洋蓟（Cynara scolymus L.）补充剂对缓解雄性小鼠自然衰老过程中肾脏结构和生理功能逐渐衰退的影响

《PharmaNutrition》：Impact of artichoke ( Cynara scolymus L.) supplementation on mitigating the progressive structural and physiological kidney decline during the ongoing natural aging process in male mice

衰老肾脏易损性受自然抗氧化剂Artichoke Leaf Powder（ALP）潜在保护作用影响，本研究通过给7月龄小鼠补充ALP（100mg/kg），发现其可显著缓解氧化应激、降低肾细胞凋亡并改善肾组织结构，分子对接显示ALP多酚通过调控Keap1-Nrf2通路起抗氧化作用。

　　

Sherihan A. Elgohary|Heba Samir|Marwa M. Shaaban|Abdallah M. Awadallah|Abeer El Wakil

埃及亚历山大大学教育学院生物与地质科学系

摘要

背景

衰老与肾脏逐渐脆弱性增加有关，这凸显了预防策略的必要性。天然抗氧化剂如洋蓟叶粉（ALP）在缓解与年龄相关的器官变化方面显示出潜力，但其在早期衰老过程中的肾脏保护作用仍不甚明了。

目的

本研究评估了ALP补充剂在预防早期与年龄相关的肾脏变化方面的潜力。

方法

将动物分为两组：一组为3个月大的年轻成年对照组（Y-3C，n=5），另一组为7个月大的早期衰老对照组（O-7C，n=17）。O-7C组进一步分为两个亚组，一组接受蒸馏水（老年安慰剂组O-12P），另一组接受100毫克/千克体重的ALP（老年治疗组O-12T），持续五个月。

结果

研究结果显示，随着年龄增长，氧化应激增加，肾脏功能指标略有升高，抗氧化酶活性下降。ALP治疗显著缓解了这些早期变化，使多个参数恢复到年轻成年对照组的水准。分子对接分析表明，ALP中的多酚类物质可能通过调节Keap1-Nrf2通路发挥抗氧化作用。

流式细胞术显示，接受ALP治疗的老年小鼠的细胞存活率提高，凋亡和坏死细胞数量减少。此外，ALP补充剂部分预防了与早期衰老相关的肾脏组织形态学和超微结构变化。

结论

ALP补充剂通过增强抗氧化防御机制和保持肾脏完整性，减轻了与年龄相关的肾脏变化，表明其作为预防早期衰老期间肾脏健康的天然策略具有潜力。

引言

衰老是一个自然现象，其特征是所有器官系统的生物功能随着时间的推移因各种压力因素的累积而逐渐下降[1]。重要的是，衰老是一个连续过程，始于一个早期阶段，表现为细微但渐进的功能、生化和结构变化，随后发展为严重的衰老。特别是肾脏，是年龄相关变化最为明显的部位。有趣的是，尽管正常的衰老过程会导致显著的结构和生理损害，但衰老的肾脏仍能在健康的老年人中维持正常的肾脏功能和全身稳态[2]。衰老是大多数慢性疾病的主要风险因素之一，因此亟需开发能够减轻与年龄相关的肾脏功能下降和并发症的药物。早期衰老的特点是氧化应激增加、线粒体功能障碍以及组织病理学变化的发生，尤其是在代谢活跃的器官（如肾脏）中，这使得这一阶段对于预防干预尤为重要。

洋蓟（Cynara scolymus L.）属于Asteraceae科，原产于地中海地区。由于其营养价值和药用特性，C. scolymus L.在全球范围内被广泛种植。官方定义的医用洋蓟产品由干燥的叶子制成。我们的研究团队之前使用反相高效液相色谱（HPLC）鉴定了商业洋蓟叶粉（ALP）中的主要次级代谢物，并研究了其对多个器官系统的影响[3]、[4]、[5]。HPLC分析具有较高的分辨率，我们发现ALP包含7类主要成分，包括多酚、酚酸、黄酮醇、黄酮酮、生物类黄酮和酚醛[3]、[4]。其中，多酚类成分最为丰富，而酚醛类成分最少。绿原酸在所有多酚化合物中的浓度最高。与许多天然产物[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]的研究一致，洋蓟的治疗效果归因于其生物活性成分的协同作用，而非单一化合物。

基于以往的研究结果，我们选择了一些活性化合物进行分子对接分析，以预测ALP提取物中的抗氧化能力。Nrf2（核因子红系2相关因子2）是抗氧化反应的主要调节因子，多项研究强调了其在肾脏功能障碍中的关键作用[14]。Nrf2的活性主要通过与Keap1的相互作用来控制，这种相互作用会导致其被Keap1-E3泛素连接酶复合物泛素化，进而通过泛素-蛋白酶体途径快速降解[15]。干扰Keap1和Nrf2之间的相互作用可以通过激活细胞保护相关基因来增强抗氧化效果[16]、[17]、[18]。我们的目标是评估ALP在阻止Keap1和Nrf2相互作用方面的潜力，从而激活有助于减轻早期衰老肾脏损伤的细胞保护相关基因。

此外，我们假设洋蓟补充剂可能对正常衰老过程中的有害后果提供有益的肾脏保护。为了验证这一假设，本研究旨在探讨ALP膳食补充剂在减轻雄性小鼠肾脏早期年龄相关变化方面的潜力，重点关注肾脏特异性血清标志物。因此，使用3个月大的小鼠作为年轻成年对照组，而12个月大的小鼠作为早期肾脏衰老模型，以便在仍可进行干预的阶段评估肾脏脆弱性。同时，分析了年轻小鼠与老年小鼠肾脏中的抗氧化酶活性和自由基水平，以评估洋蓟补充剂的潜在肾脏保护作用。此外，还检查了肾脏的组织学和超微结构特征，以阐明ALP对年龄相关结构变化的保护作用。

部分内容

化学物质

本研究中使用的商业ALP（Super Artichoke，胶囊）由埃及开罗的Western Pharmaceutical Industries公司生产，从当地药店购买。所有试剂和化学品均为分析级。

对接模拟

基于我们之前的研究结果[3]、[4]，对绿原酸（C₁₆H₁₈O₉）、焦性儿茶酚（C₆H₆O₂）、没食子酸（C₇H₆O₅或C₆H₂(OH)₃COOH）、阿魏酸（C₁₀H₁₀O₄）、纳林根素（C₁₅H₁₂O₅）和儿茶素（C₁₅H₁₄O₆）等化合物进行了分子对接分析。

洋蓟主要成分与目标蛋白Keap1活性位点的对接

为了更好地了解所选洋蓟活性成分在Keap1蛋白活性位点的结合特性和亲和力，我们进行了对接模拟，以评估对接分数和潜在的结合相互作用。通过将共结晶配体重新对接到受体活性位点，成功再现了其实验相互作用（对接分数=-5.75 kcal/mol，RMSD=1.4 ?），验证了我们的对接方法的有效性。

讨论

衰老是一个复杂的生物过程，其特征是器官结构和功能的逐渐下降，增加了慢性疾病的风险[1]。最近的研究显著提高了我们对肾脏衰老机制及其缓解策略的理解，特别是通过使用天然产物来保护肾脏功能[10]、[27]、[28]。已确定氧化应激和线粒体功能障碍等关键因素。

结论

本研究评估了ALP补充剂在早期与年龄相关的肾脏功能下降中的保护作用，重点关注氧化应激相关机制。我们对年轻成年组和早期衰老组小鼠进行了全面的氧化应激标志物、肾脏功能参数、细胞存活率、DNA损伤以及组织病理学和超微结构特征的评估，包括是否补充ALP。

ALP治疗显著改善了细胞状况

利益冲突/竞争利益

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

未引用的参考文献

[19], [20]

资金支持

本研究未获得任何资金支持。

CRediT作者贡献声明

Heba Samir：撰写、审稿与编辑、验证、监督。Sherihan A. Elgohary：方法学、研究、数据分析、数据管理。Abdallah M. Awadallah：撰写、审稿与编辑、验证、监督、项目管理、数据分析、概念构思。Marwa M. Shaaban：撰写、审稿与编辑、方法学、数据分析。Abeer El Wakil：撰写、审稿与编辑、验证、监督、项目管理、数据分析、概念构思。

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的使用声明

在修订原始草稿时，作者使用了ChatGPT AI来辅助文本的可读性和风格调整，确保文本中没有语法、拼写和标点错误。之后，作者对内容进行了审查和编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。