami. (Glej sliko 1)

V primerjavi s kontrolno skupino je bila relativna površina prečnega prereza mišice tibialis anterior pri miših modelne skupine znatno zmanjšana (P<0.05); Compared with the model group, the relative cross-sectional area of the tibialis anterior muscle in the low, medium, and high dose groups of Cistanche deserticola polysaccharides significantly increased (P<0.05) in a dose-dependent manner; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides+EX-527 significantly reduced the relative cross-sectional area of the tibialis anterior muscle in mice (P<0.05); There was no statistically significant difference in the relative cross-sectional area of the tibialis anterior muscle between the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides and the EX-527 group and the model group (P>0.05). (Glej tabelo 2)

Slika 1 Patološke rezine sprednje mišice tibialis v vsaki skupini miši (HE, × 200）

Tabela 2 Primerjava relativne površine prečnega prereza sprednje mišice tibialis v vsaki skupini miši (x ± s, μ m2 ）

Opomba: V primerjavi s kontrolno skupino, a<0.05; Compared with the model group, b<0.05, c P>0.05; V primerjavi s skupino nizkih odmerkov polisaharidov Cistanche deserticola, d<0.05; Compared with the medium dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, e<0.05; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, f<0.05

2.3 Spremembe mitohondrijske strukture sprednje mišice tibialis v vsaki skupini miši

Mitohondrijska struktura sprednje mišice tibialis pri miših kontrolne skupine je bila normalna; V primerjavi s kontrolno skupino so bili mitohondriji v mišici tibialis anterior miši modelne skupine redko razporejeni, z nabrekanjem mitohondrijev in izginotjem grebenskih struktur, med njimi pa je bilo vidno razpršeno majhno število avtofagosomov; Število mitohondrijev v sprednji tibialni mišici miši v skupinah z nizkimi, srednjimi in visokimi odmerki polisaharidov Cistanche deserticola se je povečalo, stopnja otekanja mitohondrijev pa se je znatno zmanjšala v primerjavi z modelno skupino, odvisno od odmerka; Visok odmerek polisaharida Cistanche deserticola in skupina miši EX-527 je pokazala redko razporeditev mitohondrijev v sprednji mišici tibialis, nabrekanje mitohondrijev z izginotjem strukture grebena in majhno število avtofagosomov, razpršenih med njimi. (Glej sliko 2)

Slika 2 Elektronska mikroskopija mitohondrijske strukture sprednje mišice tibialis v vsaki skupini miši（ × 20 000）

2.4 Primerjava ravni faktorjev sprednjega miozitisa tibialis v vsaki skupini miši

Modelna skupina miši tibialis anterior mišice IL-18, IL-1 Vsebnost je bila znatno višja kot v kontrolni skupini (P<0.05); Low, medium, and high dose groups of Cistanche deserticola polysaccharides IL-18 and IL-1 in the tibialis anterior muscle of mice β The content was significantly lower than that of the model group (P<0.05), and the difference between the two groups was statistically significant (P<0.05); Compared with the high-dose group of Morinda officinalis polysaccharides, the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides+EX-527 group showed IL-18 and IL-1 in the tibialis anterior muscle of mice β The content significantly increased (P<0.05). (See Table 3)

Tabela 3 Primerjava ravni vnetnega faktorja v vsaki skupini miši (x ± s, pg)/μ g）

Opomba: V primerjavi s kontrolno skupino, a<0.05; Compared with the model group, b<0.05; Compared with the low-dose group of Morinda officinalis polysaccharides, c<0.05; Compared with the medium dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, d<0.05; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, e<0.05

Primerjava relativnih ravni izražanja proteinov SIRT1, FOXO3, PINK1 in Parkin v sprednji mišici tibialis 2,5 skupin miši

Relativne ravni izražanja proteinov SIRT1, FOXO3, PINK1 in Parkin v mišici tibialis anterior miši modelne skupine so bile nižje od ravni kontrolne skupine (P<0.05); The relative expression levels of SIRT1, FOXO3, PINK1, and Parkin proteins in the tibialis anterior muscle of mice in the low, medium, and high dose groups of Cistanche deserticola polysaccharides were significantly higher than those in the model group (P<0.05); Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, the relative expression levels of SIRT1, FOXO3, PINK1, and Parkin proteins in the tibialis anterior muscle of mice in the high-dose+EX-527 group of Cistanche deserticola polysaccharides were significantly reduced (P<0.05). (See Figure 3 and Table 4)

Opomba: A. Kontrolna skupina; B. Vzorčna skupina; C. Skupina nizkih odmerkov polisaharidov Cistanche deserticola; D. Skupina srednjega odmerka polisaharidov Morinda officinalis; skupina visokih odmerkov polisaharida E. Cistanche deserticola; F. Visoki odmerki polisaharidov Cistanche deserticola plus skupina EX-527

Slika 3 Western blot izražanja beljakovin SIRT1, FOXO3, PINK1 in Park v sprednji tibialni mišici miši v vsaki skupini

Tabela 4 Primerjava relativnih ravni izražanja proteinov SIRT1, FOXO3, PINK1 in Parkin v sprednji mišici tibialis miši v vsaki skupini (x ± s)

Opomba: V primerjavi s kontrolno skupino, a<0.05; Compared with the model group, b<0.05; Compared with the low-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, c<0.05; Compared with the medium-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, d P<0.05; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, e<0.05

3 Razprava

Staranje, neuporaba okončin, podhranjenost in dolgotrajna uporaba zdravil, kot so glukokortikoidi, so glavni vzroki za atrofijo skeletnih mišic [11]. V zadnjih letih je atrofija skeletnih mišic pritegnila svetovno pozornost kot resen zdravstveni problem. Vendar mehanizem atrofije skeletnih mišic, ki je bil pojasnjen, še ni zadosten in ni uveljavljene metode zdravljenja atrofije skeletnih mišic. Ta poskus je vzpostavil model atrofije mišjih skeletnih mišic z uporabo metode obešenja repa za preučevanje nadaljnjih metod zdravljenja.

Cistanche deserticola je trajnica vinske trte, ki vsebuje različne učinkovine, kot so polisaharidi in etrske spojine. Ima funkcije, kot so uravnavanje imunske funkcije, proti utrujenosti, krepitev kosti in izboljšanje spomina [12].

Ugotovljeno je bilo, da imajo polisaharidi Cistanche deserticola kot ena od učinkovitih komponent zaviralne učinke na vnetje in resorpcijo kosti, spodbujajo sintezo kosti in tako ščitijo pred osteoporozo na modelih podgan z ovariektomijo [13]. Lai Manxiang et al. [14] so ugotovili, da lahko polisaharidi Cistanche deserticola spodbujajo osteogeno diferenciacijo in proliferacijo mezenhimskih matičnih celic kostnega mozga podgan in vitro. YAN CY et al. [15] so ugotovili, da lahko polisaharidi Cistanche deserticola znatno povečajo mineralno gostoto kosti celotne stegnenice, distalne stegnenice in proksimalne stegnenice pri podganah z ovariektomijo, kar zagotavlja podporne dokaze za njihovo uporabo kot ključnih hranil v zdravstvenih izdelkih.

Superman zelišča cistanche

Poleg tega je značilnost atrofije skeletnih mišic nenadzorovano vnetno stanje, ki lahko pospeši katabolizem beljakovin in velja za ključni dejavnik atrofije skeletnih mišic [16]. Ta študija je pokazala, da so bili razmerje med sprednjo mišico tibialis in telesno maso, relativna površina prečnega prereza sprednje mišice tibialis in število mitohondrijev pri miših modelne skupine znatno zmanjšani. Vsebnost IL-18 in IL-1 se je znatno povečala z otekanjem mitohondrijev in izginotjem strukture krist, kar kaže na znatno atrofijo skeletnih mišic pri miših; Intervencija z različnimi odmerki polisaharidov Cistanche deserticola lahko znatno poveča razmerje med mišico tibialis anterior in telesno maso, relativno površino prečnega prereza mišice tibialis anterior in število mitohondrijev, hkrati pa zmanjša IL-18 in IL{{ 6}} Vsebina poveča mitohondrijsko avtofagijo na način, ki je odvisen od odmerka. Domneva se, da lahko polisaharidi Cistanche deserticola ublažijo atrofijo skeletnih mišic pri miših z zmanjšanjem ravni vnetnih dejavnikov, vendar je specifični mehanizem še vedno nejasen.

Skeletne mišice vsebujejo veliko število mitohondrijev. Po eni strani mitohondriji služijo kot naprave za predelavo energije, ki zagotavljajo energijo za preživetje celic; Po drugi strani pa nenormalno kopičenje reaktivnih kisikovih spojin med presnovnim procesom vodi do samopoškodbe. Mitohondrijska avtofagija cilja na nepopravljivo poškodovane mitohondrije, selektivno čisti neželene ali poškodovane mitohondrije in je povezana s pojavom in razvojem številnih bolezni [17]. Prepoznane so bile vloge poti SIRT1, FOXO3, PINK1 in Parkin v mitohondrijski avtofagiji. Wang Suogang et al. [18] so ugotovili, da so poti SIRT1, FOXO3, PINK1 in Parkin vključene v proces ledvične ishemije-reperfuzijske poškodbe, kar zagotavlja nov mehanizem za lajšanje ledvične ishemije-reperfuzijske poškodbe. Beljakovine, podobne ceramid kinazi, lahko inducirajo mitohondrijsko avtofagijo z aktiviranjem poti SIRT1, PINK1 in Parkin, kar ublaži nevrološke poškodbe, povzročene z ishemijo in reperfuzijo [19]. Treba je omeniti, da so raziskovalci v študiji starostne atrofije skeletnih mišic [20] ugotovili, da lahko povečana regulacija mitohondrijske avtofagije in povečana ekspresija proteinov PINK1, FOXO3a in Parkin ublažijo starostno mišično atrofijo. Ta eksperimentalna študija je pokazala, da je bila ekspresija proteinov SIRT1, PINK1, FOXO3 in Parkin v sprednji mišici tibialis mišjega modela atrofije skeletnih mišic znatno zmanjšana, kar kaže, da je lahko ekspresija proteinov poti v tkivu sprednje tibialne mišice zavirana pri raven transkripcije med atrofijo skeletnih mišic, s čimer se prepreči indukcija mitohondrijske avtofagije; Po posegu z različnimi odmerki polisaharidov Cistanche deserticola se je mitohondrijska avtofagija bistveno povečala in izražanje proteinov SIRT1, PINK1, FOXO3 in Parkin se je znatno povečalo. To kaže, da lahko polisaharidi Cistanche deserticola inducirajo mitohondrijsko avtofagijo na transkripcijski ravni in s tem zmanjšajo atrofijo skeletnih mišic. Za nadaljnjo potrditev te hipoteze je bil v tem poskusu uveden zaviralec SIRT1 EX-527. Rezultati so pokazali, da EX-527 obrne lajšalni učinek polisaharidov Cistanche deserticola na atrofijo skeletnih mišic, kar kaže, da lahko polisaharidi Cistanche deserticola ublažijo vnetje in atrofijo skeletnih mišic z aktiviranjem mitohondrijske avtofagije, ki jo posreduje signalizacija SIRT1/FOXO3/PINK1/Parkin pot.

Zdravstvene koristi v prahu Cistanche

V povzetku,Polisaharidi Cistanche deserticola lahko inducirajo mitohondrijsko avtofagijo z aktiviranjem signalne poti SIRT1/FOXO3/PINK1/Parkin, ublažijo atrofijo skeletnih mišic in zagotovijo potencialna terapevtska zdravila za klinično zdravljenje atrofije skeletnih mišic. Vendar pa je bil ta zaključek dosežen le pri živalskih modelih z imobilizacijsko atrofijo, ki jo povzroča suspenzija repa, zato je potrebna nadaljnja validacija modelov atrofije skeletnih mišic pri različnih patoloških stanjih.

referenca

[1] YIN L, LI N, JIA WH, et al. Atrofija skeletnih mišic: od mehanizmov do zdravljenja [J]. Pharmacol Res, 2021, 172:105807.

[2] EBERT SM, AL-ZOUGBI A, BODINE SC, et al. Atrofija skeletnih mišic: Odkritje mehanizmov in potencialnih terapij [J]. Physiology (Bethesda), 2019, 34 (4): 232-239.

[3] ZHU Z, ZHAO XZ, HUANG F, et al. Polisaharidi Morinda officinalis ublažijo z varikokelo povzročeno spermatogeno okvaro z modulacijo angiogeneze in relativnih dejavnikov [J]. Evid Based Complement Alternat Med, 2019,2019:8453635.

[4] Wang Lianhui, Mi Guoqing, Xue Manzhong. Raziskovanje molekularnega mehanizma Xiaoxuming Tang, ki uravnava mitohondrijsko avtofagijo, in učinek apoptoze nevronov po akutni cerebralni ishemiji-reperfuziji na podlagi poti PINK1/Parkin [J]. Uvod v tradicionalno kitajsko medicino, 2022, 28 (1): 36-40, 44

[5] ZHAO XY, LIU YM, ZHU GL et al. Znižana regulacija SIRT1 je posredovala z manganom inducirano nevronsko apoptozo prek aktivacije osi FOXO3a-Bim/PUMA [J]. Sci Total Environ, 2019, 646:1047-1055.

[6] NGUYEN TN, PADMAN BS, LAZAROU M. Deci phering the molecular signals of PINK1/parkin mitophagy [J]. Trends Cell Biol, 2016, 26 (10): 733-744.

[7] Ren Chunguang, Pu Rongxi, Hu Die et al. Heme oksigenaza zmanjša atrofijo skeletnih mišic pri miših z zaviranjem aktivacije inflamasomov NLRP3 [J]. Journal of the Army Military Medical University, 2022, 44(2):125-131.

[8] Chen Shengju. Spremembe v profilu izražanja miRNA med obešanjem repa so povzročile atrofijo skeletnih mišic [D]. Peking: Pekinška športna univerza, 2017

[9] Liu Ruyin, Yue Zongjin, Bao Deming. Študija o učinkih polisaharidov Cistanche deserticola na 5-HT, VEGF in vsebnost mineralov in vivo pri modelih podgan z osteoporozo [J]. Chinese Journal of Biochemical Medicine, 2015, 35 (4): 59-62

[10] Hu Yan, Wang Suogang, Zhai Qiongyao, et al. Študija mehanizma regulacije SIRT1-FOXO3-PINK1-Parkinove poti, posredovane mitohondrijske avtofagije z asiatikozidom za zaščito pred ledvično ishemijo-reperfuzijsko poškodbo [J]. Tianjin Medical Journal, 2021, 49 (11): 1148-1153

[11] SHIRAKAWA T, MIYAWAKI A, KAWAMOTO T, et al. Naravne spojine ublažijo atrofijo skeletnih mišic, ki jo povzroči denervacija [J]. Int J Mol Sci, 2021, 22 (15): 8310.

[12] Lai Manxiang, Feng Juan, Ruan Zhiyan et al. Učinki seruma, ki vsebuje polisaharid Cistanche deserticola, na ekspresijo mRNA Cbfa-1 med osteogeno diferenciacijo mezenhimskih matičnih celic kostnega mozga [J] Chinese Medical Science, 2017, 7 (15): 27-30

[13] Zhu Mengyong, Wang Caijiao, Hao Changsheng. Študija o vplivu polisaharidov Cistanche deserticola na izražanje serumskega osteoprotegerina pri podganah z osteoporozo [J]. Moderna praktična medicina, 2010, 22 (7): 748-749

[14] Lai Manxiang, Feng Juan, Chen Xia et al. Učinki polisaharidov Cistanche deserticola na proliferacijo in osteogeno diferenciacijo mezenhimskih matičnih celic podganjega kostnega mozga [J]. Kitajska medicinska znanost, 2018, 8 (7): 33-36

[15] YAN CY, HUANG D, SHEN X, et al. Identifikacija in karakterizacija polisaharida iz korenin Morinda officinalis kot induktorja tvorbe kosti s povečano regulacijo izražanja ciljnih genov [J]. Int J Biol Macromol, 2019, 133:446-456.

[16] BYUN MK, CHO EN, CHANG J, et al. Sarkopenija je povezana s sistemskim vnetjem pri KOPB [J]. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis, 2017, 12: 669-675.

[17] Liu Lei, Feng Du, Zhu Yushan et al. Napredek raziskav o mitohondrijski avtofagiji [J]. Kitajski časopis za celično biologijo, 2012, 34 (10): 959-966

[18] Wang Suogang, Wang Guangce. Napredek raziskav o ledvični ishemiji-reperfuzijski poškodbi in mitohondrijski avtofagiji SIRT1 FOXO3 PINK1 Parkinova regulatorna os [J]. Chinese Medical Journal, 2019, 16 (35): 31-35

[19] HUANG SY, HONG Z, ZHANG LG et al. CERKL lajša poškodbe živčnega sistema, ki jih povzroča ishemija, reperfuzija, z moduliranjem poti SIRT1/PINK1/Parkin in indukcijo mitofagije [J]. Biol Chem, 2022, 403 (7): 691- 701.

[20] Shu Tian. Študija o mehanizmu mitohondrijske UPR pri staranju skeletnih mišic, povzročenih z vadbo [D]. Tianjin: Tianjin Institute of Physical Education, 2020