Спермидинът облекчава индуцираното от вътрематочна хипоксия увреждане на митохондриите на новороденото поколение при плъхове чрез инхибиране на оксидативния стрес и регулиране на контрола на качеството на митохондриите, част 3

Благодарности

Благодарим на д-р Менг Ян за нейното участие в ранните етапи на тази работа. Ние също сме много благодарни на проф. Сазонова Елена Николаевна за неговото критично четене и редактиране на ръкописа. Тази работа беше подкрепена от отдела за образование на автономен регион Вътрешна Монголия на Китай (№ NJZY21112).

Гликозидът на цистанхе може също така да повиши активността на SOD в сърдечните и чернодробните тъкани и значително да намали съдържанието на липофусцин и MDA във всяка тъкан, като ефективно улавя различни реактивни кислородни радикали (OH-, H₂O₂ и др.) и предпазва от увреждане на ДНК, причинено от ОН-радикали. Фенилетаноидните гликозиди Cistanche имат силна способност за пречистване на свободните радикали, по-висока редуцираща способност от витамин С, подобряват активността на SOD в сперматозоидната суспензия, намаляват съдържанието на MDA и имат известен защитен ефект върху функцията на мембраната на спермата. Полизахаридите Cistanche могат да повишат активността на SOD и GSH-Px в еритроцитите и белодробните тъкани на експериментално стареещи мишки, причинени от D-галактоза, както и да намалят съдържанието на MDA и колаген в белите дробове и плазмата и да увеличат съдържанието на еластин, имат добър очистващ ефект върху DPPH, удължава времето на хипоксия при стареещи мишки, подобрява активността на SOD в серума и забавя физиологичната дегенерация на белия дроб при експериментално стареещи мишки. С клетъчна морфологична дегенерация експериментите показват, че Cistanche има добра антиоксидантна способност и има потенциала да бъде лекарство за предотвратяване и лечение на заболявания, свързани със стареенето на кожата. В същото време, ехинакозидът в Cistanche има значителна способност да пречиства DPPH свободните радикали и има способността да пречиства реактивните кислородни видове и да предотвратява индуцираното от свободните радикали разграждане на колагена, а също така има добър възстановителен ефект върху увреждането на анионите от свободните радикали на тимина.

Щракнете върху Cistanche Supplement Review

【За повече информация:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Бележки под линия

Принос на авторите:YZ и LD проектират проучването; NC, HZ, HZ, LL и XY извършиха по-голямата част от експериментите; LW и XB извършиха експеримента vitro; LY и TN предоставиха метода за анализ; XL допринесе за материалите и реактивите; HL анализира данните. NC и HZ написаха първата чернова на ръкописа; YZ и LD преработиха ръкописа. Всички автори одобриха окончателния ръкопис.

Конфликт на интереси:Авторите декларират, че нямат конфликт на интереси.

Възпроизводимост на данните:Данните от тази работа са достъпни при разумно искане от съответния автор.

Финансиране/подкрепа:Тази работа беше подкрепена отчасти от субсидия номер NJZY21112 от отдела за образование на автономния регион Вътрешна Монголия на Китай.

Препратки

1. Barker DJ, Osmond C, Forsén TJ, Kajantie E, Eriksson JG. Траектории на растеж сред деца, които имат коронарни инциденти като възрастни. N Engl J Med. 2005; 353 (17): 1802–9. [PubMed ID: 16251536].

2. Ducsay CA, Goyal R, Pearce WJ, Wilson S, Hu XQ, Zhang L. Гестационна хипоксия и пластичност на развитието. Physiol Rev. 2018;98(3):1241–334. [PubMed ID: 29717932]. [PubMed Central ID: PMCPmc6088145].

3. Домингес JE, Habib AS, Krystal AD. Преглед на връзките между обструктивната сънна апнея и хипертоничните нарушения на бременността и възможните механизми на заболяването. Sleep Med Rev. 2018; 42: 37– 46. [PubMed ID: 29929840]. [PubMed Central ID: PMCPmc6221976].

4. O'Brien LM, Bullough AS, Chames MC, Shelgikar AV, Armitage R, Guilleminualt C, et al. Хипертония, хъркане и обструктивна сънна апнея по време на бременност: кохортно проучване. Бьог. 2014;121(13):1685–93. [PubMed ID: 24888772]. [PubMed Central ID: PMCPmc4241143].

5. Giussani DA. Дъх на живот: Връзка на сърдечните заболявания с хипоксията на развитието. Тираж. 2021; 144 (17): 1429–43. [PubMed ID: 34694887]. [PubMed Central ID: PMCPmc8542082].

6. Gao Y, Dasgupta C, Huang L, Song R, Zhang Z, Zhang L. Интегрирането на MultiOmics разкрива краткосрочни и дългосрочни ефекти от гестационната хипоксия върху развитието на сърцето. клетки. 2019; 8 (12). [PubMed ID: 31835778]. [PubMed Central ID: PMCPmc6952773].

7. Thompson LP, Turan S, Aberdeen GW. Половите различия и ефектите от вътрематочната хипоксия върху растежа и in vivo сърдечната функция на фетални морски свинчета. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2020; 319 (3): R243– r254. [PubMed ID: 32639864]. [PubMed Central ID: PMCPmc7509254].

8. Bae S, Xiao Y, Li G, Casiano CA, Zhang L. Ефект от хроничната хипоксична експозиция на майката по време на бременността върху апоптозата в сърцето на плода на плъх. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2003; 285 (3): H983–90. [PubMed ID: 12750058].

9. Silvestro S, Calcaterra V, Pelizzo G, Bramanti P, Mazzon E. Пренатална хипоксия и плацентен оксидативен стрес: прозрения от животински модели до клинични доказателства. Антиоксиданти (Базел). 2020; 9 (5). [PubMed ID: 32408702]. [PubMed Central ID: PMC7278841].

10. Thornburg KL. Програмиране на сърдечно-съдови заболявания. J Dev Orig Health Dis. 2015; 6 (5): 366–76. [PubMed ID: 26173733]. [PubMed Central ID: PMCPmc7587080].

11. Thompson LP, Chen L, Polster BM, Pinkas G, Song H. Пренаталната хипоксия уврежда сърдечната митохондриална и вентрикуларна функция в поколението на морски свинчета по начин, свързан с пола. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2018; 315 (6): R1232–r1241. [PubMed ID: 30365351]. [PubMed Central ID: PMCPmc6425638].

12. Песен H, Polster BM, Thompson LP. Хроничната хипоксия променя експресията и активността на сърдечния митохондриален комплекс протеин при фетални морски свинчета по полово селективен начин. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2021; 321 (6): R912–r924. [PubMed ID: 34730023]. [PubMed Central ID: PMC8714812].

13. Schirone L, Forte M, D'Ambrosio L, Valenti V, Vecchio D, Schiavon S, et al. Преглед на молекулярните механизми, свързани с миокардно исхемично увреждане: Съвременно състояние и транслационни перспективи. клетки. 2022; 11 (7). [PubMed ID: 35406729]. [PubMed Central ID: PMC8998015].

14. Pohjoismäki JL, Goffart S. Ролята на митохондриите в развитието и защитата на сърцето. Free Radic Biol Med. 2017; 106: 345-54. [PubMed ID: 28216385].

15. Ding Q, Qi Y, Tsang SY. Митохондриална биогенеза, митохондриална динамика и митофагия при съзряването на кардиомиоцитите. клетки. 2021; 10 (9). [PubMed ID: 34572112]. [PubMed Central ID: PMCPmc8466139].

16. Song Y, Xu Y, Liu Y, Gao J, Feng L, Zhang Y и др. Контрол на качеството на митохондриите при поддържането на сърдечно-съдовата хомеостаза: ролите и взаиморегулацията на UPS, митохондриалната динамика и митофагията. Oxid Med Cell Longev. 2021; 2021: 3960773. [PubMed ID: 34804365]. [PubMed Central ID: PMC8601824].

17. Скарпула RC. Транскрипционни парадигми в митохондриалната биогенеза и функция на бозайници. Physiol Rev. 2008; 88 (2): 611–38. [PubMed ID: 18391175].

18. Lai L, Leone TC, Zechner C, Schaeffer PJ, Kelly SM, Flanagan DP, et al. Транскрипционните коактиватори PGC-1алфа и PGC-бета контролират припокриващите се програми, необходими за перинаталното съзряване на сърцето. Genes Dev. 2008; 22 (14): 1948–61. [PubMed ID: 18628400]. [PubMed Central ID: PMCPmc2492740].

19. Gong G, Song M, Csordas G, Kelly DP, Matkovich SJ, Dorn G2. Паркин-медиирана митофагия насочва перинаталното сърдечно метаболитно съзряване при мишки. Наука. 2015;350(6265):aad2459. [PubMed ID: 26785495]. [PubMed Central ID: PMCPmc4747105].

20. Papanicolaou KN, Kikuchi R, Ngoh GA, Coughlan KA, Dominguez I, Stanley WC и др. Митофузини 1 и 2 са от съществено значение за постнаталното метаболитно ремоделиране в сърцето. Circ Res. 2012; 111 (8): 1012–26. [PubMed ID: 22904094]. [PubMed Central ID: PMCPmc3518037].

21. Quebedeaux TM, Song H, Giwa-Otusajo J, Thompson LP. Хроничната хипоксия инхибира активността на респираторния комплекс IV и нарушава митохондриалната динамика в предния мозък на феталното морско свинче. Reprod Sci. 2022; 29 (1): 184–92. [PubMed ID: 34750769].

22. Hussain T, Tan B, Ren W, Rahu N, Kalhoro DH, Yin Y. Изследване на полиамини: Функции в развитието на ембриона/плода. Anim Nutr. 2017; 3 (1): 7–10. [PubMed ID: 29767087]. [PubMed Central ID: PMCPmc5941083].

23. Wang X, Burghardt RC, Romero JJ, Hansen TR, Wu G, Bazer FW. Функционални роли на аргинин по време на пери-имплантационния период на бременността. III. Аргининът стимулира пролиферацията и производството на интерферон тау от овчи трофектодермни клетки чрез азотен оксид и полиаминTSC2-MTOR сигнални пътища. Biol Reprod. 2015;92(3):75. [PubMed ID: 25653279].

24. Kwon H, Wu G, Bazer FW, Spencer TE. Промени в развитието на нивата на полиамини и синтеза в концепцията на овцете. Biol Reprod. 2003;69(5):1626–34. [PubMed ID: 12855596].

25. Wu G, Bazer FW, Satterfield M, Li X, Wang X, Johnson GA и др. Въздействие на храненето с аргинин върху ембрионалното и феталното развитие при бозайници. Аминокиселини. 2013; 45: 241–56. [PubMed ID: 23732998].

26. Херинг CM, Bazer FW, Johnson GA, Wu G. Въздействие на приема на протеини от майката върху оцеляването, растежа и развитието на плода. Exp Biol Med (Maywood). 2018; 243 (6): 525–33. [PubMed ID: 29466875]. [PubMed Central ID: PMC5882021].

27. Ha HC, Sirisoma NS, Kuppusamy P, Zweier JL, Woster PM, Casero RA. Естественият полиамин спермин функционира директно като ловец на свободни радикали. Proc Natl Acad Sci US A. 1998;95(19):11140– 5. [PubMed ID: 9736703]. [PubMed Central ID: PMC21609].

28. Li R, Wu X, Zhu Z, Lv Y, Zheng Y, Lu H и др. Полиамините предпазват сперматозоидите от глиган от оксидативен стрес in vitro. J Anim Sci. 2022; 100 (4). [PubMed ID: 35247050]. [PubMed Central ID: PMC9030141].

29. Eisenberg T, Knauer H, Schauer A, Buttner S, Ruckenstuhl C, CarmonaGutierrez D, et al. Индукцията на автофагия от спермидин насърчава дълголетието. Nat Cell Biol. 2009; 11 (11): 1305–14. [PubMed ID: 19801973].

30. Nilsson BO, Persson L. Благоприятните ефекти на спермидина върху сърдечно-съдовото здраве и дълголетието предполагат специфичен за клетъчния тип внос на полиамини от кардиомиоцитите. Biochem Soc Trans. 2019; 47 (1): 265–72. [PubMed ID: 30578348].

31. Ni YQ, Liu YS. Нови прозрения за ролите и механизмите на спермидина при стареенето и свързаните с възрастта заболявания. Стареене Dis. 2021; 12 (8): 1948– 63. [PubMed ID: 34881079]. [PubMed Central ID: PMC8612618].

32. Chai N, Zhang H, Li L, Yu X, Liu Y, Lin Y и др. Спермидинът предотвратява сърдечно увреждане при новородени плъхове, изложени на вътрематочна хипоксия чрез инхибиране на оксидативния стрес и митохондриалната фрагментация. Oxid Med Cell Longev. 2019;2019:5406468. [PubMed ID: 31217839]. [PubMed Central ID: PMC6537013].

33. Li YF, Wei TW, Fan Y, Shan TK, Sun JT, Chen BR и др. Серин/треонинпротеин киназа 3 улеснява възстановяването на миокарда след сърдечно увреждане, вероятно чрез пътя на гликоген синтаза киназа-3бета/бета-катенин. J Am Heart Assoc. 2021; 10 (22). e022802. [PubMed ID: 34726469]. [PubMed Central ID: PMC8751936].

34. Zhao Q, Shao L, Hu X, Wu G, Du J, Xia J и др. Предварителното и посткондиционирането на липоксин а4 предпазват от миокардна исхемия/реперфузионно увреждане при плъхове. Медиатори на възпаление. 2013;2013:231351. [PubMed ID: 23956501]. [PubMed Central ID: PMC3730367].

35. Hiraumi Y, Iwai-Kanai E, Baba S, Yui Y, Kamitsuji Y, Mizushima Y и др. Факторът, стимулиращ колониите на гранулоцитите, защитава сърдечните митохондрии в ранната фаза на сърдечно увреждане. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2009; 296 (3): H823–32. [PubMed ID: 19136605].

36. Zhang H, Yan M, Liu T, Wei P, Chai N, Li L, et al. Динамичен митохондриален протеом при лечение с полиамини при стареене на сърцето. Front Cell Dev Biol. 2022;10:840389. [PubMed ID: 35372351]. [PubMed Central ID: PMC8965055].

37. Piquereau J, Novotova M, Fortin D, Garnier A, Ventura-Clapier R, Veksler V, et al. Постнатално развитие на сърцето на мишката: образуване на енергийни микродомени. J Physiol. 2010; 588 (Pt 13): 2443– 54. [PubMed ID: 20478976]. [PubMed Central ID: PMC2915519].

38. Louey S, Jonker SS, Giraud GD, Thornburg KL. Плацентарната недостатъчност намалява активността на клетъчния цикъл и крайното съзряване в феталните овчи кардиомиоцити. J Physiol. 2007; 580 (Pt. 2): 639– 48. [PubMed ID: 17234700]. [PubMed Central ID: PMC2075561].

39. Botting KJ, McMillen IC, Forbes H, Nyengaard JR, Morrison JL. Хроничната хипоксемия в късна бременност намалява броя на кардиомиоцитите, но не променя експресията на реагиращите на хипоксия гени. J Am Heart Assoc. 2014; 3 (4).

40. Derks W, Bergmann O. Полиплоидия в кардиомиоцитите: пречка за регенерация на сърцето? Circ Res. 2020; 126 (4): 552–65. [PubMed ID: 32078450].

41. Bhatti JS, Bhatti GK, Reddy PH. Митохондриална дисфункция и оксидативен стрес при метаболитни нарушения - стъпка към терапевтични стратегии, базирани на митохондриите. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2017; 1863 (5): 1066–77. [PubMed ID: 27836629]. [PubMed Central ID: PMC5423868].

42. Aljunaidy MM, Morton JS, Kirschenman R, Phillips T, Case CP, Cooke CM, et al. Третирането на майката с антиоксидант, насочен към плацентата (MitoQ), въздейства върху сърдечно-съдовата функция на потомството в модел на пренатална хипоксия при плъх. Pharmacol Res. 2018; 134: 332-42. [PubMed ID: 29778808].

43. Wang J, Li S, Wang J, Wu F, Chen Y, Zhang H, et al. Спермидинът облекчава стареенето на сърцето чрез подобряване на митохондриалната биогенеза и функция. Стареене (Albany NY). 2020; 12 (1): 650–71. [PubMed ID: 31907336]. [PubMed Central ID: PMC6977682].

44. Eisenberg T, Abdellatif M, Schroeder S, Primessnig U, Stekovic S, Pendl T, et al. Кардиопротекция и удължаване на живота чрез естествения полиамин спермидин. Nat Med. 2016; 22 (12): 1428– 38. [PubMed ID: 27841876]. [PubMed Central ID: PMC5806691].

45. Wang X, Ying W, Dunlap KA, Lin G, Satterfield MC, Burghardt RC и др. Аргинин декарбоксилаза и агматиназа: алтернативен път за de novo биосинтеза на полиамини за развитие на концепции на бозайници. Biol Reprod. 2014;90(4):84. [PubMed ID: 24648395].

46. ​​Zhao YC, Chi YJ, Yu YS, Liu JL, Su RW, Ma XH и др. Полиамините са от съществено значение при имплантирането на ембриони: експресия и функция на гени, свързани с полиамини, в матката на мишка по време на периимплантационния период. Ендокринология. 2008; 149 (5): 2325–32. [PubMed ID: 18202119].

47. Liu N, Dai Z, Zhang Y, Jia H, Chen J, Sun S, et al. Добавянето на L-пролин от майката по време на бременност променя метаболизма на аминокиселините и полиамините в женското потомство от първо поколение на C57BL/6J мишки. Аминокиселини. 2019; 51 (5): 805–11. [PubMed ID: 30879150].

48. Zhu YH, Lin G, Dai ZL, Zhou TJ, Yuan TL, Feng CP и др. Промени в развитието на нивата на полиамини и автофагични маркери при нормални и ограничени в растежа фетални прасета. J Anim Sci. 2015; 93 (7): 3503–11. [PubMed ID: 26440019].

49. Zou D, Zhao Z, Li L, Min Y, Zhang D, Ji A и др. Цялостен преглед на спермидин: безопасност, ефекти върху здравето, абсорбция и метаболизъм, оценка на хранителните материали, физическа и химическа обработка и биопреработка. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2022; 21 (3): 2820–42. [PubMed ID: 35478379].

50. Yuan H, Wu SX, Zhou YF, Peng F. Спермидинът инхибира възпалението на ставите и активирането на макрофагите при мишки с индуциран от колаген артрит. J Inflamm Res. 2021; 14: 2713–21. [PubMed ID: 34194234]. [PubMed Central ID: PMC8238551].

51. Mao M, Yang L, Jin Z, Li LX, Wang YR, Li TT и др. Въздействие на вътрематочната хипоксия върху когнитивната функция на юноши и възрастни в потомството на плъх: сексуални различия и ефектите от интервенцията на спермидин. Acta Pharmacol Sin. 2021; 42 (3): 361–9. [PubMed ID: 32694754]. [PubMed Central ID: PMC8027377].

52. Russell LK, Mansfield CM, Lehman JJ, Kovacs A, Courtois M, Saf-Fitz JE, et al. Сърдечно-специфичната индукция на транскрипционния коактиватор пероксизомен пролифератор-активиран рецептор гама коактиватор-1алфа насърчава митохондриалната биогенеза и обратима кардиомиопатия по начин, зависим от етапа на развитие. Circ Res. 2004;94(4):525–33.

53. Gong S, Sovio U, Aye IL, Gaccioli F, Dopierala J, Johnson MD, et al. Метаболизмът на плацентарния полиамин се различава в зависимост от пола на плода, ограничаване на растежа на плода и прееклампсия. JCI Insight. 2018; 3 (13). [PubMed ID: 29997303]. [PubMed Central ID: PMC6124516].

54. Madeo F, Eisenberg T, Buttner S, Ruckenstuhl C, Kroemer G. Spermidine: нов индуктор на автофагия и еликсир за дълголетие. Автофагия. 2010; 6 (1): 160–2. [PubMed ID: 20110777].

55. Bhukel A, Madeo F, Sigrist SJ. Спермидинът засилва автофагията, за да предпази от стареене на синапса. Автофагия. 2017; 13 (2): 444–5.

【За повече информация:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】