灵芝水提物对嗜热四膜虫的抗衰老作用及其分子机制研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:pfeiyuan2009
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灵芝(Ganoderma lucidum)具有增强机体免疫力,延缓衰老的作用,是我国传统的抗衰老药用真菌。对灵芝抗衰老功效及分子机制的揭示,可以为抗衰老中药研究提供理论和技术支持。灵芝子实体中含有很多活性物质,单体的提取和药理作用研究较深入,但是对于用传统中药熬制方法获得的混合水提物的成分及药理机制研究尚不充分。本研究针对灵芝水提物的抗衰老机制展开研究,明确了灵芝水提物主要成分组成。选用真核单细胞模型生物嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)作为实验生物,比较了混合水提物与主要活性单体对嗜热四膜虫种群和细胞产生的抗衰老效应,对灵芝水提物延缓嗜热四膜虫衰老的分子机制进行了深入的研究,获得如下主要结果:1.灵芝水提物中主要活性成分改进了灵芝水提物制取方法,获得比以往对灵芝水提物中高34%多醣含量。利用GC-MS将灵芝水提物进行微成分分析,得到11种组分,在质谱文库匹配度大于85%的有55种化合物。可分为6类:醇类、酯类、醛类、酮类、烷烃及其他衍生物。2.灵芝水提物对嗜热四膜虫的抗衰老作用基于均匀设计实验方案,以7种浓度和添加比例向嗜热四膜虫的培养基中分别加入灵芝水提物,灵芝多糖,灵芝酸A,灵芝醛A和灵芝麦角固醇,观察各组嗜热四膜虫种群生长曲线。结果显示灵芝水提物对种群的抗衰老效果优于任何一种活性单体。最佳方案为200 mg/m L灵芝水提物按20%添加到SPP培养基中,可将嗜热四膜虫对数增长期延长1h,种群密度提高92%,代时缩短20%。活体细胞观察显示,与对照组相比,施加了灵芝水提物的实验组在对数期和衰退期细胞形态更完整。透射电镜结果显示灵芝水提物提高了线粒体膜结构完整性,并且在衰退期细胞内出现新生吞噬泡和拟糖原颗粒。在对数期和衰退期,灵芝水提物均提高了细胞内抗氧化酶(SOD,CAT,GPx)的活性和·OH清除率,减少了MDA的积累。综合结果表明,多种活性物质混合的灵芝水提物对嗜热四膜虫有延缓衰老和保持细胞年轻态的作用。3.灵芝水提物对嗜热四膜虫抗衰老机制的转录组分析按均匀设计实验中最佳方案添加灵芝水提物到的嗜热四膜虫培养基中,取对数增长期和衰退期的细胞进行RNA-Seq分析。对数期获得11526个差异表达基因(上调:6208,下调:5318);衰退期中有8772个差异表达基因(上调:4721,下调:4051)。GO富集分析揭示两个时期的差异基因与“代谢过程”,“结合”和“膜”功能密切相关。利用KEGG数据库进一步分析灵芝水提物作用的主要细胞信号通路后发现,差异表达基因主要富集在“代谢途径”通路,尤其是“谷胱甘肽代谢途径”。将该通路上的所有差异表达基因进行PPI网络分析,结果显示关键节点蛋白中83%属于磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶(PHGPx)蛋白家族。4.基于RNAi技术研究嗜热四膜虫PHGPx蛋白家族在灵芝水提物抗衰老过程中的作用通过四膜虫转录组分析发现PHGPx编码基因中Tt GPx1,Tt GPx7和Tt GPx11在灵芝水提物诱导下,对数期和衰退期细胞中都出现上调表达。利用RNAi技术对Tt GPx1、Tt GPx7和Tt GPx11表达进行干扰实验,并且这三个基因编码的蛋白涵盖了PHGPx蛋白家族的不同分支。对筛选出阳性虫体添加灵芝水提物,观察其抗衰老效应。发现灵芝水提物对三个基因干扰后的虫体的抗衰老作用均不显著,尤其是对Tt GPx7干扰表达组虫体的抗衰老作用弱于其他两个基因被干扰表达的实验组。这提示PHGPx对灵芝水提物抗衰老作用起着重要的作用,且Tt GPx7可能是灵芝水提物对嗜热四膜虫抗衰老的潜在靶基因。综上,混合多种活性物质的灵芝水提物可以更好的增强嗜热四膜虫抗氧化能力,具有更显著的保持细胞活力和延缓细胞衰老的作用。其机制与谷胱甘肽代谢途径的调控密切相关,尤其是与PHGPx的编码基因的上调表达有关。本研究为灵芝水提物在抗衰老领域的应用提供新的数据,也为后续的细胞抗衰老机制研究提供新思路。
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