《自然-代谢》发文:葡萄籽提取物或可发展成为延寿特效药

时间:2021-12-14 14:14:59   热度:37.1℃   作者:网络

年龄是慢性疾病的最大危险因素之一,包括心血管疾病、代谢紊乱、神经退行性病理和多种恶性肿瘤。衰老,是生命周期的一部分,是任何生命都无法逃避的过程。在生长过程中,衰老细胞的积累可以造成器官功能衰退和慢性病理的增加,这些细胞也形成了衰老相关的分泌表型(SASP)。注:衰老相关分泌表型(SASP)定义了衰老细胞表达和分泌多种细胞外调节剂的能力,包括细胞因子、趋化因子、蛋白酶、生长因子和生物活性脂质等。

由于衰老细胞分泌的促炎因子,可以使与之邻近的细胞的结构和功能发生突变或改变生理活性,最终导致集体的慢性炎症。因此,为了减缓衰老,及时清除体内的衰老细胞是一个可行的方案,这个方案可以减少慢性炎症的积累,改善健康状况,缓解慢性病理的增加。

近日,中国科学院上海营养与健康研究所孙宇研究员团队在《Nature metabolism》发表论文:“The flavonoid procyanidin C1 has senotherapeutic activity andincreases lifespan in mice”阐述了关于抗衰老的研究取得了最新进展。研究者们筛选了一种葡萄籽提取物(GSE)并进一步分析发现,原花青素C1(PCC1)是GSE黄酮类化合物的B型三聚体表儿茶素成分,其主要作用是在低浓度下抑制SASP表达,在高浓度下通过诱导凋亡杀死衰老细胞。临床数据表明,PCC1与经典化疗结合,可以显著减小肿瘤大小,延长生存期。PCC1代表了一类从天然来源中分离出来的延缓衰老和改善年龄相关疾病的植物化学成分,值得进一步探索作为潜在的抗衰老保护剂在临床医学中的应用。

在研究过程中,研究者们为了鉴定能够有效调节衰老细胞的新化合物,他们对46种植物源药物组成的植物化学文库(PDMA文库)进行了无偏倚筛选,发现:GSE当在较低浓度范围内使用时具有抑制SASP的潜力。

研究者们以一种原代正常人类前列腺基质细胞系PSC27作为细胞的模型。PSC27主要由成纤维细胞组成,但少数非成纤维细胞系包括内皮细胞和平滑肌细胞,PSC27本身是一个原代细胞系,在暴露于应激源(如基因毒性化疗或电离辐射)后,会发展成典型的SASP。用预先优化的博莱霉素亚致死剂量(50μgml 1)处理这些细胞,观察到衰老相关的β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色增强,即得到衰老的细胞。由此,研究者们建立了一个筛选策略,以比较单个药物对衰老细胞存活的影响。细胞活力测定表明,从0.75 μg/ mL浓度开始,GSE诱导衰老细胞死亡,而对照组不受影响。当浓度为7.50 μg/ mL时,衰老细胞的存活率下降到大约10%,而正常增殖细胞的存活率即使在15.00 μg/ mL时也不受影响。表明GSE对衰老细胞具有显著的选择性和特异性,这是senolytics(清除衰老细胞)的主要特征。

GSE浓度升高,衰老细胞的生存率越低(图a/b/c),处理后,衰老细胞生存率随时间的变化(d),SEN,衰老细胞;CTRL:对照,正常细胞。

由于GSE对衰老细胞有明显的抑制作用,研究者们分析了GSE诱导细胞凋亡的作用。流式细胞术结果显示:衰老细胞的凋亡明显升高,而对照组没有明显变化。线粒体功能障碍是衰老细胞的标志,研究者们使用线粒体超氧化物指示剂发现,GSE促进衰老细胞线粒体ROS的产生,但不促进对照组线粒体ROS的产生,也就是GSE可以特异性的促进衰老细胞凋亡。

流式细胞术(左)和细胞凋亡情况(中)的对比,线粒体超氧化物指示。

GSE的主要成分是PCC1,当其浓度达到50μM时,它对衰老细胞具有senolytic,正常增值细胞基本不受影响。浓度越高衰老细胞的存活率越低,但是浓度达到600μM或更高浓度时,PCC1对对照细胞也表现出毒性。PCC1选择性地清除不同刺激诱导的衰老基质细胞,并呈剂量依赖性,但在适当浓度下使用对非衰老细胞无显著影响。在后续研究中,研究者们证实了:衰老细胞受pcc1诱导的凋亡与增强ROS产生和线粒体功能障碍有关。

PCC1浓度达到600μM或更高浓度时,PCC1对对照细胞也表现出毒性

此外,研究者们将PSC27细胞与恶性前列腺癌细胞PC3细胞以预先优化的比例混合植入小鼠体内。与包含PC3癌细胞和原始PSC27基质细胞对照组相比,随着PC3细胞和衰老的PSC27细胞植入,小鼠体内生长的肿瘤显著增大,证实了衰老细胞的肿瘤生长促进作用。两周后,再分别注入化疗药物MIT和GSE,发现,同时加入两者时,肿瘤比只加入化疗药物组减少55.2%;比只加入MIT组减少74.9%。并且,MIT诱导了肿瘤组织中大量衰老细胞的出现。将PCC1注入化疗动物后,大部分衰老细胞被消耗。

PCC1可抑制肿瘤,降低化疗耐药性

PCC1注入化疗动物后,大部分衰老细胞被消耗

接受MIT-PCC1组合治疗的小鼠显示出最长的中位生存期,比单独接受MIT治疗的组至少延长48.1%,仅使用PCC1治疗只能略微延长生存期。值得注意的是:在本研究中,适当剂量的MIT和pcc1并没有显著干扰免疫系统的完整性或关键器官的组织稳态,即抗衰老药物联合常规化疗有可能在不引起严重全身毒性的情况下增强肿瘤反应。

此后,研究者们分别研究并发现了:通过PCC1治疗去除衰老细胞可减轻生理功能障碍,维持衰老小鼠的生理功能并延长其生存期。并且,间歇性给药PCC1可延长老年小鼠的健康期和寿命,它们的剩余寿命延长了60%,或者说,总寿命提高了9%。每2周(双周)一次经PCC1治疗,连续4个月的年轻和老年小鼠肾脏SA-β-Gal染色显示:老龄动物的肾、肝、肺和前列腺中SA-β- gal阳性衰老细胞百分比显著升高,经PCC1治疗后逆转。

间歇性给药PCC1可延长老年小鼠的健康期和寿命

综上所述,研究者们利用天然来源的药物成分,为延长健康寿命和治疗年龄相关病理开辟了一条新的途径,证实了PCC1抗衰老作用,为进一步转化和临床开发提供了良好的支持,同时为缓解机体衰老、延长健康寿命等生物医学领域开创了新的方向。

参考资料:

[1]https://doi.org/10.1038/s42255-021-00491-8

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