題目：西洋參三七丹參顆粒通過(guò)AMPK/SIRT1信號(hào)通路減緩D-gal誘導(dǎo)的C57BL/6J小鼠衰老

英文名：Xiyangshen Sanqi Danshen granules attenuated D-gal-induced C57BL/6J mouse aging through the AMPK/SIRT1 signaling pathway

雜志：Phytomedicine

影響因子：6.7/Q1

發(fā)表時(shí)間：2024年11月17日

研究背景：衰老是全球亟待解決的問(wèn)題，許多慢性疾病也經(jīng)常伴隨著衰老的出現(xiàn)。西洋參三七丹參顆粒（XSD）具有抗氧化、抗炎和抗疲勞的作用，但其抗衰老作用的機(jī)制尚不清楚。

研究思路：本研究通過(guò)在D-半乳糖（D-gal）誘導(dǎo)的C57BL/6J小鼠衰老模型中進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析，闡明了XSD的抗衰老機(jī)制和潛在活性成分。從莫里斯水迷宮、被動(dòng)回避試驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)棒試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，XSD提高了D-gal誘導(dǎo)的衰老小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力，同時(shí)增強(qiáng)了其運(yùn)動(dòng)功能。此外，XSD還能顯著提高D-gal小鼠頸總動(dòng)脈的血管脈搏波速度（PWV）、β-剛度指數(shù)和壓力應(yīng)變彈性系數(shù)（EP），降低頸動(dòng)脈擴(kuò)張性（CD），并降低P53和8-OHdG的表達(dá)水平。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，AMPK/SIRT1信號(hào)通路是XSD減緩衰老的潛在機(jī)制。XSD還提高了D-gal誘導(dǎo)的小鼠大腦中Ki67、AMPK、SIRT1和Nrf2核轉(zhuǎn)位的蛋白水平，同時(shí)降低了P21、P53、IL-18、8-OHdG、硝基酪氨酸、COX-2和NF-κBp65核轉(zhuǎn)位的蛋白水平。服用AMPK抑制劑和SIRT1抑制劑會(huì)阻礙XSD的抗衰老作用，表現(xiàn)為8-OHdG、COX-2和NF-κBp65的核轉(zhuǎn)位升高；Ki67和Nrf2的核轉(zhuǎn)位降低。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析表明，XSD的潛在活性成分是槲皮素、山柰酚、丹參酮IIA、異鼠李素、人參皂苷F2和隱丹參酮。

研究結(jié)果：

1、XSD的化學(xué)成分

圖1顯示了正負(fù)信號(hào)模式下XSD的典型全離子色譜圖譜。利用mzcloud在線數(shù)據(jù)庫(kù)和本地自建的中藥天然產(chǎn)物mzVault數(shù)據(jù)庫(kù)檢測(cè)特征峰。確認(rèn)陽(yáng)性結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)包括質(zhì)量偏差小于5ppm、同位素分布一致以及與mzVault參考數(shù)據(jù)庫(kù)的匹配得分超過(guò)70分。通過(guò)分析，確定了XSD中的210個(gè)成分。

圖1

2、XSD可改善D-gal誘導(dǎo)的衰老小鼠的記憶和運(yùn)動(dòng)能力

服用XSD10周后，進(jìn)行了行為測(cè)試以驗(yàn)證XSD的有效性。隨著訓(xùn)練課程的進(jìn)行，小鼠的逃逸潛伏期（小鼠找到平臺(tái)所需的時(shí)間）普遍下降，這表明訓(xùn)練有效，并預(yù)示著第六天的測(cè)試可以繼續(xù)進(jìn)行（圖2B）。第六天的測(cè)試結(jié)果表明，與未經(jīng)處理的對(duì)照組小鼠相比，經(jīng)D-gal處理的小鼠表現(xiàn)出更短的游泳距離和更少的平臺(tái)穿越次數(shù)（圖2C-E）。XSD和MT處理增加了D-gal小鼠穿越平臺(tái)的次數(shù)和在目標(biāo)象限的游泳距離。此外，XSD處理的D-gal小鼠的被動(dòng)回避結(jié)果也有顯著改善，這表明XSD可以增強(qiáng)D-gal小鼠的記憶力（圖2F-G）。如圖1H所示，旋轉(zhuǎn)棒實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，XSD處理的D-gal小鼠與D-gal處理的小鼠相比，跌倒?jié)摲陲@著增加。

圖2

3、XSD可延緩D-gal誘導(dǎo)的衰老小鼠頸總動(dòng)脈的衰老

圖3A-E顯示，與對(duì)照組相比，D-gal組小鼠血管的脈搏波速度、β-僵化指數(shù)和EP顯著增大，CD顯著減小。XSD能明顯降低D-gal組小鼠血管的脈搏波速度、β-僵化指數(shù)和EP，增加D-gal組小鼠的CD。此外，與對(duì)照組相比，D-gal組小鼠頸總動(dòng)脈棕色沉積量明顯增加，表明D-gal組小鼠P53和8-OHdG的表達(dá)水平更高，而XSD能明顯降低D-gal誘導(dǎo)小鼠P53和8-OHdG的表達(dá)水平（圖3F-I）。

圖3

4、XSD調(diào)節(jié)的衰老標(biāo)志物可抑制D-gal誘導(dǎo)的衰老小鼠的氧化損傷和炎癥反應(yīng)

D-gal組的Ki67水平明顯低于對(duì)照組，而D-gal小鼠經(jīng)XSD處理后，Ki67水平發(fā)生逆轉(zhuǎn)（圖4A-B）。與對(duì)照組相比，D-gal組中P21的水平升高，但XSD處理的D-gal組中P21的水平降低（圖4B，D）。然而，XSD處理降低了D-gal處理小鼠的COX-2和IL-18水平（圖4B、C）。總之，XSD增加了Ki67表達(dá)，降低了P21表達(dá)，抑制了氧化損傷和炎癥反應(yīng)。

圖4

5、  轉(zhuǎn)錄組分析

火山圖顯示，與對(duì)照組相比，D-gal組有907個(gè)基因上調(diào)，899個(gè)基因下調(diào)（圖5a）。分層聚類分析結(jié)果表明，某些基因的表達(dá)模式在D-gal處理后發(fā)生了改變，而這些改變?cè)诮o藥后被逆轉(zhuǎn)（圖5B）。KEGG富集分析與"PI3K-Akt信號(hào)通路"、"P53信號(hào)通路"、"氧化磷酸化"等相關(guān)（圖5C-D）。XSD調(diào)控的DEGs隨后與104個(gè)疾病靶標(biāo)相關(guān)聯(lián)（圖5E），KEGG富集分析則富集了與"氧化磷酸化"、"AMPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)"和"長(zhǎng)壽"相關(guān)的信號(hào)通路（圖5F-G）。此外，還構(gòu)建了DEGs及其相關(guān)疾病靶標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)，并用紅色框標(biāo)出了參與"長(zhǎng)壽調(diào)節(jié)通路"的靶標(biāo)（圖5H）。網(wǎng)絡(luò)中排名前四的靶標(biāo)在長(zhǎng)壽調(diào)節(jié)通路中用紅色圓圈標(biāo)出；這些靶標(biāo)集中在長(zhǎng)壽調(diào)節(jié)通路AMPK/SIRT1軸的下游。因此，推測(cè)XSD可能會(huì)調(diào)節(jié)長(zhǎng)壽調(diào)節(jié)通路的AMPK/SIRT1軸，從而減輕D-gal誘導(dǎo)的衰老（圖5J）。

圖5

6、XSD增強(qiáng)了D-gal誘導(dǎo)的衰老小鼠的AMPK/SIRT1信號(hào)通路

為了驗(yàn)證這一假設(shè)，在IF、WB和ELISA實(shí)驗(yàn)中研究了XSD對(duì)D-gal小鼠體內(nèi)AMPK、SIRT1及其下游蛋白P53和NF-κBp65的影響（圖6A）。在D-gal處理的小鼠大腦中檢測(cè)到AMPK和SIRT1的表達(dá)水平明顯下降，而XSD處理則提高了AMPK和SIRT1的水平（圖6B，E）。此外，經(jīng)D-gal處理的小鼠大腦中的P53含量顯著增加，同時(shí)NF-κBp65從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)位也增加了。與此相反，XSD處理降低了D-gal處理小鼠的P53水平和NF-κBp65的核轉(zhuǎn)位（圖6B-D）。這些結(jié)果表明，在D-gal誘導(dǎo)的衰老小鼠中，XSD激活了AMPK/SIRT1通路。

圖6

7、AMPK和SIRT1抑制劑抑制了XSD對(duì)D-gal誘導(dǎo)的小鼠衰老的抗衰老作用

為了驗(yàn)證XSD的抗衰老機(jī)制，應(yīng)用AMPK抑制劑和SIRT1抑制劑分別抑制AMPK和SIRT1（圖7A）。XSD介導(dǎo)的Ki67水平升高和Nrf2的核轉(zhuǎn)位受到了明顯抑制（圖7B-C）。這些結(jié)果表明，抑制AMPK和SIRT1可抑制XSD在D-gal誘導(dǎo)的小鼠中的抗衰老作用。通過(guò)OB和DL對(duì)XSD的測(cè)定成分進(jìn)行篩選后，篩選出6個(gè)合格化合物，確定了與長(zhǎng)壽信號(hào)通路中10個(gè)靶點(diǎn)相關(guān)的316個(gè)藥物靶點(diǎn)，并用Cytoscape3.7.1構(gòu)建和繪制了網(wǎng)絡(luò)圖（圖7D）。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，推測(cè)XSD中具有抗衰老作用的有效成分可能是槲皮素、山柰酚、丹參酮IIA、異鼠李素、人參皂苷F2和隱丹參酮。

圖7

總結(jié)：XSD通過(guò)增強(qiáng)AMPK/SIRT1信號(hào)通路，緩解了D-gal誘導(dǎo)的C57BL/6J小鼠衰老。這項(xiàng)研究為抗衰老提供了潛在藥物，同時(shí)也促進(jìn)了XSD抗衰老作用的應(yīng)用。文章方法易復(fù)現(xiàn)，傲星生物不僅具有豐富的分析經(jīng)驗(yàn)、還提供完善的下游驗(yàn)證、機(jī)制研究服務(wù)，一對(duì)一專屬服務(wù)為您排憂解難，助您輕松應(yīng)對(duì)畢業(yè)和晉升！