“肌”不可失!杨梅醇邂逅PRDX5,保护线粒体,焕发老年肌肉活力
发布时间:2024-07-04 17:35 浏览量:8
千金难买老来瘦?如果你还盲目地认为老了瘦下来就能避免“三高”安享晚年,今天可以更正一下观念了。老年人求瘦太过,这种病可能乘人之危。肌少症,一种与年龄相关的骨骼肌质量、力量和功能进行性丧失的jb,正不动声色的损害着老年人的健康。
据研究,肌肉量在20-30岁时达到顶峰,大约从40岁开始肌肉量逐渐下降,65-80岁时以每10年14.5%和11.8%肌肉量的速度分别在男性和女性个体中减少,而衰老是其中最重要的催化剂。
最近,澳门大学和中国中医科学院联合发表的一项研究揭示了天然化合物杨梅醇改善肌肉质量和力量的功效和作用机制,有望为缓解年龄相关肌肉萎缩的治疗药物增添一份助力[1]。
杨梅醇为何物?想必你已经猜到和美味的杨梅有关。不错,杨梅醇(Myricanol,MY)主要来源于杨梅(植株),是一种天然二芳基庚烷类化合物。
目前有关MY的研究并不多,自2009年开始对其广泛研究以来,短短十几年,MY已被证明能显著挽救肌肉功能障碍[2],缓解心血管jb[3]、改善肥胖[4]、对抗ai症和代谢紊乱[5-6]等,是能促进健康寿命的有益物质。
而在抗衰领域,MY除了是抗衰明星分子 SIRT1的有效激活剂[7]外,还可能与tau蛋白的自噬清除有关[8],对改善衰老大脑中tau蛋白积累引发的神经系统jb有指导意义,具有一定的抗衰潜力。
鉴于全世界10%-16%的老年人正遭受着肌少症的折磨[9],本研究以寻求其治疗策略为出发点来研究MY,惊喜地发现了MY对抗肌肉萎缩的诸多铁证:
增强肌肉细胞抗氧化损伤能力
通过在小鼠肌肉细胞上展开的实验,研究者们发现MY能减弱诱导细胞衰老的药物引起的氧化应激水平的增加,使活性氧(ROS)和过氧化氢(H2O2)水平显著下降,且效果随浓度的升高越好。
同时,乳酸脱氢酶(LDH)水平的下降表明MY还能缓解药物诱导所致的细胞sw。
图注:MY降低LDH、ROS和H2O2水平
更细微地分析发现,MY通过对肌肉细胞相关蛋白产生影响直接改善肌肉情况:增加了细胞中决定肌肉收缩和分化再生的蛋白MyHC、MyOD和Myogenin的表达,降低了与肌肉萎缩相关的MuRF1蛋白的表达。
图注:MY使MyHC含量增加(上),使MyOD和Myogenin表达增加,MuRF1表达下降(下)
改善线粒体老化
这项研究还证明了,杨酶醇对线粒体的生物发生和功能也产生了有益的影响。实验结果显示,MY同样以剂量依赖性方式逆转了药物诱导所致的线粒体数量和ATP含量的减少。
图注:MY使线粒体和ATP含量增加
这种效果的主要原理在于:改善了氧化应激水平,如,降低了氧化损伤标志物mtROS(线粒体活性氧)和8-OH-dG(8-羟基脱氧鸟苷)水平;增加了线粒体DNA修复和复制相关蛋白表达,如UNG1和Nrf2等;改善了线粒体动力学,如提高Drp1(分裂蛋白)和降低Mfn1(融合蛋白)表达等。
图注:MY对线粒体相关标志物表达的影响
抗氧化、修复线粒体DNA、促进线粒体生物合成和调节线粒体动力学,便是MY实现对线粒体生物发生并改善其功能的法宝。
减轻老年小鼠肌肉质量和力量的损失
不管是降低肌细胞氧化损伤还是改善线粒体功能障碍,真正有没有作用,还得用小鼠的表现说话!
研究发现,与年轻组相比,MY增强老年小鼠肌肉力量的效果显著。当强迫小鼠游泳时,未治疗组的老年小鼠很快出现疲劳,而MY治疗组的老年小鼠明显游得更久。
图注:MY对各小鼠握力和游泳时间的影响
此外,MY还大大增加了老年小鼠股四头肌(Quad)、腓肠肌(Gast)和胫骨前肌(TA)的肌肉指数(肌肉重量与身体重量的比值),表明肌肉质量和力量有所改善。
图注:MY对小鼠肌肉指数的影响
从肌肉微观层面来看,MY处理还有助于保护和恢复老年小鼠肌肉纤维的结构,使其更接近年轻状态。
图注:MY对老年小鼠肌肉纤维和线粒体形态的影响
除了个体基础上的整体改善外,原先在细胞水平上发现的MY抗衰作用在小鼠身上也有一样的体现:MY改善了老年小鼠肌细胞线粒体体积增大和膜破裂等异常形态,并使细胞内相关标志物发生了良性表达,如降低了H2O2和8-OH-dG等氧化损伤标志物水平。
图注:MY对老年小鼠肌肉细胞中相关标志物的影响
完美的闭环就此形成:杨梅醇通过减轻氧化损伤引起的线粒体功能障碍,继而防止了与衰老相关的肌肉质量和力量的损失。
在对抗肌肉质量和力量损失方面,杨梅醇表现出色!然而故事没有结束,打破沙锅寻到底,到底是谁与MY里应外合改善了肌力?研究者又埋下了头…..
MY的作用靶点“过氧化物酶5”现身
鉴于从植物中直接提取MY不易,研究者们合成了具有指示意义的MY类似物(MY-P)来寻找MY作用靶点。他们发现,MY-P具有和MY相似的生物活性,如提高细胞活力和ATP含量,减少氧自由基ROS的产生等。
图注:MY-P及其生物活性
而且,MY-P在低浓度下就具有强大的标记功效,表明其能够模拟MY并结合相同的靶蛋白。顺藤摸瓜,研究者发现这些靶蛋白主要位于肌肉细胞的细胞质中。
图注:MY-P的标记性能和其蛋白靶点的分布
瞄准定位,接下来就是明确目标!通过大规模鉴定作业,研究者最终发现了MY靶点:过氧化物酶5(PRDX5),一种在过氧化氢代谢、抗氧化系统中起重要作用的关键因子。
通过MY-P研究者们发现,衰老和TBHP诱导会导致PRDX5水平降低,而MY处理提高了PRDX5水平,实锤了PRDX5是MY的直接作用靶点!
图注:MY-P结合靶蛋白的火山图(左);MY影响PRDX5水平(右)
MY携手PRDX5保护肌肉健康
确定了靶点,从MY靶向PRDX5的角度来解释其对肌肉的改善作用就清晰多了。
研究构建了一种PRDX5低表达细胞(si-Prdx5),在这种细胞中,研究者们不再能观察到MY的肌肉保护作用:肌肉萎缩相关Murf1未能减少,线粒体DNA修复相关UNG1和Nrf2也未能增高,药物诱导的LDH水平的升高也未能被逆转。
图注:MY对si-Prdx5细胞中各蛋白表达和LDH水平的影响
同时在线粒体方面,MY也未能逆转药物诱导所致的siPrdx5细胞ATP生成和线粒体含量减少。与对照组相比,MY对siPrdx5细胞中细胞外酸化率(ECAR)和耗氧量(OCR)的保护作用也减弱。再次说明PRDX5对MY功能发挥的重要性。
图注:MY对siPrdx5细胞中线粒体的影响
值得一提的是,研究还发现MY与PRDX5的结合及其共同发挥作用,都主要依赖于PRDX5的第100个氨基酸残基半胱氨酸残基(Cys100)的介导。当Cys100缺失时,MY对肌肉的保护作用将不再出现。
图注:MY与PRDX5的结合位点
综上,本研究向我们揭示了天然活性产物杨梅醇通过靶向PRDX5减轻肌细胞中由氧化损伤引起的线粒体功能障碍,及改善衰老相关肌肉质量和力量的损失的能力,为提升老年人生活质量提供了一种新的干预选择。
看完科学家对杨酶醇改善肌肉力量的报道,是不是想立马去买点杨梅吃了?别急,先听派派和你说。
作为一种亚热带果树,杨梅(M. rubra)在我国已有2000多年的历史。从人们对杨梅的研究来看,杨梅本身就有抗衰能力,其叶、树皮和果实提取物都具有抗yan、抗ai、抗氧化、抗肥胖等功效。在中医和现代医疗中,杨梅常被视作有助健康的天然活性植物[10]。
图注:杨梅的整体药理作用
杨梅醇主要来源于杨梅的树皮,在杨梅树皮中的含量可达2.18%[11],在果实中的含量则尚不明确。所以,在科学研究确定杨梅果子里杨梅醇含量之前,可千万不能抱着“多吃就对了”的想法,否则下一个因“吃太多杨梅引发高钾血症住进ICU”的人可能就是你。
为了帮助大家合理get杨梅的吃法,派派贴心为大家总结了以下几点食用建议:
根据《中国居民膳食指南》中的建议,水果每天摄入量最好控制在200~350g。6颗稍微大点的杨梅可食部大约为100g,每天大概吃10个左右的杨梅再搭配其他水果就能满足日常需求。
而且,不是所有人都适合吃杨梅,以下这些人群可能只能解解眼馋了:
接下来,把杨梅表面的小虫虫清洗干净,就可以美美地享用它了。冰镇杨梅汤、杨梅汁、杨梅干、杨梅冰粉也是不错的选择!
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在众多老年综合征中,肌少症被认为是其中最复杂、最具破坏性的一种。即使是现在,其发病机制仍尚不明确。除了药物治疗外,营养干预、体育锻炼、改变生活方式和物理治疗等也被用来改善这种jb。我们的目标非常明确:挽救老年人的肌肉减少,促进社会健康老龄化。
本研究探讨了杨梅醇对老年性肌少症的潜在治疗作用,特别是通过靶向PRDX5来挽救线粒体功能障碍。无形中为我们提供了从天然产物中寻找治疗老年性肌少症的新策略。随着全球人口老龄化的加剧,肌少症必然成为一个日益严重的公共卫生问题,在挽救肌肉流失的路上我们任重而道远。
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参考文献
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