Cistanche-polysackarider stödjer tarmbarriären, lugnar NLRP3 och främjar hälsosamt åldrande

Resultat

 

3.1 Effekt av Cistanche deserticola polysackarider på tarm SA- -galaktivitet

SA- -gal-färgning visade att, jämfört med den unga kontrollgruppen, ökade nivån av SA- -gal-positiva celler i ileum hos naturligt åldrande möss. Jämfört med den naturliga åldrande gruppen visade både låg- och högdos CDP-grupper minskad SA- -gal-positivitet (se figur 1). Dessa resultat indikerar att CDP:er motverkar åldrande i ilealvävnad.

Fig. 1 Inverkan av CDP på ​​aktiviteten av intestinal SA- -gal (SA- -al-färgning, × 20)

 

Tabell 2. Effekten av CDP på ​​SASP i kolonvävnad hos åldrande möss

(x̄ ± s, n = 10)

Grupp	CXCL-1	IL-6	MMP-2	NF-KB	p16	TNF-
Ung kontroll	1.00 ± 0.09	1.02 ± 0.22	1.15 ± 0.19	1.15 ± 0.73	1.10 ± 0.56	1.11 ± 0.53
Naturligt åldrande	3.18 ± 1.00¹)	3.63 ± 1.52¹)	4.73 ± 0.79¹)	7.51 ± 1.39¹)	3.63 ± 0.42¹)	4.94 ± 1.23¹)
CDPs låg dos	2.24 ± 0.67	2.48 ± 0.37³)	2.48 ± 0.97³)	3.11 ± 2.08³)	1.42 ± 1.27⁴)	3.57 ± 0.11⁴)
CDPs hög dos	1.39 ± 0.12²)	1.38 ± 0.13³)	1.17 ± 0.48⁴)	2.24 ± 1.50⁴)	1.26 ± 0.42⁴)	1.37 ± 0.30⁴)
-Nikotinamidmononukleotid	2.21 ± 0.06	2.00 ± 1.05³)	2.05 ± 0.29⁴)	3.71 ± 2.17³)	2.66 ± 0.18⁴)	2.16 ± 0.64⁴)

Anmärkningar:
¹) P< 0,01 vs. Ung kontroll;
²) P< 0,05 vs. Ung kontroll;
³) P< 0,05 vs. naturligt åldrande;
⁴) P< 0,01 jämfört med naturligt åldrande.

 

 

Cistanche Oral Liquor och kosttillskott för tarmens åldrande problem

 

3.2 Effekt av Cistanche deserticola polysackarider på SASP

Jämfört med den unga kontrollgruppen var mRNA-nivåer av CXCL-1, IL-6, MMP-2, NF-KB, p16 och TNF- förhöjda i gruppen med naturligt åldrande (P < 0,05, P < 0,01). I förhållande till den naturliga åldrande gruppen uppvisade låg- och högdos-CDP-grupperna olika grader av reduktion i mRNA-uttrycket av ovanstående SASP-markörer (P < 0,05, P < 0,01). Dessa fynd tyder på att CDP undertrycker SASP-faktorutsöndring (se tabell 2).

Fig. 2 CDPs inverkan på tarmbarriärfunktionen (×20)

 

Tabell 3. Inverkan av CDP på ​​tarmbarriärfunktion, cellproliferation och differentiering

Grupp	ZO-1	Ki67	Lgr5
Ung kontroll	4	0	0
Naturligt åldrande	1	0	0
CDPs låg dos	4	0	0
CDPs hög dos	4	0	0
-Nikotinamidmononukleotid	3	0	0

 

3.3 Effekt av Cistanche deserticola polysackarider på tarmbarriärfunktionen

Jämfört med den unga kontrollgruppen reducerades ZO-1 proteinuttryck i ileum hos naturligt åldrande möss, vilket tyder på nedsatt barriärfunktion (P < 0,01). Jämfört med den naturliga åldrande gruppen ökade ZO-1 uttryck i både låg- och högdos CDP-grupper (P < 0,01) (Figur 2, Tabell 3), vilket tyder på en skyddande effekt av CDP på ​​tarmbarriärfunktionen.

Fig. 3 CDPs inverkan på tarmcellsproliferation och -differentiering (×200)

3.4 Effekt av Cistanche deserticola polysackarider på tarmcellsproliferation och differentiering

Jämfört med den unga kontrollgruppen minskade tarmcellsproliferationen och Ki67-uttrycket reducerades i gruppen med naturligt åldrande; den intestinala stamcellsmarkören (ISC) Lgr5 nedreglerades också (P < 0,01). Jämfört med den naturliga åldrandegruppen förbättrade båda CDP-doserna markant tarmcellsproliferationen och Lgr5-nivåerna tenderade att normaliseras (P < 0,01) (Figur 3, Tabell 3). Dessa resultat tyder på att CDP kan delta i processerna för tarmcellsproliferation och differentiering.

Fig. 4 Inverkan av CDP på ​​inflammasommedierad inflammatorisk respons

3.5 Effekt av Cistanche deserticola polysackarider på inflammasommedierad inflammation

Jämfört med den unga kontrollgruppen ökade LPS-nivåerna signifikant i gruppen med naturligt åldrande (P < 0,01). I förhållande till den naturliga åldrande gruppen minskade LPS-nivåerna signifikant i både låg- och högdos CDP-grupper (P < 0,01). Jämfört med den unga kontrollgruppen uppreglerades uttrycket av NLRP3-inflammasomrelaterade proteiner (NLRP3, ASC och Caspase-1) i den naturliga åldrandegruppen; däremot nedreglerades proteinnivåerna i båda CDP-dosgrupperna (se figur 4). Realtids-PCR bekräftade vidare att jämfört med unga kontroller ökade de pyroptosassocierade cytokinerna IL-18 och IL-1 signifikant i den naturliga åldrandegruppen (P < 0,01), medan båda minskade signifikant i CDP-låg- och högdosgrupperna jämfört med den naturliga åldrandegruppen (P < 0,01) (se tabell).

Tabell 4. Effekten av CDP på ​​serum-LPS och uttryck av IL-18 och IL-1 mRNA i ileum hos åldrande möss

(x̄ ± s, n = 10)

Grupp	LPS	IL-18	IL-1
Ung kontroll	1.38 ± 0.32	1.01 ± 0.16	1.37 ± 1.34
Naturligt åldrande	6.26 ± 0.73¹)	5.53 ± 0.23¹)	9.90 ± 0.43¹)
CDPs låg dos	3.23 ± 0.58⁴)	2.04 ± 1.49⁴)	4.57 ± 3.76³)
CDPs hög dos	1.82 ± 0.35⁴)	1.76 ± 0.55⁴)	3.32 ± 1.36³)
-Nikotinamidmononukleotid	3.63 ± 1.33⁴)	3.67 ± 1.48	4.84 ± 3.18

Anmärkningar:
¹) P< 0,01 vs. Ung kontroll;
³⁴) P< 0,05 ellerP< 0,01 jämfört med naturligt åldrande.

Cistanche-polysackarider hämmar NLRP3-inflammasomaktivering och förbättrar tarmens åldrande

Diskussion

 

Traditionell kinesisk medicin (TCM) hävdar att "njuren är roten till livet" och att robust njur-qi är förknippat med livslängd, medan nedgång i njur-qi förkortar livet (Yu Chuan, Medical Orthodox Transmission). Redan på 1980-talet föreslog akademikern Chen Keji att man skulle använda njurförstärkande metoder för att fördröja åldrandet [18]. Akademikern Shen Ziyin genomförde djupgående forskning om sambandet mellan njuryang och åldrande [19], och noterade att brist på njuryang är en nyckellänk i åldrande. I huvudsak, under långvarig yttre påverkan, blir njurens yang otillräcklig för att värma och stödja inälvorna, vilket leder till åldrande över tid [20]-intestinalt åldrande. Njuren och tunntarmen delar den nedre brännaren i TCM-teorin; tarmfunktionerna för att ta emot och omvandla är beroende av den värmande och förångande effekten av njurens yang. Som Xu Shuwei skrev i Puji Benshifang, "När njur-qi är svag och ursprunglig qi minskar, lider matsmältningen naturligt." När njurens yang är bristfällig är de drivande och värmande krafterna otillräckliga, och de stöder inte mjältens yang. När mjältens transport och transformation försvagas, minskar genereringen av essens från mat, vilket sedan försämrar postnatal essens, stör distribution och utsöndring och producerar slem, fukt, grumlighet och stasis-patologiska produkter som främjar tarmens åldrande. Därför är njur-yang-brist en viktig patomekanism för tarmens åldrande och ger en teoretisk grund för att använda njurvärmande medel för att ingripa.

Cistanche deserticola är en viktig njurvärmande ört som matchar den centrala patomekanismen för tarmens åldrande. Listad bland de "överklassiga" örterna i Shennongs Classic of Materia Medica och prisad som "öknens ginseng", är Cistanche känd för sina toniska effekter, vilket lägger grunden för dess anti-aging effekt [21]. Polysackarider är polymerer med hög molekylvikt som bildas av 10 eller fler monosackarider kopplade via glykosidbindningar [22]. Under de senaste åren har forskningen om naturliga polysackarider utvecklats snabbt och belyst ett dussintal eller fler farmakologiska aktiviteter, inklusive anti-aging [23]. Cistanche-polysackarider är viktiga aktiva beståndsdelar i Cistanche [21]. Tidigare studier visar att CDP kan modulera dysbios, förbättra slemhinnebarriärhomeostas och vända åldringsinducerad villusatrofi [11]. Deras systemiska effekter och mekanismer för att förbättra tarmens åldrande har dock återstått att klargöra.

I denna studie, med hjälp av Cistanche-extrakt-härledda polysackarider i en naturligt åldrande musmodell, verifierade vi att CDP-intervention modulerade SA- -gal-nivåer, tarmbarriärmarkörer och NLRP3-inflammasomaktivering, vilket bekräftade effektiviteten och mekanismen för att lindra tarmens åldrande. SA- -gal är ett lysosomalt hydrolas; med cellulär senescens försämras lysosomal biogenes och trafficking, vilket ökar SA- -galinnehåll och aktivitet [24–25]. CDP minskade markant SA- -gal-positivitet i musileum (Figur 1), vilket effektivt bromsade ileala åldrande. På genuttrycksnivån nedreglerade CDP kärn SASP-faktorer såsom p16, TNF- och NF-KB (tabell 2), vilket tyder på lindring av den kroniska inflammatoriska mikromiljön via SASP-modulering [26-27], i överensstämmelse med kända immunometaboliska effekter av polysackarider [28-30]. Integritet av tarmbarriären är avgörande för underhåll av homeostas. Här uppreglerade CDP:er tight junction-proteinet ZO-1 (Figur 2, Tabell 3), i linje med rapporter om att förbättrad permeabilitet kan lindra åldrande fenotyper [31–33]. Mekanistiskt relaterar detta sannolikt till minskade LPS-nivåer (tabell 4) och därav följande undertryckande av NLRP3-inflammasomaktivering [34-35]. Denna "barriärreparation-inflammationshämning" positiva återkopplingsslinga erbjuder dubbla mål för att ingripa i tarmens åldrande.

Viktigt är att CDP:er inte bara reglerar åldringsrelaterade vägar utan förbättrar också intestinal stamcellsfunktion. Ökning av Ki67- och Lgr5-positiva celler (Figur 3, Tabell 3) indikerar aktivering av ISC-proliferation och differentieringsprogram [36–37], potentiellt kopplade till att hämma NLRP3-medierad IL-1 /IL-18 frisättning [38–39] och därmed skydda stamcellsfunktion från en inflammatorisk inflammation. Jämfört med småmolekylära NLRP3-hämmare [40] ger CDP:er multidimensionell intervention: sänker uppströms LPS för att blockera inflammasomaktivering, främjar ZO-1 för att stärka barriärfunktionen och modulerar SASP- och stamcellsaktivitet som erbjuder bredare reglering på systemnivå.

 

Denna studie överbryggar också TCM-teorin om "brist på njurens yang" med moderna patofysiologiska egenskaper hos tarmens åldrande. Kärnmekanismen - njurens yang-brist - kartlägger väl åldrande fenotyper som barriärdysfunktion, kronisk låggradig inflammation och dysbios. På en mekanistisk nivå kan TCM-uppfattningen om "inre förkylningsbegränsning" från njurens yangnedgång ses som en trigger för NLRP3-aktivering och nedströms inflammatoriska kaskader. På en molekylär målnivå framhäver våra resultat NLRP3/Caspase-1/ASC-axeln som ett centralt nav som förbinder "yang-nedgång" med "tarmskada", främjar cytokinfrisättning och barriärskada och förvärrar därigenom tarmens åldrande. Som en representativ aktiv komponent i överensstämmelse med metoden för njuruppvärmning, hämmar CDP:er effektivt NLRP3-aktivering, blockerar klyvning av Caspase-1 och ASC-mognad, och vänder på så sätt den patologiska processen av "yang-brist-inducerat åldrande", vilket ger vetenskapligt stöd för att förebygga och behandla tarmens åldrande ur ett njurvärmande perspektiv.

Sammanfattningsvis avslöjar denna studie att CDP förbättrar tarmens åldrande genom att hämma NLRP3-inflammasomaktivering, vilket ger nya bevis för den farmakodynamiska grunden för Cistanche och en teoretisk grund för att utveckla multi-target anti-aging strategier. Begränsningar kvarstår: (1) det exakta molekylära målet genom vilket CDP:er hämmar NLRP3-direkt bindning till NLRP3 kontra modulering av uppströms mönsterigenkänningsreceptorer - kräver förtydligande; (2) om CDP reglerar NLRP3 indirekt via en tarmmikrobiota–metabolitaxel behöver ytterligare validering. Framtida studier som integrerar encellssekvensering och mikrobiotatransplantation skulle kunna belysa CDP-korsorganreglerande nätverk och främja klinisk översättning.

 

Referenser

 

[1] Gavrilov LA, Gavrilova NS. Är åldrande en sjukdom? Biodemografers synvinkel. Adv Gerontol. 2017;30(6):841–842.
[2] Zhang X, Zhang F, Li Y, et al. Blockad av PI3K/AKT-signalvägen av Astragaloside IV dämpar ulcerös kolit genom att förbättra den intestinala epitelbarriären. J Transl Med. 2024;22(1):406.
[3] Rybina OY, Symonenko AV, Pasyukova EG. Sammansatta kombinationer inriktade på livslängd: utmaningar och perspektiv. Aging Res Rev. 2023;85:101851.
[4] Liao G, Xie Y, Peng H, et al. Framsteg inom NMN-bioterapi och forskningsuppdateringar inom matsmältningssystemets sjukdomar. J Transl Med. 2024;22(1):805.
[5] Nadeeshani H, Li J, Ying T, et al. Nikotinamidmononukleotid (NMN) som en anti-aging hälsoprodukt - Löften och säkerhetsproblem. J Adv Res. 2022;37:267–278. doi:10.1016/j.jare.2021.08.003
[6] 刘峰, 庄万欣, 杨媛, 等. NLRP3炎性小体激活的调控机制研究进展. 生物医学转化. 2024;5(02):2–11. Engelsk titel: Liu F, Zhuang W, Yang Y, et al. Forskningsframsteg i de reglerande mekanismerna för NLRP3-inflammasomaktivering. Biomedicinsk transformation. 2024;5(02):2–11.
[7] Liu Y, Xu X, Lei W, et al. NLRP3-inflammasomen vid fibros och åldrande: de kända okända. Aging Res Rev. 2022;79:101638. doi:10.1016/j.arr.2022.101638
[8] Chen H, Zhang X, Liao N, et al. Identifiering av NLRP3-inflammationsrelaterad genpromotorhypometylering vid diabetisk retinopati. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020;61(13):12.

Praktiska anteckningar för läsare och produktutvecklare

Funktionella implikationer: CDP kan hjälpa till att lindra förstoppning genom att "fukta tarmarna", medan moderna data tyder på barriärstöd (↑ZO-1), minskad endotoxinbörda (↓LPS) och dämpad inflammasom aktivitet (↓NLRP3/ASC/Caspase-1; /IL-18).

Differentiering för produkter: Positionering som tarmbarriärstöd och hälsosamt åldrande. Överväg standardiserat CDP-innehåll och identitetstestning.

Translationella överväganden: Musfynd vägleder hypoteser; Humandosering måste följa säkerhet, kvalitet och klinisk validering. Potentiell synergi med probiotika eller prebiotika som sänker LPS-belastningen.

Resultatmarkörer för försök: Avföringsfrekvens/konsistens, serum/fekal LPS, fekal zonulin eller serumclaudiner, inflammatoriska cytokiner och intestinala permeabilitetsanalyser.