Voies moléculaires liées à la promotion de la longévité et à l'amélioration cognitive de Cistanche Tubulosa chez la drosophile

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Wei-Yong Lin et al

Résumé:

Arrière plan:Le processus de vieillissement, y compris les dysfonctionnements physiques et les troubles de la mémoire liés à l'âge (IAM), est considéré comme étant corrélé aux dommages oxydatifs cumulatifs et aux voies de signalisation insuline/IGF-1. effets sur le retardement du vieillissement et l'amélioration de l'AMI et des mécanismes moléculaires sous-jacents deCistanche tubulosa(CT), une herbe utilisée dans la médecine traditionnelle chinoise pour améliorer la fonction sexuelle et traiter le dysfonctionnement rénal

Méthodes :Les mouches, traitées et non traitées avec CT(Cistanche Tubulosa), ont été observés pour la durée de vie, la résistance au stress oxydatif avec H2O2 ou le paraquat, le test de famine, les comportements cognitifs avec le labyrinthe en T et les niveaux de transcription des gènes cibles avec la RT-PCR quantitative.

Résultats:Administration du CT(Cistanche Tubulosa)prolongé la durée de vie moyenne et maximale et augmenté la résistance au stress oxydatif chez les mouches. TDM(Cistanche Tubulosa)la supplémentation a également amélioré la formation de la mémoire chez les jeunes mouches et supprimé l'AMI lors du vieillissement. Plusieurs gènes et voies de signalisation, dont la cible mécaniste de la rapamycine (mTOR) et les réseaux Notch, ont été identifiés comme étant à l'origine de ces effets pharmacologiques et des altérations de l'expression génique des récepteurs du glutamate.

Conclusion:Nos résultats indiquent que CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation peut contribuer à ralentir les phénotypes de vieillissement et à atténuer le déclin cognitivo-comportemental chez les mouches, indiquant une applicabilité potentielle pour améliorer la santé humaine et réduire la sensibilité aux troubles liés à l'âge.

Mots clés:Vieillissement,Cistanche tubuleuse,Comportement cognitif, Herbe

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Introduction

Alors que la population âgée augmente dans le monde, faciliter le vieillissement sain et la longévité est une préoccupation de santé publique de plus en plus cruciale pour la science, la société et le domaine des soins médicaux. Le processus de vieillissement a été proposé comme étant contrôlé par des mécanismes complexes, entraînés par une large interaction de facteurs génétiques et environnementaux. En raison des dommages progressifs aux niveaux cellulaire et tissulaire, l'âge est un facteur de risque et fortement corrélé à la susceptibilité aux maladies chroniques telles que le cancer ainsi qu'aux maladies cardiovasculaires et neurodégénératives (Kenyon, 2005). Le vieillissement réduit également l'activité synaptique, la synthèse de nouvelles protéines et la fonction cognitive. Ces changements fonctionnels contribuent aux troubles de la mémoire liés à l'âge (IAM) (Burke et Barnes, 2010 ; Schimanski et Barnes, 2010). Par conséquent, le développement de médicaments pour retarder les pathologies liées à l'âge et le vieillissement cognitif pourrait être bénéfique pour la qualité de la vie humaine. Dans cette étude, nous avons utilisé Drosophila melanogaster, qui est un organisme idéal pour les études de vieillissement in vivo en raison de sa courte durée de vie, pour évaluer l'efficacité des médicaments et explorer les mécanismes moléculaires sous-jacents à l'amélioration du vieillissement et de l'IAM.

Herbecistanche, également connue sous son nom chinois Rou CongRong, est une plante parasite principalement distribuée dans les déserts du nord-ouest de la Chine. Deux espèces de Cistanche, Cistanche deserticolaY. C. Ma etCistanchetubuleux(Schrenk) Wight sont inclus dans la pharmacopée chinoise (édition 2005) pour leurs ingrédients chimiques similaires et leurs activités pharmacologiques. Leur extrait de tige est largement utilisé depuis des milliers d'années comme remède tonique, principalement pour traiter divers symptômes, notamment une fonction rénale déficiente, l'impuissance, l'infertilité et pour faciliter la catharsis, comme décrit dans les anciens livres médicaux chinois. De nombreux constituants chimiques, y compris les huiles essentielles, les glycosides phényléthanoïdes (PhG), les iridoïdes, les lignanes et les saccharides, ont été isolés deCistancheespèces, et deux composants majeurs de la PhG, l'actéoside et l'échinacoside sont généralement sélectionnés comme marqueurs pour l'évaluation de la qualité de Herba cistanche en raison de leurs actions pharmacologiques importantes (Wang et al., 2012).

Cistanche tubulosa(CT) les extraits possèdent diverses fonctions biologiques qui incluent la modulation de l'activité immunitaire, l'amélioration de la fonction sexuelle, la promotion de la croissance des cheveux et d'autres avantages sur l'antioxydation, l'hépatoprotection, l'activité antiostéoporotique et antitumorale (Li et al., 2016; Seok et al., 2015 ;Wang et al., 2012). De plus, une étude in vitro a révélé que Herbacistanchel'extrait peut protéger les neurones de type dopamine des dommages oxydatifs induits par H2O2- et augmenter considérablement les niveaux de facteur de croissance nerveuse et de facteur neurotrophique dérivé du cerveau (Lin et al., 2013). L'échinacoside a empêché la mort des neurones dopaminergiques dans le modèle murin lésé par MPTP de la maladie de Parkinson (Zhao et al., 2010). De plus, CT(Cistanche Tubulosa)L'extrait a amélioré le dysfonctionnement cognitif en diminuant le dépôt d'amyloïde et en augmentant les niveaux d'acétylcholine et de dopamine dans un modèle de rat de la maladie d'Alzheimer (MA) (Wu et al., 2014). Bien que l'effet thérapeutique de Herbacistancheest encore nécessaire pour confirmer un essai clinique de petite taille et non contrôlé par placebo sur la tomodensitométrie(Cistanche Tubulosa)des extraits de glycosides ont montré que le médicament a le potentiel de traiter les patients atteints de MA légère à modérée et qu'il présente des effets indésirables relativement légers, même après une administration à long terme (Guo et al., 2013). Ces données suggèrent que les extraits de glycosides dans Herbacistancheont des effets neuroprotecteurs et anti-démence. Malgré divers avantages du CT(Cistanche Tubulosa), ses mécanismes moléculaires et ses effets sur le retardement du vieillissement et l'amélioration de l'IAM n'ont pas été élucidés. Dans cette étude, les effets du CT(Cistanche Tubulosa)sur une prolongation significative de la durée de vie, l'amélioration de la résistance au stress environnemental et la suppression du dysfonctionnement cognitif lié à l'âge ont été examinés pour déterminer l'éventuelle utilité clinique de la tomodensitométrie(Cistanche Tubulosa)en ralentissant le processus de vieillissement.

Matériel et méthode

Phytothérapie

L'identification de l'origine deCistanche tubulosa(Schrenk) Wight (Orobanchaceae) (CT) a été vérifié dans le Ko Da PharmaceuticalCo. Ltd. (Taoyuan, Taïwan), où des spécimens de référence (10 603 205) ont été conservés et où la phytothérapie concentrée CT est fabriquée. En bref, la tige charnue séchée de CT a été extraite dans de l'eau bouillie 12- fois pendant 1 h, suivie d'une filtration. Les filtrats ont été recueillis et soumis à une concentration sous vide et sous pression réduite pendant 1 h pour obtenir des extraits. Les extraits de CT ont été mélangés avec de l'amidon à un rapport de 1:1 (p/p) et soumis à une granulation par pulvérisation pour obtenir la poudre de CT.

Entretien du stock de mouches et mesure de la durée de vie

La lignée de mouches de type sauvage utilisée dans cette étude était du CantonS, obtenue auprès du Bloomington Drosophila Stock Center. Les mouches ont été élevées et maintenues dans un milieu standard de semoule de maïs à 25 degrés dans une humidité relative de 50 à 60 % sous un cycle 12- h lumière-obscurité. Les mouches adultes émergentes ont été collectées dans les 24 h et séparées par sexe. Dès le début de l'âge adulte, les mouches ont été complétées par CT. TDM(Cistanche Tubulosa)la poudre a été dissoute dans de l'eau et ajoutée au milieu de semoule de maïs à des concentrations de 5,4, 10,8 et 21,6 mg/ml, qui étaient proportionnelles à la dose quotidienne efficace pour l'administration orale humaine. Dans une analyse de durée de vie, vingt à trente mouches ont été élevées dans un flacon de nourriture avec ou sans CT(Cistanche Tubulosa); au moins 250 mouches ont été conduites pour chaque traitement. Les flacons de nourriture étaient remplacés tous les 3 à 4 jours et les mouches mortes étaient comptées à ce moment-là.

Essais de résistance au stress

Les mouches adultes ont été collectées, puis prétraitées avec un régime témoin sans CT(Cistanche Tubulosa)et des régimes expérimentaux complétés par 5,4, 10,8 et 21,6 mg/ml de CT pendant 20 jours à 25 degrés. Pour l'analyse de famine, les mouches ont été conservées dans des flacons avec des papiers humides uniquement et ont évalué leur endurance contre le stress oxydatif induit par la famine. Pour les tests de stress oxydatif, les mouches ont été transférées dans des flacons sans nourriture contenant un papier filtre avec du peroxyde d'hydrogène (H2O2) (Sigma Aldrich) dans une solution de glucose à 5 % pour évaluer la résistance des mouches contre le radical hydroxyle induit par H2O 2- (OH −) le stress. De même, les mouches ont été transférées dans des flacons contenant un papier filtre saturé de paraquat 10 mM (Sigma-Aldrich), qui génère des anions superoxydes (O2 -) qui causent des dommages oxydatifs aux animaux. Les mouches ont été évaluées pour la mortalité au moins trois fois par jour jusqu'à ce qu'elles soient toutes mortes. Au moins 250 mouches par traitement ont été réalisées. Pour l'escalade, par exemple, les mouches exposées au paraquat pendant 0 et 16 h ont été placées dans un flacon en plastique et tapotées doucement au fond. Le nombre de mouches au sommet du flacon a été compté après 18 secondes d'escalade.

Évaluation de la fécondité

Les mâles et les femelles vierges ont reçu 5,4 et 10,8 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa)pendant 20 jours ont servi de groupes expérimentaux. Dix femelles expérimentales ont été accouplées avec un nombre égal de mâles vierges, âgés de 9- jour et n'ayant pas subi de tomodensitométrie. De même, les mâles expérimentaux ont été accouplés avec des femelles vierges dans le même état. Les mouches femelles accouplées ont ensuite été transférées dans un nouveau flacon pour la ponte pendant 24 h, et le nombre total d'œufs pondus dans les flacons a été compté manuellement. Un indice de fécondité a été calculé comme la production quotidienne moyenne d'œufs par femelle. Au moins cinq flacons par traitement ont été effectués, et le nombre total de mouches n=50–80.

Apprentissage associatif olfactif et mémoire

Les mouches ont été collectées après éclosion et prétraitées avec 5,4, 10,8 et 21,6 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa)ont servi de groupes expérimentaux et les mouches témoins n'avaient pas reçu de CT(Cistanche Tubulosa)pendant 5 et 20 jours à 25 degrés. Un seul essai d'entraînement a été réalisé selon une étude précédente (Dubnau et al., 2001). En bref, environ 100 mouches ont été exposées séquentiellement à deux odeurs, soit 3-octanol (OCT, Sigma-Aldrich) ou 4-méthyl cyclohexanol (MCH, Sigma-Aldrich). Les mouches exposées à la première odeur (stimulus conditionné, CS plus) ont été jumelées à des décharges électriques de 80 V, puis ont reçu une deuxième odeur (CS-) sans décharge. La capacité d'apprentissage a été déterminée immédiatement après l'entraînement et les capacités de 3- et {{ 12}}h mémoire a effectué les tests après la procédure d'entraînement pendant 3 et 24 h, respectivement. Pour effectuer le test, les mouches entraînées ont été piégées dans le point de choix d'un labyrinthe en T dans lequel elles ont été exposées simultanément à l'OCT et au MCH. Un indice de performance (IP) a été calculé pour représenter l'évitement des odeurs conditionnées. Un PI de zéro indiquait une distribution de 50:50 et un aPI de 100 montrait une distribution de 0:100 loin de l'odeur CS plus.

Mesures des niveaux de transcription par PCR quantitative en temps réel (qPCR)

Les mouches ont été collectées après éclosion et prétraitées avec 5,4 et 10,8 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa)pendant 20 jours à 25 degrés ont servi de groupes expérimentaux, et les mouches témoins n'avaient pas reçu de CT. L'ARN total a été extrait à l'aide d'un kit RNeasy Mini (Qiagen) et l'ADNc a été synthétisé à partir de l'ARN total par une réaction de transcription inverse en utilisant une transcription inverse d'ADNc à haute capacité (Thermo Fisher Scientific). Les niveaux de transcrit des gènes cibles ont été quantifiés par réaction en chaîne par polymérase quantitative en temps réel (Applied Biosystems ViiATM 7 Real-Time PCR System) en utilisant FastStart SYBR Green Master (Roche) conformément aux instructions du fabricant. Les abondances relatives de transcrits ont été normalisées en utilisant la méthode de seuil de cycle comparatif avec un gène de ménage, RpLP0, comme étalon interne. Les différences d'expression relative dans les gènes cibles des groupes expérimentaux ont été normalisées à celles d'un groupe témoin et présentées comme un changement de pli. Les amorces pour les gènes cibles sont répertoriées dans le tableau supplémentaire 1.

Construction et analyse du réseau

Pour analyser l'interprétation fonctionnelle et les processus biologiques médiés par les gènes exprimés de manière différentielle que nous avons identifiés, la base de données pour l'annotation, la visualisation et la découverte intégrée (DAVID) a été utilisée pour annoter et analyser l'enrichissement de la voie de l'encyclopédie des gènes et du génome de Kyoto (KEGG) et des gènes. Ontologie de ces gènes (Jiao et al., 2012). Pour analyser les interactions directes et indirectes des gènes exprimés de manière différentielle, la liste des gènes a également été téléchargée dans l'outil de recherche pour la récupération des gènes/protéines en interaction (STRING) afin de récupérer les informations d'interaction et de générer des réseaux d'interaction protéique (Franceschini et al., 2013).

analyses statistiques

Toutes les expériences ont été menées avec au moins trois répétitions indépendantes et des analyses statistiques ont été effectuées avec le logiciel SigmaStat v3.5 (Systat Software, Inc., IL). Les données sur l'extension de la durée de vie et les défis liés au stress oxydatif ont été réalisées avec un nombre total de mouches allant de 250 à 350, et le test du log-rank a été évalué pour différentes analyses. Les comparaisons de groupe pour l'évaluation de la fécondité et le test cognitif ont été évaluées par une analyse de variance unidirectionnelle (ANOVA), suivie du test post-hoc de Dunnett. D'autres comparaisons expérimentales ont été effectuées en effectuant un test t de Student par rapport au groupe témoin. Les données sont représentées sous forme de moyenne ± SEM, et une valeur de p < 0,05="" a="" été="" considérée="" comme="">

Résultats

La supplémentation en CT (Cistanche Tubulosa) augmente la durée de vie des mouches

Pour examiner si CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation peut prolonger la durée de vie des mouches, les mouches ont été complétées avec 5,4, 10,8 et 21,6 mg/ml de CT immédiatement après l'éclosion à 25 degrés tout au long des procédures expérimentales. Nos données ont indiqué que CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation peut prolonger la durée de vie des mouches mâles et femelles. Comme le montre la Fig. 1A, la durée de vie des mouches mâles a été prolongée par toutes les doses de CT(Cistanche Tubulosa). La durée de vie moyenne des groupes supplémentés avec 5,4, 10,8 et 21,6 mg/ml de CT a augmenté de manière significative de 18,9 %, 10,3 % et 9,9 %, respectivement. TDM(Cistanche Tubulosa)a également augmenté de manière significative la durée de vie maximale de tous les groupes CT par rapport au groupe témoin de 88 à 102, 98 et 102 jours après traitement avec 5,4, 10,8 et 21,6 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa), respectivement. Chez les femmes, CT(Cistanche Tubulosa)a significativement augmenté la durée de vie moyenne des groupes CT par rapport au groupe témoin (Fig. 1B). La durée de vie moyenne a augmenté jusqu'à 18,8 % avec 5,4 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa)et 5,5 % et 6,7 % avec 10,8 et 21,6 mg/ml de CT, respectivement. Nous avons également observé que la durée de vie maximale était significativement prolongée de 91 jours (témoins) à 109, 98 et 102 jours après un traitement avec 5,4, 10,8 et 21,6 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa), respectivement; l'ampleur maximale de l'augmentation de la durée de vie maximale était de 19,8 % à 5,4 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa). Nos résultats suggèrent que CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation alimentaire prolonge considérablement la durée de vie des mouches mâles et femelles. La curcumine (10 μM) a été utilisée comme contrôle positif et efficace pour prolonger la durée de vie, comme le montre la Fig. 1 supplémentaire.

La supplémentation en CT augmente la résistance à la famine et au stress oxydatif

L'allongement de la durée de vie est souvent associé à une résistance accrue au stress oxydatif au cours du processus de vieillissement. Nous avons évalué si CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation augmente la résistance au stress oxydatif. Les mouches mâles et femelles ont été prétraitées avec différentes doses de CT(Cistanche Tubulosa)pendant 20 jours et évalués pour leur survie après famine (Fig. 2A). Le temps de survie moyen et la durée de vie maximale des deux sexes, comparés à ceux du groupe témoin, ont montré des augmentations significatives dans les groupes CT 5,4 et 10,8 mg/ml mais pas dans les21 0,6 mg/ml CT(Cistanche Tubulosa)groupe. Les mouches prétraitées ont également été évaluées pour leur survie après des provocations avec H2O2 et paraquat, qui produisent des espèces réactives de l'oxygène (ROS) pour déclencher la sénescence cellulaire et la mort cellulaire. Nous avons trouvé que CT(Cistanche Tubulosa)a protégé les mouches mâles et femelles contre la toxicité du H2O2 et a prolongé leur durée de vie moyenne et maximale (Fig. 2B, p <0.01 et 0,001, à 5,4 et 10,8 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa), respectivement). Une tendance similaire montrant une résistance accrue à la provocation au paraquat a également été observée. Mouches mâles nourries avec toutes les doses de CT, et femelles, en particulier celles supplémentées avec 5,4 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa) (Cistanche Tubulosa), a survécu plus longtemps que les témoins (Fig. 3A, p < 0.001).="" en="" ce="" qui="" concerne="" la="" capacité="" d'escalade,="" les="" mouches="" mâles="" et="" femelles="" ont="" administré="" 10,8 mg/ml="" de="">(Cistanche Tubulosa)présentait un dysfonctionnement locomoteur atténué induit par le paraquat 16 h après le paraquatchallenge (Fig. 3B, tous p <0.05). ces="" résultats="" révèlent="" que="" la="" supplémentation="" en="" ct="" améliore="" la="" résistance="" à="" certains="" stress="" oxydatifs,="" suggérant="" que="" le="">(Cistanche Tubulosa)-l'allongement de la durée de vie induit est associé à une défense antioxydante accrue.

Effets du CT (Cistanche Tubulosa) sur la capacité de reproduction

Parce que la théorie du vieillissement indique que le processus de vieillissement affecte négativement la reproduction, nous avons examiné si CT(Cistanche Tubulosa)la capacité de reproduction affectée en analysant la capacité de ponte des mouches adultes. Les mouches adultes ont été collectées après éclosion, séparées par sexe, et ont reçu 5,4 et 10,8 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa)pendant 20 jours. Mouches vierges mâles ou femelles administrées CT(Cistanche Tubulosa)ont été accouplés avec 9-mouches d'un jour sans CT(Cistanche Tubulosa). Nous avons observé des augmentations dose-dépendantes du nombre quotidien d'œufs pondus par femelle, à savoir 30,3 % et 57,2 % de mouches âgées traitées avec 5,4 et 10,8 mg/ml de CT.(Cistanche Tubulosa), respectivement, par rapport aux témoins (Fig. 4, p < 0.05).="" ces="" données="" suggèrent="" que="">(Cistanche Tubulosa)la supplémentation pourrait faciliter la capacité de reproduction chez les femmes âgées, mais probablement pas chez les hommes âgés.

La supplémentation en CT (Cistanche Tubulosa) améliore les capacités cognitives

Nous avons déterminé si CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation a des effets bénéfiques sur les capacités d'apprentissage et de mémoire, un seul cycle d'entraînement olfactif associatif a été réalisé. Nous évaluons les performances d'apprentissage ainsi que la mémoire 3- et 24-h, qui a été considérée comme la mémoire à moyen terme et la mémoire à long terme, respectivement. Tout d'abord, les mouches ont été supplémentées avec diverses doses de CT(Cistanche Tubulosa)pendant 5 jours. La capacité d'apprentissage était similaire dans les groupes CT et témoin (Fig. 5A). Concernant la mémoire 3-h, le CT de 10,8 mg/ml(Cistanche Tubulosa)groupe avait tendance à avoir un indice de performance (PI) plus élevé que les témoins (Fig. 5B, 51,5 ± 3,2 contre 42,6 ± 2,1), bien qu'il n'y ait pas de différence significative. De plus, 5,4 et 10,8 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa)a amélioré de manière significative la mémoire {{0}}h des mouches par rapport aux témoins (Fig. 5C, PI=41.6 ± 3,6 et 45,9 ± 3.0 contre 29,6 ± 2,9, respectivement , p < 0.05="" et="" 0.01).="" ces="" résultats="" indiquent="" que="" la="" supplémentation="" en="" ct="" améliore="" la="" formation="" de="" la="" mémoire="" chez="" les="" jeunes="" mouches.="" deuxièmement,="" tandis="" que="">(Cistanche Tubulosa)la supplémentation a augmenté la longévité et la résistance oxydative des mouches, nous avons en outre déterminé si la supplémentation pouvait également améliorer le comportement cognitif des mouches âgées. Les mouches ont reçu de la nourriture standard avec ou sans 5,4, 10,8 et 21,6 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa)pendant 20 jours pour imiter le vieillissement; les mouches supplémentées avec ces doses de CT(Cistanche Tubulosa)avaient des IP d'apprentissage significativement plus élevés (67,6 ± 1,9, 72,5 ± 0,5 et 75,2 ± 1,3, respectivement) que les témoins (58,0 ± 2,0 ; Fig. 5D , p < 0.001), suggérant que CT(Cistanche Tubulosa)a un effet bénéfique sur le retardement du déclin de l'apprentissage lié à l'âge. Des résultats similaires ont également révélé que le CT de 5,4 mg/ml(Cistanche Tubulosa)le groupe avait une rétention de mémoire plus efficace en {{0}}h (Fig. 5E, 47,5 ± 1,9 par rapport au contrôle37.{{10}} ± 2,9, p < 0,05)="" et="" 24-="" tests="" de="" mémoire="" h="" (fig.="" 5f,="" 31,8="" ±="" 3,8="" versus="" témoin="" 19,3="" ±="" 2,4,="" p="">< 0,01).="" ces="" résultats="" indiquent="" que="">(Cistanche Tubulosa)la supplémentation améliore non seulement la formation de la mémoire chez les jeunes mouches, mais retarde également les troubles du comportement cognitif et maintient une capacité d'apprentissage et de mémoire plus efficace avec l'âge.

Voies moléculaires liées à la promotion de la longévité et à l'amélioration cognitive de la supplémentation en CT

TDM(Cistanche Tubulosa)la supplémentation supprime à la fois l'IAM et prolonge la durée de vie. Par conséquent, nous avons pensé que les gènes liés à l'IAM et à la longévité pourraient être déterminés en évaluant l'expression différentielle entre les groupes témoins et 5,4 et 10,8 mg/ml CT par qPCR. Les modifications de l'expression génique des mouches traitées par CT ont été comparées à celles du groupe témoin, comme indiqué sur la figure 6A. L'expression régulée à la hausse de plusieurs gènes cibles, dont Sirt6, Sir2, Sod, p38b et Sirt2, pourrait être impliquée dans le processus de vieillissement. Les niveaux de transcription de S6k, raptor, Psn, Rpd3 et N ont également augmenté, suggérant que CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation modifie la transduction du signal des voies TOR et Notch. De plus, la supplémentation en CT a affecté de manière significative l'expression de l'ARNm de Nmdar1, Nmdar2 et SkpA. Pour mettre en évidence les interactions protéiques pertinentes pour CT qui prolongent la durée de vie et améliorent l'apprentissage et la mémoire, un réseau d'interaction protéique basé sur la littérature de gènes criblés par qPCR a été créé (Fig. 6B). Chaque nœud représente une protéine, tandis que chaque bord dénote une interaction basée sur la littérature. Les nœuds sont regroupés selon la voie KEGG et le processus biologique d'ontologie des gènes (GOBP). Comme le montre la figure 6B, l'interaction ligand-récepteur neuroactif du GOBP, qui affecte l'apprentissage et la mémoire, et un autre GOBP du vieillissement, qui est corrélé à la durée de vie, sont tous deux connectés à la voie de signalisation Notch. De plus, le GOBP du vieillissement est influencé par la voie de signalisation mTOR. L'importance de la surexpression génique induite par CT sur ces GOBP et voies est décrite dans la section Discussion.

Fig. 6. Analyse de réseau de gènes différentiellement exprimés. Mouches prétraitées avec 5,4 et 10,8 mg/ml de CT(Cistanche Tubulosa)et des régimes de contrôle à 25 degrés pendant 20 jours ont été collectés pour quantifier l'expression différentielle des gènes. (A) Les niveaux de transcrit relatifs des gènes cibles aux contrôles ont été quantifiés par qPCR. n=4 pour chaque groupe. (B) Gènes régulés positivement impliqués dans la transduction du signal cellulaire et leur réseau d'interaction. Les nœuds représentent les gènes. Les gènes avec surexpression sont entourés en vert. Les bords représentent les interactions entre les produits géniques. Les types d'interaction sont indiqués par différentes couleurs dans la figure. (Pour l'interprétation des références à la couleur dans la légende de cette figure, le lecteur est renvoyé à la version Web de cet article.)

Discussion

Un déséquilibre entre la génération et l'élimination des radicaux libres par les systèmes de défense antioxydante endogène peut provoquer des dommages oxydatifs aux tissus avec l'âge ; ainsi, les radicaux libres sont supposés jouer un rôle critique dans la sénescence (Dato et al., 2013). Ici, nous avons montré que CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation chez les mouches prolonge la durée de vie et entraîne une tolérance élevée aux dommages oxydatifs causés par le H2O2 et le paraquat chez les deux sexes. Les études, corrélées au CT(Cistanche Tubulosa)etantivieillissement, sont moins explorés, mais des extraits de C. deserticola, peuvent prolonger la durée de vie des souris sujettes à la sénescence accélérée de la souris 8 (SAM-P8) (Zhang et al., 2014) et l'échinacoside, l'un des principaux composés qui existent en CT , a des effets bénéfiques sur l'allongement de la durée de vie et la tolérance au stress chez C. elegans (Wang et al., 2015).

Des études animales récentes ont démontré que l'échinacoside a des effets protecteurs contre la toxicité testiculaire induite par le bisphénol A et améliore la biosynthèse de la testostérone par l'induction d'enzymes testiculaires stéroïdogènes, notamment le CYP11A1, le 3 -HSD et le CYP17A1 (Jiang et al., 2016). TDM(Cistanche Tubulosa)l'extrait d'éthanol favorise également la viabilité et la qualité du sperme chez le rat (Wang et al., 2016). Bien que la corrélation entre CT(Cistanche Tubulosa)et les œstrogènes doivent encore être explorés, une étude a rapporté que l'échinacoside augmentait significativement l'expression des récepteurs des œstrogènes, comme dans le groupe traité à l'œstradiol chez les rats ovariectomisés (Li et al., 2013). Étant donné que la capacité de reproduction est négativement corrélée à l'âge (Kenyon, 2005), nous avons examiné si la CT présentait des avantages chez les mouches âgées. Aptitude reproductive impactée par CT(Cistanche Tubulosa)n'a été observé que chez les femelles, ce qui suggère que les mouches femelles pourraient être plus sensibles au CT(Cistanche Tubulosa)supplémentation. Ces résultats révèlent que la tomodensitométrie pourrait avoir un effet de type hormone sexuelle et retarder la sénescence reproductive, ce qui est compatible avec l'utilisation clinique de la tomodensitométrie.(Cistanche Tubulosa)pour le traitement de la dysfonction sexuelle chez l'homme.

L'actéoside peut élucider les effets protecteurs pour diminuer l'apoptose des neurones et la perte de mémoire dans un modèle de souris sénescente induite par une combinaison de D-galactose et d'AlCl3, suggérant que la CT pourrait avoir le potentiel d'avoir des propriétés neuroprotectrices et d'amélioration de la mémoire (Gao et al., 2015 ; Peng et al., 2015). Nos données indiquent que la formation de la mémoire s'est améliorée chez les jeunes mouches supplémentées en CT. Par conséquent, nous avons évalué si CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation est bénéfique pour la rétention de la mémoire lors du vieillissement, car les fonctions cognitives sont connues pour décliner avec le vieillissement normal. Nos résultats ont révélé que plusieurs types d'AMI, y compris l'apprentissage, 3- et 24-hmemory, peuvent être améliorés par CT(Cistanche Tubulosa)supplémentation pendant 20 jours. Selon les résultats susmentionnés, CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation peut avoir des effets bénéfiques sur la longévité et l'amélioration de la formation de la mémoire ainsi que retarder suffisamment l'IAM.

L'utilisation de modèles animaux facilite l'identification des mécanismes potentiels et la dépendance au chemin de CT(Cistanche Tubulosa)pour ralentir le vieillissement cérébral et retarder l'IAM au niveau cellulaire. Nous nous sommes concentrés sur les mécanismes moléculaires sous-jacents au vieillissement, à la transmission neuronale et au stress oxydatif et avons estimé que les gènes liés à l'IAM et à la longévité pourraient être identifiés en examinant l'expression différentielle entre les groupes témoins et CT par qPCR. La voie de signalisation Notch est hautement conservée parmi les espèces, de la drosophile à l'homme ; il s'exprime dans le système nerveux central adulte pour la plasticité neurale et régule la différenciation neurale avec son inhibition pendant le développement (Presente et al., 2001). Les souris porteuses d'une mutation hétérozygote de Notch sont déficientes en apprentissage spatial et en mémoire (Costa et al., 2003). La préséniline (Psn) est nécessaire pour activer le clivage de Notch dans le domaine intracellulaire de Notch et l'inactivation de Psn provoque une altération de la plasticité synaptique et de la formation de la mémoire (Saura et al., 2004). Nos données ont révélé une régulation à la hausse dose-dépendante de Notch et Psn en CT(Cistanche Tubulosa)mouches supplémentées, avec un niveau d'expression inchangé de l'engourdissement, ce qui implique la voie de signalisation Notch comme un puissant mécanisme d'amélioration de la mémoire par la supplémentation CT. En plus de la signalisation Notch, le récepteur N-méthyl-D-aspartate (NMDAR), le canal ionique piloté par le glutamate et la D-sérine dans les neurones, contrôle la plasticité synaptique et la fonction de mémoire (Furukawa et al., 2005). Le génome de la drosophile contient deux Les sous-unités NMDAR, Nmdar1 et Nmdar2, et les deux sont cruciales dans la fonction de mémoire. L'inactivation de Nmdar1 chez la drosophile altère l'apprentissage et la mémoire (Xia et al., 2005), tandis que la surexpression de Nmdar2 chez la souris améliore l'apprentissage et la mémoire (Tang et al., 2001). Nos données ont montré une augmentation dose-dépendante de la régulation à la hausse de Nmdar1 et Nmdar2 chez les mouches supplémentées en CT, suggérant un autre mécanisme potentiel d'amélioration de la mémoire par CT(Cistanche Tubulosa)supplémentation.

La classe O de la voie du facteur de transcription de la boîte à fourche (FoxO) est conservée parmi les espèces et critique dans le métabolisme, la tolérance au stress et l'allongement de la durée de vie (Lehtinen et al., 2006). Les modifications post-traductionnelles, y compris la phosphorylation, l'acétylation et l'ubiquitylation, régulent l'activité des FoxOs (van der Horst et Burgering, 2007). Le régulateur d'information silencieux 2 (Sir2; l'homologue chez les mammifères est connu sous le nom de SIRT1) régule l'activité de FoxO par la désacétylation et affecte la durée de vie des animaux liée à la voie du facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF) (Lemieux et al., 2005). Sirt6 déphosphoryle FoxO pour provoquer une prolongation de la durée de vie chez les souris mâles (Kanfi et al., 2012). Nos données ont révélé une régulation à la hausse de Sir2 et Sirt6 chez les mouches complétées par CT, ce qui implique que la régulation de FoxO par Shirts peut être un mécanisme puissant de l'extension de la durée de vie par CT(Cistanche Tubulosa)supplémentation. Les radicaux libres produits au cours des processus métaboliques endommagent l'ADN et les protéines, entraînant ainsi une durée de vie raccourcie. Sir2 est également un gène de réponse au stress oxydatif (Whitaker et al., 2013), et la superoxyde dismutase (SOD) surexprimée, qui convertit O2− en H2O2 et enfin en H2O en utilisant la catalase et la glutathion peroxydase, a été rapportée pour prolonger la durée de vie des mouches ( Le Bourg, 2001). Nos données ont révélé une régulation positive de Sod et Sir2 dose-dépendante chez les mouches supplémentées en CT, suggérant que les voies antioxydantes pourraient être un mécanisme puissant de l'extension de la durée de vie par CT(Cistanche Tubulosa)supplémentation.

Une autre voie clé du vieillissement est régulée par les complexes mTOR mTORC1 et mTORC2, qui favorisent tous deux le vieillissement de l'organisme de manière évolutive conservatrice. Les signaux du récepteur de l'insuline activent mTORC1 via la voie phosphoinositide3-kinase–Akt pour favoriser la synthèse des protéines et l'inflammation et pour inhiber l'autophagie et la glycolyse en utilisant des protéines distinctes en aval (Johnson et al., 2013). La synthèse des protéines est activée par la protéine ribosomale S6 kinase (S6K), qui forme une boucle de rétroaction négative pour inhiber la signalisation des récepteurs de l'insuline (Hands et al., 2009). Une cible inhibitrice de mTORC1 est la Drosophila protein similar (sima), dont l'homologue chez les mammifères est connu sous le nom de facteur 1 alpha inductible par l'hypoxie (HIF1). HIF1 joue un rôle protecteur contre les dommages liés à l'âge des vaisseaux sanguins et des motoneurones (Oosthuyse et al., 2001 ; Rivard et al., 2000). Nos données ont révélé un niveau d'expression inchangé des sous-unités du complexe mTOR, y compris Tor, rictor et raptor, tandis que CT(Cistanche Tubulosa)la supplémentation a régulé positivement S6K et sima de manière dose-dépendante, ce qui implique un rôle protecteur de CT(Cistanche Tubulosa)contre l'activité mTOR.

conclusion

Malgré l'identification de certaines voies impliquées, la longévité et l'intelligence élevée apportées par la tomodensitométrie(Cistanche Tubulosa)l'intervention peut être un trait polygénique affecté par l'interaction de plusieurs gènes, et d'autres facteurs génétiques que nous n'avons pas élucidés peuvent également moduler le processus de vieillissement. Pour les personnes âgées, le maintien d'une forme physique et de capacités cognitives souhaitables afin de retarder ou de prévenir la démence et les maladies chroniques devrait être un acquis crucial des études sur le vieillissement. Parce que CT(Cistanche Tubulosa), connu sous le nom de "ginseng du désert", a un effet curatif marqué sur le renforcement du yang du rein, qui nourrit tous les organes et reconstitue l'essence vitale de la médecine traditionnelle chinoise, nous pensons que notre étude fournit des preuves à l'appui du traitement clinique de CT(Cistanche Tubulosa)et pourrait fournir des informations précieuses pour développer de nouveaux médicaments ou additifs alimentaires non seulement pour retarder le vieillissement et les maladies liées à l'âge, mais aussi pour améliorer la qualité de la vie humaine.

Conflit d'intérêt

Les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts.

Remerciements

Ce travail a été soutenu par l'Université médicale de Chine (CMU103-S-25) ; Hôpital universitaire médical de Chine (DMR-101-065, DMR-103-099) ; le ministère des Sciences et de la Technologie de Taïwan (NSC 102-2632-B-039-001-MY3, MOST 104-2632-B-039-002), et en partie par le ministère taïwanais de la Santé et du Bien-être des essais cliniques et du centre de recherche d'excellence (MOHW105-TDU-B-212-133019).

Matériel supplémentaire

Des informations supplémentaires associées à cet article sont disponibles, dans la version en ligne, à l'adresse doi:10.1016/j.phymed.2017.01.006.

Extrait de : "Voies moléculaires liées à la promotion de la longévité et à l'amélioration cognitive desCistanche tubulosachez la drosophile' parWei-Yong Lin et al

--WYOMING. Lin et al. / Phytomédecine 26 (2017) 37–44

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