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文献分享 | 延年益寿抗衰老之天然黄酮类化合物—DMC

分类:
阿趣动态
发布时间:
2019/09/19 09:49
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研究背景
 
衰老是所有慢性病的主要风险因素,包括心血管疾病、神经退行性疾病和癌症,而已知抗衰老的药物仍较少。衰老机制的研究发现,大多数营养、行为或药理学、遗传学上的操控来延长寿命都会刺激自噬。
 
多数延长寿命的药物在自噬被抑制时都会失去疗效。自噬是一种循环利用机制,将细胞内受损或多余的大分子和细胞器进行降解。
 
今天就由小编来为大家介绍一下天然类黄酮化合物(DMC)在抗衰老上的研究吧~
 
 
文章题目
 
The flavonoid 4,4′-dimethoxychalcone promotes autophagy-dependent longevity across species. IF=11.87
 
黄酮类化合物具有抗炎、抗癌、抗神经退化等作用。研究人员从180种黄酮类化合物中筛选出一种具有抗衰老特性的候选者 — 4,4‘-二甲氧基查尔酮(DMC),并对其功能和机理进行了全面系统的研究。
 
研究结果
 
01_4,4'-二甲氧基查耳酮延长多物种的寿命
 
为从180种黄酮类化合物中筛选抗衰老能力强的物质,研究人员构建了酵母细胞衰老的模型(图1a),检测在每种化合物存在下酵母的寿命(图1b)。
 
为从180种黄酮类化合物中筛选抗衰老能力强的物质,研究人员构建了酵母细胞衰老的模型(图1a),检测在每种化合物存在下酵母的寿命(图1b)和ROS(O2–)清除能力(图1c),DMC的抗衰老能力优于其它化合物;用100µM DMC处理酵母细胞抗衰老能力显著优于对照(图1d-f)。食物中添加DMC后两种模式生物线虫和果蝇的寿命延长了约20%(图1g-h)。DMC显著延长U2OS人细胞的寿命(图1i,j)。总之,这些结果表明DMC介导了系统发育上保守的抗衰老作用。
 
图1 DMC延长酵母、线虫、果蝇和人体细胞的寿命
a酵母时序衰老模型,抗衰老类黄酮的筛选程序;b-c酵母筛选过程中每个黄酮类化合物诱导的细胞存活率和ROS(O2–)清除的Z-scores;d酵母细胞染色;e酵母细胞ROS(O2–)含量;f酵母细胞存活率;g线虫存活率;h果蝇存活率;i-j U2OS人细胞存活率.
 
02_DMC通过细胞自噬发挥作用
 
DMC诱导的酵母细胞内标记的GFP-Atg8融合蛋白,与对照相比游离的GFP含量明显升高(图2a-c),表明细胞自噬能力显著增强。DMC处理的酵母与对照相比液泡碱性磷酸酶(ALP)的活性显著升高,表明自噬显著增强(图2d)。在线虫的食物中添加DMC,线虫的细胞自噬能力显著强于对照(图2e-f);免疫荧光分析表明DMC喂养果蝇30d后Ref(2)P标记蛋白的含量降低,表明自噬通量显著增加(图2g-h)。显微镜分析显示,DMC处理人细胞后自噬能力显著增强,chloroquine的存在会加快细胞的自噬(图2i-j)。结果表明DMC通过诱导细胞自噬发挥作用。
 
图2 DMC诱导跨物种的细胞自噬
a酵母显微图像;b游离GFP/GAPDH的相对定量;cGFP-Atg8融合蛋白和游离GFP的免疫印迹分析;d液泡碱性磷酸酶(ALP)活性测定;e线虫自噬的定量检测;f显微镜分析线虫细胞自噬;g免疫荧光分析果蝇中Ref(2)P标记蛋白的含量;h免疫荧光分析果蝇细胞自噬;i人细胞中融合蛋白的显微分析;j人细胞中自噬的显微分析
 
03_DMC诱导小鼠和酵母的代谢变化
 
为研究DMC诱导细胞自噬的途径,对小鼠、酵母和GLN3缺失突变株的代谢组、蛋白组进行了检测分析。
 
分别利用UHPLC-QE、UHPLC-QQQ和GC-QQQ对小鼠心脏和肝脏组织的代谢物进行非靶、靶标和广泛靶标的全代谢分析,以全面了解DMC对小鼠代谢的影响,检测到的差异代谢物有胆汁酸28种、多胺14种、CoAs核苷磷酸酯共23种和氨基酸代谢物,对所有的差异代谢物进行层次聚类和代谢通路的拓扑富集分析 (图3a,b,d,e),发现DMC诱导的小鼠心脏和肝脏组织的差异代谢物具有多条相同的代谢通路。
 
分别利用HPLC-MS和HPLC-MS/MS对酵母代谢组和蛋白组进行检测,并对所有的差异代谢物进行层次聚类和代谢通路的拓扑富集分析(图3 c,f,g)。结果显示,小鼠和酵母具有相似的代谢通路。
 
图3 DMC诱导小鼠和酵母的代谢变化
a小鼠心脏中的差异代谢物热图;b小鼠肝脏中的差异代谢物热图; c酵母细胞中的差异代谢物热图; d小鼠心脏中的差异代谢物的代谢通路;e小鼠肝脏中的差异代谢物的代谢通路;f酵母细胞中的差异代谢物的代谢通路;差异蛋白质的GO富集分析.
 
04_DMC诱导的细胞代谢变化通过GLN3转录因子实现
 
作者通过大量的酵母基因缺失突变体研究发现,GLN3缺失的酵母突变体的自噬作用不受DMC诱导。DMC诱导的野生型酵母细胞自噬量显著高于对照,与此同时DMC诱导的GLN3缺失突变株的细胞自噬量与对照相比无显著差异(图4)。对GLN3缺失的酵母突变体进行代谢分析,发现DMC诱导的GLN3缺失突变株对氨基酸代谢的影响非常小,而DMC诱导的野生型酵母细胞对氨基酸代谢的影响极为显著(图5)。结果表明DMC诱导的细胞自噬依赖于GLN3转录因子。
 
图4 DMC诱导酵母和GLN3缺失突变株细胞自噬
 
图5 DMC诱导酵母和GLN3缺失突变株细胞内氨基酸浓度的变化
 
小结
 
结果证实了DMC对于多物种寿命延长和细胞自噬的保守作用,是抗衰老药物开发的一次飞跃,然而DMC能否在人体内预防年龄相关性的衰退仍需进一步研究。
  • 1.DMC的抗衰老能力优于其它黄酮类化合物。
  • 2.DMC延长酵母、线虫、果蝇和人体细胞等物种的寿命。
  • 3.DMC作为天然的细胞自噬诱导剂,具有系统遗传上保守的抗衰老特性。
  • 4. DMC诱导的细胞自噬依赖于GLN3转录因子。
 
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