Studie zum Mechanismus des Cistanche Deserticola-Polysaccharids, das den Mitophagie-Weg reguliert, um die Atrophie der Skelettmuskulatur bei Mäusen zu reduzieren

[Abstrakt]Ziel: Untersuchung des Mechanismus der Polysaccharide von Cistanche deserticola, die den mitochondrialen Autophagieweg regulieren, um die Atrophie der Skelettmuskulatur bei Mäusen zu lindern. Methode: Sechzig C57BL/6-Mäuse wurden nach dem Zufallsprinzip in eine Kontrollgruppe, eine Modellgruppe, eine niedrig dosierte Gruppe von Cistanche deserticola-Polysacchariden, eine mitteldosierte Gruppe von Cistanche deserticola-Polysacchariden, eine hoch dosierte Gruppe von Cistanche deserticola-Polysacchariden usw. eingeteilt eine Gruppe mit hoher Dosis plus EX-527 von Cistanche deserticola-Polysacchariden, mit 10 Mäusen in jeder Gruppe. Mit Ausnahme der Kontrollgruppe wurden andere Gruppen von Mäusen verwendet, um Modelle für die Atrophie der Skelettmuskulatur von Mäusen mithilfe der Schwanzsuspensionsmethode zu erstellen. Jeder Medikamentengruppe wurden die entsprechenden Medikamente per Sonde verabreicht, während den Mäusen der Kontrollgruppe und der Modellgruppe an sieben aufeinanderfolgenden Tagen einmal täglich gleiche Volumina physiologischer Kochsalzlösung per Sonde verabreicht wurden. Vergleichen Sie die Veränderungen im Verhältnis des Tibialis-anterior-Muskels zur Körpermasse in jeder Mäusegruppe; Trennen Sie das Gewebe des Tibialis-anterior-Muskels, beobachten Sie die Atrophie der Muskelfasern in jeder Gruppe von Mäusen und vergleichen Sie die relative Querschnittsfläche des Tibialis-anterior-Muskels. Nachweis von IL-18 und IL-1 im Musculus tibialis anterior von Mäusen in jeder Gruppe Horizontal; Beobachtung mitochondrialer Strukturveränderungen im Tibialis-anterior-Muskel mittels Transmissionselektronenmikroskopie; Western Blot wurde verwendet, um die Proteinexpression des Signalwegs SIRT1/Forkhead-Box-Transkriptionsfaktor O3 (FOXO3)/PTEN-induzierbares Kinase-Protein 1 (PINK1)/E3-Ubiquitin-Ligase (Park) im Tibialis-anterior-Muskel von Mäusen in jeder Gruppe nachzuweisen. Ergebnis: Im Vergleich zur Kontrollgruppe wurden das Verhältnis des Tibialis-anterior-Muskels zur Körpermasse, die relative Querschnittsfläche des Tibialis-anterior-Muskels und die relativen Expressionsniveaus der Proteine ​​SIRT1, PINK1, FOXO3 und Parkin im Gewebe des Tibialis-anterior-Muskels ermittelt Modellgruppenmäuse waren signifikant reduziert (P<0.05). IL-18 and IL-1 in the tibialis anterior muscle tissue were also significantly reduced β The content significantly increased (P<0.05), and the number of skeletal muscle mitochondria decreased, with mitochondrial swelling and disappearance of ridge structure; After intervention with different doses of Cistanche deserticola polysaccharides, mitochondrial autophagy was enhanced, and the ratio of tibialis anterior muscle to body mass, relative cross-sectional area of tibialis anterior muscle, relative expression levels of SIRT1, PINK1, FOXO3, and Parkin proteins were significantly increased (P<0.05). IL-18 and IL-1 in tibialis anterior muscle tissue were also significantly increased (P<0.05) β The content significantly decreased (P<0.05); Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, the addition of EX-527 reversed the improvement effect of Cistanche deserticola polysaccharides on skeletal muscle atrophy in mice. Conclusion: Cistanche deserticola polysaccharides can improve skeletal muscle atrophy in mice, which may be related to the activation of mitochondrial autophagy mediated by the SIRT1/FOXO3/PINK1/Parkin pathway.  

[Schlüsselwörter] SAtrophie der Skelettmuskulatur; Cistanche-Deserticola-Polysaccharide; Heckaufhängung; SIRT1/FOXO3/PINK1/Parkin-Signalweg; Mäuse

Wüstenlebende Cistanche

Skelettmuskeln sind Schlüsselgewebe für Bewegung, Gestenunterstützung, metabolische Homöostase und Wärmeproduktion und machen etwa 40 Prozent der gesamten Körpermasse und 50 Prozent des gesamten Proteins aus [1]. Alterung, Muskelschwäche und jede schwere Krankheit oder Verletzung führen jedoch zur Atrophie der Skelettmuskelfasern, was schließlich zu einer Verschlechterung der Muskelqualität führt. Insbesondere bei älteren Menschen kann es zu einer verzögerten Genesung und Schädigung akuter Krankheiten, zu systemischen Stoffwechselstörungen sowie zu einer erhöhten Inzidenz- und Mortalitätsrate durch chronische Krankheiten kommen, was die Gesundheit und Lebensqualität der Menschen ernsthaft beeinträchtigt [2]. Derzeit mangelt es immer noch an einer medikamentösen Behandlung der Skelettmuskelatrophie, daher steht die Suche nach neuen Medikamenten im Mittelpunkt der wissenschaftlichen Forschung.Cistanche deserticola gehört zur Familie der Rubiaceae und wird im Südosten Chinas häufig angebaut. Es hat eine über 2000-jährige Geschichte und wird zur Behandlung verschiedener Krankheiten wie Depressionen, Impotenz, Osteoporose, Menstruationsstörungen und Entzündungen eingesetzt.

Cistanche Deserticola-Scheibe

Morinda Officinalis-Polysaccharid (MOP) ist einer seiner bioaktiven Hauptbestandteile, es gibt jedoch nur begrenzte Forschungsergebnisse zur Behandlung und zum Wirkmechanismus bei Skelettmuskelatrophie. In den letzten Jahren hat die Rolle der Autophagie bei der Atrophie der Skelettmuskulatur zunehmend Beachtung gefunden. Untersuchungen haben ergeben, dass mitochondriale Autophagie beschädigte Mitochondrien durch spezifische Autophagie beseitigen kann. Sobald Mitochondrien geschädigt sind, steigt ihr Autophagiewert deutlich an [4]. Berichten zufolge ist der Silent Information Regulator 1 (SIRT1) bei Säugetieren weit verbreitet und kann an der Regulierung der Autophagieaktivität beteiligt sein, indem er die Transkriptionsebene des Forkhead-Box-Transkriptionsfaktors O3 (FOXO3) aktiviert und eine Schlüsselrolle für das Überleben und den Stoffwechsel der Zellen spielt. Der PTEN-induzierte Kinase-Protein-1- (PINK1)/E3-Ubiquitin-Ligase-Weg (Park) ist ein klassischer Weg in der mitochondrialen Autophagie. In dieser Studie wurde ein Skelettmuskelatrophiemodell der Maus unter Verwendung der Schwanzaufhängungsmethode erstellt, um die Wirkung und die damit verbundenen Mechanismen der Polysaccharide von Cistanche deserticola zu untersuchen, die den mitochondrialen Autophagieweg auf die Skelettmuskelatrophie der Maus regulieren.

1 Material und Methoden

1.1 Versuchstiere

60 8-Wochen alte männliche C57BL/6-Mäuse mit einem Gewicht von 19-25 g, bereitgestellt von Beijing Huafukang Biotechnology Co., Ltd., mit der Tierproduktionslizenznummer SCXK (Peking) 2021-0009. Nahrungsumgebung: Temperatur 22-25 Grad, 12 Stunden Licht-/12 Stunden Dunkelheitszyklus, relative Luftfeuchtigkeit (45 ± 5) Prozent. Diese Studie wurde von der Ethikkommission für medizinische Versuchstiere mit der Genehmigungsnummer IACUC1910621 genehmigt.

1.2 Experimentelle Medikamente und Reagenzien

Cistanche-Deserticola-Polysaccharide (Chargennummer: SH200810) wurden von Shaanxi Fuheng Biotechnology Co., Ltd. gekauft; Interleukin-1 (Interleukin-1, IL-1) Das ELISA-Kit (Chargennummer: E-EL-M0037c) wurde von Wuhan Yilairuite Biotechnology Co., Ltd. gekauft; Das Maus-Interleukin-18 (IL-18) ​​ELISA-Kit (Chargennummer: kt21183) wurde von Wuhan Mosak Biotechnology Co., Ltd. erworben; EX-527 (Chargennummer: A4181), gekauft von APExBIO in den Vereinigten Staaten; Das HE-Färbekit (Chargennummer: G1120) wurde von der Beijing Solarbio Company gekauft. PVDF-Folie (Chargennummer: 1620177), gekauft von Bio Rad Company in den Vereinigten Staaten; Der monoklonale Antikörper SIRT1 (Chargennummer: ab110304), der monoklonale Antikörper FOXO3 (Chargennummer: ab47285), der monoklonale Antikörper PINK1 (Chargennummer: ab23707) und der monoklonale Antikörper Parkin (Chargennummer: ab77924) wurden alle von Abcam Company gekauft; Das ECL-Testreagenz (Chargennummer: 36208ES60) wurde von Yisheng Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. gekauft; Das Kit zur Bestimmung der BCA-Proteinkonzentration (Chargennummer: P0012) wurde von Shanghai Biyuntian Technology Co., Ltd. erworben.

Cistanche deserticola-Experiment

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1.3 Hauptinstrumente

SpectraMax i3 multifunktionaler enzymgebundener Immunosorbens-Assay (Molecular Devices); 1645070 Elektrophoresegerät (Bio-Rad, USA); Rotations-Gewebeschneider RM2235 (Leika, Deutschland); HT7700 Transmissionselektronenmikroskop (Hitachi, Japan); LV-150N optisches Mikroskop (Nikon Corporation, Japan).

1.4 Modellierung und Gruppierung

Sechzig Mäuse wurden nach dem Zufallsprinzip in eine Kontrollgruppe, eine Modellgruppe, eine niedrig dosierte Gruppe von Cistanche deserticola-Polysacchariden, eine mitteldosierte Gruppe von Cistanche deserticola-Polysacchariden, eine hoch dosierte Gruppe von Cistanche deserticola-Polysacchariden und eine hoch dosierte Plus-Gruppe aufgeteilt EX-527-Gruppe von Cistanche deserticola-Polysacchariden, mit 10 Mäusen in jeder Gruppe. Mit Ausnahme der Kontrollgruppe erstellten alle anderen Gruppen Skelettmuskelatrophiemodelle bei Mäusen. Methode zur Modellerstellung [7]: Wickeln Sie Klebeband um den Schwanz von 1/3 der Modellmäuse in der Nähe der Körperseite, mit einem Winkel von 30 Grad zwischen dem Körper und dem Käfigboden, um sicherzustellen, dass die Hinterbeine vollständig über dem Boden sind. Jede Mäusegruppe kann insgesamt 14 Tage lang vom Kopf abwärts frei trinken und essen; Die Kontrollgruppe erhielt keine Behandlung. Notieren Sie die Veränderungen der Körpermasse jeder Mäusegruppe am 1., 7. und 14. Tag. Die Körpermasse der Modellmäuse war deutlich geringer als die der Kontrollgruppe und diente als Grundlage für die Modellbildung [8].

1.5 Experimentelle Verabreichung

Nach erfolgreicher Modellierung, unter Bezugnahme auf Referenz [9], wurden Mäusen in den Gruppen mit niedriger, mittlerer und hoher Dosis von Cistanche-Deserticola-Polysacchariden eine Magensonde mit einer Cistanche-Deserticola-Polysaccharidlösung in Dosen von 10, 30 bzw. 50 mg/kg verabreicht; Mäusen in der Hochdosisgruppe von Cistanche deserticola-Polysacchariden plus EX-527 wurde eine intraperitoneale Injektion von EX-527 (Lösungsmittel 1-prozentige DMSO-Lösung) in einer Dosis von 7,5 mg/kg [10] verabreicht Basis der hochdosierten Gruppe der Cistanche deserticola-Polysaccharide; Sowohl die Mäuse der Kontrollgruppe als auch der Modellgruppe erhielten sieben aufeinanderfolgende Tage lang einmal täglich eine Magensonde mit einem gleichen Volumen physiologischer Kochsalzlösung.

Wichtigste chemische Bestandteile von Cistanche deserticola

1.6 Beobachtungsindikatoren

1.6.1 Verhältnis des Tibialis-anterior-Muskels zur Körpermasse

Zeichnen Sie nach dem Eingriff die Körpermasse jeder Mäusegruppe auf, betäuben und enthaupten Sie die Mäuse, trennen Sie das Tibialis-anterior-Muskelgewebe auf beiden Seiten, zeichnen Sie ihre Masse auf und berechnen Sie das Verhältnis von Tibialis-anterior-Muskel zur Körpermasse.

1.6.2 Proben sammeln

Sammeln Sie das Tibialis-anterior-Muskelgewebe von den oben genannten Gruppen von Mäusen. Ein Teil des Tibialis-anterior-Muskelgewebes wurde in einer 4-prozentigen Paraformaldehydlösung zur HE-Färbung und Berechnung der relativen Querschnittsfläche des Tibialis-anterior-Muskels fixiert. Der andere Teil wurde in einer 2,5-prozentigen Glutaraldehydlösung fixiert, um Veränderungen in der Partikelmorphologie mittels Transmissionselektronenmikroskopie beobachten zu können. Nehmen Sie einen weiteren Teil des Tibialis-anterior-Muskelgewebes und lagern Sie es für ELISA- und Western-Blot-Tests in einem Kühlschrank mit -80 Grad.

1.6.3 HE-Färbungsbeobachtung der Muskelfaseratrophie und der relativen Querschnittsfläche des Tibialis-anterior-Muskels

Nehmen Sie das mit 4 Prozent Paraformaldehyd fixierte Tibialis-anterior-Muskelgewebe und bereiten Sie Paraffinschnitte durch Schritte wie Alkoholtrocknung, Eintauchen in Wachs, Einbetten und Schneiden vor. Entfernen Sie das Paraffin aus den Abschnitten mit Xylol, Alkoholtrocknung und Hämatoxylin-Eosin-Färbung. Wählen Sie nach dem Zufallsprinzip 5 verschiedene Sichtfelder aus, beobachten Sie die Färbeergebnisse mit einem Bildgebungssystem und berechnen Sie die relative Querschnittsfläche des Tibialis anterior-Muskels mit der Software Image 6.0.

1.6.4 Beobachtung mitochondrialer Strukturveränderungen mittels Transmissionselektronenmikroskopie

Nehmen Sie das oben erwähnte mit 2,5 Prozent Glutaraldehyd fixierte Tibialis-anterior-Muskelgewebe und wählen Sie nach dem Dehydrieren, Eintauchen, Einbetten, Schneiden, Färben und anderen Schritten zufällig 5 Sichtfelder für die Beobachtung und Bilderfassung unter dem Transmissionselektronenmikroskop aus.

1.6.5 ELISA-Nachweis von Entzündungsfaktorwerten

Nehmen Sie das Tibialis-anterior-Muskelgewebe aus dem Kühlschrank, homogenisieren Sie es, zentrifugieren Sie den Überstand und verwenden Sie ein ELISA-Kit, um den IL-18- und IL-1-Gehalt zu erkennen.

1.6.6 Western-Blot-Nachweis des mitochondrialen Autophagie-Signalwegs und damit verbundener Proteinexpressionsniveaus

Nehmen Sie das Tibialis-anterior-Muskelgewebe aus dem Kühlschrank, geben Sie RIPA-Lysat hinzu, zentrifugieren Sie und nehmen Sie 2 μ. Die Proteinkonzentration wurde mit der BCA-Methode im Überstand des L-Proteins gemessen. Fügen Sie Protein-Probenahmepuffer hinzu und erhitzen Sie es, um das Protein zu denaturieren. Nehmen Sie eine 30 μG-Proteinprobe, trennen Sie sie durch SDS-PAGE-Elektrophorese, übertragen Sie sie auf eine PVDF-Membran, versiegeln Sie sie 1 Stunde lang mit 5 Prozent Magermilchpulver und fügen Sie dann SIRT1, FOXO3, PINK1 und Parkin hinzu – der erste Actin-Antikörper wurde über Nacht bei 4 Grad inkubiert , mit TBST gewaschen und dann mit einem 1:500 verdünnten zweiten Antikörper versetzt. 1 Stunde lang bei 37 Grad inkubiert. Fügen Sie nach dem Waschen des Films Entwickler für die Farbentwicklung und Belichtung hinzu und messen Sie mit Bild J die Graustufenwerte der Zielproteine ​​SIRT1, FOXO3, PINK1, Park und interne Referenzbänder.

1.7 Statistische Methoden

Die statistische Analyse wurde mit der Software SPSS 27.0 durchgeführt, wobei die Messdaten als „Mittelwert ± Standardabweichung“ (x ± s) ausgedrückt wurden. Mehrere Gruppenvergleiche wurden mithilfe der einfaktoriellen ANOVA durchgeführt, und weitere paarweise Vergleiche wurden mithilfe des SNK-q-Tests durchgeführt. P<0.05 indicates a statistically significant difference.  

2 Ergebnisse

2.1 Vergleich des Verhältnisses des Tibialis-anterior-Muskels zur Körpermasse in jeder Mäusegruppe

Im Vergleich zur Kontrollgruppe war das Verhältnis des Tibialis-anterior-Muskels zur Körpermasse bei den Mäusen der Modellgruppe deutlich verringert (P<0.05); The ratio of tibialis anterior muscle to body mass of mice in the low, medium, and high dose groups of Cistanche deserticola polysaccharides was significantly higher than that in the model group (P<0.05), and the difference between the two groups was statistically significant (P<0.05); Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, the ratio of tibialis anterior muscle to body mass in the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides+EX-527 mice was significantly reduced (P<0.05). (See Table 1)

Tabelle 1 Vergleich des Verhältnisses des Tibialis-anterior-Muskels zur Körpermasse in jeder Mäusegruppe (x ± s)

Hinweis: Im Vergleich zur Kontrollgruppe a<0.05; Compared with the model group, b<0.05; Compared with the low-dose group of Morinda officinalis polysaccharides, c<0.05; Compared with the medium dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, d<0.05; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, e<0.05

2.2 Pathologische Veränderungen des Tibialis-anterior-Muskels in jeder Mäusegruppe

Die Morphologie und Struktur des Musculus tibialis anterior waren bei den Mäusen der Kontrollgruppe normal; Die Mäuse der Modellgruppe zeigten eine signifikante Atrophie des vorderen Schienbeinmuskels und eine erhöhte Infiltration von Entzündungszellen zwischen den Zellen; Die Gruppen mit niedriger, mittlerer und hoher Dosis der Polysaccharide von Cistanche deserticola zeigten bei Mäusen eine Atrophie des Tibialis-anterior-Muskels, wobei zwischen den Zellen eine Infiltration von Entzündungszellen sichtbar war. Der Grad der Atrophie und Infiltration von Entzündungszellen nahm jedoch dosisabhängig ab; Die hochdosierte Kombination aus Cistanche deserticola-Polysacchariden und der EX-527-Gruppe zeigte bei Mäusen eine signifikante Atrophie des vorderen Schienbeinmuskels mit Infiltration von Entzündungszellen zwischen den Zellen. (Siehe Abbildung 1)

Im Vergleich zur Kontrollgruppe war die relative Querschnittsfläche des Tibialis-anterior-Muskels bei den Mäusen der Modellgruppe signifikant verringert (P<0.05); Compared with the model group, the relative cross-sectional area of the tibialis anterior muscle in the low, medium, and high dose groups of Cistanche deserticola polysaccharides significantly increased (P<0.05) in a dose-dependent manner; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides+EX-527 significantly reduced the relative cross-sectional area of the tibialis anterior muscle in mice (P<0.05); There was no statistically significant difference in the relative cross-sectional area of the tibialis anterior muscle between the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides and the EX-527 group and the model group (P>0.05). (Siehe Tabelle 2)

Abbildung 1 Pathologische Schnitte des Tibialis-anterior-Muskels in jeder Mäusegruppe (HE, × 200）

Tabelle 2 Vergleich der relativen Querschnittsfläche des Tibialis-anterior-Muskels in jeder Mäusegruppe (x ± s, μ m2 ）

Hinweis: Im Vergleich zur Kontrollgruppe a<0.05; Compared with the model group, b<0.05, c P>0.05; Im Vergleich zur niedrig dosierten Gruppe der Cistanche deserticola-Polysaccharide, d<0.05; Compared with the medium dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, e<0.05; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, f<0.05

2.3 Veränderungen in der mitochondrialen Struktur des Tibialis-anterior-Muskels in jeder Mäusegruppe

Die mitochondriale Struktur des Musculus tibialis anterior war bei den Mäusen der Kontrollgruppe normal; Im Vergleich zur Kontrollgruppe waren die Mitochondrien im Tibialis-anterior-Muskel der Mäuse der Modellgruppe spärlich angeordnet, mit Schwellungen der Mitochondrien und Verschwinden der Gratstrukturen, und eine kleine Anzahl von Autophagosomen war zwischen ihnen verstreut sichtbar; Die Anzahl der Mitochondrien im Tibialis-anterior-Muskel von Mäusen in der Gruppe mit niedriger, mittlerer und hoher Dosis der Polysaccharide von Cistanche deserticola nahm zu, und der Grad der Mitochondrienschwellung war im Vergleich zur Modellgruppe dosisabhängig signifikant verringert; Die hohe Dosis von Cistanche deserticola Polysaccharid plus EX{1}}-Mäusegruppe zeigte eine spärliche mitochondriale Anordnung im Tibialis-anterior-Muskel, eine Schwellung der Mitochondrien mit dem Verschwinden der Kammstruktur und eine kleine Anzahl von zwischen ihnen verstreuten Autophagosomen. (Siehe Abbildung 2)

Abbildung 2 Elektronenmikroskopie der mitochondrialen Struktur des Tibialis-anterior-Muskels in jeder Mäusegruppe（ × 20 000）

2.4 Vergleich der Werte der Tibialis-anterior-Myositis-Faktoren in jeder Mäusegruppe

Modellgruppe Mäuse Tibialis anteriorer Muskel IL-18, IL-1 Der Gehalt war deutlich höher als der der Kontrollgruppe (P<0.05); Low, medium, and high dose groups of Cistanche deserticola polysaccharides IL-18 and IL-1 in the tibialis anterior muscle of mice β The content was significantly lower than that of the model group (P<0.05), and the difference between the two groups was statistically significant (P<0.05); Compared with the high-dose group of Morinda officinalis polysaccharides, the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides+EX-527 group showed IL-18 and IL-1 in the tibialis anterior muscle of mice β The content significantly increased (P<0.05). (See Table 3)

Tabelle 3 Vergleich der Entzündungsfaktorwerte in jeder Mäusegruppe (x ± s, pg)/μ g）

Hinweis: Im Vergleich zur Kontrollgruppe a<0.05; Compared with the model group, b<0.05; Compared with the low-dose group of Morinda officinalis polysaccharides, c<0.05; Compared with the medium dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, d<0.05; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, e<0.05

Vergleich der relativen Expressionsniveaus der SIRT1-, FOXO3-, PINK1- und Parkin-Proteine ​​im Tibialis-anterior-Muskel von 2,5 Gruppen von Mäusen

Die relativen Expressionsniveaus der Proteine ​​SIRT1, FOXO3, PINK1 und Parkin im Musculus tibialis anterior der Mäuse der Modellgruppe waren niedriger als die der Kontrollgruppe (P<0.05); The relative expression levels of SIRT1, FOXO3, PINK1, and Parkin proteins in the tibialis anterior muscle of mice in the low, medium, and high dose groups of Cistanche deserticola polysaccharides were significantly higher than those in the model group (P<0.05); Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, the relative expression levels of SIRT1, FOXO3, PINK1, and Parkin proteins in the tibialis anterior muscle of mice in the high-dose+EX-527 group of Cistanche deserticola polysaccharides were significantly reduced (P<0.05). (See Figure 3 and Table 4)

Hinweis: A. Kontrollgruppe; B. Modellgruppe; C. Niedrigdosierte Gruppe von Cistanche deserticola-Polysacchariden; D. Mittlere Dosisgruppe von Morinda officinalis-Polysacchariden; E. Cistanche deserticola Polysaccharid-Hochdosisgruppe; F. Cistanche deserticola Polysaccharide hochdosiert plus EX-527-Gruppe

Abbildung 3 Western Blot der SIRT1-, FOXO3-, PINK1- und Park-Proteinexpression im Tibialis-anterior-Muskel von Mäusen in jeder Gruppe

Tabelle 4 Vergleich der relativen Expressionsniveaus der SIRT1-, FOXO3-, PINK1- und Parkin-Proteine ​​im Tibialis-anterior-Muskel von Mäusen in jeder Gruppe (x ± s)

Hinweis: Im Vergleich zur Kontrollgruppe a<0.05; Compared with the model group, b<0.05; Compared with the low-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, c<0.05; Compared with the medium-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, d P<0.05; Compared with the high-dose group of Cistanche deserticola polysaccharides, e<0.05

3 Diskussion

Alterung, Nichtbeanspruchung der Gliedmaßen, Unterernährung und die langfristige Einnahme von Medikamenten wie Glukokortikoiden sind die Hauptursachen für die Atrophie der Skelettmuskulatur [11]. In den letzten Jahren hat die Atrophie der Skelettmuskulatur als ernstes Gesundheitsproblem weltweit Aufmerksamkeit erregt. Der Mechanismus der Skelettmuskelatrophie ist jedoch noch nicht ausreichend aufgeklärt und es gibt keine etablierte Behandlungsmethode für die Skelettmuskelatrophie. In diesem Experiment wurde ein Maus-Skelettmuskelatrophiemodell unter Verwendung der Schwanzaufhängungsmethode für die Untersuchung weiterer Behandlungsmethoden erstellt.

Cistanche deserticola ist eine mehrjährige Weinpflanze, die verschiedene Wirkstoffe wie Polysaccharide und Etherverbindungen enthält. Es hat Funktionen wie die Regulierung der Immunfunktion, die Bekämpfung von Müdigkeit, die Stärkung der Knochen und die Verbesserung des Gedächtnisses [12].

Es wurde festgestellt, dass Cistanche deserticola-Polysaccharide als einer der wirksamen Bestandteile hemmende Wirkungen auf Entzündungen und Knochenresorption haben, die Knochensynthese fördern und somit in ovarektomierten Rattenmodellen vor Osteoporose schützen [13]. Lai Manxiang et al. [14] fanden heraus, dass Polysaccharide von Cistanche deserticola die osteogene Differenzierung und Proliferation mesenchymaler Stammzellen des Rattenknochenmarks in vitro fördern können. YAN CY et al. [15] fanden heraus, dass die Polysaccharide von Cistanche deserticola die Knochenmineraldichte des gesamten Femurs, des distalen Femurs und des proximalen Femurs bei ovarektomierten Ratten erheblich erhöhen können, was einen unterstützenden Beweis für ihre Verwendung als Schlüsselnährstoffe in Gesundheitsprodukten liefert.

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Darüber hinaus ist das Merkmal der Skelettmuskelatrophie ein unkontrollierter Entzündungszustand, der den Proteinkatabolismus beschleunigen kann und als Schlüsselfaktor für die Skelettmuskelatrophie gilt [16]. Diese Studie ergab, dass das Verhältnis des Tibialis-anterior-Muskels zur Körpermasse, die relative Querschnittsfläche des Tibialis-anterior-Muskels und die Anzahl der Mitochondrien in der Modellgruppe der Mäuse signifikant reduziert waren. IL-18 und IL-1 Der Gehalt stieg signifikant an, mit einer Schwellung der Mitochondrien und einem Verschwinden der Cristae-Struktur, was auf eine signifikante Atrophie der Skelettmuskulatur bei Mäusen hinweist; Eine Intervention mit unterschiedlichen Dosen der Polysaccharide von Cistanche deserticola kann das Verhältnis des Tibialis-anterior-Muskels zur Körpermasse, die relative Querschnittsfläche des Tibialis-anterior-Muskels und die Anzahl der Mitochondrien erheblich erhöhen und gleichzeitig IL-18 und IL{{ reduzieren. 6}} Der Inhalt verstärkt die mitochondriale Autophagie in dosisabhängiger Weise. Es wird vermutet, dass die Polysaccharide von Cistanche deserticola die Atrophie der Skelettmuskulatur bei Mäusen lindern können, indem sie die Menge an Entzündungsfaktoren reduzieren, der spezifische Mechanismus ist jedoch noch unklar.

Skelettmuskeln enthalten eine große Anzahl von Mitochondrien. Einerseits dienen Mitochondrien als Energieverarbeitungsanlagen und liefern Energie für das Überleben der Zellen. Andererseits führt eine abnormale Anreicherung reaktiver Sauerstoffspezies während des Stoffwechselprozesses zu Selbstschäden. Die mitochondriale Autophagie zielt auf irreversibel geschädigte Mitochondrien ab, beseitigt selektiv unerwünschte oder beschädigte Mitochondrien und ist mit dem Auftreten und der Entwicklung vieler Krankheiten verbunden [17]. Die Rolle der SIRT1-, FOXO3-, PINK1- und Parkin-Signalwege bei der mitochondrialen Autophagie wurde erkannt. Wang Suogang et al. [18] fanden heraus, dass die Signalwege SIRT1, FOXO3, PINK1 und Parkin am Prozess der renalen Ischämie-Reperfusionsschädigung beteiligt sind, was einen neuen Mechanismus zur Linderung der renalen Ischämie-Reperfusionsschädigung darstellt. Ceramidkinase-ähnliche Proteine ​​können eine mitochondriale Autophagie auslösen, indem sie die Signalwege SIRT1, PINK1 und Parkin aktivieren und so durch Ischämie und Reperfusion verursachte neurologische Schäden lindern [19]. Es ist erwähnenswert, dass Forscher bei der Untersuchung der altersbedingten Skelettmuskelatrophie [20] herausgefunden haben, dass eine Hochregulierung der mitochondrialen Autophagie und eine erhöhte Expression der PINK1-, FOXO3a- und Parkin-Proteine ​​die altersbedingte Muskelatrophie lindern können. Diese experimentelle Studie ergab, dass die Expression von SIRT1-, PINK1-, FOXO3- und Parkin-Proteinen im Tibialis-anterior-Muskel eines Mausmodells mit Skelettmuskelatrophie deutlich reduziert war, was darauf hindeutet, dass die Expression von Signalwegproteinen im Tibialis-anterior-Muskelgewebe möglicherweise gehemmt ist die Transkriptionsebene während der Atrophie der Skelettmuskulatur, wodurch die Induktion einer mitochondrialen Autophagie verhindert wird; Nach der Intervention mit unterschiedlichen Dosen von Cistanche-deserticola-Polysacchariden nahm die mitochondriale Autophagie signifikant zu und die Expression der Proteine ​​SIRT1, PINK1, FOXO3 und Parkin nahm signifikant zu. Dies weist darauf hin, dass die Polysaccharide von Cistanche deserticola eine mitochondriale Autophagie auf der Transkriptionsebene induzieren und dadurch die Atrophie der Skelettmuskulatur verringern können. Um diese Hypothese weiter zu verifizieren, wurde in diesem Experiment der SIRT1-Inhibitor EX-527 eingeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass EX-527 die lindernde Wirkung der Polysaccharide von Cistanche deserticola auf die Skelettmuskelatrophie umkehrte, was darauf hindeutet, dass die Polysaccharide von Cistanche deserticola Entzündungen und Skelettmuskelatrophie lindern können, indem sie die mitochondriale Autophagie aktivieren, die durch die SIRT1/FOXO3/PINK1/Parkin-Signalisierung vermittelt wird Weg.

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In Summe,Cistanche-Deserticola-Polysaccharide können durch Aktivierung des SIRT1/FOXO3/PINK1/Parkin-Signalwegs eine mitochondriale Autophagie auslösen, die Atrophie der Skelettmuskulatur lindern und potenzielle therapeutische Medikamente für die klinische Behandlung der Atrophie der Skelettmuskulatur bereitstellen. Diese Schlussfolgerung wurde jedoch nur in Tiermodellen mit durch die Schwanzaufhängung verursachter Immobilisierungsatrophie gezogen, und eine weitere Validierung von Skelettmuskelatrophiemodellen unter verschiedenen pathologischen Bedingungen ist erforderlich.

Referenz

[1] YIN L,LI N,JIA WH,et al. Skelettmuskelatrophie: Von Mechanismen zu Behandlungen[J]. Pharmacol Res,2021, 172:105807.

[2] EBERT SM, AL -ZOUGBI A, BODINE SC, et al. Skelettmuskelatrophie: Entdeckung von Mechanismen und möglichen Therapien [J]. Physiologie (Bethesda),2019,34 (4): 232-239.

[3] ZHU Z, ZHAO XZ, HUANG F, et al. Polysaccharide von Morinda officinalis schwächen die durch Varikozelen verursachte Beeinträchtigung der Spermatozoen durch die Modulation der Angiogenese und relativer Faktoren ab[J]. Evid Based Complement Alternat Med,2019,2019:8453635.

[4] Wang Lianhui, Mi Guoqing, Xue Manzhong. Erforschung des molekularen Mechanismus von Xiaoxuming Tang zur Regulierung der mitochondrialen Autophagie und der Wirkung der neuronalen Apoptose nach akuter zerebraler Ischämie-Reperfusion auf der Grundlage des PINK1/Parkin-Signalwegs [J]. Einführung in die Traditionelle Chinesische Medizin, 2022, 28 (1): 36-40, 44

[5] ZHAO XY, LIU YM, ZHU GL, et al. Die Herunterregulierung von SIRT1 vermittelte Mangan-induzierte neuronale Apoptose durch Aktivierung der FOXO3a-Bim/PUMA-Achse[J]. Sci Total Environ,2019,646:1047-1055.

[6] NGUYEN TN, PADMAN BS, LAZAROU M. Deci – Steuerung der molekularen Signale der PINK1/Parkin-Mitophagie[J]. Trends Cell Biol,2016,26(10):733-744.

[7] Ren Chunguang, Pu Rongxi, Hu Die et al. Hämoxygenase reduziert die Atrophie der Skelettmuskulatur bei Mäusen, indem sie die Aktivierung von NLRP3-Inflammasomen hemmt [J]. Zeitschrift der Army Military Medical University,2022,44(2):125-131.

[8] Chen Shengju. Veränderungen im miRNA-Expressionsprofil während der Schwanzsuspension führten zu einer Atrophie der Skelettmuskulatur [D]. Peking: Beijing Sport University, 2017

[9] Liu Ruyin, Yue Zongjin, Bao Deming. Studie über die Auswirkungen von Cistanche deserticola-Polysacchariden auf 5-HT, VEGF und den Mineralstoffgehalt in vivo von Osteoporose-Modellratten [J]. Chinese Journal of Biochemical Medicine, 2015, 35 (4): 59-62

[10] Hu Yan, Wang Suogang, Zhai Qiongyao et al. Mechanismusstudie zur Regulierung der SIRT1-FOXO3-PINK1-Parkin-Signalweg-vermittelten mitochondrialen Autophagie durch Asiaticosid zum Schutz vor renaler Ischämie-Reperfusionsschädigung [J]. Tianjin Medical Journal, 2021, 49 (11): 1148-1153

[11] SHIRAKAWA T, MIYAWAKI A, KAWAMOTO T, et al. Natürliche Verbindungen mildern die durch Denervierung verursachte Atrophie der Skelettmuskulatur[J]. Int J Mol Sci,2021,22(15):8310.

[12] Lai Manxiang, Feng Juan, Ruan Zhiyan et al. Auswirkungen von Cistanche deserticola-Polysaccharid enthaltendem Serum auf die Cbfa-1-mRNA-Expression während der osteogenen Differenzierung mesenchymaler Stammzellen des Knochenmarks [J] Chinese Medical Science, 2017, 7 (15): 27-30

[13] Zhu Mengyong, Wang Caijiao, Hao Changsheng. Studie zur Wirkung von Cistanche deserticola-Polysacchariden auf die Expression von Serum-Osteoprotegerin bei Osteoporose-Ratten [J]. Modern Practical Medicine, 2010, 22 (7): 748-749

[14] Lai Manxiang, Feng Juan, Chen Xia et al. Auswirkungen von Cistanche deserticola-Polysacchariden auf die Proliferation und osteogene Differenzierung mesenchymaler Stammzellen des Rattenknochenmarks [J]. Chinese Medical Science, 2018, 8 (7): 33-36

[15] YAN CY, HUANG D, SHEN X, et al. Identifizierung und Charakterisierung eines Polysaccharids aus den Wurzeln von Morinda officinalis als Induktor der Knochenbildung durch Hochregulierung der Zielgenexpression[J]. Int J Biol Macromol,2019,133:446-456.

[16] BYUN MK, CHO EN, CHANG J, et al. Sarkopenie korreliert mit einer systemischen Entzündung bei COPD[J]. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis,2017,12:669-675.

[17] Liu Lei, Feng Du, Zhu Yushan et al. Forschungsfortschritt zur mitochondrialen Autophagie [J]. Chinese Journal of Cell Biology, 2012, 34 (10): 959-966

[18] Wang Suogang, Wang Guangce. Forschungsfortschritt zu renaler Ischämie-Reperfusionsschädigung und mitochondrialer Autophagie SIRT1 FOXO3 PINK1 Parkin-Regulationsachse [J]. Chinese Medical Journal, 2019, 16 (35): 31-35

[19] HUANG SY, HONG Z, ZHANG LG, et al. CERKL lindert durch Ischämie und Reperfusion verursachte Schäden des Nervensystems durch Modulation des SIRT1/PINK1/Parkin-Signalwegs und der Mitophagie-Induktion[J]. Biol Chem,2022,403(7):691- 701.

[20] Shu Tian. Studie zum Mechanismus der mitochondrialen UPR in alternden Skelettmuskeln, hervorgerufen durch körperliche Betätigung [D]. Tianjin: Tianjin Institut für Leibeserziehung, 2020