Một nghiên cứu so sánh về các đặc tính và cơ chế chống lão hóa: Resveratrol và hạn chế calo
May 15, 2023
TRỪU TƯỢNG
Resveratrol và hạn chế calo (CR) là những lựa chọn điều trị mạnh mẽ chochống lão hóa. Ở đây, ảnh hưởng so sánh của chúng đối vớigen liên quan đến tuổi thọbộ điều chỉnh thông tin im lặng (SIRT1) đã được đánh giá in vitro và in vivo. Các tế bào IMR-90 được xử lý bằng 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) đã được áp dụng để thiết lập mô hình lão hóa tế bào và chuột được xử lý bằng D-galactose (D-gal) đã được sử dụng như mộtmô hình động vật lão hóa. Resveratrol và CR thể hiện tương tựhoạt động chống lão hóa, chứng cứ làức chế lão hóa và chết theo chương trình, phục hồi suy giảm nhận thức và tổn thương oxy hóa. Hơn nữa, họ có thểđiều chỉnh tăng telomerase(TE) hoạt động,tăng biểu thức của SIRT1, đầu hộp 3a (Foxo3a), một chất điều chỉnh hoạt động của SIRT1 (AROS) và kháng nguyên Hu R (HuR), nhưng làm giảm p53 và bị xóa ở mức ung thư vú 1 (DBC1). Tuy nhiên, 10 μM resveratrol in vitro và nhóm liều cao in vivo cho thấycác hoạt động chống lão hóa và kích thích mức SIRT1 tương đối mạnh hơn CR. Tóm lại là, resveratrol và CR cho thấy tương tựhoạt động chống lão hóatrên báo hiệu SIRT1,ngụ ý tiềm năng của resveratrol như một chất bắt chước CR.
Bấm vào đây để biết điều trị thảo dược Cistanche để chống lão hóa
GIỚI THIỆU
Những cải thiện trong chăm sóc sức khỏe đã giúp nâng cao tuổi thọ của con người trong những thập kỷ gần đây, và do đó dân số già đang tăng lên đáng kể. Thật không may, điều này vẫn có nghĩa là gia tăng thời gian sức khỏe kém hoặc khuyết tật. Hiện nay, một loạt các bệnh liên quan đến lão hóa đang nổi lên như những mối đe dọa sức khỏe lớn nhất ở hầu hết các nước phát triển. Mặc dù chưa thể sửa đổi nền tảng di truyền của chúng ta, nhưng các chiến lược chống lão hóa khác nhau hiện đang nổi lên như lối sống lành mạnh và can thiệp điều trị, nhằm giảm tỷ lệ mắc các yếu tố nguy cơ dẫn đến sức khỏe kém [1].
CR, giảm lượng calo mà không bị suy dinh dưỡng, là một trong những biện pháp can thiệp mạnh mẽ nhất giúp tăng tuổi thọ ở các sinh vật mẫu từ nấm men đến linh trưởng [2]. Nó có thể bảo vệ chống lại sự suy giảm chức năng sinh học, giảm tỷ lệ mắc và trì hoãn sự khởi phát của nhiều bệnh liên quan đến tuổi tác. Cơ chế giúp CR kéo dài tuổi thọ liên quan đến việc chậm phát triển, giảm mỡ cơ thể, trì hoãn các thay đổi về thần kinh hoặc miễn dịch, tăng khả năng sửa chữa DNA, thay đổi biểu hiện gen, tăng cường quá trình chết theo chương trình, giảm nhiệt độ cơ thể và giảm tốc độ trao đổi chất, và cải thiện quá trình oxy hóa. căng thẳng [3]. Tác dụng chống lão hóa của CR có liên quan chặt chẽ với việc tăng mức độ và kích hoạt các thành viên của họ sirtuin, đồng thời cũng liên quan đến các con đường truyền tín hiệu phân tử khác, bao gồm hệ số đồng kích hoạt thụ thể G được kích hoạt bởi chất tăng sinh peroxisome- 1 (PGC{{ 6}} ), adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK), yếu tố tăng trưởng insulin/insulin-1, và mục tiêu của rapamycin [1, 4]. Tuy nhiên, hầu hết mọi người sẽ không tuân thủ một chương trình ăn kiêng nghiêm ngặt như vậy, đặc biệt là trong thời gian dài. Do đó, nghiên cứu gần đây ngày càng hướng đến việc xác định tính khả thi và hiệu quả của các phân tử/phương pháp điều trị bắt chước CR tự nhiên và/hoặc dược lý mà không làm giảm mức tiêu thụ thực phẩm [5].
Resveratrol là một polyphenol thực vật thường được tìm thấy trong các loại thực vật khác nhau, bao gồm cả vỏ nho, quả mọng và đậu phộng. Thật thú vị, việc kết hợp resveratrol vào các chất bổ sung hoặc thực phẩm trong chế độ ăn uống có thể là một lựa chọn trị liệu mạnh mẽ để chống lão hóa và một số báo cáo chỉ ra rằng việc điều trị bằng resveratrol tạo ra các tác dụng có lợi tương tự như CR [6], cho thấy tiềm năng của resveratrol như một chất bắt chước CR. [4]. Gần đây, người ta đã chứng minh rằng resveratrol kéo dài tuổi thọ thông qua việc tăng đáng kể hoạt động SIRT1, dẫn đến tăng ái lực SIRT1 đối với cả NAD plus và chất nền acetyl hóa [7, 8], điều này cũng chịu trách nhiệm về tuổi thọ do CR gây ra. Mặc dù resveratrol và CR đã được nghiên cứu rộng rãi về những lợi ích sức khỏe tiềm ẩn của chúng, nhưng người ta biết rất ít về tác dụng so sánh của chúng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã so sánh tác dụng chống lão hóa của resveratrol và CR in vivo và in vitro bằng cách phát hiện con đường SIRT1.
KẾT QUẢ
Resveratrol và CR giảm nhuộm -galactosidase (SA -gal) liên quan đến lão hóa trong các tế bào IMR-90 được xử lý bằng AAPH
Tận dụng mô hình lão hóa do AAPH gây ra của các tế bào IMR-90, chúng tôi đã thử nghiệm tác động có thể có đối với nhuộm SA- -gal. Như được hiển thị trong Hình 1, các tế bào được xử lý AAPH hiển thị nhuộm màu dương tính mạnh và rộng rãi hơn so với trong các tế bào đối chứng và nhuộm màu dương tính trong các tế bào đối chứng tương đối khan hiếm. Điều trị bằng Resveratrol (5 μM, 10 μM và 20 μM) hoặc CR đã được phát hiện là có khả năng bảo vệ rõ rệt trong quá trình lão hóa do AAPH gây ra. Ngoài ra, khi so sánh tác dụng của resveratrol với CR, các tế bào được xử lý bằng resveratrol 10 μM hiển thị màu SA- -Gal dương tính tương đối ít thường xuyên hơn so với xử lý CR. Do đó, những kết quả này cho thấy rằng 10 μM resveratrol ức chế quá trình lão hóa do AAPH gây ra hiệu quả hơn so với CR.
Phân tích kính hiển vi điện tử quét của các tế bào IMR- 90
Điều tra bằng kính hiển vi điện tử quét đã cung cấp một số chi tiết mới về cấu trúc của các tế bào được xử lý bằng AAPH (Hình 2). IMR bình thường-90 xuất hiện dưới dạng các ô trải rộng hoàn toàn với hình dạng hình thoi điển hình. Hầu hết các tế bào chứa hai quá trình giảm dần và thể hiện một vài nốt phồng. Các tế bào được xử lý bằng AAPH hiển thị một hình thái mở rộng và phẳng với nhiều nốt phồng. Ở phương sai, việc quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét các mẫu IMR-90 được xử lý bằng resveratrol hoặc CR sau khi quản lý AAPH chỉ ra rõ ràng rằng, mặc dù có thể phát hiện thấy một số vết phồng, nhưng hình dạng fusiform bình thường thường được duy trì cùng với sự lan rộng hoàn toàn.
Resveratrol và CR làm giảm quá trình chết theo chương trình trong các tế bào-90 IMR được xử lý bằng AAPH
Phosphatidylserine trên bề mặt tế bào, được coi là dấu hiệu đặc trưng của quá trình chết theo chương trình trong giai đoạn đầu, được xác định bằng xét nghiệm nhuộm PI/Phụ lục V (Hình 3). Các tế bào apoptotic bao gồm cả hai tế bào apoptotic sớm được nhuộm bằng Phụ lục-V-FITC và các tế bào apoptotic hoặc hoại tử muộn được nhuộm bằng Phụ lục-V-FITC và PI. Số lượng tế bào chết theo chương trình tăng đáng kể ở nhóm AAPH (34,54 % ), so với nhóm âm tính (7,32 %). Trong khi điều trị bằng resveratrol (5 μM, 10 μM và 20 μM) hoặc CR được phát hiện là làm giảm quá trình chết theo chương trình trong các tế bào IMR-90 do AAPH gây ra. Ngoài ra, xử lý 10 μM resveratrol (11,58 phần trăm ) giảm quá trình chết theo chương trình do AAPH gây ra hiệu quả hơn so với điều trị CR (16,78 phần trăm ).
Thay đổi ngoại hình chung và trọng lượng cơ thể
Trong toàn bộ quá trình thí nghiệm, những con chuột mô hình lão hóa được cho uống D-gal với liều 200 mg/kg mỗi ngày và quan sát thấy hình dạng chung. So với nhóm chuột đối chứng bình thường, nhóm chuột thí nghiệm D-gal dần trở nên thờ ơ, đờ đẫn và phản ứng chậm; tóc của nhóm người mẫu dần mất đi độ đàn hồi và trở nên giòn; da trở nên mỏng, kém đàn hồi và chảy xệ từng chút một. Tuy nhiên, điều trị đồng thời resveratrol hoặc CR với D-gal ở chuột cho thấy sự đảo ngược của những thay đổi trên, so với nhóm dùng D-gal. Không có sự khác biệt về trọng lượng cơ thể giữa các nhóm thí nghiệm trong thời gian điều trị, ngoại trừ nhóm CR hầu như không tăng cân trong suốt thời gian thí nghiệm (Hình 4).
Resveratrol và CR đã cải thiện khả năng học tập và ghi nhớ không gian của chuột SD
Chúng tôi đã đánh giá khả năng ghi nhớ và học tập không gian của chuột bằng cách thực hiện bài kiểm tra mê cung nước Morris. Như được hiển thị trong Hình 5, cả năm nhóm đều có thể học thành công nhiệm vụ, bằng chứng là độ trễ thoát hiểm giảm dần và tốc độ bơi tăng lên trong 4 ngày của giai đoạn điều hướng địa điểm. Được phân tích bằng phương pháp ANOVA hai chiều, sự khác biệt đáng kể đã được thể hiện cả về độ trễ thoát trung bình và tốc độ bơi giữa các ngày huấn luyện (F(3,138)=41.660, P < 0. 01; F(3,138)=10.013, P < 0.01, tương ứng) và giữa các phương pháp điều trị (F(4,46 )=36.762, P < {{40}}.01; F(4,46)=20.102, P < 0,01, tương ứng) nhưng không có tương tác giữa các yếu tố ngày và điều trị (F(12,138)=0.846, P > 0,05; F(12,138)=1.084, P > 0,05, tương ứng). Độ trễ thoát trong nhóm D-gal dài hơn rõ rệt so với nhóm đối chứng (P <0,01) (Phân tích hậu kiểm, Hình 5A). Trong khi đó, những con chuột trong nhóm resveratrol cộng với D-gal hoặc CR cộng với D-gal cho thấy sự đảo ngược của những thay đổi đã nói ở trên về độ trễ thoát so với nhóm D-gal (P <0,01) (Hình 5A) và rút ngắn đáng kể thời gian thoát độ trễ đến mức tương tự với nhóm kiểm soát. Các kết quả tương tự cũng thu được đối với tốc độ bơi của chuột (Hình 5B) và chuột trong nhóm resveratrol cộng với D-gal và CR cộng với D-gal cho thấy tốc độ bơi tăng đáng kể so với nhóm D-gal (P <0,01 ). Tuy nhiên, những con chuột ở liều cao resveratrol cộng với nhóm D-gal cho thấy độ trễ thoát tương đối dài hơn và tốc độ bơi thấp hơn so với nhóm CR cộng với D-gal.
Hình 1: Resveratrol và hạn chế calo làm giảm sự nhuộm màu SA- -gal trong các tế bào-90 IMR được xử lý bằng AAPH. Các tế bào IMR- 90 do AAPH gây ra được xử lý bằng chế độ hạn chế calo (CR) hoặc resveratrol (RES) ở nồng độ chỉ định trong 2 ngày. Độ phóng đại là 20 ×.
Hình 2: Phân tích kính hiển vi điện tử quét các tế bào IMR-90. Các tế bào IMR-90 do AAPH gây ra được xử lý bằng chế độ hạn chế calo (CR) hoặc resveratrol (RES) ở nồng độ chỉ định trong 2 ngày. Độ phóng đại là 6000 ×.
Hình 3: Resveratrol (RES) và hạn chế calo (CR) làm giảm quá trình chết theo chương trình trong các tế bào IMR-90 được xử lý bằng AAPH. Các tế bào được nhuộm bằng Phụ lục V-FITC/PI và được phân tích bằng phương pháp tế bào học dòng chảy. Kênh FL1 được sử dụng để phát hiện nhuộm Annedin-V-FITC và kênh FL2 dùng để nhuộm PI
Trong giai đoạn thăm dò không gian (Hình 5C và 5D), có thể thấy rằng có sự giảm đáng kể số lần giao cắt nền tảng trong nhóm D-gal so với nhóm đối chứng (P < 0.{{6} }1). Thật thú vị, số lần trung bình của những con chuột đi qua nền tảng đã được cải thiện đáng kể sau khi quản lý bằng resveratrol hoặc CR, so với nhóm D-gal (P <0,01). Tuy nhiên, những con chuột dùng liều cao resveratrol cộng với nhóm D-gal vượt qua nền tảng thường xuyên hơn so với những con chuột trong nhóm CR cộng với D-gal.
Những kết quả này chỉ ra rằng chuột mô hình lão hóa bị suy giảm trí nhớ và học tập không gian, trong khi việc điều trị bằng resveratrol hoặc CR có thể khôi phục tình trạng suy giảm nhận thức liên quan đến tuổi tác do quản lý D-gal gây ra. Hơn nữa, những con chuột mô hình lão hóa được điều trị bằng resveratrol liều cao cho thấy hành vi tương đối hiệu quả hơn so với những con được điều trị bằng CR.
Ảnh hưởng của resveratrol và CR đối với nồng độ SOD, T-AOC, MDA và lipofuscin ở chuột già
Nồng độ SOD, T-AOC, MDA và lipofuscin ở chuột được đánh giá để xác nhận xem liệu tác dụng chống lão hóa của resveratrol và CR có qua trung gian bằng cách làm giảm căng thẳng oxy hóa do sử dụng D-gal hay không. Bảng 1 cho thấy mức SOD, T-AOC và MDA trong huyết thanh, gan và não ở chuột bình thường và chuột già. Phơi nhiễm với D-gal làm giảm đáng kể nồng độ SOD và T-AOC nhưng lại làm tăng nồng độ MDA trong huyết thanh, gan và não so với nhóm đối chứng (P < 0.05). Điều trị đồng thời resveratrol hoặc CR với D-gal ở chuột làm giảm hoạt động của mức MDA nhưng tăng mức SOD và T-AOC so với nhóm dùng D-gal. Tuy nhiên, so với điều trị CR, kết quả cho thấy việc sử dụng resveratrol liều cao tương đối vượt trội.
Hình 4: Ảnh hưởng của resveratrol và hạn chế calo đối với trọng lượng cơ thể của chuột được điều trị bằng D-gal trong quá trình thí nghiệm. Tất cả các giá trị được biểu thị bằng phương tiện ± SD. NG, nhóm kiểm soát tiêu cực; MG, nhóm kiểm soát mô hình; RESL, nhóm resveratrol liều thấp; RESH, nhóm resveratrol liều cao; CR, nhóm hạn chế calo.
Hình 5: Ảnh hưởng của resveratrol và hạn chế calo đối với hành vi của chuột được xử lý bằng D-gal với mê cung nước Morris. (A) So sánh độ trễ với nền tảng trong 4 ngày đào tạo. Mỗi con chuột phải chịu 4 thử nghiệm mỗi ngày. (B) So sánh tốc độ bơi trong 4 ngày tập luyện. (C) So sánh số lượng nền tảng giao nhau nơi nền tảng đã bị xóa để thử nghiệm thăm dò. (D) Đường bơi điển hình trong thử nghiệm thăm dò. Tất cả các giá trị được biểu thị bằng phương tiện ± SD. * P < 0.05, **P < {{10}}}.01 so với nhóm chứng âm; # P < 0,05, ##P < 0,01 so với nhóm chứng mô hình. NG, nhóm kiểm soát tiêu cực; MG, nhóm kiểm soát mô hình; RESL, nhóm resveratrol liều thấp; RESH, nhóm resveratrol liều cao; CR, nhóm hạn chế calo.
Bảng 1: Tình trạng chất chống oxy hóa trong mô và máu của chuột ở mỗi nhóm
Lưu ý: Giá trị là giá trị trung bình ± SD. * P < {{0}}.05, **P < 0.01 so với nhóm đối chứng (tất cả các nhóm); # P < 0.05, ##P < 0,01 so với nhóm mô hình (nhóm CR và nhóm RES); ∆P < 0,05, ∆∆P < 0,01 so với nhóm CR (nhóm RES). NG, nhóm kiểm soát tiêu cực; MG, nhóm kiểm soát mô hình; RESL, nhóm resveratrol liều thấp; RESH, nhóm resveratrol liều cao; CR, nhóm hạn chế calo.
s tương đối vượt trội. Tích lũy lipofuscin là một trong những đặc điểm nhất quán nhất của quá trình lão hóa não. Như thể hiện trong Hình 6, những con chuột được điều trị bằng D-gal cho thấy mức lipofuscin tăng đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0.01). Tuy nhiên, điều trị bằng resveratrol và CR làm giảm sự tích tụ lipofuscin trong vỏ não của chuột già so với chuột được điều trị bằng D-gal (P < 0.01). Hơn nữa, không có sự khác biệt giữa resveratrol cộng với nhóm D-gal và CR cộng với nhóm D-gal (P > 0,05).
Hoạt động telomerase được điều chỉnh tăng của Resveratrol và CR ở chuột già
Chúng tôi đã đánh giá tác dụng của resveratrol và CR đối với hoạt động của telomerase trong mô gan và não (Hình 7). Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng việc điều trị không có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của telomerase trong các mô gan (P > 0.05). Tuy nhiên, hoạt động telomerase đã giảm trong nhóm sử dụng D-gal so với nhóm đối chứng (P < 0.05). Trong khi đó, resveratrol hoặc CR có thể điều chỉnh tăng hoạt động của telomerase trong nhóm điều trị D-gal cộng với resveratrol hoặc CR. Hơn nữa, không có sự khác biệt giữa nhóm resveratrol và nhóm CR (P > 0,05).
Hình 6: Ảnh hưởng của resveratrol và hạn chế calo đối với mức độ lipofuscin của chuột già. Tất cả các giá trị được biểu thị bằng phương tiện ± SD. * P < 0.05 so với nhóm chứng âm; # P < 0,05 so với nhóm chứng mô hình. NG, nhóm kiểm soát tiêu cực; MG, nhóm kiểm soát mô hình; RESL, nhóm resveratrol liều thấp; RESH, nhóm resveratrol liều cao; CR, nhóm hạn chế calo.
Resveratrol và CR làm tăng biểu hiện SIRT1 mRNA do AAPH gây ra Để khám phá vai trò của SIRT1 trong tác dụng điều trị của resveratrol và CR, mức độ biểu hiện của SIRT1 mRNA trong các tế bào và mô IMR-90 đã được kiểm tra bằng RT-thời gian thực định lượng. PCR. Kết quả đã chứng minh rằng sự biểu hiện của SIRT1 mRNA trong các ô IMR-90 đã giảm đáng kể bởi AAPH. Resveratrol và CR có thể phục hồi hiệu quả các mức biểu hiện SIRT1 mRNA trong các tế bào được xử lý AAPH và 10 μM resveratrol là nồng độ tối ưu để kích thích biểu hiện của SIRT1 mRNA trong các tế bào-90 IMR (P < 0,01; Hình số 8)
