Časť 1|Čínska bylinná receptúra, tonikum The Kindney, zlepšuje svalovú atrofiu prostredníctvom regulácie mitochondriálneho procesu kontroly kvality u 5/6 nefrektomizovaných potkanov

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Dongtao Wang1,3, Jianping Chen2, Xinhui Liu1, Ping Zheng1, Gaofeng Song1, Tiegang Yi1,2 & Shunmin Li1

Svalová atrofia je jednou zo závažných komplikácií chronického ochorenia obličiek (CKD). Dysregulácia procesu mitochondriálnej kontroly kvality (MQC), vrátane zníženej mitochondriálnej biogenézy, zhoršenia mitochondriálnej dynamiky a indukcie aktivácie mitofágie, hrá dôležitú úlohu pri sprostredkovaní úbytku svalov. Cieľom tejto štúdie bolo pozorovať účinky odvaru Jian-Pi-Yi-Shen (JPYS) na svalovú atrofiu u potkanov CKD a preskúmať jej možný mechanizmus na reguláciu procesov MQC. 5/6 nefrektomizovaných potkanov bolo náhodne rozdelených do 2 skupín: skupina CKD a skupina JPYS. Okrem toho boli falošne operované potkany falošnou skupinou. Všetky potkany boli liečené 6 týždňov. Výsledky ukázali, že podávanie odvaru JPYS predchádzalo strate telesnej hmotnosti, svalovej strate, zníženiu veľkosti svalových vlákien, degradácii svalových bielkovín a zvýšenej syntéze svalových bielkovín. Okrem toho odvar JPYS zvýšil mitochondriálny obsah a biogenézne proteíny a znížil autofágové a mitofágové proteíny. Okrem toho odvar JPYS zvýšil mitochondriálne fúzne proteíny a zároveň znížil mitochondriálne štiepne proteíny. Záverom možno povedať, že odvar JPYS zvýšil mitochondriálny obsah a biogenézu, obnovil rovnováhu medzi štiepením a fúziou a inhiboval autofágovo-lyzozómovú dráhu (mitofágiu). Súhrnne naše údaje ukázali, že odvar JPYS je prospešný pre svalovú atrofiu pri CKD, čo môže súvisieť s moduláciou procesu MQC.

Cistanche tubulosa zabraňuje ochoreniu obličiek, kliknite sem a získajte vzorku

Chronické ochorenie obličiek(CKD) je charakterizovaná progresívnou stratou funkcie obličiek v priebehu mesiacov alebo rokov. Obrovské štúdie ukázali, že mechanizmus jeho účinku súvisí s nadmernou akumuláciou extracelulárnej matrice a stratou a zápalom podocytov, ako aj s dysfunkciou metabolizmu lipidov a metabolizmu aminokyselín1–6. Niekoľko správ naznačilo, že CKD je spojená so svalovou atrofiou, ktorá priamo koreluje s mortalitou a morbiditou7. Potenciálne stimuly svalovej atrofie pri CKD zahŕňajú acidózu, produkciu angiotenzínu II, zápal, up-reguláciu ubikvitín-proteazómových a autofágovo-lyzozómových systémov (UPS a ALS) a dysreguláciu procesov mitochondriálnej kontroly kvality (MQC)8, 9. Bohužiaľ preventívne a terapeutické zásahy, ktoré blokujú svalovú atrofiu, sú stále v počiatočných štádiách vývoja. Stále viac pacientov akceptovalo doplnkové alebo alternatívne terapie, ako je tradičná čínska medicína (TCM)10–14. Skúmali sme, či atradičnej čínskej medicíny, Jian-Pi-Yi-Shen (JPYS) odvar, by zabránil svalovej atrofii moduláciou procesu MQC.

UPS je uznávaný ako hlavný prispievateľ k svalovej proteolýze, ktorý je zodpovedný za 50 alebo viac percent celkovej degradácie proteínov v kostrovom svale. UPS je hlavnou cestou degradácie intracelulárnych proteínov, ktorú 1Katedra nefrológie, Shenzhen Tradičná čínska medicína Hospital, Guangzhou University of Chinese Medicine, Shenzhen, 518033, Čína. 2Shenzhen Key Laboratory of Hospital Chinese Medicine Preparation, Shenzhen Tradičná čínska medicína Hospital, Guangzhou University of Chinese Medicine, Shenzhen, 518033, Čína. 3Katedra nefrológie, Ruikang Affiliated Hospital, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning, 530011, Čína. Dongtan Wang a Jianping Chen prispeli k tejto práci rovnakým dielom. Korešpondencia a požiadavky na materiály by mali byť adresované DW môže degradovať myofibrilové proteíny na ich zložky (aktín, myozín, troponín a tropomyozín)15. Tieto proteíny sú zacielené a degradované dvoma svalovo špecifickými E3 ubikvitín (Ub) ligázami, svalovou atrofiou F-Box (MAFbx/Atrogin-1) a svalovým špecifickým RING finger proteínom (MuRF1)16, 17. nad dráhou sa predpokladá, že ALS cieli a štiepi dlho žijúce proteíny, objemnú cytoplazmu a organely prostredníctvom lyzozomálneho aparátu18. Aktivácia génov súvisiacich s UPS a ALS je normálne blokovaná Akt prostredníctvom negatívnej regulácie transkripčných faktorov Forkhead box O (FoxO), vrátane FoxO1, FoxO3a a FoxO4. Translokačná a transkripčná aktivita členov FoxO je dostatočná na zvýšenie expresie atrogínu-1 a MuRF1 a spôsobenie svalovej atrofie.

Procesy MQC sú prísne regulované niekoľkými procesmi, napr. biogenéza, fúzia, štiepenie a mitofágia. Uvádza sa, žechronické chorobyaktivovať mitochondriálnu odpoveď, ktorá zlepšuje „kvalitu“ buniek mitochondrií kostrového svalstva na rôznych molekulárnych úrovniach: (i) biogenéza pôsobením koaktivátora gama receptora aktivovaného peroxizómovým proliferátorom kľúčových regulátorov 1-alfa (PGC{{2) }}), jadrový respiračný faktor 1/2 (NRF-1/2), adenozín 5'-monofosfátom (AMP)-aktivovaná proteínkináza (AMPK) a syntéza ATP; (ii) dynamika prostredníctvom mitochondriálnych remodelujúcich proteínov GTPázy, ako je mitofusín{10}} (Mfn{11}}) a optická atrofia 1 (OPA-1) pre fúziu a proteín príbuzný dynamínu 1 (DRP{{ 16}}) a štiepenie 1 (Fis{18}}) pre štiepenie; (iii) obrat poškodených mitochondrií mitofágiou prostredníctvom PTEN indukovanej domnelej kinázy 1 (PINK1), Parkin a Bnip3/Nix (BNIP3L); a (iv) kontrola kvality degradáciou chybne poskladaných proteínov alebo opäť časti poškodených mitochondrií proteolytickým systémom s chaperónmi a proteázami20. Bolo hlásené, že mitochondriálna biogenéza bola znížená, zapojená do svalovej atrofie, ktorú podporovali PGC-1 a AMPK 21, 22. Avšak proces MQC vrátane mitochondriálnej fúzie, štiepenia, biogenézy a mitofágie pri svalovej atrofii CKD je stále nejasné.

Uvádza sa, že TCM je účinná pri liečbe svalovej atrofie23–26. V literatúre však bolo málo dostupných informácií o tom, či by čínska bylinná medicína s účinkom proti svalovej atrofii mohla ovplyvniť proces MQC pri CKD. Odvar z JPYS sa už mnoho rokov široko používa pri liečbe podvýživy so syndrómom nedostatku čchi sleziny a obličiek pri CKD. Stále je však potrebné ďalšie štúdium jeho podrobného mechanizmu proti podvýžive a zvrátenia svalovej atrofie. Tu sme sa zamerali na skúmanie, ako dysregulácia procesu MQC vyvoláva chradnutie svalov a či odvar JPYS inhibuje svalovú atrofiu účinnou moduláciou procesu MQC.

extrakt z cistanche tubulosa: liečba chronických ochorení obličiek

Výsledky

Zmeny vo funkcii obličiek.

Na konci štúdie skupina s CKD vykazovala významne vyššie hladiny kreatinínu v sére (Scr) a dusíka močoviny v krvi (BUN) v porovnaní s falošnou skupinou. Zaujímavé je, že sa zistilo, že odvar z JPYS znižuje hladiny Scr a BUN. Hladina sérového albumínu (ALB) sa však medzi všetkými skupinami významne nelíšila (tabuľka 1).

Odvar z JPYS zlepšuje svalovú atrofiu.

Telesná hmotnosť v skupine s CKD bola na začiatku liečby významne nižšia ako v simulovanej skupine; medzi skupinami s CKD a JPYS však neboli žiadne rozdiely v telesnej hmotnosti. Je zaujímavé, že skupina JPYS vykazovala zjavné zlepšenie telesnej hmotnosti pri liečbe 5 a 6 týždňov v porovnaní so skupinou s CKD (obr. 1a). Zvýšenie telesnej hmotnosti po pridaní JPYS zahŕňalo zvýšenie hmotnosti musculus gastrocnemius (Gastroc) a musculus tibialis anterior (TA) v skupine s CKD (obr. 1b,c). Zlepšenie svalovej hmoty v skupine JPYS bolo potvrdené zvýšením priemernej plochy prierezu svalových vlákien v TA svaloch v skupine CKD (obr. 1d, e).

Odvar z JPYS zvyšuje syntézu bielkovín a potláča degradáciu bielkovín.

Rýchlosť syntézy proteínov bola nižšia v skupine s CKD ako v skupine s falošným podaním a zistilo sa, že odvar z JPYS zvyšuje rýchlosť syntézy proteínov (obr. 2a). Na druhej strane, rýchlosť degradácie proteínov bola vyššia v skupine s CKD ako v skupine s falošným pokusom, ktorá bola úplne inhibovaná odvarom JPYS (obr. 2b).

Odvar JPYS inhibuje ubikvitín-proteazómový systém a aktiváciu FoxO3a.

Proteínové markery vo svalovom ubikvitín-proteazómovom systéme a FoxO3a sú uvedené na obr. 3a. Skupina CKD vykazovala zvýšenie expresie Atrogin-1 a MuRF-1 a tieto zmeny boli zrušené odvarom JPYS (obr. 3b,c). Aby sme potvrdili relevantnosť zmien svalovej proteolýzy pozorovaných u potkanov CKD, merali sme aktivity 20S proteazómu. Obidve aktivity chymotrypsínu a trypsínu boli vyššie v skupine s CKD ako v simulovanej skupine, zatiaľ čo boli oslabené odvarom JPYS (obr. 3g, h). Okrem toho sa pomer fosforylovaného (p)-FoxO3a a p-FoxO3a/FoxO3a znížil v skupine s CKD, zatiaľ čo odvar JPYS spúšťa zvýšenie v porovnaní so skupinou s CKD (obr. 3d, f). Ako je znázornené na obr. 3e, obsah bazálneho proteínu FoxO3a bol up-regulovaný v skupine CKD a tomu sa tiež zabránilo odvarom JPYS.

Odvar z JPYS zlepšuje obsah svalových mitochondrií a aberantné morfologické vlastnosti svalov.

Mitochondriálny obsah bol hodnotený pomocou SDH farbenia Gastroc svalov (obr. 4a). Aktivita SDH, ktorá predstavuje mitochondriálne množstvo, bola v skupine s CKD výrazne znížená a odvar JPYS túto odpoveď antagonizoval (obr. 4b). Na druhej strane farbenie SDH odhalilo, že svalové vlákna typu I (pomalá oxidácia) a I (rýchla oxidačná glykolytická) vlákna, ktoré sú vláknami bohatými na mitochondrie, boli významne znížené a vlákna typu IIb (rýchle glykolytické) boli zvýšené v skupine s CKD . Celkom zaujímavé je, že odvar z JPYS vykazoval posun v type svalových vlákien v skupine s CKD, charakterizovaný redukciou vlákien typu IIb a výrazným zvýšením svalových vlákien typu I a IIa (obr. 4c). V súlade s poklesom aktivity SDH morfológia TEM tiež odhalila hlavné zmeny na sarkomérnej úrovni, s abnormalitami v súlade s menším počtom a menšími mitochondriami (čierne šípky; obr. 4e, f) a s výrazne tenšími Z-líniami (biele šípky; obr. 4d) v skupine CKD. Podobne I-pás, tvorený hlavne tenkými aktínovými vláknami, sa v skupine CKD javil ako tenší alebo úplne chýbal (zátvorky; obr. 4d). Dôležité je, že týmto zmenám zabránila odvarová liečba JPYS.

prevencia ochorení obličiek: cistanche tubulosaextrakt

Odvar z JPYS zvyšuje mitochondriálnu biogenézu.

Proteínové markery vo svalovej mitochondriálnej biogenéze sú uvedené na obr. 5a. Proteín Te Cox IV môže byť efektívne použitý ako kontrola mitochondriálnej záťaže a predstavuje mitochondriálny obsah, čo bolo v súlade s výsledkami aktivity SDH (obr. 5b). Navyše mitochondriálne biogenézne proteíny NRF-1 a PGC-1 boli tiež znížené v skupine CKD a tieto zmeny boli zvrátené odvarom JPYS (obr. 5c–e). Hladiny proteínov v pomere ATP5B a p-AMPK/AMPK sa však u všetkých skupín nezmenili (obr. 5d–f).

Odvar z JPYS inhibuje dráhu autofágie a mitofágie.

Proteíny súvisiace s autofágiou a mitofágiou boli detegované metódou Western blotting (obr. 6a). Hladina proteínu Beclin{2}} a pomer LC3II/LC3I boli v skupine s CKD up-regulované a to bolo spomalené odvarom JPYS (obr. 6b,c). Zistilo sa, že príspevok autofagického adaptéra p62 je nevyhnutný pre mitofágiu, ktorá bola zvýšená v skupine CKD a oslabená odvarom JPYS (obr. 6d). Zaujímavé je, že hladiny PINK1 a Parkinových proteínov boli významne zvýšené v skupine s CKD a týmto zmenám sa zabránilo odvarom JPYS (obr. 6f,g). Medzi všetkými skupinami však neboli žiadne rozdiely v expresii BNIP3L (obr. 6e).

Odvar z JPYS znižuje mitochondriálne štiepenie a zvyšuje mitochondriálnu fúziu.

Mitochondriálna fúzia a proteíny súvisiace so štiepením boli detegované pomocou Western blottingu (obr. 7a). Hladiny kľúčových štiepnych proteínov Fis{2}} a Drop{3}} boli významne vyššie v skupine s CKD, zatiaľ čo týmto zmenám bránila liečba JPYS (obr. 7b,c). Avšak hladiny kľúčových fúznych proteínov OPA-1 a Mfn{6}} boli v skupine s CKD znížené a tomuto zníženiu sa zabránilo liečbou JPYS (obr. 7d,e).

prevencia zlyhania obličiek cistanche tubulosa extrakt