Vías moleculares relacionadas con la promoción de la longevidad y la mejora cognitiva de Cistanche Tubulosa en Drosophila

para más información:ali.ma@wecistanche.com

Wei-Yong Lin y otros

Resumen:

Fondo:Se considera que el proceso de envejecimiento, incluida la disfunción física y el deterioro de la memoria relacionado con la edad (AMI), están correlacionados con los daños oxidativos acumulativos y las vías de señalización de la insulina/IGF-1. Propósito: el presente estudio fue dilucidar el efecto in vivo efectos sobre el retraso del envejecimiento y la mejora del IAM y los mecanismos moleculares subyacentes deCistanche tubulosa(CT), una hierba utilizada en la medicina tradicional china para mejorar la función sexual y tratar la disfunción renal

Métodos:Las moscas, tratadas y no tratadas con CT(cisTanche Tubulosa), se observaron para la vida útil, la resistencia al estrés oxidativo con H2O2 o paraquat, el ensayo de inanición, los comportamientos cognitivos con T-maze y los niveles de transcripción de genes diana con RT-PCR cuantitativa.

Resultados:Administración de TC(cisTanche Tubulosa)extendió la vida media y máxima y aumentó la resistencia al estrés oxidativo en las moscas. Connecticut(cisTanche Tubulosa)la suplementación también mejoró la formación de memoria en moscas jóvenes y suprimió el AMI al envejecer. Se han identificado varios genes y vías de señalización, incluido el objetivo mecanicista de la rapamicina (mTOR) y las redes Notch, que causan estos efectos farmacológicos y alteraciones en la expresión génica de los receptores de glutamato.

Conclusión:Nuestros resultados indican que la TC(cisTanche Tubulosa)la suplementación puede contribuir a retrasar los fenotipos de envejecimiento y aliviar el deterioro cognitivo-conductual en las moscas, lo que indica una posible aplicabilidad para mejorar la salud humana y reducir la susceptibilidad a los trastornos relacionados con la edad.

Palabras clave:Envejecimiento,Cistanche tubulosa,Comportamiento cognitivo, Hierba

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Introducción

A medida que la población anciana aumenta en todo el mundo, facilitar el envejecimiento saludable y la longevidad es una preocupación de salud pública cada vez más crucial para la ciencia, la sociedad y el campo de la atención médica. Se ha propuesto que el proceso de envejecimiento está controlado por mecanismos complejos, impulsados ​​por una amplia interacción de factores genéticos y ambientales. Debido a los daños graduales a nivel celular y tisular, la edad es un factor de riesgo y está altamente correlacionada con la susceptibilidad a enfermedades crónicas como el cáncer, así como enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas (Kenyon, 2005). El envejecimiento también reduce la actividad sináptica, la síntesis de nuevas proteínas y la función cognitiva. Estos cambios funcionales contribuyen al deterioro de la memoria relacionado con la edad (AMI) (Burke y Barnes, 2010; Schimanski y Barnes, 2010). Por lo tanto, el desarrollo de fármacos para retrasar la patología relacionada con la edad y el envejecimiento cognitivo podría ser beneficioso para la calidad de vida humana. En este estudio, utilizamos Drosophila melanogaster, que es un organismo ideal para los estudios de envejecimiento in vivo debido a su corta vida útil, para evaluar la eficacia del fármaco y explorar los mecanismos moleculares subyacentes a la mejora del envejecimiento y el IAM.

Herbacistanche, también conocida por su nombre chino Rou CongRong, es una planta parásita que se distribuye principalmente en los desiertos del noroeste de China. Dos especies de Cistanche, Cistanche deserticolaY. C.Ma yCistanchetubulosa(Schrenk) Wight están incluidos en la Farmacopea China (edición de 2005) por sus ingredientes químicos y actividades farmacológicas similares. Su extracto de tallo ha sido ampliamente utilizado durante miles de años como un remedio tónico, principalmente para el tratamiento de varios síntomas, incluyendo la función renal deficiente, la impotencia, la infertilidad y para facilitar la catarsis, como se describe en los antiguos libros médicos chinos. Numerosos constituyentes químicos, incluidos aceites esenciales, glucósidos feniletanoides (PhG), iridoides, lignanos y sacáridos, se han aislado deCistanchey dos componentes principales de PhG, el acteósido y el equinacósido, se seleccionan típicamente como marcadores para la evaluación de la calidad de Herba cistanche debido a sus importantes acciones farmacológicas (Wang et al., 2012).

Cistanche tubulosaLos extractos de (CT) poseen varias funciones biológicas que incluyen la modulación de la actividad inmunológica, la mejora de la función sexual, la promoción del crecimiento del cabello y otros beneficios en la antioxidación, hepatoprotección, actividad antiosteoporótica y antitumoral (Li et al., 2016; Seok et al., 2015). ; Wang et al., 2012). Además, un estudio in vitro reveló que HerbacistancheEl extracto puede proteger a las neuronas similares a la dopamina del daño oxidativo inducido por H2O2-y aumentar significativamente los niveles del factor de crecimiento nervioso y el factor neurotrófico derivado del cerebro (Lin et al., 2013). El echinacósido previno la muerte de las neuronas dopaminérgicas en el modelo de ratón lesionado con MPTP de la enfermedad de Parkinson (Zhao et al., 2010). Además, TC(cisTanche Tubulosa)El extracto mejoró la disfunción cognitiva al disminuir la deposición de amiloide y aumentar los niveles de acetilcolina y dopamina en un modelo de rata con enfermedad de Alzheimer (EA) (Wu et al., 2014). Aunque el efecto terapéutico de Herbacistancheaún se requiere para confirmar, un ensayo clínico de tamaño pequeño, no controlado con placebo en CT(cisTanche Tubulosa)Los extractos de glucósidos demostraron que el fármaco tiene el potencial de tratar a pacientes con DA de leve a moderada y tiene reacciones adversas relativamente leves, incluso después de una administración a largo plazo (Guo et al., 2013). Estos datos sugieren que los extractos de glucósidos en Herbacistanchetienen efectos neuroprotectores y anti-demencia. A pesar de los diversos beneficios de la TC(cisTanche Tubulosa)No se han dilucidado sus mecanismos moleculares y sus efectos sobre el retraso del envejecimiento y la mejora del IAM. En este estudio, los efectos de la TC(cisTanche Tubulosa)En una extensión significativa de la vida útil, se examinó la resistencia mejorada al estrés ambiental y la disfunción cognitiva relacionada con la edad suprimida para determinar la posible utilidad clínica de la TC.(cisTanche Tubulosa)en retardar el proceso de envejecimiento.

Materiales y método

Medicina herbaria

La identificación del origen deCistanche tubulosa(Schrenk) Wight (Orobanchaceae) (CT) se verificó en Ko Da PharmaceuticalCo. Ltd. (Taoyuan, Taiwán), donde se han guardado especímenes de cupones (10.603.205) y se fabrica la medicina herbaria concentrada CT. Brevemente, el tallo carnoso seco de CT se extrajo en 12-veces de agua hervida durante 1 h seguido de filtración. Los filtrados se recogieron y se sometieron a vacío y concentración a presión reducida durante 1 h para obtener extractos. Los extractos de CT se mezclaron con almidón en una proporción de 1:1 (p/p) y se sometieron a granulación por aspersión para obtener polvo de CT.

Medición de vida útil y mantenimiento de poblaciones de moscas

La línea de moscas de tipo salvaje utilizada en este estudio fue de CantonS, obtenida del Bloomington Drosophila Stock Center. Las moscas se criaron y mantuvieron en medios estándar de harina de maíz a 25 grados en una humedad relativa del 50 al 60 por ciento en un ciclo de luz-oscuridad de 12- horas. Las moscas adultas emergentes se recolectaron dentro de las 24 h y se separaron por sexo. Desde la edad adulta temprana, las moscas se complementaron con CT. Connecticut(cisTanche Tubulosa)el polvo se disolvió en agua y se añadió a medios de harina de maíz en concentraciones de 5,4, 10,8 y 21,6 mg/ml, que eran proporcionales a la dosis diaria eficaz para la administración oral humana. En un análisis de vida útil, se criaron de veinte a treinta moscas en un vial de alimento con o sin CT(cisTanche Tubulosa); se realizaron al menos 250 moscas para cada tratamiento. Los viales de alimento se reemplazaban cada 3 o 4 días y en ese momento se contaban las moscas muertas.

Ensayos de resistencia al estrés

Se recolectaron moscas adultas y luego se pretrataron con una dieta de control sin CT(cisTanche Tubulosa)y dietas experimentales suplementadas con 5,4, 10,8 y 21,6 mg/ml de CT durante 20 días a 25 grados. Para el análisis de la inanición, las moscas se mantuvieron en viales con papeles húmedos únicamente y se evaluó su resistencia frente al estrés oxidativo inducido por la inanición. Para los ensayos de estrés oxidativo, las moscas se transfirieron a viales sin alimentos que contenían un papel de filtro con peróxido de hidrógeno (H2O2) (Sigma Aldrich) en una solución de glucosa al 5 por ciento para medir la resistencia de las moscas contra el radical hidroxilo inducido por H2O2-(OH −) estrés. Del mismo modo, las moscas se transfirieron a viales que contenían un papel de filtro saturado con paraquat 10 mM (Sigma-Aldrich), que genera aniones superóxido (O2-) que causan daño oxidativo a los animales. Se puntuó la mortalidad de las moscas al menos tres veces al día hasta que todas estaban muertas. Se realizaron al menos 250 moscas por tratamiento. Para trepar, por ejemplo, las moscas expuestas a paraquat durante 0 y 16 h se colocaron en un vial de plástico y se golpearon suavemente hasta el fondo. Se contó el número de moscas en la parte superior del vial después de 18 segundos de ascenso.

Evaluación de la fecundidad

Tanto machos como hembras vírgenes alimentados con 5,4 y 10,8 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa)durante 20 días sirvieron como grupos experimentales. Diez hembras experimentales fueron apareadas con igual número de machos vírgenes, que tenían 9-días de edad y no habían recibido TC. De igual forma, los machos experimentales fueron apareados con hembras vírgenes en las mismas condiciones. Las moscas hembra apareadas se transfirieron luego a un vial nuevo para la puesta de huevos durante 24 h, y el total de huevos puestos en los viales se contó manualmente. Se calculó un índice de fecundidad como la producción media diaria de huevos por hembra. Se realizaron al menos cinco viales por tratamiento y un total de moscas n=50–80.

Aprendizaje asociativo olfativo y memoria.

Las moscas se recogieron después de la eclosión y se trataron previamente con 5,4, 10,8 y 21,6 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa)sirvieron como grupos experimentales, y las moscas de control no habían recibido CT(cisTanche Tubulosa)durante 5 y 20 días a 25 grados. Se realizó una sola prueba de entrenamiento de acuerdo con un estudio previo (Dubnau et al., 2001). Brevemente, aproximadamente 100 moscas fueron expuestas secuencialmente a dos olores, 3-octanol (OCT, Sigma-Aldrich) o 4-metilciclohexanol (MCH, Sigma-Aldrich). Las moscas expuestas al primer olor (estímulo condicionado, CS plus) se combinaron con descargas eléctricas de 80 V y luego recibieron un segundo olor (CS-) sin descargas. La capacidad de aprendizaje se determinó inmediatamente después del entrenamiento y las capacidades de 3- y {{ La memoria de 12}} h ha realizado las pruebas después del procedimiento de entrenamiento durante 3 y 24 h, respectivamente. Para realizar la prueba, las moscas entrenadas se atraparon en el punto de elección de un laberinto en T en el que se expusieron simultáneamente a OCT y MCH. Se calculó un índice de rendimiento (PI) para representar la evitación del olor condicionado. Un PI de cero indicaba una distribución de 50:50, y un PI de 100 mostraba una distribución de 0:100 lejos del CS más el olor.

Mediciones de niveles de transcripción a través de PCR cuantitativa en tiempo real (qPCR)

Las moscas se recolectaron después de la eclosión y se trataron previamente con 5,4 y 10,8 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa)durante 20 días a 25 grados sirvieron como grupos experimentales, y las moscas de control no habían recibido CT. El ARN total se extrajo con un kit RNeasy Mini (Qiagen) y el ADNc se sintetizó a partir del ARN total mediante una reacción de transcripción inversa mediante el uso de una transcripción inversa de ADNc de alta capacidad (Thermo Fisher Scientific). Los niveles de transcripción de los genes objetivo se cuantificaron a través de la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real (Applied Biosystems ViiATM 7 Real-Time PCR System) utilizando FastStart SYBR Green Master (Roche) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Las abundancias relativas de transcritos se normalizaron usando el método de umbral de ciclo comparativo con un gen de mantenimiento, RpLP0, como patrón interno. Las diferencias de expresión relativas en los genes diana de los grupos experimentales se normalizaron con respecto a las de un grupo de control y se presentaron como un cambio de pliegue. Los cebadores para los genes objetivo se enumeran en la Tabla complementaria 1.

Construcción y análisis de redes.

Para analizar la interpretación funcional y los procesos biológicos mediados por los genes expresados ​​diferencialmente que identificamos, se utilizó la base de datos para anotación, visualización y descubrimiento integrado (DAVID) para anotar y analizar el enriquecimiento de la ruta de la Enciclopedia de genes y el genoma de Kyoto (KEGG) y Gene Ontología para estos genes (Jiao et al., 2012). Para analizar las interacciones directas e indirectas de genes expresados ​​diferencialmente, la lista de genes también se cargó en la herramienta de búsqueda para la recuperación de genes/proteínas que interactúan (STRING) para recuperar la información de interacción y generar redes de interacción de proteínas (Franceschini et al., 2013).

análisis estadístico

Todos los experimentos se realizaron con al menos tres réplicas independientes y los análisis estadísticos se realizaron con el software SigmaStat v3.5 (Systat Software, Inc., IL). Los datos para la extensión de la vida útil y los desafíos de estrés oxidativo se realizaron con un número total de moscas que oscilaba entre 250-350, y se evaluó la prueba de rango logarítmico para diferentes análisis. Las comparaciones de grupos para la evaluación de la fecundidad y la prueba cognitiva se evaluaron mediante análisis de varianza unidireccional (ANOVA), seguido de la prueba post-hoc de Dunnett. Otras comparaciones experimentales se realizaron realizando una prueba t de Student en comparación con el grupo de control. Los datos se representan como la media ± SEM, y se consideró significativo un valor de p <>

Resultados

La suplementación con CT (Cistanche Tubulosa) aumenta la esperanza de vida de las moscas

Para examinar si la TC(cisTanche Tubulosa)la suplementación puede prolongar la vida útil de la mosca, las moscas se suplementaron con 5,4, 10,8 y 21,6 mg/ml de CT inmediatamente después de la eclosión a 25 grados durante los procedimientos experimentales. Nuestros datos indicaron que CT(cisTanche Tubulosa)la suplementación puede prolongar la vida útil de las moscas macho y hembra. Como se muestra en la Fig. 1A, la vida útil de las moscas macho se prolongó con todas las dosis de CT(cisTanche Tubulosa). La esperanza de vida media de los grupos complementados con 5,4, 10,8 y 21,6 mg/ml de CT aumentó significativamente en un 18,9 %, 10,3 % y 9,9 %, respectivamente. Connecticut(cisTanche Tubulosa)también aumentó significativamente la vida útil máxima de todos los grupos de CT en comparación con el grupo de control de 88 a 102, 98 y 102 días después del tratamiento con 5,4, 10,8 y 21,6 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa), respectivamente. En mujeres, TC(cisTanche Tubulosa)aumentó significativamente la esperanza de vida media de los grupos CT en comparación con el grupo de control (Fig. 1B). La esperanza de vida media aumentó hasta un 18,8 % con 5,4 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa)y 5,5 por ciento y 6,7 por ciento con 10,8 y 21,6 mg/ml de CT, respectivamente. También observamos que la vida útil máxima se extendió significativamente de 91 días (controles) a 109, 98 y 102 días con el tratamiento con 5,4, 10,8 y 21,6 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa), respectivamente; la magnitud máxima de aumento en la vida útil máxima fue del 19,8 por ciento a 5,4 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa). Nuestros resultados sugieren que la TC(cisTanche Tubulosa)la suplementación de la dieta extiende significativamente la vida útil de las moscas macho y hembra. La curcumina (10 μM) se usó como control positivo y fue eficaz en la extensión de la vida útil, como se muestra en la Fig. 1 complementaria.

La suplementación con CT aumenta la resistencia al hambre y al estrés oxidativo

La extensión de la esperanza de vida a menudo se asocia con una mayor resistencia al estrés oxidativo durante el proceso de envejecimiento. Evaluamos si la TC(cisTanche Tubulosa)la suplementación aumenta la resistencia al estrés oxidativo. Se pretrataron moscas macho y hembra con diferentes dosis de CT(cisTanche Tubulosa)durante 20 días y evaluados por su supervivencia después de la inanición (Fig. 2A). El tiempo medio de supervivencia y la esperanza de vida máxima de ambos sexos, en comparación con los del grupo de control, exhibieron aumentos significativos en los grupos de 5,4 y 10,8 mg/ml de CT pero no en los de 21 0,6 mg/ml CT(cisTanche Tubulosa)grupo. También se evaluó la supervivencia de las moscas pretratadas después de desafíos con H2O2 y paraquat, que producen especies reactivas de oxígeno (ROS) para desencadenar la senescencia celular y la muerte celular. Encontramos que TC(cisTanche Tubulosa)protegió tanto a las moscas macho como a las hembras contra la toxicidad del H2O2 y prolongó su vida media y máxima (Fig. 2B, p < 0.01 y 0,001, a 5,4 y 10,8 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa), respectivamente). También se observó una tendencia similar que muestra una mayor resistencia al desafío con paraquat. Machos alimentados con moscas con todas las dosis de CT, y hembras, particularmente las suplementadas con 5,4 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa) (cisTanche Tubulosa), sobrevivió más tiempo que los controles (Fig. 3A, p <0.001). en="" cuanto="" a="" la="" capacidad="" de="" trepar,="" tanto="" las="" moscas="" macho="" como="" las="" hembras="" recibieron="" 10,8="" mg/ml="" de="">(cisTanche Tubulosa)exhibieron una disfunción locomotora atenuada inducida por paraquat a las 16 h después del desafío con paraquat (Fig. 3B, todos p <0.05). estos="" resultados="" revelan="" que="" la="" suplementación="" con="" ct="" mejora="" la="" resistencia="" a="" cierto="" estrés="" oxidativo,="" lo="" que="" sugiere="" que="">(cisTanche Tubulosa)La extensión de la vida útil inducida se asocia con una mayor defensa antioxidante.

Efectos de CT (Cistanche Tubulosa) sobre la capacidad reproductiva

Debido a que la teoría del envejecimiento indica que el proceso de envejecimiento afecta negativamente a la reproducción, examinamos si la TC(cisTanche Tubulosa)aptitud reproductiva afectada mediante el análisis de la capacidad de poner huevos de las moscas adultas. Se recolectaron moscas adultas después de la eclosión, se separaron por sexo y se les administró 5,4 y 10,8 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa)durante 20 días. Vírgenes macho o hembra moscas administradas CT(cisTanche Tubulosa)se aparearon con moscas de 9-días de edad a las que no se les administró CT(cisTanche Tubulosa). Observamos aumentos dependientes de la dosis en el número diario de huevos puestos por hembra, a saber, 30,3 por ciento y 57,2 por ciento en moscas viejas tratadas con 5,4 y 10,8 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa), respectivamente, en comparación con los controles (Fig. 4, p < 0.05).="" estos="" datos="" sugieren="" que="" la="">(cisTanche Tubulosa)la suplementación podría facilitar la capacidad reproductiva en las hembras de edad avanzada, pero probablemente no lo haga en los machos de edad avanzada.

La suplementación con CT (Cistanche Tubulosa) mejora la capacidad cognitiva

Determinamos si la TC(cisTanche Tubulosa)la suplementación tiene efectos beneficiosos sobre las capacidades de aprendizaje y memoria, se realizó un ciclo único de entrenamiento olfativo-asociativo. Evaluamos el rendimiento de aprendizaje, así como la memoria 3- y 24-h, que se ha considerado como la memoria a medio plazo y la memoria a largo plazo, respectivamente. Primero, las moscas se complementaron con varias dosis de CT(cisTanche Tubulosa)durante 5 días. La capacidad de aprendizaje fue similar en los grupos CT y de control (Fig. 5A). Con respecto a la memoria 3-h, el CT de 10,8 mg/ml(cisTanche Tubulosa)El grupo tendió a tener un índice de rendimiento (PI) más alto que el de los controles (Fig. 5B, 51,5 ± 3,2 frente a 42,6 ± 2,1), aunque no hay una diferencia significativa. Además, 5,4 y 10,8 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa)mejoró significativamente la memoria {{0}}h de las moscas en comparación con los controles (Fig. 5C, PI=41.6 ± 3.6 y 45.9 ± 3.0 versus 29.6 ± 2.9, respectivamente , p < 0.05="" y="" 0.01).="" estos="" resultados="" indicaron="" que="" la="" suplementación="" con="" ct="" mejora="" la="" formación="" de="" memoria="" en="" moscas="" jóvenes.="" en="" segundo="" lugar,="" mientras="" que="">(cisTanche Tubulosa)la suplementación aumentó la longevidad y la resistencia oxidativa de las moscas, determinamos además si la suplementación también podría mejorar el comportamiento cognitivo en moscas envejecidas. A las moscas se les administró alimento estándar con o sin 5,4, 10,8 y 21,6 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa)durante 20 días para imitar el envejecimiento; las moscas suplementadas con estas dosis de CT(cisTanche Tubulosa)tenían IP de aprendizaje significativamente más altos (67,6 ± 1,9, 72,5 ± 0,5 y 75,2 ± 1,3, respectivamente) que los controles (58,0 ± 2,0; Fig. 5D , p < 0.001), lo que sugiere que CT(cisTanche Tubulosa)tiene un efecto beneficioso para retrasar la disminución del aprendizaje relacionada con la edad. Resultados similares también revelaron que la TC de 5,4 mg/ml(cisTanche Tubulosa)El grupo tuvo una retención de memoria más eficiente en {{0}}h (Fig. 5E, 47,5 ± 1,9 versus control37.{{10}} ± 2,9, p < 0,05)="" y="" 24-="" h="" pruebas="" de="" memoria="" (fig.="" 5f,="" 31,8="" ±="" 3,8="" versus="" control="" 19,3="" ±="" 2,4,="" p="">< 0,01).="" estos="" resultados="" indican="" que="" la="">(cisTanche Tubulosa)la suplementación no solo mejora la formación de la memoria en moscas jóvenes, sino que también retrasa el deterioro del comportamiento cognitivo y mantiene una capacidad de aprendizaje y memoria más eficiente con la edad.

Vías moleculares relacionadas con la promoción de la longevidad y la mejora cognitiva de la suplementación con CT

Connecticut(cisTanche Tubulosa)la suplementación suprime el AMI y extiende la vida útil. Por lo tanto, razonamos que los genes relacionados con el AMI y la longevidad podrían determinarse mediante la evaluación de la expresión diferencial entre los grupos de control y CT de 5,4 y 10,8 mg/ml a través de qPCR. Los cambios en la expresión génica de las moscas tratadas con CT se compararon con los del grupo de control que se muestran en la Fig. 6A. La expresión regulada al alza de varios genes diana, incluidos Sirt6, Sir2, Sod, p38b y Sirt2, podría estar involucrada en el proceso de envejecimiento. Los niveles de transcripción de S6k, raptor, Psn, Rpd3 y N también aumentaron, lo que sugiere que CT(cisTanche Tubulosa)la suplementación cambia la transducción de señales de las vías TOR y Notch. Además, la suplementación con CT afectó significativamente la expresión del ARNm de Nmdar1, Nmdar2 y SkpA. Para resaltar las interacciones de proteínas relevantes para CT que prolongan la vida útil y mejoran el aprendizaje y la memoria, se creó una red de interacción de proteínas basada en la literatura de genes seleccionados por qPCR (Fig. 6B). Cada nodo representa una proteína, mientras que cada borde indica una interacción basada en la literatura. Los nodos se agrupan de acuerdo con la vía KEGG y el proceso biológico de ontología génica (GOBP). Como se muestra en la Fig. 6B, la interacción del receptor-ligando neuroactivo GOBP, que afecta el aprendizaje y la memoria, y otro GOBP del envejecimiento, que se correlaciona con la vida útil, están conectados con la vía de señalización de Notch. Además, la GOBP del envejecimiento está influenciada por la vía de señalización mTOR. La importancia de la sobreexpresión génica inducida por CT en estas GOBP y vías se describe en la sección de Discusión.

Fig. 6. Análisis de red de genes expresados ​​diferencialmente. Moscas pretratadas con 5,4 y 10,8 mg/ml de CT(cisTanche Tubulosa)y se recogieron dietas de control a 25 grados durante 20 días para cuantificar la expresión génica diferencial. (A) Los niveles de transcripción relativos de genes diana a los controles se cuantificaron a través de qPCR. n=4 para cada grupo. (B) Genes regulados al alza implicados en la transducción de señales celulares y su red de interacción. Los nodos representan genes. Los genes con sobreexpresión están encerrados en un círculo verde. Los bordes representan interacciones entre productos génicos. Los tipos de interacción se indican con diferentes colores en la figura. (Para la interpretación de las referencias al color en la leyenda de esta figura, se remite al lector a la versión web de este artículo).

Discusión

Un desequilibrio entre la generación y eliminación de radicales libres por parte de los sistemas de defensa antioxidantes endógenos puede causar daño oxidativo a los tejidos con la edad; por lo tanto, se especula que los radicales libres desempeñan un papel fundamental en la senescencia (Dato et al., 2013). Aquí, mostramos que CT(cisTanche Tubulosa)la suplementación en moscas prolonga la vida útil y da como resultado una alta tolerancia al daño oxidativo causado por H2O2 y paraquat en ambos sexos. Los estudios, correlacionados con TC(cisTanche Tubulosa)y antienvejecimiento, están menos explorados, pero los extractos de C. deserticola pueden prolongar la vida útil en ratones propensos a la senescencia acelerada 8 (SAM-P8) (Zhang et al., 2014) y el equinacósido, uno de los principales compuestos que existen en CT , tiene efectos beneficiosos sobre la extensión de la vida útil y la tolerancia al estrés en C. elegans (Wang et al., 2015).

Estudios recientes en animales demostraron que el equinacósido tiene efectos protectores contra la toxicidad testicular inducida por bisfenol A y mejora la biosíntesis de testosterona mediante la inducción de enzimas esteroideogénicas testiculares, incluidas CYP11A1, 3 -HSD y CYP17A1 (Jiang et al., 2016). Connecticut(cisTanche Tubulosa)el extracto de etanol también promueve la viabilidad y la calidad del esperma en ratas (Wang et al., 2016). Aunque la correlación entre CT(cisTanche Tubulosa)y el estrógeno aún debe explorarse, un estudio informó que el equinacósido aumenta significativamente la expresión de los receptores de estrógeno, de manera similar al grupo tratado con estradiol en ratas ovariectomizadas (Li et al., 2013). Debido a que la capacidad reproductiva se correlaciona negativamente con la edad (Kenyon, 2005), examinamos si la TC tiene beneficios en moscas de edad avanzada. Aptitud reproductiva afectada por la TC(cisTanche Tubulosa)solo se observó en hembras, lo que sugiere que las moscas hembra podrían ser más sensibles a la TC(cisTanche Tubulosa)suplementación Estos resultados revelan que la TC podría tener un efecto similar al de las hormonas sexuales y retrasar la senescencia reproductiva, de acuerdo con el uso clínico de la TC.(cisTanche Tubulosa)para el tratamiento de la disfunción sexual en humanos.

Acteoside puede dilucidar los efectos protectores para disminuir la apoptosis neuronal y la pérdida de memoria en un modelo de ratón senescente inducido por una combinación de D-galactosa y AlCl3, lo que sugiere que CT podría tener el potencial de tener propiedades neuroprotectoras y de mejora de la memoria (Gao et al., 2015; Peng et al., 2015). Nuestros datos indicaron que la formación de memoria mejoró en moscas jóvenes suplementadas con CT. Por lo tanto, evaluamos si la TC(cisTanche Tubulosa)La suplementación es beneficiosa para la retención de la memoria al envejecer porque se sabe que las funciones cognitivas disminuyen con el envejecimiento normal. Nuestros resultados revelaron que CT puede mejorar varios tipos de AMI, incluido el aprendizaje, 3- y 24-hmemory.(cisTanche Tubulosa)suplementación durante 20 días. Según los resultados antes mencionados, CT(cisTanche Tubulosa)la suplementación puede tener efectos beneficiosos sobre la longevidad y la mejora de la formación de la memoria, así como un retraso suficiente del IAM.

El uso de modelos animales facilita la identificación de los mecanismos potenciales y la dependencia del camino de la TC(cisTanche Tubulosa)para desacelerar el envejecimiento cerebral y posponer el IAM a nivel celular. Nos enfocamos en los mecanismos moleculares que subyacen al envejecimiento, la transmisión neuronal y el estrés oxidativo y razonamos que los genes relacionados con AMI y la longevidad podrían identificarse al examinar la expresión diferencial entre los grupos de control y CT a través de qPCR. La vía de señalización de Notch está muy conservada entre las especies, desde Drosophila hasta los humanos; se expresa en el sistema nervioso central adulto para la plasticidad neural y regula la diferenciación neural junto con su inhibidor entumecido durante el desarrollo (Presente et al., 2001). Los ratones que portan una mutación heterocigota de Notch son deficientes en el aprendizaje espacial y la memoria (Costa et al., 2003). Se requiere presenilina (Psn) para activar la escisión de Notch en el dominio intracelular de Notch y la desactivación de Psn provoca el deterioro de la plasticidad sináptica y la formación de memoria (Saura et al., 2004). Nuestros datos revelaron una regulación al alza dependiente de la dosis de Notch y Psn en CT(cisTanche Tubulosa)moscas suplementadas, con un nivel de expresión inalterado de adormecer, lo que implica la vía de señalización de Notch como un mecanismo potente de mejora de la memoria mediante la suplementación con CT. Además de la señalización de Notch, el receptor N-metil-D-aspartato (NMDAR), el canal iónico impulsado por glutamato y D-serina en las neuronas, controla la plasticidad sináptica y la función de memoria (Furukawa et al., 2005). El genoma de Drosophila contiene dos Las subunidades NMDAR, Nmdar1 y Nmdar2, y ambas son cruciales en la función de la memoria. La eliminación de Nmdar1 en Drosophila afecta el aprendizaje y la memoria (Xia et al., 2005), mientras que la sobreexpresión de Nmdar2 en ratones mejora el aprendizaje y la memoria (Tang et al., 2001). Nuestros datos mostraron un aumento dependiente de la dosis en la regulación positiva de Nmdar1 y Nmdar2 en moscas suplementadas con CT, lo que sugiere otro mecanismo potencial de mejora de la memoria por CT(cisTanche Tubulosa)suplementación

La clase O de la vía del factor de transcripción forkhead box (FoxO) se conserva entre las especies y es crítica en el metabolismo, la tolerancia al estrés y la extensión de la vida útil (Lehtinen et al., 2006). Las modificaciones postraduccionales, incluidas la fosforilación, la acetilación y la ubicuidad, regulan la actividad de FoxO (van der Horst y Burgering, 2007). El regulador de información silencioso 2 (Sir2; el homólogo en mamíferos se conoce como SIRT1) regula la actividad de FoxO a través de la desacetilación y afecta la vida útil de los animales relacionada con la vía del factor de crecimiento similar a la insulina (IGF) (Lemieux et al., 2005). Sirt6 desfosforila FoxO para prolongar la vida útil en ratones macho (Kanfi et al., 2012). Nuestros datos revelaron la regulación positiva de Sir2 y Sirt6 en moscas suplementadas con CT, lo que implica que la regulación de FoxO por parte de Shirt puede ser un mecanismo potente de la extensión de la vida útil por CT.(cisTanche Tubulosa)suplementación Los radicales libres que se producen durante los procesos metabólicos dañan el ADN y las proteínas, lo que reduce la vida útil. Sir2 también es un gen de respuesta al estrés oxidativo (Whitaker et al., 2013), y se ha informado que la superóxido dismutasa (SOD) sobreexpresada, que convierte el O2− en H2O2 y finalmente en H2O mediante el uso de catalasa y glutatión peroxidasa, prolonga la vida útil de las moscas ( Le Bourg, 2001). Nuestros datos revelaron una regulación positiva de Sod y Sir2 dependiente de la dosis en moscas suplementadas con CT, lo que sugiere que las vías antioxidantes pueden ser un mecanismo potente de la extensión de la vida útil por CT(cisTanche Tubulosa)suplementación

Otra vía clave en el envejecimiento está regulada por los complejos mTOR mTORC1 y mTORC2, los cuales promueven el envejecimiento del organismo de una manera conservadora evolutiva. Las señales del receptor de insulina activan mTORC1 a través de la vía de la fosfoinositida3-quinasa-Akt para promover la síntesis de proteínas y la inflamación y para inhibir la autofagia y la glucólisis mediante el uso de distintas proteínas aguas abajo (Johnson et al., 2013). La síntesis de proteínas es activada por la proteína ribosómica S6 quinasa (S6K), que forma un ciclo de retroalimentación negativa para inhibir la señalización del receptor de insulina (Hands et al., 2009). Un objetivo inhibidor de mTORC1 es la proteína similar de Drosophila (sima), cuyo homólogo en mamíferos se conoce como factor inducible por hipoxia 1 alfa (HIF1). HIF1 juega un papel protector contra los daños dependientes de la edad en los vasos sanguíneos y las neuronas motoras (Oosthuyse et al., 2001; Rivard et al., 2000). Nuestros datos revelaron un nivel de expresión sin cambios de las subunidades del complejo mTOR, incluidas Tor, rictor y raptor, mientras que CT(cisTanche Tubulosa)la suplementación dependiente de la dosis aumentó S6K y sima, lo que implica un papel protector de CT(cisTanche Tubulosa)contra la actividad de mTOR.

Conclusiones

A pesar de que se identificaron algunas vías implicadas, la longevidad y la alta inteligencia aportadas por la TC(cisTanche Tubulosa)la intervención puede ser un rasgo poligénico afectado por la interacción de múltiples genes, y otros factores genéticos que no hemos dilucidado también pueden modular el proceso de envejecimiento. Para las personas mayores, mantener la aptitud física y las capacidades cognitivas deseables para posponer o prevenir la demencia y las enfermedades crónicas debería ser una adquisición crucial de los estudios sobre el envejecimiento. Porque TC(cisTanche Tubulosa), conocido como el "ginseng del desierto", tiene un marcado efecto curativo en el refuerzo del yang de riñón, que nutre todos los órganos y repone la esencia vital en la medicina tradicional china, creemos que nuestro estudio proporciona evidencia que respalda el tratamiento clínico de la TC(cisTanche Tubulosa)y podría proporcionar información valiosa para desarrollar nuevos medicamentos o aditivos alimentarios no solo para retrasar el envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad, sino también para mejorar la calidad de vida humana.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

Expresiones de gratitud

Este trabajo fue apoyado por la Universidad Médica de China (CMU103-S-25); Hospital Universitario Médico de China (DMR-101-065,DMR-103-099); el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (NSC 102-2632-B-039-001-MY3, MOST 104-2632-B-039-002), y en parte por el Centro de Investigación y Ensayos Clínicos del Ministerio de Salud y Bienestar de Taiwán de Excelencia (MOHW105-TDU-B-212-133019).

Materiales complementarios

Puede encontrar material complementario asociado con este artículo, en la versión en línea, en doi:10.1016/j.phymed.2017.01.006.

De: 'Vías moleculares relacionadas con la promoción de la longevidad y la mejora cognitiva deCistanche tubulosaen Drosophila' porWei-Yong Lin y otros

--W.-Y. Lin et al. / Fitomedicina 26 (2017) 37–44

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