Ο αλγινικός ολιγοσακχαρίτης ανακουφίζει την καρδιακή γήρανση που προκαλείται από τη D-γαλακτόζη μέσω της ρύθμισης της λειτουργίας και της ακεραιότητας των μιτοχονδρίων του μυοκαρδίου σε ποντίκια

Παρακαλώ επικοινώνησεoscar.xiao@wecistanche.comΓια περισσότερες πληροφορίες

Αφηρημένη

Η γήρανση είναι ένας κρίσιμος παράγοντας κινδύνου για την ανάπτυξη καρδιαγγειακών παθήσεων που σχετίζονται με την ηλικία. Ως εκ τούτου, οι μοριακοί μηχανισμοί της γήρανσης και οι νέες αντιγηραντικές παρεμβάσεις πρέπει να μελετηθούν σε βάθος. Ο αλγινικός ολιγοσακχαρίτης (AOS) έχει υψηλές φαρμακολογικές δράσεις και ευεργετικά αποτελέσματα. Η μελέτη μας πραγματοποιήθηκε για να διερευνηθεί εάν το AOS θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως φάρμακο κατά της γήρανσης για την ανακούφιση της γήρανσης του καρδιαγγειακού συστήματος. Ηλικιωμένα ποντίκια C57BL/6J που επάγονται από D-γαλακτόζη (D-gal) εγκαταστάθηκαν με υποδόρια ένεση D-gal (200 mg-kg'-d') για 8 εβδομάδες. Το AOS (50.100 και 150 mg·kg'l.d') χορηγήθηκε ενδογαστρικά για τις τελευταίες 4 εβδομάδες. Ως αποτέλεσμα, το AOS απέτρεψε την καρδιακή δυσλειτουργία σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal, συμπεριλαμβανομένου του μερικώς διατηρημένου κλάσματος εξώθησης (EF%) και της κλασματικής βράχυνσης (FS%).cistanche benefíciosΤο AOS ανέστειλε την επαγόμενη από το D-gal ρύθμιση προς τα πάνω των νατριουρητικών πεπτιδίων Α(ΑΝΡ), του νατριουρητικού πεπτιδίου του εγκεφάλου (BNP) και των δεικτών γήρανσης p53 και p21 με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Για την περαιτέρω διερεύνηση των πιθανών μηχανισμών που συμβάλλουν στην αντιγηραντική προστατευτική δράση του AOS, αναλύθηκε ο σχετιζόμενος με την ηλικία συμβιβασμός των μιτοχονδρίων. Τα δεδομένα μας έδειξαν ότι το AOS ανακούφισε την επαγόμενη από το D-gal γήρανση της καρδιάς βελτιώνοντας τη μιτοχονδριακή βιογένεση, διατηρώντας τη μιτοχονδριακή ακεραιότητα και ενισχύοντας την αποτελεσματική αφαίρεση των εξασθενημένων μιτοχονδρίων. Το AOS μείωσε επίσης την παραγωγή ROS και την κατάσταση του οξειδωτικού στρες, το οποίο, με τη σειρά του, αναστέλλει περαιτέρω την καταστροφή των καρδιακών μιτοχονδρίων. Μαζί, αυτά τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι το AOS μπορεί να είναι ένας αποτελεσματικός θεραπευτικός παράγοντας για την ανακούφιση της καρδιακής γήρανσης.

ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ

αλγινικό ολιγοσακχαρίδιο, καρδιακή γήρανση, D-γαλακτόζη, μιτοχόνδρια, οξειδωτικό στρες

1|ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η γήρανση μπορεί να οριστεί ευρέως ως η εξαρτώμενη από το χρόνο συσσώρευση κυτταρικής βλάβης, η οποία προκαλεί προοδευτική λειτουργική έκπτωση ιστών και οργάνων.¹ Γενικά, οι αλλαγές στην καρδιά που σχετίζονται με την ηλικία περιλαμβάνουν κυρίως υπερτροφία της αριστερής κοιλίας, αυξημένη ίνωση του μυοκαρδίου και καρδιακή ανεπάρκεια.Εκχύλισμα Cistanche Anti RadiationΗ γήρανση είναι ένας κρίσιμος παράγοντας κινδύνου για την ανάπτυξη καρδιαγγειακών παθήσεων που σχετίζονται με την ηλικία, που οδηγεί σε αξιοσημείωτα αυξημένο επιπολασμό καρδιαγγειακών παθήσεων στον γηράσκον πληθυσμό.23 Επομένως, απαιτούνται επειγόντως πιο αποτελεσματικές θεραπευτικές στρατηγικές για τη θεραπεία της καρδιακής ανεπάρκειας που προκαλείται από τη γήρανση .

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα

Το αλγινικό είναι ένας φυσικός πολυσακχαρίτης που προέρχεται από φύκια και εξάγεται από καφέ φύκια. Ο αλγινικός ολιγοσακχαρίτης (AOS) παράγεται με αποπολυμερισμό αλγινικού, το οποίο έχει πολλαπλά μοναδικά πλεονεκτήματα όπως υδατοδιαλυτό, μη τοξικό, μη ανοσογονικό και βιοαποικοδομήσιμο. Η AOS ασκεί πολλά υποσχόμενες βιολογικές δραστηριότητες. Αυτός ο ολιγοσακχαρίτης διαθέτει νευροπροστατευτικές, υπολιπιδαιμικές, αντιοξειδωτικές, «αντιφλεγμονώδεις», αντισυσσωματωτικές, αντικαρκινικές, 10 αντιβακτηριακές και ανοσορυθμιστικές ιδιότητες, καθώς και καταστέλλει την παχυσαρκία1 και προηγμένη γλυκοζυλίωση τελικού προϊόντος (AGE) .4 Συγκεκριμένα, δεν έχουν διερευνηθεί μελέτες για την ικανότητα του AOS να προστατεύει από την καρδιακή γήρανση.

Τα μιτοχόνδρια είναι οργανίδια με διπλή μεμβράνη και εξυπηρετούν πολλαπλές λειτουργίες στην κυτταρική βιοενέργεια και τον μεταβολισμό.14 Η καρδιά είναι ένα όργανο υψηλής ενεργειακής ζήτησης και υψηλής περιεκτικότητας σε μιτοχόνδρια. Τα καρδιακά μιτοχόνδρια παράγουν το 90 τοις εκατό του ATP και παίζουν ζωτικό ρόλο στη διατήρηση μιας υγιούς καρδιάς.cistanche herbaΗ μιτοχονδριακή δυσλειτουργία, η οποία μπορεί να επιταχύνει τη διαδικασία γήρανσης στα θηλαστικά, είναι ένας από τους πιο σημαντικούς μηχανισμούς γήρανσης.15.16 Η σχετιζόμενη με την ηλικία μιτοχονδριακή δυσλειτουργία παρουσιάζει διαφορετικά χαρακτηριστικά όπως απώλεια μιτοχονδριακής ακεραιότητας, μειωμένη αποτελεσματικότητα μιτοχονδριακής βιογένεσης, ελαττωματική ποιότητα έλεγχος με αυτοφαγία, μειωμένο δυναμικό μιτοχονδριακής μεμβράνης (MMP), μεταβολές στη δυναμική των μιτοχονδρίων, αυξημένο σχηματισμό αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) και συσσώρευση μεταλλάξεων στο μιτοχονδριακό DNA (mtDNA).17 Λόγω της χαμηλότερης βιογένεσης και της μειωμένης κάθαρσης, η Ο συνδυασμός αυξημένης βλάβης και μειωμένης ανανέωσης στα μιτοχονδριακά μπορεί τελικά να συμβάλει στη διαδικασία γήρανσης.18,17 Επιπλέον, η προοδευτική μιτοχονδριακή δυσλειτουργία έχει ως αποτέλεσμα αυξημένη παραγωγή ROS και οξειδωτικό στρες, τα οποία με τη σειρά τους προκαλούν περαιτέρω μιτοχονδριακή φθορά και κυτταρική βλάβη και τελικά συμβάλλουν στην καρδιακή δυσλειτουργία που σχετίζεται με την ηλικία.20

Το Cistanche μπορεί να αντιγηρανθεί

Τα μοντέλα ζώων γήρανσης που προκαλούνται από τη D-γαλακτόζη (D-gal) έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως για τη μελέτη των μηχανισμών γήρανσης και των αντιγηραντικών επιδράσεων των φαρμάκων.21 Η χρόνια χορήγηση μεγάλης ποσότητας D-gal προκαλεί διαταραχές του κυτταρικού μεταβολισμού και κυτταρικό τραυματισμό που επιταχύνει την διαδικασία γήρανσης και τελικά προκαλούν δομικές και λειτουργικές αλλαγές στο καρδιαγγειακό σύστημα.22 Ως εκ τούτου, στην τρέχουσα μελέτη, θεσπίσαμε το μοντέλο γήρανσης ποντικιού που προκαλείται από D-gal για να αξιολογήσουμε συστημικά την αντικαρδιακή δράση της AOS και να διερευνήσουμε περαιτέρω τον πιθανό υποκείμενο μηχανισμό.

2|ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ

2.1|Φάρμακα και αντιδραστήρια

Η D-γαλακτόζη ελήφθη από τη Sigma-Aldrich. Το AOS αγοράστηκε από την Qingdao BZ Oligo Biotech Co., Ltd. Το κιτ ανάλυσης Malondialdehyde (MDA) ελήφθη από το Jiancheng Bioengineering Institute. Τα πολυκλωνικά αντισώματα κουνελιού κατά BNP, PGC-1a, p{{3}phox και gp91-phox ελήφθησαν από την Abcam Inc. Μονόκλωνα αντισώματα κουνελιού έναντι νατριουρητικών πεπτιδίων Α (ANP) και SIRT3 και Το μονοκλωνικό αντίσωμα ποντικού κατά της ρ53 ελήφθη από την Abcam Inc. Τα πολυκλωνικά αντισώματα κουνελιού κατά της beclin-1 και του p-mTOR αγοράστηκαν από την Cell Signaling Technology. Το πολυκλωνικό αντίσωμα κουνελιού έναντι του p21 και το μονοκλωνικό αντίσωμα ποντικού κατά του p47-phox ελήφθησαν από την Santa Cruz Biotechnology, Inc. Τα πολυκλωνικά αντισώματα κουνελιού κατά mTOR αγοράστηκαν από την Proteintech Group, Inc. Κιτ μιτοχονδριακής εκχύλισης και JC{{14} } κιτ προσδιορισμού δυναμικού μιτοχονδριακής μεμβράνης αγοράστηκαν από την Beijing Solarbio Science &Technology Co., Ltd. Το κιτ γονιδιωματικού DNA TIANamp ελήφθη από την Tiangen Biotech (Beijing) CO., LTD.ανάπτυξη πέους cistancheΤο κιτ PCR ανιχνευτή mtDNA ποντικού αγοράστηκε από την Beijing Tiandz Gene Technology Co., Ltd. Αγοράστηκαν IgG αντι-κουνελιού κατσίκας (H＋L) (συζευγμένο υπεροξειδάση/HRP) και IgG αντι-ποντικού κατσίκας (Η συν L) (συζευγμένο υπεροξειδάση/HRP). από την Elabscience Biotechnology Co., Ltd. Όλα τα άλλα χημικά και αντιδραστήρια αγοράστηκαν από τυπικούς εμπορικούς προμηθευτές, εκτός εάν ορίζεται διαφορετικά.

2.2|Των ζώων

Αρσενικά8-ποντίκια C57BL/6J εβδομάδων (20±2g σωματικό βάρος, n=40) ελήφθησαν από την Jinan Pengyue Experimental Animal Breeding Co, LTD. Όλα τα ποντίκια τράφηκαν με κανονική διατροφή και στεγάστηκαν σε κύκλο 12-ώρας φωτός/12-ώρας σκότους κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες χωρίς παθογόνο (SPF) στο Εργαστηριακό Κέντρο Ζώων του Ιατρικού Τμήματος του Πανεπιστημίου Qingdao . Όλες οι πειραματικές διαδικασίες σε ζώα συμμορφώνονταν με τον «Οδηγό για τη φροντίδα και τη χρήση των εργαστηριακών ζώων» που δημοσιεύτηκε από την πολιτική των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ και της Υπηρεσίας Δημόσιας Υγείας για την Ανθρωπιστική Φροντίδα και τη Χρήση των Ζώων Εργαστηρίου. Τα πρωτόκολλα της μελέτης εγκρίθηκαν από την Επιτροπή Δεοντολογίας των Πειραμάτων σε Ζώα του Πανεπιστημίου Qingdao (αριθμός έγκρισης: QYFYWZLL25840).

2.3|Μοντέλο γήρανσης που προκαλείται από D-gal και χορήγηση φαρμάκων

Τα ποντίκια χωρίστηκαν τυχαία σε πέντε ομάδες (n =8 κάθε ομάδα): έλεγχος, D-gal, D-gal συν χαμηλής δόσης AOS (D-gal συν AOS-50), D-gal συν ομάδες AOS μεσαίας δόσης (D-gal συν AOS-100) και D-gal συν AOS υψηλής δόσης (D-gal συν AOS-150). Η γήρανση προκλήθηκε σε ποντικούς C57BL/6J μέσω υποδόριας ένεσης D-gal (200 mg/kg, Sigma-Aldrich) για 8 εβδομάδες.23,24 Στα ποντίκια ελέγχου δόθηκε υποδόρια ένεση ισοδύναμου αποστειρωμένου νερού. Τέσσερις εβδομάδες μετά την ένεση του D-gal, οι ομάδες D-gal συν AOS-50, D-gal συν AOS-100 και D-gal συν AOS-150 χορηγήθηκαν ενδογαστρικά με AOS ( 50, 100 και 150 mg-kg2-d'l) για άλλες 4 εβδομάδες, αντίστοιχα. Η ομάδα ελέγχου και τα ποντίκια της ομάδας D-gal έλαβαν ενδογαστρική χορήγηση ισοδύναμου φυσιολογικού ορού.

2.4|Ηχοκαρδιογραφία

Πραγματοποιήθηκε υπερηχοκαρδιογράφημα σε αναισθητοποιημένα ποντίκια με χρήση Vevo2100 (VisualSonics) με μετατροπέα 30-MHz στο τέλος του πειράματος. Οι ακόλουθες παράμετροι μετρήθηκαν όπως περιγράφηκε προηγουμένως: κλάσμα εξώθησης αριστερής κοιλίας (EF) και κλασματική βράχυνση αριστερής κοιλίας (FS).25

2,5|Ιστολογική ανάλυση

Τα δείγματα καρδιάς στερεώθηκαν με παραφορμαλδεΰδη 4 τοις εκατό για 24 ώρες και στη συνέχεια ενσωματώθηκαν σε παραφίνη και κόπηκαν σε τμήματα πάχους 4-um. Η χρώση H&E και τρίχρωμη χρώση Masson χρησιμοποιήθηκαν για την απεικόνιση της καρδιακής αρχιτεκτονικής και της καρδιακής ίνωσης, αντίστοιχα. Οι φέτες εξετάστηκαν σε μικροσκόπιο ανεστραμμένου φωτός (ΤΕ 200, Nikon). Αντίστοιχα δεδομένα αναλύθηκαν και υπολογίστηκαν από ερευνητές που είχαν τυφλωθεί στην ανάθεση της ομάδας θεραπείας.

2.6|Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης

Η υπερδομή των μιτοχονδρίων προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ανάλυση ηλεκτρονιακής μικροσκοπίας μετάδοσης. Μετά την προηγούμενη μελέτη, 26 φρέσκοι ιστοί της αριστερής κοιλίας κόπηκαν σε μπλοκ 1 mm³ και στερεώθηκαν σε γλουταραλδεΰδη 2,5 τοις εκατό για 2 ώρες στους 4 βαθμούς. Αφού μονιμοποιήθηκαν εκ των υστέρων σε 1 τοις εκατό τετροξείδιο του οσμίου για 2 ώρες σε θερμοκρασία δωματίου, οι ιστοί της αριστερής κοιλίας αφυδατώθηκαν και στη συνέχεια ενσωματώθηκαν σε ρητίνη. Σειριακές υπερλεπτές τομές (30-40 nm) συλλέχθηκαν σε χάλκινα πλέγματα και τελικά χρωματίστηκαν με 0,5 τοις εκατό οξικό ουρανύλιο ακολουθούμενο από 1 τοις εκατό κιτρικό μόλυβδο. Η υπερδομική ανάλυση των χρωματισμένων τομών προσδιορίστηκε με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης Tecnai G2 12 (FEI Co.).

2.7|Προσδιορισμός δυναμικού μιτοχονδριακής μεμβράνης (MMP).

Το δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης μετρήθηκε χρησιμοποιώντας την JC-1 ανοσοφθορισμού χρώση και κυτταρομετρία ροής. Νωποί ιστοί καρδιάς χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή κατεψυγμένων τμημάτων ή την εξαγωγή μιτοχονδρίων. Οι κατεψυγμένες τομές χρησιμοποιήθηκαν για χρώση με ανοσοφθορισμό JC-1 σύμφωνα με το πρωτόκολλο του κατασκευαστή.οφέλη σάλσα cistancheΟ φθορισμός προσδιορίστηκε σε διέγερση/εκπομπή 485/580 nm (κόκκινο) και διέγερση/εκπομπή 485/530 nm (πράσινο) χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο φθορισμού.

Επιπλέον, τα μιτοχόνδρια απομονώθηκαν από φρέσκο ​​καρδιακό ιστό χρησιμοποιώντας το κιτ μιτοχονδριακής εκχύλισης σύμφωνα με τη μέθοδο που δημοσιεύτηκε από τους Peng et al; Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν εξαγόμενα μιτοχόνδρια για τον εντοπισμό της ακεραιότητας του MMP μέσω μέτρησης της έντασης φθορισμού του JC{ {2}}. Εν συντομία, τα μιτοχόνδρια επωάστηκαν με JC-1 σε ρυθμιστικό διάλυμα ανάλυσης JC-1 για 10 λεπτά σε θερμοκρασία δωματίου. Το καρβονυλοκυανίδιο m-χλωροφαινυλυδραζόνη εφαρμόστηκε για να διαρρήξει το MMP και χρησίμευσε ως θετικός μάρτυρας ακολουθώντας τις οδηγίες του κατασκευαστή. Τα δείγματα αναλύθηκαν στα 488 και 575 nm με κυτταρομετρία ροής χρησιμοποιώντας το λογισμικό CellQuest (Becton Dickinson).

2.8|Μέτρηση αριθμού αντιγράφου mtDNA

Ο αριθμός αντιγράφων μιτοχονδριακού DNA μετρήθηκε με ποσοτική PCR πραγματικού χρόνου (qPCR). Εν ολίγοις, οι καρδιακοί ιστοί ομογενοποιήθηκαν και αφαιρέθηκαν πρωτεΐνες και RNA χρησιμοποιώντας πρωτεϊνάση Κ και RNaseA. Τα συνολικά DNA εκχυλίστηκαν με κιτ TIANamp Genomic DNA και στη συνέχεια ποσοτικοποιήθηκαν με φασματοφωτόμετρο QuickDrop από την Molecular Devices (Holliston, ΜΑ). Το κιτ PCR ανιχνευτή mtDNA ποντικού χρησιμοποιήθηκε για την ενίσχυση του mtDNA του δείγματος με σύστημα ανίχνευσης PCR Fluorescence (Hangzhou Bioer Technology Co. Ltd). Ο αριθμός αντιγράφου mtDNA υπολογίστηκε από την καμπύλη θετικού ελέγχου qPCR σύμφωνα με το πρωτόκολλο του κατασκευαστή.

2,9|Επί τόπου ανίχνευση παραγωγής ROS

Όπως περιγράφηκε προηγουμένως, πραγματοποιήθηκε χρώση με φθορισμό DHE για να αξιολογηθεί το επί τόπου επίπεδο παραγωγής ROS.23 Εν συντομία, φρέσκοι ιστοί καρδιάς ενσωματώθηκαν στην ένωση OCT και στη συνέχεια καταψύχθηκαν αμέσως χρησιμοποιώντας έναν κρυοστάτη σε βαθμό -20. Οι κατεψυγμένοι καρδιακοί ιστοί κόπηκαν σε ιστολογικές πλάκες πάχους 6-. Οι φέτες καρδιάς πλύθηκαν με 1xφωσφορικό ρυθμιστικό αλατούχο διάλυμα (PBS) και στη συνέχεια επωάστηκαν με διάλυμα DHE (5 umol/L) σε ένα προστατευμένο από το φως υγροποιημένο θάλαμο στους 37 βαθμούς για 30 λεπτά. Μετά την επώαση, οι εγκάρσιες τομές καρδιάς ξεπλύθηκαν με 1×PBS. Τέλος, ελήφθησαν εικόνες με μικροσκόπιο φθορισμού και η ένταση φθορισμού προσδιορίστηκε ποσοτικά με το λογισμικό ImageJ από έναν τυφλό ελεγκτή.

2.10|Μέτρηση υπεροξείδωσης λιπιδίων

Ως τα κύρια δευτερογενή προϊόντα οξείδωσης της υπεροξείδωσης των λιπιδίων, η συγκέντρωση της μηλονοδιαλδεΰδης (MDA) στον ορό και τα ομογενοποιήματα της καρδιάς μετρήθηκε σύμφωνα με τις οδηγίες του κιτ MDA Assay (Jiancheng Bioengineering Institute).

2.11|Ανάλυση Western blot

Οι καρδιακοί ιστοί ομογενοποιήθηκαν σε ρυθμιστικό διάλυμα RIPA που περιείχε αναστολείς φωσφατάσης και πρωτεάσης και φυγοκεντρήθηκαν στις 12 00 rpm στους 4 βαθμούς για 20 λεπτά. Στη συνέχεια, το υπερκείμενο συλλέχθηκε για επόμενα πειράματα. Η συγκέντρωση πρωτεΐνης προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας κιτ δοκιμασίας πρωτεΐνης BCA. Ίσες ποσότητες πρωτεϊνών τοποθετήθηκαν σε γέλη SDS-PAGE 10 τοις εκατό και μεταφέρθηκαν σε μεμβράνες PVDF (Roche). Οι μεμβράνες μπλοκαρίστηκαν με το στεγανοποιητικό διάλυμα για 1 ώρα και επωάστηκαν με αντίστοιχα πρωτογενή αντισώματα στους 4 βαθμούς όλη τη νύχτα. Στη συνέχεια, οι μεμβράνες πλύθηκαν σε TBS-T και επωάστηκαν με τα κατάλληλα δευτερεύοντα αντισώματα. Στη συνέχεια, οι μεμβράνες πλύθηκαν σε TBS-T και έγιναν ορατές χρησιμοποιώντας τα αντιδραστήρια ανίχνευσης κηλίδωσης Western ECL (Bio-Rad). Η έκφραση πρωτεΐνης ποσοτικοποιήθηκε με ανάλυση πυκνομετρίας ζωνών χρησιμοποιώντας λογισμικό ImageJ. Η οικιακή πρωτεΐνη GAPDH χρησιμοποιήθηκε ως έλεγχος φόρτωσης. Οι αναλογίες αραίωσης των πρωτογενών και δευτερογενών αντισωμάτων παρουσιάστηκαν ως εξής: ANP(1:1000),BNP(1:2000),p53(1:1000),p21 (1:1000),PGC-1 a (1:1000),SIRT3(1:1000),beclin-1(1:1000),p-mTOR(1:1000),mTOR (1:1000),p47-phox( 1:500),p67-phox(1:1000),gp91-phox(1:2000), GAPDH (1:2000), Goat Anti-Rabbit IgG (H ~ L) (υπεροξειδάση /HRP συζευγμένο) (1:5000) και Goat Anti-Mouse lgG (H＋L) (συζευγμένο υπεροξειδάση/HRP) (1:5000).

2.12|Στατιστική ανάλυση

Τα δεδομένα εκφράστηκαν ως μέσος όρος ±SEM. Τα στατιστικά σημαντικά προσδιορίστηκαν με τη μονόδρομη ANOVA που ακολουθήθηκε από τη δοκιμή post hoc του Student-Newman Keuls (SNK).<.05 was="" considered="" to="" be="" statistically="">

3|ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

3.1|Επιδράσεις του AOS στην καρδιακή λειτουργία και την έκφραση δεικτών γήρανσης σε γηρασμένα ποντίκια που προκαλούνται από D-gal

Χρησιμοποιήθηκε ηχοκαρδιογράφημα για την ανάλυση της καρδιακής λειτουργίας των ποντικών. Ηλικιωμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal εμφάνισαν σημαντική μείωση στο ποσοστό EF και FS τοις εκατό. Ωστόσο, το AOS απέτρεψε σημαντικά την καρδιακή δυσλειτουργία σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal, συμπεριλαμβανομένου του μερικώς διατηρημένου ποσοστού EF και του ποσοστού FS (Εικόνα 1A-C). Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1D-G, δεν υπήρχε στατιστική διαφορά στον καρδιακό ρυθμό μεταξύ κάθε ομάδα. Τα ποντίκια D-γαλακτόζης είχαν την τάση να αυξάνουν το LVEDD (τελική διαστολική διάμετρος της αριστερής κοιλίας) και το LVPWd (πάχος του οπίσθιου τοιχώματος της αριστερής κοιλίας στην τελική διαστολή), αλλά δεν υπήρχε στατιστικά σημαντική διαφορά σε σύγκριση με τα ποντίκια ελέγχου. Ωστόσο, το LVESD (τελική συστολική διάμετρος της αριστερής κοιλίας) αυξήθηκε σημαντικά σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS μείωσε το LVESD με τρόπο δοσοεξαρτώμενο. Η έκφραση του ANP και του BNP στον καρδιακό ιστό προσδιορίστηκε με στύπωμα Western για να επαληθευτεί περαιτέρω η καρδιακή λειτουργία των ποντικών σε κάθε ομάδα. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1Η-Ι, τα επίπεδα ANP και BNP αυξήθηκαν σημαντικά σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS μείωσε σημαντικά τα επίπεδα ANP και BNP με τρόπο εξαρτώμενο από τη δόση. Αυτά τα δεδομένα έδειξαν ότι το AOS απέτρεψε την καρδιακή δυσλειτουργία σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal. Επιπλέον, εντοπίσαμε την έκφραση πρωτεΐνης των δεικτών γήρανσης p53 και p21. Όπως αναμενόταν, η έκφραση της πρωτεΐνης ρ53 και ρ21 αυξήθηκε σημαντικά στους ιστούς της καρδιάς γηρασμένων ποντικών που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS μείωσε σημαντικά την έκφραση των ρ53 και ρ21 με δοσοεξαρτώμενο τρόπο (Εικόνα 1J-K).

3.2|Επίδραση του AOS στις καρδιακές ιστοπαθολογικές αλλαγές σε γηρασμένα ποντίκια που προκαλούνται από D-gal

Για τη διερεύνηση των αλλαγών της αρχιτεκτονικής του μυοκαρδίου σε ποντίκια, οι αντικειμενοφόρες πλάκες του καρδιακού ιστού χρωματίστηκαν με αιματοξυλίνη και ηωσίνη (H&E). Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2Α, σε σύγκριση με τα ποντίκια ελέγχου, τα ηλικιωμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal εμφάνισαν μη φυσιολογική αρχιτεκτονική του μυοκαρδίου, που χαρακτηρίζεται κυρίως από διαταραγμένη διάταξη των καρδιομυοκυττάρων και αυξημένο μεσοκυτταρικό χώρο μεταξύ των κυττάρων. Η χορήγηση AOS μείωσε σημαντικά τη διαταραγμένη διάταξη και χώρο μεταξύ των καρδιομυοκυττάρων. Η χρώση H&E έδειξε επίσης ότι η περιοχή των καρδιομυοκυττάρων της αριστερής κοιλίας αυξήθηκε σημαντικά σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal και η θεραπεία με AOS μείωσε σημαντικά την περιοχή των καρδιομυοκυττάρων με δοσοεξαρτώμενο τρόπο (Εικόνα 2Β, Δ).

Προκειμένου να διευκρινιστεί ο βαθμός καρδιακής ίνωσης, πραγματοποιήθηκε χρώση τριχρωμίου από Masson στις εγκάρσιες τομές της καρδιάς. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 2Γ, Ε, η συσσώρευση κολλαγόνου στις διάμεσες και περιαγγειακές περιοχές του μυοκαρδίου αυξήθηκε δραματικά σε ηλικιωμένους ποντικούς που προκλήθηκαν από D-gal. Ωστόσο, σε σύγκριση με την ομάδα D-gal, η θεραπεία με AOS μείωσε σημαντικά το ποσοστό της επιφάνειας του κολλαγόνου με δοσοεξαρτώμενο τρόπο (Εικόνα 2Γ, Ε). Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι το AOS απέτρεψε μορφολογικές αλλαγές που προκαλούνται από D-gal και καρδιακή ίνωση σε ποντικούς C57BL/6J.

3.3|Επίδραση του AOS στην καρδιακή μιτοχονδριακή υπερδομή γηρασμένων ποντικών που προκαλούνται από D-gal

Στη συνέχεια χρησιμοποιήσαμε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης για να ανιχνεύσουμε την αλλοίωση της καρδιακής μιτοχονδριακής υπερδομής. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3, τα μιτοχόνδρια των καρδιομυοκυττάρων των ποντικών ελέγχου ήταν δομικά φυσιολογικά και έδειχναν καθαρά ευδιάκριτες κρυστάλλους και μήτρα διαυγούς ηλεκτρονίου. Ωστόσο, ορισμένα μιτοχόνδρια καρδιομυοκυττάρων των ποντικών D-gal μεγεθύνθηκαν, το πρήξιμο και η μερική απώλεια κρυστάλλων και η θεραπεία με AOS απέτρεψε την καταστροφή της καρδιακής μιτοχονδριακής υπερ-δομής σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal.

3.4|Επίδραση του AOS στην καρδιακή ΜΜΡ γηρασμένων ποντικών που προκαλούνται από D-gal

Ως σημαντικός καθοριστικός παράγοντας της λειτουργικής κατάστασης των μιτοχονδρίων, η MMP μετρήθηκε χρησιμοποιώντας χρώση φθορισμού JC-1 και κυτταρομετρία ροής. Γενικά, όταν το δυναμικό της μεμβράνης των μιτοχονδρίων είναι υψηλό, το JC-1 συσσωματώνεται στα μιτοχόνδρια και εκπέμπει κόκκινο φθορισμό, ενώ το JC-1 υπάρχει ως μονομερές στο κυτοσόλιο και εκπέμπει πράσινο φθορισμό όταν μιτοχόνδρια με χαμηλό δυναμικό μεμβράνης. Η αναλογία του κόκκινου φθορισμού προς τον πράσινο φθορισμό θα μπορούσε να αντανακλά την ένταση του MMP. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 4Α-Β, το αποτέλεσμα χρώσης φθορισμού JC-1 έδειξε ότι το επίπεδο της καρδιακής ΜΜΡ σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal ήταν δραματικά χαμηλότερο από αυτό στα ποντίκια ελέγχου και η χορήγηση του AOS προστατεύει από το D- μείωση της MMP που προκαλείται από τη γαλακτόζη. Σε

3,5|Επίδραση του AOS στη μιτοχονδριακή βιογένεση και την έκφραση της πρωτεΐνης αυτοφαγίας στις καρδιές γηραντικών ποντικών που προκαλούνται από D-gal

Χρησιμοποιήσαμε Western blot για να προσδιορίσουμε την έκφραση πρωτεΐνης του δείκτη βιογένεσης μιτοχονδρίων PGC-1a. Όπως αναμενόταν, μια σημαντική μείωση στην έκφραση της πρωτεΐνης PGC-1o παρατηρήθηκε σε ιστούς καρδιάς γηρασμένων ποντικών που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS αύξησε σημαντικά την έκφραση PGC-1 σε μια δοσοεξαρτώμενη τρόπο (Εικόνα 5Α-Β). Μελέτες έχουν δείξει ότι το SIRT3 παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της μιτοχονδριακής βιοενέργειας. Επομένως, ανιχνεύσαμε περαιτέρω την έκφραση SIRT3 σε καρδιακούς ιστούς. Το αποτέλεσμά μας έδειξε ότι μια σημαντική μείωση στην έκφραση της πρωτεΐνης SIRT3 σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS αύξησε σημαντικά την έκφραση της πρωτεΐνης SIRT3 με δοσοεξαρτώμενο τρόπο (Εικόνα 5C-D). Επιπλέον, το αποτέλεσμα PCR ανιχνευτή mtDNA έδειξε ότι ο αριθμός αντιγράφων mtDNA μειώθηκε σημαντικά σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS αύξησε σημαντικά τον αριθμό αντιγράφων mtDNA με τρόπο εξαρτώμενο από τη δόση (Εικόνα 5Ε). Αυτά τα δεδομένα έδειξαν ότι το AOS ρύθμισε προς τα πάνω τη μιτοχονδριακή βιογένεση σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal.

Στη συνέχεια χρησιμοποιήσαμε Western blot για να προσδιορίσουμε την έκφραση και τη φωσφορυλίωση κρίσιμων ρυθμιστών αυτοφαγίας στους καρδιακούς ιστούς. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 5F-I, μια σημαντική μείωση στην έκφραση της πρωτεΐνης beclin-1 και μια σημαντική αύξηση στη φωσφορυλίωση mTOR παρατηρήθηκαν σε ιστούς της καρδιάς ποντικών γήρανσης που προκλήθηκαν από D-gal. Όπως αναμενόταν, το AOS αύξησε σημαντικά την έκφραση beclin-1 και μείωσε τη φωσφορυλίωση mTOR με δοσοεξαρτώμενο τρόπο.

3.6|Επίδραση του AOS στην παραγωγή ROS και το οξειδωτικό στρες στις καρδιές γηρασμένων ποντικών που προκαλούνται από D-gal

Προσδιορίσαμε την παραγωγή ROS στις καρδιές χρησιμοποιώντας χρώση φθορισμού DHE. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6Α-Β, βρήκαμε ότι η ένταση φθορισμού DHE του καρδιομυοκυττάρου της αριστερής κοιλίας ενισχύθηκε σημαντικά σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS μείωσε σημαντικά την ένταση φθορισμού DHE του καρδιομυοκυττάρου της αριστερής κοιλίας.

Για να διερευνήσουμε την επίδραση του AOS στην κατάσταση του οξειδωτικού στρες στις καρδιές των γηρασμένων ποντικών που προκαλούνται από D-gal, χρησιμοποιήσαμε στύπωμα Western για να προσδιορίσουμε την έκφραση πρωτεΐνης της οξειδάσης NADPH στους καρδιακούς ιστούς. Η έκφραση της υπομονάδας οξειδάσης NADPH p47-phox, p67-phox και gp91-phox αυξήθηκε σημαντικά σε ηλικιωμένους ποντικούς που προκλήθηκαν από D-gal. Ωστόσο, το AOS μείωσε την έκφραση αυτών των υπομονάδων οξειδάσης NADPH με δοσοεξαρτώμενο τρόπο (Εικόνα 6C-D).

Δεδομένου ότι το MDA θεωρείται υποτιθέμενος βιοδείκτης για την υπεροξείδωση των λιπιδίων σε ζωντανούς οργανισμούς, επιπλέον, εντοπίσαμε τη συγκέντρωση MDA για την αξιολόγηση της κατάστασης του οξειδωτικού στρες in vivo. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6Ε-ΣΤ, η αυξημένη κατάσταση οξειδωτικού στρες σε ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal επιβεβαιώθηκε από υψηλότερη συγκέντρωση MDA στον ορό και τα ομογενοποιήματα της καρδιάς. Η χορήγηση του AOS μείωσε τα επίπεδα MDA με δοσοεξαρτώμενο τρόπο σε σύγκριση με την ομάδα D-gal. Συλλογικά, αυτά τα δεδομένα έδειξαν ότι το AOS μείωσε σημαντικά την παραγωγή ROS και την κατάσταση του οξειδωτικού στρες σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal.

4|ΣΥΖΗΤΗΣΗ

Η γήρανση είναι μια χρόνια συστηματική αλλαγή του οργανισμού που σχετίζεται με πολλά όργανα. Οι αυξανόμενες καρδιαγγειακές παθήσεις που σχετίζονται με την ηλικία και η συνακόλουθη οικονομική επιβάρυνση έχουν γίνει μια κυρίαρχη παγκόσμια πρόκληση. βελτίωση της διάρκειας της υγείας καθώς και καθυστέρηση της καρδιακής ανεπάρκειας που προκαλείται από τη γήρανση.

Το αλγινικό είναι ένα γραμμικό συμπολυμερές πολυσακχαριτών που εξάγεται από καφέ θαλάσσια άλγη. Λόγω του υψηλού μοριακού βάρους και του ιξώδους του, είναι δύσκολο για το αλγινικό να διασχίσει τις κυτταρικές μεμβράνες και τους βιολογικούς φραγμούς, γεγονός που περιορίζει τη χρήση του. Το AOS, που προέρχεται από την υδρόλυση του αλγινικού, έχει προσελκύσει αυξανόμενη προσοχή λόγω του χαμηλότερου μοριακού βάρους και του ιξώδους του. Το AOS είναι μια υδατοδιαλυτή, μη τοξική, μη ανοσογονική και βιοαποδομήσιμη ένωση και έχει πολύ καλύτερες βιολογικές δραστηριότητες από το αλγινικό. Τα στοιχεία δείχνουν ότι το AOS, ως αντιοξειδωτικός ολιγοσακχαρίτης, έχει την ικανότητα να προστατεύει τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες και την οξεία καρδιοτοξικότητα της δοξορουβικίνης μέσω της αναστολής του στρες στο ενδοπλασματικό δίκτυο και του οξειδωτικού στρες. υπερλιπιδαιμία, υπεργλυκαιμία και υπέρταση και καταστολή της παχυσαρκίας.27 Ωστόσο, η ικανότητα του AOS να προστατεύει από τη γήρανση δεν έχει αποδειχθεί.

Προηγούμενες μελέτες δείχνουν ότι η γήρανση της καρδιάς παρουσιάζει μοναδικά ιστολογικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένης της προοδευτικής καρδιακής αναμόρφωσης και της επιδείνωσης του καρδιακού αποθέματος.25,32 Η εγγενής καρδιακή γήρανση μπορεί τελικά να οδηγήσει σε αυξημένη ευαλωτότητα σε διάφορους στρεσογόνους παράγοντες και να ευνοήσει την ανάπτυξη καρδιαγγειακών παθήσεων . Τα μοντέλα πρόωρης γήρανσης που προκαλούνται από D-gal εμφανίζουν παρόμοιους φαινοτύπους καρδιακών αλλοιώσεων σε σύγκριση με τη φυσική γήρανση στα τρωκτικά.*4 Σε αυτή τη μελέτη, δείξαμε ότι τα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal εμφάνισαν μη φυσιολογική αρχιτεκτονική του μυοκαρδίου και αυξημένη συσσώρευση κολλαγόνου στο διάμεσο μυοκάρδιο και περιαγγειακές περιοχές και η χορήγηση AOS ανέστειλε την καρδιακή αναδιαμόρφωση που προκλήθηκε από το D-gal σε ποντικούς C57BL/6J. Εν τω μεταξύ, διαπιστώσαμε ότι το AOS απέτρεψε την καρδιακή δυσλειτουργία σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal, συμπεριλαμβανομένου του ποσοστού μερικής διατήρησης του EF και του ποσοστού FS και μείωσε την έκφραση του ANP και του BNP. Η ηχοκαρδιογραφία χρησιμοποιήθηκε επίσης για την ανάλυση των αλλαγών της καρδιακής δομής των ποντικών. Τα ποντίκια D-γαλακτόζης είχαν μια τάση να αυξάνουν τα LVEDD και LVPWd, αλλά δεν υπήρχε στατιστικά σημαντική διαφορά σε σύγκριση με τα ποντίκια ελέγχου. Ωστόσο, το LVESD αυξήθηκε σημαντικά σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS μείωσε το LVESD με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Ο λόγος για αυτό το φαινόμενο μπορεί να είναι ότι το μοντέλο επιταχυνόμενης γήρανσης που μιμείται την D-γαλακτόζη έχει σχετικά μικρό χρόνο μοντελοποίησης, ο οποίος επηρεάζει κυρίως τη μιτοχονδριακή λειτουργία όπως φαίνεται παρακάτω και οδηγεί σε καρδιακή δυσλειτουργία. Σημειώθηκαν σημαντικές αλλαγές στη δομή της καρδιάς αλλά δεν οδήγησαν σε στατιστικά σημαντικές διαφορές. Επιπλέον, τα δεδομένα μας έδειξαν επίσης ότι η χορήγηση AOS μείωσε σημαντικά τους δείκτες γήρανσης p53 και p21 έκφραση με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Για να διερευνηθούν περαιτέρω οι πιθανοί μηχανισμοί που συμβάλλουν στην αντιγηραντική προστατευτική ικανότητα του AOS, αναλύθηκε η σχετιζόμενη με την ηλικία συμβιβασμός των μιτοχονδρίων.

Η καρδιά περιέχει πολλά μιτοχόνδρια με βάση την εξαιρετική απαίτηση για ATP. Τα μιτοχόνδρια παράγουν ATP μέσω οξειδωτικής φωσφορυλίωσης λιπαρών οξέων και υδατανθράκων. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας δημιουργούνται συνεχώς ελεύθερες ρίζες. Αξίζει να σημειωθεί ότι η μιτοχονδριακή ομοιόσταση είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της λειτουργίας και της βιωσιμότητας των καρδιομυοκυττάρων.3 βαθμού Πράγματι, ανεξάρτητες μελέτες στη γήρανση της καρδιάς έχουν δείξει ότι τα μιτοχόνδρια των καρδιομυοκυττάρων εξασθενούν κατά τη διάρκεια της γήρανσης. Το μυοκάρδιο δείχνει την παρουσία διευρυμένων και διογκωμένων μιτοχονδρίων, με διαταραχή της μήτρας και απώλεια των κριστών." Η θεραπεία με AOS ανακούφισε την καταστροφή της καρδιακής μιτοχονδριακής υπερδομής σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal. Παράλληλα, η D-gal προκάλεσε σημαντική μείωση στο επίπεδο της καρδιακής MMP και η χορήγηση AOS προστατεύει από τη μεσολάβηση της D-gal Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το AOS εμπόδισε την καταστροφή των καρδιακών μιτοχονδρίων σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal.

Έχει σημειωθεί ότι πολλαπλές διακυβευμένες μιτοχονδριακές διεργασίες εμπλέκονται στην παθογένεση της γηρασμένης καρδιάς, συμπεριλαμβανομένης της αλλαγής της βιογένεσης και της απομάκρυνσης των μιτοχονδρίων. Εν τω μεταξύ, η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία και η μειωμένη απομάκρυνση των κατεστραμμένων μιτοχονδρίων, με τη σειρά τους, αυξάνουν την ευπάθεια σε τραυματισμό από στρες της γηρασμένης καρδιάς." Η μιτοχονδριακή βιογένεση ρυθμίζεται κυρίως από ένα σύνολο πυρηνικών κωδικοποιημένων συνενεργοποιητών και παραγόντων μεταγραφής. Ο συνενεργοποιητής 1a (PGC-1a), ο οποίος είναι κρίσιμος για τη διατήρηση της ενεργειακής ομοιόστασης, έχει αποδειχθεί ότι παίζει βασικό ρόλο στη ρύθμιση της βιογένεσης και της λειτουργίας των μιτοχονδρίων.4 Μειωμένη PGC-1μια έκφραση και δραστηριότητα έχουν συνδεθεί στη γήρανση του καρδιαγγειακού και στην ανάπτυξη καρδιακής ανεπάρκειας."2 Προηγούμενη μελέτη καταδεικνύει ότι η ενεργοποίηση του p53 που σχετίζεται με την ηλικία οδηγεί άμεσα σε συμβιβασμό των μιτοχονδρίων μέσω της καταστολής αρκετών κύριων ρυθμιστών της μιτοχονδριακής βιογένεσης, συμπεριλαμβανομένου του PGC-1α. 43 Συσσωρευμένες σειρές αποδεικτικών στοιχείων υποδηλώνουν επίσης ότι η ενεργοποίηση του PGC-1o με φαρμακολογική ή γενετική παρέμβαση αποτρέπει τις αλλαγές που σχετίζονται με τη γήρανση στην καρδιά." αναγνωρίζονται ως μη αναλώσιμοι ρυθμιστές της διαδικασίας γήρανσης. Το SIRT3, που εντοπίζεται στη μιτοχονδριακή μήτρα, παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της βιοενέργειας των μιτοχονδρίων, στη ρύθμιση του μεταβολισμού των μιτοχονδρίων και στη ρύθμιση της ζωής. Η ανεπάρκεια Sirt3 έχει αποδειχθεί ότι οδηγεί σε καρδιακές ανωμαλίες και βλάπτει τη μιτοχονδριακή βιοενέργεια σε ποντίκια. 45 Σε αυτή τη μελέτη, δείξαμε ότι μια σημαντική μείωση στην έκφραση της πρωτεΐνης PGC{-1a και SIRT3 παρατηρήθηκε σε καρδιακούς ιστούς γηρασμένων ποντικών που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS αύξησε σημαντικά την PGC-1α και έκφραση της πρωτεΐνης SIRT3 με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Επιπλέον, το αποτέλεσμα PCR ανιχνευτή mtDNA έδειξε ότι ο αριθμός αντιγράφων mtDNA ήταν σημαντική μείωση σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal και το AOS αύξησε σημαντικά τον αριθμό αντιγράφων mtDNA με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Συνολικά, αυτά τα δεδομένα έδειξαν ότι το AOS ρύθμισε προς τα πάνω τη μιτοχονδριακή βιογένεση σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal.

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, η αποτελεσματική αφαίρεση των εξασθενημένων μιτοχονδρίων είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της ομοιόστασης των καρδιομυοκυττάρων. Ο γνωστός μηχανισμός με τον οποίο ανατρέπονται τα μιτοχόνδρια είναι μέσω της αυτοφαγίας. Προτείνεται ότι η αυτοφαγία παίζει κρίσιμο ρόλο στη ρύθμιση της καρδιακής ομοιόστασης στη βασική κατάσταση καθώς και ως απάντηση στο στρες.46,47 Ωστόσο, η αυτοφαγία γενικά ρυθμίζεται προς τα κάτω στη γερασμένη καρδιά. Το χαμηλότερο επίπεδο αυτοφαγίας κατά τη διαδικασία της γήρανσης μειώνει την αποικοδόμηση των κατεστραμμένων οργανιδίων και των τοξικών πρωτεϊνών και προκαλεί τη συσσώρευση δυσλειτουργικών και μη φυσιολογικών μιτοχονδρίων, τα οποία τελικά καταλήγουν σε παγκόσμια καρδιακή δυσλειτουργία. Η διέγερση της αυτοφαγίας έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει την καρδιακή λειτουργία σε μοντέλα τρωκτικών αφαιρώντας τα δυσλειτουργικά μιτοχόνδρια, βελτιστοποιώντας έτσι το συνολικό κυτταρικό περιβάλλον και τελικά ανακουφίζοντας την παθολογία που σχετίζεται με τη γήρανση στην καρδιά.48 Σε αυτή τη μελέτη, δείξαμε ότι το επίπεδο αυτοφαγίας μειώθηκε σημαντικά στην καρδιά ιστοί γηρασμένων ποντικών που προκλήθηκαν από D-gal και AOS αύξησαν σημαντικά το επίπεδο αυτοφαγίας με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Αυτές οι αλλαγές αποκάλυψαν ότι το AOS ενίσχυσε την αποτελεσματική απομάκρυνση των σχετιζόμενων με την ηλικία εξασθενημένων μιτοχονδρίων μέσω της αυξομειωτικής αυτοφαγίας. Όπως συζητήθηκε προηγουμένως, το μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής ROS, που παράγεται από σύμπλοκα μιτοχονδριακής αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETC), εμφανίζεται ως υποπροϊόν της μιτοχονδριακής οξειδωτικής φωσφορυλίωσης.4 Πειραματικά στοιχεία δείχνουν ότι τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια κατά τη διάρκεια της γήρανσης δημιουργούν αυξημένες ποσότητες των ROS, ενισχύουν ζημιές που προκαλούνται από ελεύθερες ρίζες και τελικά οδηγούν σε μια προοδευτική σπείρα μιτοχονδριακής αποσύνθεσης με ανάδραση προς τα εμπρός.4 Αυτό με τη σειρά του προκαλεί περισσότερα ROS μέσω της βλάβης στο ETC, προκαλώντας περαιτέρω παραγωγή ROS και τελικά οδηγεί σε αποτυχία βιοενέργειας . Εκτός από το ETC, η οξειδάση της δινουκλεοτιδικής φωσφορικής νικοτιναμίδης αδενίνης (NADPH) είναι μια σημαντική εξωμιτοχονδριακή πηγή ROS, η οποία μπορεί να είναι υπεύθυνη για το οξειδωτικό στρες κατά τη διαδικασία γήρανσης και να επιδεινώσει την οξειδωτική βλάβη στα μιτοχόνδρια. Εκτός από αυτούς τους μηχανισμούς, πρόσφατη μελέτη έδειξε επίσης ότι η χαμηλότερη παραγωγή μιτοχονδριακών ROS συμβάλλει στην παραγωγή ενός χαμηλού επιπέδου βλάβης σταθερής κατάστασης του mtDNA. γενικά συμβάλλει στην ανώτερη μακροζωία τους. Μια πρόσφατη αναφορά δείχνει ότι ο αναστολέας της οξειδάσης NADPH καταστέλλει τη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία στον κοιλιακό κοχλιακό πυρήνα των αρουραίων γήρανσης που προκαλείται από D-gal. Το MDA θεωρείται υποτιθέμενος βιοδείκτης για την υπεροξείδωση των λιπιδίων σε ζωντανούς οργανισμούς και η συγκέντρωση MDA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της κατάστασης του οξειδωτικού στρες in vivo. Σε αυτή τη μελέτη, διαπιστώσαμε ότι η χορήγηση του AOS εξασθένησε την παραγωγή ROS, μείωσε την έκφραση της οξειδάσης NADPH και μείωσε το επίπεδο MDA σε γηρασμένα ποντίκια που προκλήθηκαν από D-gal. Τα τρέχοντα αποτελέσματά μας πρότειναν ότι το AOS μείωσε αποτελεσματικά την κατάσταση του οξειδωτικού στρες σε γηρασμένα ποντίκια που προκαλούνται από D-gal, κάτι που μπορεί να είναι ένας άλλος σημαντικός προστατευτικός παράγοντας για το AOS για την ανακούφιση της μιτοχονδριακής βλάβης.

Στην παρούσα μελέτη, πρώτα διευκρινίσαμε ότι το AOS ανακουφίζει την καρδιακή γήρανση που προκαλείται από D-gal μέσω της βελτίωσης της βιογένεσης των μιτοχονδρίων, της διατήρησης της μιτοχονδριακής ακεραιότητας και της ενίσχυσης της αποτελεσματικής απομάκρυνσης των εξασθενημένων μιτοχονδρίων σε ποντίκια C57BL/6J. Επιπλέον, το AOS μειώνει επίσης την παραγωγή ROS και την κατάσταση του οξειδωτικού στρες, τα οποία, με τη σειρά τους, αναστέλλουν περαιτέρω την καταστροφή των καρδιακών μιτοχονδρίων. Το AOS μπορεί να είναι ένας αποτελεσματικός θεραπευτικός παράγοντας για την ανακούφιση της καρδιακής γήρανσης. Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήσαμε μόνο αρσενικά ποντίκια και δεν εξετάσαμε τις διαφορές φύλου στις επιδράσεις του AOS. Είναι πολύ ενδιαφέρον ότι το ειδικό για τα δενδριτικά κύτταρα διακυτταρικό μόριο προσκόλλησης-3-αρπάζει συνδέτη μη ιντεγκρίνης (DC-SIGN) 1 (DSCL1, ένας αντιφλεγμονώδης παράγοντας) μειώνει την πόλωση των μακροφάγων και τη διαστολική δυσλειτουργία στη γερασμένη καρδιά ποντικού, αλλά όχι σε αρσενικό.52 Αυτό το έγγραφο προτείνει ότι θα ήταν μεγάλης σημασίας να συγκριθούν οι διαφορές φύλου σε μελλοντικές μελέτες.

Συμπερασματικά, τα ευρήματά μας πρότειναν ότι το AOS ανακούφισε την επαγόμενη από το D-gal γήρανση της καρδιάς μέσω της ρύθμισης της λειτουργίας και της ακεραιότητας των μιτοχονδρίων του μυοκαρδίου σε ποντίκια. Το AOS παρουσιάζει ένα ευρύ φάσμα υποσχόμενων βιολογικών δραστηριοτήτων και μπορεί να είναι ένας αποτελεσματικός θεραπευτικός παράγοντας για την ανακούφιση της καρδιακής γήρανσης.

Αυτό το άρθρο εξάγεται από το J Cell Mol Med. 2021; 25:7157-7168. wileyonlinelibrary.com/journal/jcmm|7157