【摘 要】
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长期以来,老龄化一直是世界各国面临的重大问题。许多国内外流行病学的研究结果显示,食用含有抗氧化剂饮食的人可能会降低其患上与年龄有关的疾病的风险。迷迭香提取物被公认为最好的绿色食品抗氧化剂之一,鼠尾草酸(Carnosic acid,CA)、鼠尾草酚(Carnosol,CL)和迷迭香酸(Rosmarinic acid,RA)是其主要的三种高效抗氧化多酚物质。但其体内抗氧化特性尚未得到全面的讨论,并且对
【基金项目】
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国家自然科学基金(31700501); 广东省自然科学自由申请基金(2016A030313394); 广东省科学技术计划项目(2017A020208042);
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长期以来,老龄化一直是世界各国面临的重大问题。许多国内外流行病学的研究结果显示,食用含有抗氧化剂饮食的人可能会降低其患上与年龄有关的疾病的风险。迷迭香提取物被公认为最好的绿色食品抗氧化剂之一,鼠尾草酸(Carnosic acid,CA)、鼠尾草酚(Carnosol,CL)和迷迭香酸(Rosmarinic acid,RA)是其主要的三种高效抗氧化多酚物质。但其体内抗氧化特性尚未得到全面的讨论,并且对其抗衰老活性知之甚少。另外,成功的抗衰老不只单纯延长寿命,更包括减少衰老相关疾病的发生以延长健康寿命。本文利用秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,简称线虫)这一方便而强大的体内抗衰老模型研究三种迷迭香多酚化合物——CA、CL和RA的抗衰老作用及其潜在的作用机制。主要的研究内容及结果如下:(1)CA、CL和RA延长线虫的健康寿命。CA、CL和RA三者均以剂量依赖的方式延长线虫正常培养下的寿命,并且改善线虫不同生命周期的运动性。同时,CA、CL和RA三者最佳的延寿浓度均为180μM。进一步地,线虫在应激胁迫下的寿命也被显著提高。综合分析表明RA的延寿作用强于CA和CL,但CA和CL的延寿作用没有显著差异。在老年性疾病方面,与CA和CL不同,RA不能显著延缓β淀粉样蛋白1-42(Amyloid beta peptide 1-42,Aβ1-42)诱导和多聚谷氨酰胺(Polyglutamine,Poly Q)依赖性神经瘫痪。但RA对线虫脂肪沉积具有显著的治疗和预防效果,并伴随着脂滴粒径的减小。另外,CA、CL和RA均能够减轻不同生命周期的老年斑的有害积累。在生理功能上,CA、CL和RA三者均不会对线虫体型大小、发育速率和性腺形态等造成损害。(2)CA、CL和RA提高线虫抗氧化防御系统的活性。在缓解活性氧(Reactive oxygen species,ROS)积累方面,CA、CL和RA三者的表现截然不同,但CA、CL和RA均能显著提高线虫的抗氧化防御功能。综合发现,CA在线虫体内的抗氧化活性最强。(3)CA、CL和RA激活线虫长寿信号通路的表达。可能的共同作用机制模式为CA、CL和RA通过激活MAPK(skn-1和sek-1)和HSF-1(hsf-1)信号进而上调抗氧化酶和/或抗逆基因的表达,从而延长线虫的健康寿命。另外,RA还可能依赖于IIS通路上关键调控子daf-16从而导致抗氧化酶基因(sod-3、sod-5和ctl-1)的表达上调。进一步调查RA介导的脂质代谢机制,发现RA可能依赖于SBP-1脂质合成和NHR-49脂肪酸β-氧化途径。在抑制脂质合成方面,RA通过降低sbp-1表达,从而抑制fat-4和fat-5的表达。在促进脂肪酸β-氧化方面,RA上调了nhr-49及其下游靶点acs-2、ech-1.1、kat-1和tub-1的表达。进一步地,采用转录组测序技术(RNA sequencing,RNA-seq)对线虫基因表达进行测定发现,经CA、CL和RA处理分别引起20个(12个上调,8个下调)、71个(59个上调,12个下调)和1525个(1056个上调,469个下调)基因的表达水平显著不同。有趣的是,RA组囊括了CA和CL组所有注释到的GO功能,暗示了RA可能是多靶点的延寿因子。通过KEGG通路富集分析,4条与脂质代谢和免疫调控相关的通路为CA、CL和RA共同参与,但作用位点不尽相同。其中,CA和CL编码的基因相似,而RA编码更多独特的基因。另外,RA主要在免疫有关的通路上富集。(4)RA提高线虫的免疫功能。从肠道屏障完整性、肠道菌的定植以及致病菌(绿脓杆菌和粘质沙雷菌)侵染寿命对RA的免疫防御功能进行综合分析,结果表明RA能对线虫的免疫功能提供保护。这些结果表明,CA、CL和RA在介导线虫的抗衰老作用和机制上存在一定的差异,其中RA可能是一种多功能、多靶点的延寿因子。总之,CA、CL和RA三种迷迭香多酚化合物可能是天然抗氧化剂的良好来源,可作为延缓衰老的潜在膳食补充剂。
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