מודל הזדקנות הוקם בעכברים ותאי HK-2 באמצעות D-גלקטוז. השפעות הפוליסכרידים של קורדיספס (CCP) על הזדקנות הכליה הוערכו באמצעות ווסטרן בלוטינג ואימונופלואורסצנציה, כאשר שינויים מיטוכונדריאליים הוערכו באמצעות זיהוי מיני חמצן תגובתי וצביעה ב-JC-1.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר מחקר
מודל הזדקנות הוקם בעכברים ותאי HK-2 באמצעות D-גלקטוז. השפעות הפוליסכרידים של קורדיספס (CCP) על הזדקנות הכליה הוערכו באמצעות ווסטרן בלוטינג ואימונופלואורסצנציה, כאשר שינויים מיטוכונדריאליים הוערכו באמצעות זיהוי מיני חמצן תגובתי וצביעה ב-JC-1.
מחלת כליות כרונית (CKD) מהווה דאגה בריאותית עולמית משמעותית. הזדקנות תאי אפיתל צינוריים בכליה (RTECs) פוגעת בהתחדשות ותיקון הכליות ומקדמת התקדמות מחלת כליות כליה כלית באמצעות שחרור הפנוטיפ הפרשתי הקשור להזדקנות (SASP). קורדיספס סיננסיס, שרכיביו הביואקטיביים המרכזיים כוללים את קורדיספס פוליסכרידים (CCP), משולב בהכנות קליניות רבות ל-CKD והוכח כיתרונות טיפוליים. כדי לבחון את תפקיד ה-CCP בהזדקנות הכליה, הוקם מודל הזדקנות כלייתי המושרה על ידי D-גלקטוז בעכברים, כאשר CCP ניתנה כהתערבות. תוצאות הטיפול הוערכו באמצעות צביעות הקשורות להזדקנות והערכות של תפקוד הכליה. מודל הזדקנות שנגרם על ידי D-גלקטוז בתאי HK-2 הוקם עוד כדי לחקור את המנגנונים התאיים הבסיסיים. צביעת JC-1 וזיהוי מיני חמצן תגובתי (ROS) שימשו להערכת שינויים מיטוכונדריאליים לאחר טיפול ב-CCP בתנאי הזדקנות. בוצעו אימונופלואורסצנציה, ווסטרן בלוטינג ו-PCR כמותי (RT-PCR) להערכת השפעות CCP על פוספורילציה של MAPK, העברת גרעין NF-κB והפעלת אינפלמסום NLRP3. התוצאות מראות ש-CCP מחליש הזדקנות תאי צינוריות, פגיעות כלייתיות ופיברוזיס, תוך שיפור תפקוד המיטוכונדריה הן במודלים התאיים והן בבעלי חיים של הזדקנות הנגרמת על ידי D-גלקטוז. השפעות אלו קשורות למודולציה של מסלול האיתות ROS/MAPK/NF-κB/NLRP3.
מחלת כליות כרונית (CKD) היא אחת מהפרעות הכליה הנפוצות ביותר ומשפיעה על אוכלוסייה גדולה ברחבי העולם. הופעתו קשורה קשר הדוק להזדקנות1. צינורות הכליה הם היחידות התפקודיות העיקריות של הכליה, וההזדקנות התאית בתוך תאי אפיתל צינוריים של הכליה (RTECs) היא גורם מרכזי לירידה בתפקוד הכליה2. חשיפה לתרופות ולגורמי לחץ נוספים עלולים לגרום להזדקנות הקשורה ללחץ צינורית, מה שמוביל לאובדן הדרגתי של תפקוד הכליות ולבסוף להתקדמות למחלת כליות בשלב סופי (ESKD). לכן, מיקוד בהזדקנות ב-RTECs עשוי להיות אסטרטגיה יעילה לעיכוב הזדקנות הכליות ולמניעה או טיפול במחלת כליות כליות.
דלקת כרונית היא סימן ההיכר של גיל3 וגורם חשוב למחלות רבות הקשורות לגיל. ציטוקינים פרו-דלקתיים המשתחררים על ידי תאים מזדקנים ידועים יחד כפנוטיפ הפרשה הקשור להזדקנות (SASP)4. SASP מקדם דלקת מתמשכת, גורם להזדקנות בתאים שכנים, ותורם לירידה מתקדמת בתפקוד5. מודל הזדקנות המושרת על ידי D-גלקטוז (D-gal) הוא אחד המודלים הניסיוניים הנפוצים ביותר להזדקנות. מחקרים קודמים הראו כי טיפול ב-D-gal מוביל להצטברות תוך-תאית של מיני חמצן תגובתיים (ROS), לתפקוד לקוי של המיטוכונדריה, להפרעה בהומאוסטזיס של רדוקס, וליצירת הזדקנות תאית הקשורה ללחץ6. בהשוואה למודלים של הזדקנות טבעית, שהם גוזלי זמן ומציגים שונות בין-אישית גבוהה, המודל המושרת על ידי D-גלקטוז מציע יתרונות הכוללים פשטות, השראה מהירה ושונות פנימית נמוכה יחסית. מודל זה ישים הן למחקרים ב-in vivo והן למחקרים במבחנה. למרות שהוא אינו משחזר באופן מלא הזדקנות טבעית איטית וללא פתולוגיה, הוא מתאים היטב למידול הזדקנות כליות, בהתחשב בפעילות המטבולית הגבוהה של הכליה וברגישות ללחץ חמצוני. מבחינה מכנית, D-גלקטוז מקדם הזדקנות תאית בעיקר באמצעות לחץ חמצוני, בהתאם למחקרים המתמקדים ביצירת ROS ותפקוד לקוי של מיטוכונדריה במהלך ההזדקנות.
קורדיספס סיננסיס היא פטרייה רפואית סינית מסורתית המשמשת רבות לטיפול במחלות כליות7. הוא מכיל רכיבים ביואקטיביים רבים, כולל פוליסכרידים, אדנוזין, חומצות אמינו, קורדיספין וארגוסטרול. תמציות ותרופות מותססות של Cordyceps sinensis מציגות תכונות אנטי-דלקתיות, נוגדות חמצון ואנטי-הזדקנות 8,9,10,11. לדוגמה, הוכח כי פוליסכרידים של קורדיספס מפחיתים חדירת דלקת במודל עכבר אסתמה על ידי עיכוב מסלול האיתות TGF-β1/Smad12. בנוסף, פוליסכרידים של קורדיספס יכולים לדכא את זרחון מסלול MAPK ולהפחית את הביטוי של ציטוקינים דלקתיים כמו IL-6 ו-IL-1β בתאי RAW264.713. מחקרים קודמים הראו כי Cordyceps polysaccharides (CCP), הרכיב הביואקטיבי העיקרי של Cordyceps sinensis, יכול להחליש הזדקנות בתאי אפיתל צינוריים של הכליה על ידי ויסות האוטופגיה ודיכוי ייצור SASP. עם זאת, המנגנונים המולקולריים שבאמצעותם CCP מנטרל נזק מתווך ROS נותרו לא מאופיינים באופן מלא.
המחקר הנוכחי בוחן את ההשפעות המגנות של CCP מפני הזדקנות כליות בעכברים ובוחן את השפעותיו על דלקת, לחץ חמצוני והזדקנות באמצעות מודל D-גלקטוז של הזדקנות תאי אפיתל צינורית כלייתיים. אנו בוחנים עוד האם CCP מווסת את ייצור ROS, תפקוד מיטוכונדריה ונתיבי איתות במורד הזרם, כולל פוספורילציה של MAPK, טרנסלוקציה גרעינית NF-κB והפעלת אינפלמזום NLRP3. יחד, מחקר זה שואף לספק ראיות ניסיוניות התומכות בשימוש ב-CCP במחקרים על הזדקנות כליות ופגיעות כליות הקשורות לגיל. תהליך הניסוי הכולל והמנגנון המוצע מסוכמים באיור 1.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים בבעלי חיים בוצעו בהתאם להנחיות מוסדיות ואושרו על ידי ועדת האתיקה של בעלי החיים של אוניברסיטת נאנג'ינג לרפואה סינית (אישור אתי מס' 202108A006). כל הפסולת שנוצרה במהלך הליכי תרבית תאים וצביעה נאספה במיכלים אטומים ובשקיות ביו-סיכון והושמרה על ידי שירות ניהול פסולת רפואית מורשה.
מודל בעלי חיים והתערבויות טיפוליות
כדי למזער שונות בין-אישית, 40 עכברים חולקו באקראי לחמש קבוצות (n = 8 לקבוצה) ונחשפו להתערבויות הבאות: (1) קבוצת ביקורת: קיבלה מתן תוך-קיבה של 0.2 מ"ל סליין לעכבר; (2) קבוצת מודל: קיבלה הזרקות תת-עוריות יומיות של D-גלקטוז (250 מ"ג/ק"ג), ניתנה כ-0.2 מ"ל של תמיסה של 25 מ"ג/מ"ל לעכבר; (3) קבוצת CCP במינון נמוך: קיבלו זריקות D-גלקטוז בשילוב עם מתן תוך-קיבה של CCP במינון 50 מ"ג/ק"ג (0.2 מ"ל של תמיסה של 5 מ"ג/מ"ל לעכבר); (4) קבוצת CCP במינון גבוה: קיבלו זריקות D-גלקטוז בשילוב עם מתן תוך-קימי של CCP במינון 100 מ"ג/ק"ג (0.2 מ"ל מתמיסת 10 מ"ג/מ"ל לעכבר); (5) קבוצת ויטמין E: קיבלו זריקות D-גלקטוז בשילוב עם מתן תוך-קיבתי של ויטמין E במינון 100 מ"ג/ק"ג (0.2 מ"ל מתמיסת 10 מ"ג/מ"ל לעכבר). לאחר 8 שבועות של טיפול, העכברים הושמעו בהמתה, ודגימות סרום, שתן ורקמת כליה נאספו לניתוחים הבאים.
ניתוח תפקוד כליה
תפקוד הכליות הוערך באמצעות ערכות בדיקה מסחריות למדידת קריאטינין, חומצת שתן וחלבון בדרכי השתן בהתאם להוראות היצרנים. ערכי הספיגה נמדדו ב-505 ננומטר עבור קריאטינין, 510 ננומטר לחומצה שתנית, ו-585 ננומטר עבור חלבון שתן באמצעות קורא מיקרופלט רב-תכליתי.
צביעת חתך רקמה
רקמות כליה מוטמעות בפרפינים נחתכו בעובי של 4 מיקרון. החלקים עברו דה-פרפין, דגרו בהמטוקסילין במשך 5 דקות, נשטפו במים זורמים, הובחנו באמצעות אלכוהול חומצי 1% למשך 5 שניות, ונשטפו שוב. לאחר שטיפה של דקה אחת במי מלח (PBS) של דקה אחת, החלקים צובעו באאוזין במשך 3 דקות, יובשו והותקנו. לצביעת הטריכרום של מסון, הקטעים עברו דה-פרפין וצבעו בהמטוקסילין כפי שתואר לעיל, ואחריהם Ponceau S ל-5 דקות וכחול אנילין ל-5 דקות. החלקים התייבשו והותקנו לאחר מכן.
בדיקת כחיות תאים
תאי HK-2 הוזרעו ללוחות של 12 בארות בכמות תאים ×-10⁵ לכל באר. לאחר חשיפה של 24 שעות לפוליסכרידים של D-גלקטוז וקורדיספס, נוספה 10% תמיסת CCK-8 לכל באר14. לאחר דגירה ב-37 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות, נמדדה הספיגה ב-450 ננומטר באמצעות קורא מיקרופלט. תיעוד בקרת איכות עבור פוליסכרידים של קורדיספס ואימות STR של תאי HK-2 מסופק בקובץ המשלים 1.
תגובת שרשרת פולימראז כמותית של שעתוק הפוך
לאחר 24 שעות של תרבית תאים, תווך התרבית הוסר, וכל ה-RNA הוצא באמצעות תגובת החילוץ. ריכוז ה-RNA נקבע באמצעות ספקטרופוטומטר מיקרופלט, ושלמות ה-RNA אושרה באמצעות אלקטרופורזה של ג'ל אגרוז של 2%. ה-DNA הגנומי הוסר, ו-cDNA סונתז באמצעות שעתוק הפוך. רצפי פריימר מופיעים בטבלת החומרים.
מדידת רמות ROS תוך-תאיות
תאי HK-2 הוזרעו ללוחות של 12 בארות בכמות תאים ×-10⁵ לכל באר. עם הגעה ל-60-70% מפגש התאים, התאים עברו טיפול מוקדם ב-D-גלקטוז במשך 12 שעות. לאחר 24 שעות של חשיפה לתרופות, המדיום נזרק והתאים נשטפו פעם אחת עם PBS. ROS תוך-תאי זוהה באמצעות דגירה עם גלאי פלואורסצנטי רגיש ל-ROS בטמפרטורה של 37°C למשך 20 דקות, ותמונות פלואורסצנציה צולמו באורכי גל של עירור/פליטה של 488/525 ננומטר15.
כתם מערבי
חלבוני התאים עברו פירוק באמצעות בופר RIPA והוברו בצנטריפוגציה ב-13,000 × גרם למשך 15 דקות בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. החלבונים עברו דנטטורציה על ידי הרתיחת 10 דקות, וכמויות שוות של חלבון (20 מיקרוגרם לדגימה) עברו הפרדה אלקטרופורטית והועברו לממברנות PVDF. לאחר חסימה של שעה, הממברנות דגרו במהלך הלילה עם נוגדנים ראשוניים. שטיפות PBST מאוחרות לאחר מכן בוצעו דגירה עם נוגדנים משניים מצומדים ל-HRP, והזיהוי בוצע באמצעות תת-שכימי לומינסצנציה משופרת (ECL)16. פרטי נוגדנים ומזהי תגובות מופיעים בטבלת החומרים.
צביעת זקנה SA-β-gal
תאי HK-2 צויפו בלוחות של 12 בארות בצפיפות של 1 × 10⁵ תאים לכל באר. כאשר התאים הגיעו ל-60-70% מפגש תגובה, הם טופלו מראש ב-D-גלקטוז במשך 12 שעות. צביעת SA-β-gal בוצעה בהתאם לפרוטוקול היצרן, ותאים מוכתמים נצפו באמצעות מיקרוסקופ אופטי17.
מדידת פוטנציאל ממברנה מיטוכונדריאלית
פוטנציאל הממברנה המיטוכונדריאלית הוערך באמצעות גלאי הפלואורסצנטי JC-1 בהתאם להוראות הספק. מונומרים של JC-1 זוהו באורכי גל של עירור/פליטה של 490/530 ננומטר, בעוד שאגרגטים של JC-1 זוהו ב-525/590 ננומטר. תמונות צולמו כאשר נצפתו אותות פלואורסצנציה אדומים או ירוקים ברורים.
ניתוח סטטיסטי
הנתונים הוצגו כגרפים של בר או נקודה ונותחו באמצעות התוכנה המוזכרת. עוצמות פס הכתמים המערביים נמדדו באמצעות ImageJ. הנתונים נותחו באמצעות ניתוח שונות (ANOVA) עם מבחני t נוספים להשוואות בין קבוצות. מובהקות סטטיסטית הוגדרה כערך P < 0.05. סמלים מציינים השוואות לקבוצת הביקורת (*) או לקבוצת D-gal (#) (*P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
D-גלקטוז שימש להקמת מודל הזדקנות עכברים, כאשר ויטמין E שימש כבקרה חיובית נפוצה נגד הזדקנות. עכברים מזדקנים טופלו במינונים שונים של Cordyceps polysaccharides (CCP). עכברים מבוגרים הראו פגיעה כלייתית משמעותית, כפי שניתן לראות בעלייה בחלבון השתן, חומצת שתן בדם ובקריאטינין (איור 2B-D). גם ויטמין E וגם תוספי CCP הפחיתו את החריגות הללו. צביעת SA-β-gal הראתה ירידה בזדקנות תאי הכליה בעכברים שטופלו ב-CCP, עם השפעות דומות לאלו שנצפו בקבוצת ויטמין E (<...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה מדגים את ההשפעות המגנות של פוליסכרידים של קורדיספס על תאי אפיתל צינוריים בכליה ומספק ראיות לכך שהם מחלישים הזדקנות דלקתית בתאי HK-2 על ידי ויסות מסלול האיתות ROS/MAPK/NF-κB/NLRP3. ממצאים אלו מבהירים עוד יותר את המנגנונים הפוטנציאליים שמאחורי השפעות התרכובות שמקורם בקורדיספס סיננסיס בטיפול במחלות כליות חריפות וכרוניות, ומספקים מקור למחקר עתידי של אסטרטגיות טיפוליות נגד הזדקנות.
ה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר עליהם.
מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס' 8217150545, 82575032).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Casepase1/Cleaved Rabbit pAb | WL03450 | וואנלי, שנגיאנג, סין | |
| ערכת CCK-8 | C0037 | ביוטיים, שנגחאי, סין | |
| המפלגה הקומוניסטית הקומוניסטית | B21296 | יואניה ביו, שנגיאנג, סין | |
| ערכת בדיקה של קריאטינין | C011-2-1 | ג'יאנצ'נג, נאנג'ינג, סין | |
| D-gal | HY-N0210 | MCE, ארה"ב | |
| ERK Rabbit pAb | 4695 | CST, ארה"ב | AB_390779 |
| גפדה ארנב pAb | AC033 | אבקלונל, ווהאן, סין | |
| H & ערכת צביעת E | G1120 | סולארביו, בייג'ינג, סין | |
| ערכת JC-1 | C2003S | ביוטיים, שנגחאי, סין | |
| ערכת הכתם של מסון | G1340 | סולארביו, בייג'ינג, סין | |
| NLRP3 Rabbit pAb | WLH3383 | וואנלי, שנגיאנג, סין | |
| P21 פאב ארנב | 64016s | CST, ארה"ב | AB_2892063 |
| עמוד 38 פאב ארנב | 9212 | CST, ארה"ב | AB_330713 |
| p50 פאב ארנב | 3035 | CST, ארה"ב | AB_330564 |
| p65 פאב ארנב | 8242 | CST, ארה"ב | AB_10859369 |
| p-ERK ארנב pAb | 4370 | CST, ארה"ב | AB_2315112 |
| נוגדן m-phospho-SAPK/JNK | 4668 | CST, ארה"ב | AB_823588 |
| p-p38 פאב ארנב | 4511 | CST, ארה"ב | AB_2139682 |
| ערכת צביעת ROS | S0033S | ביוטיים, שנגחאי, סין | |
| נוגדן SAPK/JNK | 9256 | CST, ארה"ב | AB_2250373 |
| ערכת SA-β-gal | C0602 | ביוטיים, שנגחאי, סין | |
| ערכת בדיקת חומצת שתן | C012-2-1 | ג'יאנצ'נג, נאנג'ינג, סין | |
| ערכת זיהוי חלבוני שתן | C035-2-1 | ג'יאנצ'נג, נאנג'ינג, סין | |
| ויטמין E | S27812 | יואניה ביו, שנגיאנג, סין | |
| מבוא ל-pcr | |||
| שם הגן | פריימר קדמי | פריימר הפוך | |
| קספאזה-1 | 5'-TACAGACAAGGGTGCTGAACAA-3' | 5'-CGGAATAACGGGAGTCAATCAATCAAA-3' | |
| GAPDH | 5'-AGAAGGTGTGAAGCAGGCGTC-3' | 5'-AAAGGTGGAGGAGTGTGTGTCG-3' | |
| NLRP3 | 5'-GATCTTCGCTGCGATCAACAG-3' | 5'-CGTGCATTATCTGAACCCCAC-3' |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.