Studi Perbandingan Sifat Dan Mekanisme Anti Penuaan: Resveratrol Dan Pembatasan Kalori

ABSTRAK

Resveratrol dan pembatasan kalori (CR) adalah pilihan terapi yang ampuh untukanti penuaan. Di sini, efek komparatif mereka padagen terkait umur panjangregulator informasi pembungkaman (SIRT1) dievaluasi secara in vitro dan in vivo. Sel IMR-90 yang diberi perlakuan dengan 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) diterapkan untuk membentuk model penuaan seluler, dan tikus yang diberi perlakuan dengan D-galaktosa (D-gal) digunakan sebagaimodel hewan tua. Resveratrol dan CR dipamerkan serupaaktivitas anti-penuaan, dibuktikan denganmenghambat penuaan dan apoptosis dan memulihkan gangguan kognitif dan kerusakan oksidatif. Apalagi mereka bisamengatur telomerase(TE) kegiatan,meningkatkan ekspresi SIRT1, forkhead box 3a (Foxo3a), pengatur aktif SIRT1 (AROS) dan Hu antigen R (HuR ), tetapi menurunkan p53 dan dihapus pada level kanker payudara 1 (DBC1). Namun, 10 μM resveratrol in vitro dan kelompok dosis tinggi in vivo menunjukkanaktivitas anti-penuaan dan merangsang tingkat SIRT1 yang relatif lebih kuat daripada CR. Kesimpulannya, resveratrol dan CR menunjukkan hal serupaaktivitas anti-penuaanpada pensinyalan SIRT1,melibatkan potensi resveratrol sebagai tiruan CR.

Klik Disini Untuk Mengetahui Pengobatan Herbal Cistanche Untuk Anti Aging

PERKENALAN

Perbaikan dalam perawatan kesehatan telah membantu meningkatkan harapan hidup manusia dalam beberapa dekade terakhir, dan populasi lansia meningkat secara signifikan. Sayangnya, ini masih berarti peningkatan periode kesehatan yang buruk atau kecacatan. Saat ini, berbagai penyakit terkait penuaan muncul sebagai ancaman kesehatan terbesar di sebagian besar negara maju. Meskipun belum memungkinkan untuk memodifikasi latar belakang genetik kita, berbagai strategi anti-penuaan saat ini muncul sebagai gaya hidup sehat dan intervensi terapeutik, yang bertujuan untuk mengurangi timbulnya faktor risiko kesehatan yang buruk [1].

CR, penurunan asupan kalori tanpa malnutrisi, adalah salah satu intervensi paling kuat yang meningkatkan umur organisme model dari ragi hingga primata [2]. Itu bisa melindungi terhadap kerusakan fungsi biologis, mengurangi kejadian dan menunda timbulnya berbagai penyakit yang berkaitan dengan usia. Mekanisme CR memperpanjang umur melibatkan retardasi pertumbuhan, pengurangan lemak tubuh, menunda perubahan neuroendokrin atau imunologi, peningkatan kapasitas perbaikan DNA, perubahan ekspresi gen, peningkatan apoptosis, penurunan suhu tubuh dan penurunan tingkat metabolisme, dan perbaikan oksidatif. stres [3]. Efek anti-penuaan CR telah sangat terkait dengan peningkatan level dan aktivasi anggota keluarga sirtuin, dan juga terkait dengan jalur pensinyalan molekuler lainnya, termasuk koaktivator reseptor G yang diaktifkan proliferator peroksisom - 1 (PGC{{ 6}} ), adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK), insulin/insulin growth factor-1, dan target rapamycin [1, 4]. Namun, kebanyakan orang tidak akan mematuhi program diet ketat tersebut, terutama dalam jangka panjang. Oleh karena itu, penelitian terbaru semakin ditujukan untuk menentukan kelayakan dan kemanjuran molekul/perawatan CR mimetik CR alami dan/atau farmakologis tanpa mengurangi konsumsi makanan [5].

Resveratrol adalah polifenol tanaman yang biasa ditemukan di berbagai tanaman, termasuk kulit buah anggur, buah beri, dan kacang tanah. Menariknya, penggabungan resveratrol ke dalam suplemen makanan atau makanan dapat menjadi pilihan terapi yang kuat untuk anti-penuaan, dan beberapa laporan menunjukkan bahwa pengobatan resveratrol menghasilkan efek menguntungkan yang mirip dengan CR [6], melibatkan potensi resveratrol sebagai mimetik CR. [4]. Baru-baru ini, telah dibuktikan bahwa resveratrol memperpanjang umur melalui peningkatan aktivitas SIRT1 secara signifikan, menghasilkan peningkatan afinitas SIRT1 untuk NAD plus dan substrat asetat [7, 8], yang juga bertanggung jawab atas umur panjang yang disebabkan oleh CR. Meskipun resveratrol dan CR telah dipelajari secara luas untuk potensi manfaat kesehatannya, sedikit yang diketahui tentang efek komparatifnya. Dalam penelitian ini kami membandingkan efek anti penuaan resveratrol dan CR in vivo dan in vitro dengan mendeteksi jalur SIRT1.

HASIL

Resveratrol dan CR menurunkan pewarnaan -galactosidase (SA -gal) terkait penuaan pada sel IMR-90 yang diobati dengan AAPH

Mengambil keuntungan dari model penuaan sel IMR-90 yang diinduksi AAPH, kami menguji efek yang mungkin terjadi pada pewarnaan SA- -gal. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, sel yang diberi perlakuan AAPH menampilkan pewarnaan positif yang lebih luas dan kuat daripada sel kontrol, dan pewarnaan positif pada sel kontrol relatif jarang. Resveratrol (5 μM, 10 μM, dan 20 μM) atau perawatan CR ditemukan memberikan perlindungan yang nyata dalam penuaan yang diinduksi AAPH. Selain itu, membandingkan efek resveratrol dengan CR, sel yang diobati dengan resveratrol 10 μM menunjukkan pewarnaan SA- -Gal positif yang relatif lebih jarang daripada pengobatan CR. Dengan demikian, hasil ini menunjukkan bahwa resveratrol 10 μM lebih efisien menghambat penuaan yang diinduksi AAPH daripada CR.

Memindai analisis mikroskop elektron sel IMR- 90

Investigasi mikroskop elektron pemindaian memberikan beberapa detail baru pada struktur sel yang diobati dengan AAPH (Gambar 2). IMR normal-90 muncul sebagai sel yang menyebar penuh dengan bentuk fusiform yang khas. Sebagian besar sel berisi dua proses lonjong dan menunjukkan sedikit blebs. Sel yang diobati dengan AAPH menampilkan morfologi yang membesar dan rata dengan banyak blebs. Secara berbeda, pemindaian mikroskop elektron mengamati sampel IMR-90 yang diperlakukan dengan resveratrol atau CR setelah pemberian AAPH dengan jelas menunjukkan bahwa, meskipun beberapa blebs dapat dideteksi, bentuk fusiform normal umumnya dipertahankan bersama dengan penyebaran penuh.

Resveratrol dan CR menurunkan apoptosis pada sel IMR-90 yang diobati dengan AAPH

Phosphatidylserine pada permukaan sel, dianggap sebagai ciri khas apoptosis pada fase awal, ditentukan dengan uji pewarnaan PI/Annexin V (Gambar 3). Sel-sel apoptosis terdiri dari sel-sel apoptosis awal yang diwarnai dengan Annexin-V-FITC dan sel-sel apoptosis atau nekrotik akhir yang diwarnai dengan Annexin-V-FITC dan PI. Populasi sel apoptosis meningkat secara signifikan pada kelompok AAPH (34,54 persen ), dibandingkan dengan kelompok negatif (7,32 persen ). Sedangkan pengobatan resveratrol (5 μM, 10 μM dan 20 μM) atau CR ditemukan menurunkan apoptosis pada sel IMR-90 yang diinduksi AAPH. Selain itu, pengobatan resveratrol 10 μM (11,58 persen ) lebih efisien menurunkan apoptosis yang diinduksi AAPH daripada pengobatan CR (16,78 persen ).

Perubahan penampilan umum dan berat badan

Selama seluruh proses percobaan, tikus model penuaan menerima D-gal dengan dosis 200 mg/kg setiap hari dan penampilan umum diamati. Dibandingkan dengan tikus kontrol normal, tikus dalam kelompok model D-gal secara bertahap menjadi apatis, tumpul dan lamban dalam menanggapi; rambut kelompok model secara bertahap kehilangan elastisitasnya dan menjadi rapuh; kulit menjadi tipis, tidak elastis dan kendur sedikit demi sedikit. Namun, resveratrol pengobatan simultan atau CR dengan D-gal pada tikus menunjukkan pembalikan perubahan di atas, dibandingkan dengan kelompok D-gal. Tidak ada perbedaan berat badan antar kelompok eksperimen selama masa perlakuan, kecuali kelompok CR yang hampir tidak mengalami kenaikan berat badan selama percobaan (Gambar 4).

Resveratrol dan CR meningkatkan pembelajaran spasial dan memori tikus SD

Kami menilai pembelajaran spasial dan kemampuan memori tikus dengan melakukan tes labirin air Morris. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, kelima kelompok dapat mempelajari tugas dengan sukses, sebagaimana dibuktikan dengan pengurangan latensi melarikan diri secara bertahap dan peningkatan kecepatan renang dalam fase navigasi tempat 4 hari. Dianalisis dengan metode ANOVA dua arah, perbedaan yang signifikan ditunjukkan baik dalam latensi melarikan diri rata-rata dan kecepatan renang antara hari pelatihan (F(3.138)=41.660, P < 0. 01; F(3,138)=10.013, P < 0.01, berturut-turut) dan antara perlakuan (F(4,46 )=36.762, P < {{40}}.01; F(4,46)=20.102, P < 0,01, masing-masing) tetapi tidak ada interaksi antara faktor hari dan perlakuan (F(12.138)=0.846, P > 0.05; F(12.138)=1.084, P > 0.05, berturut-turut). Latensi keluarnya kelompok D-gal jauh lebih lama daripada kelompok kontrol (P <0,01) (Analisis post-hoc, Gambar 5A). Sementara itu, tikus dalam kelompok resveratrol plus D-gal atau kelompok CR plus D-gal menunjukkan pembalikan dari perubahan latensi pelepasan yang disebutkan di atas dibandingkan dengan kelompok D-gal (P <0,01) (Gambar 5A), dan secara khusus memperpendek pelarian latency ke tingkat yang sama dengan kelompok kontrol. Hasil serupa diperoleh untuk kecepatan berenang tikus (Gambar 5B), dan tikus dalam kelompok resveratrol plus D-gal dan kelompok CR plus D-gal menunjukkan peningkatan kecepatan berenang yang luar biasa dibandingkan dengan kelompok D-gal (P <0,01 ). Namun, tikus dalam kelompok resveratrol plus D-gal dosis tinggi menunjukkan latensi melarikan diri yang relatif lebih lama dan kecepatan berenang yang lebih rendah dibandingkan dengan kelompok CR plus D-gal.

Gambar 1: Resveratrol dan pembatasan kalori menurunkan SA- -pewarnaan gal dalam sel IMR-90 yang diobati dengan AAPH. Sel IMR- 90 yang diinduksi AAPH diobati dengan pembatasan kalori (CR) atau resveratrol (RES) pada konsentrasi yang ditunjukkan selama 2 hari. Perbesarannya adalah 20x.

Gambar 2: Memindai analisis mikroskop elektron sel IMR-90. Sel IMR-90 yang diinduksi AAPH diobati dengan pembatasan kalori (CR) atau resveratrol (RES) pada konsentrasi yang ditunjukkan selama 2 hari. Perbesarannya 6000x.

Gambar 3: Resveratrol (RES) dan pembatasan kalori (CR) menurunkan apoptosis pada sel IMR-90 yang diobati dengan AAPH. Sel diwarnai dengan Annexin V-FITC / PI dan dianalisis dengan flow cytometry. Saluran FL1 digunakan untuk mendeteksi pewarnaan annexin-V-FITC dan saluran FL2 untuk pewarnaan PI

Pada fase penyelidikan spasial (Gambar 5C dan 5D), dapat dilihat bahwa ada pengurangan yang luar biasa dari penyeberangan platform pada kelompok D-gal dibandingkan dengan kelompok kontrol (P < 0.{{6} }1). Menariknya, rata-rata berapa kali tikus melintasi platform meningkat secara signifikan setelah pemberian dengan resveratrol atau CR, dibandingkan dengan kelompok D-gal (P <0,01). Namun, tikus dalam kelompok resveratrol plus D-gal dosis tinggi melintasi platform lebih sering daripada tikus di kelompok CR plus D-gal.

Hasil ini menunjukkan bahwa tikus model penuaan memiliki gangguan dalam pembelajaran spasial dan memori, sedangkan pengobatan resveratrol atau CR dapat memulihkan gangguan kognitif terkait usia yang disebabkan oleh pemberian D-gal. Selain itu, tikus model penuaan yang diobati dengan resveratrol dosis tinggi menunjukkan perilaku yang relatif lebih efektif daripada tikus yang diobati dengan CR.

Pengaruh resveratrol dan CR pada tingkat SOD, T-AOC, MDA, dan lipofuscin pada tikus tua

Tingkat SOD, T-AOC, MDA dan lipofuscin pada tikus dievaluasi untuk mengkonfirmasi apakah efek anti-penuaan resveratrol dan CR dimediasi dengan mengurangi stres oksidatif yang disebabkan oleh pemberian D-gal. Tabel 1 menunjukkan kadar SOD, T-AOC dan MDA dalam serum, hati dan otak pada tikus normal dan tua. Paparan D-gal secara signifikan menurunkan kadar SOD dan T-AOC tetapi meningkatkan kadar MDA dalam serum, hati, dan otak dibandingkan dengan kelompok kontrol (P <{7}}.05). Pengobatan simultan resveratrol atau CR dengan D-gal pada tikus menyebabkan penurunan aktivitas level MDA tetapi meningkatkan level SOD dan T-AOC dibandingkan dengan kelompok D-gal. Namun dibandingkan dengan pengobatan CR, hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian resveratrol dosis tinggi relatif lebih unggul.

Gambar 4: Efek pembatasan resveratrol dan kalori pada berat badan tikus yang diberi perlakuan D-gal selama percobaan. Semua nilai dinyatakan sebagai rata-rata ± SD. NG, kelompok kontrol negatif; MG, kelompok kontrol model; RESL, kelompok resveratrol dosis rendah; RESH, kelompok resveratrol dosis tinggi; CR, kelompok pembatasan kalori.

Gambar 5: Efek pembatasan resveratrol dan kalori pada perilaku tikus yang diberi perlakuan D-gal dengan labirin air Morris. (A) Perbandingan latensi ke platform selama 4 hari pelatihan. Setiap tikus menjadi sasaran 4 percobaan per hari. (B) Perbandingan kecepatan renang selama 4 hari latihan. (C) Perbandingan jumlah anjungan penyeberangan di mana anjungan dilepas untuk percobaan penyelidikan. (D) Jalur renang tipikal dalam uji coba penyelidikan. Semua nilai dinyatakan sebagai rata-rata ± SD. * P < 0.05, **P < {{10}}.01 dibandingkan dengan kelompok kontrol negatif; # P <0,05, ##P <0,01 dibandingkan dengan kelompok kontrol model. NG, kelompok kontrol negatif; MG, kelompok kontrol model; RESL, kelompok resveratrol dosis rendah; RESH, kelompok resveratrol dosis tinggi; CR, kelompok pembatasan kalori.

Tabel 1 Status antioksidan pada jaringan dan darah tikus pada masing-masing kelompok

Catatan: Nilai rata-rata ± SD. * P < {{0}}.05, **P < 0.01 dibandingkan dengan kelompok kontrol (semua kelompok); # P < 0.05, ##P < 0,01 dibandingkan dengan grup model (grup CR dan grup RES); ∆P < 0,05, ∆∆P < 0,01 dibandingkan dengan grup CR (grup RES). NG, kelompok kontrol negatif; MG, kelompok kontrol model; RESL, kelompok resveratrol dosis rendah; RESH, kelompok resveratrol dosis tinggi; CR, kelompok pembatasan kalori.

s relatif unggul. Akumulasi lipofuscin adalah salah satu ciri penuaan otak yang paling konsisten. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6, tikus yang diberi perlakuan D-gal menunjukkan peningkatan kadar lipofuscin yang signifikan dibandingkan dengan kelompok kontrol (P < 0.01). Namun, pengobatan resveratrol dan CR menurunkan akumulasi lipofuscin di korteks serebral tikus yang menua dibandingkan dengan tikus yang diobati dengan D-gal (P < 0.01). Selain itu, tidak ada perbedaan antara kelompok resveratrol plus D-gal dan kelompok CR plus D-gal (P > 0,05).

Resveratrol dan CR mengatur aktivitas telomerase pada tikus tua

Kami mengevaluasi efek resveratrol dan CR pada aktivitas telomerase di jaringan hati dan otak (Gambar 7). Hasil kami menunjukkan bahwa pengobatan tidak berpengaruh signifikan terhadap aktivitas telomerase di jaringan hati (P ​​> 0.05). Namun, aktivitas telomerase berkurang pada kelompok administrasi D-gal dibandingkan dengan kontrol (P < 0.05). Sementara itu, resveratrol atau CR dapat mengatur aktivitas telomerase pada kelompok perlakuan D-gal plus resveratrol atau CR. Selain itu, tidak ada perbedaan antara kelompok resveratrol dan kelompok CR (P > 0,05).

Gambar 6: Pengaruh resveratrol dan pembatasan kalori pada tingkat lipofuscin tikus tua. Semua nilai dinyatakan sebagai rata-rata ± SD. * P < 0.05 dibandingkan dengan kelompok kontrol negatif; # P <0,05 dibandingkan dengan kelompok kontrol model. NG, kelompok kontrol negatif; MG, kelompok kontrol model; RESL, kelompok resveratrol dosis rendah; RESH, kelompok resveratrol dosis tinggi; CR, kelompok pembatasan kalori.

Resveratrol dan CR meningkatkan ekspresi mRNA SIRT1 yang diinduksi AAPH Untuk mengeksplorasi peran SIRT1 dalam efek pengobatan resveratrol dan CR, tingkat ekspresi mRNA SIRT1 dalam sel dan jaringan IMR-90 diperiksa dengan RT- waktu-nyata kuantitatif PCR. Hasilnya menunjukkan bahwa ekspresi mRNA SIRT1 dalam sel IMR-90 berkurang secara signifikan oleh AAPH. Resveratrol dan CR dapat secara efisien memulihkan tingkat ekspresi mRNA SIRT1 dalam sel yang diobati dengan AAPH, dan 10 μM resveratrol adalah konsentrasi optimal untuk merangsang ekspresi mRNA SIRT1 dalam sel IMR-90 (P < 0,01; Gambar 8)