Ar vecumu saistītas izmaiņas žurku frontālās garozas un smadzenīšu lipidomā vecumdienās

2.2. Novecošanās un metionīna ierobežojuma ietekme frontālās garozas lipidomā

Iekšfrontālā garoza, mūsulipidomikaAnalīze kopumā atklāja 11 029 molekulasfunkcijas no abiem jonizācijas režīmiem (pozitīvā un negatīvā), pēc sākotnējās korekcijas,Iegūtajiem datiem tika piemērota maksimuma atlase un pīķa izlīdzināšana. Pēc kvalitātes kontrolesnovērtējot, filtrējot un labojot signālu, palika 763 pazīmes, kuras tika izmantotasStatistiskā analīze. Izmantojot visu lipidomu, tika parādīta galveno komponentu analīze (PCA).ka trīs pirmie komponenti (PC1, PC2 un PC3) izskaidro 36,8 procentus noparaugi. Šī analīze parādīja, ka pieaugušo grupas lipidoms atšķirasvecuma grupām un ka MetR grupa arī bija skaidri diferencēta, kas liecinakanovecošana un uzturs var būt noteicošie faktori lipodoma definīcijā frontālajā daļāgaroza(Attēls2A). Tika atklāta daudzfaktoru statistika, kas attiecas tikai uz pieaugušo un vecuma grupāmka izmaiņas centrālajā garozas lipidomā novecošanas laikā bija nelielas (papilduS1B attēls).

Katra krāsainā šūna kartē atbilst relatīvajai koncentrācijas vērtībai ar paraugiem kolonnās un savienojumiemrindas. N (pieaugušais)=7, n (vecums)=7, n (vecums plus metr.)=7.

Daļēja mazāko kvadrātu diskriminācijas analīze (PLS-DA) spēja skaidri nodalīttrīs grupas (dati nav parādīti), bet permutācijas testi (1000 atkārtojumi) deva nenozīmīgup vērtība (p = 0.17), norādot, ka tas nebija optimāls modelis. Hierarhiskās klasterizācijas izmantošanavisām atklātajām lipīdu sugām, analizējot visu lipidomu, nebija specifiskas tendences(Papildu attēls S2B). Tomēr relatīvās intensitātes siltuma karte mainās attiecībā uz 25lipīdu sugas ar zemākajāmp Pēc tam tika izveidota vērtība, lai vizualizētu iespējamo klasterizāciju(Attēls2B), un parādījās modelis, kas liecina, ka, lai gan visas trīs grupas grupējāslieliski, uzturs bija vissvarīgākais faktors, kas noteica frontālās garozas lipidomu. TheMetabolītu daudzuma siltuma karte parādīja, ka pieaugušo plus MetR grupai bija specifiskaprofils salīdzinājumā ar pārējām divām grupām.Lipidomikas analīze parādīja specifisku izmaiņu esamību lipidomāfrontālā garoza novecošanas laikā un MetR, ko lieto vecumdienās.

Noklikšķiniet, lai iegūtu vairāk zināšanu par to, kā Cistanche palielina lipido

Jautājiet vairāk: E-pasts:wallence.suen@wecistanche.com Whatsapp plus 86 15292862950

Tādējādi, kad mēs meklējāmspecifiskiem novecošanās un uztura biomarķieriem, mēs atklājām, ka 81 lipīdu suga ir statistiski atšķirīgastarp grupām (tabula5, Papildu materiāli,, apskatīts 2021. gada 16. novembrī). Starp visām nozīmīgajām molekulām bija 34anotēti, un 41 netika identificēti. Starp identificētajām lipīdu sugām mēs aprakstījām 1 FA,11 GL, 14 GP, 5 SP, 1 prenola lipīds (PL) un 2 SL. Saskaņā ar atšķirībām starpgrupām, mēs piešķīrām bioloģisku nozīmi atšķirīgajām lipīdu sugām, kas sastāv notrīs jēdzieni: veselīga novecošana, novecošana un diēta. Veselīga novecošana tika uzskatīta par lipīdusugas, kas sekoja post hoc: Vecums6 = Vecums plus MetR un Pieaugušais. Apsveriet lipīdusugas kā novecošanās biomarķieris, post hocs bija: Pieaugušie6 = Vecums un vecums plus MetR. Visbeidzot,Tika ņemti vērā MetR iedarbības biomarķieri: Vecums plus MetR6 = Vecums un pieaugušais. SekojietIevērojot šo noteikumu, mēs atradām 25 novecošanās biomarķierus (1 identificēts kā FA, 4 kā GL, 3 kā GP, 1 kā PLun 1 kā SL), 33 MetR diētas biomarķieri (1 identificēts kā GL, 6 kā GP, 4 kā SP un 1 kā SL)(papildu attēls S3A) un 7 veselīgas novecošanas biomarķieri (2 identificēti kā GL un 1kā PL).Kopējo lipīdu taukskābju profila izmaiņas vecajā frontālajā garozā bija vienmērīgasierobežotāks nekā smadzenītēs. Tādējādi tikai samazināts saturs 24:6n-3 (19 procenti),samazināta delta-6 desaturāzes aktivitāte (24 procenti) un palielināta peroksisomālā beta oksidācija(23 procenti) tika novēroti novecojušajā frontālajā garozā (tabulas6 un7). Bez papildu izmaiņāmtika atklāti novecojušā frontālajā daļā, ieskaitot oksidācijas izraisītos olbaltumvielu bojājumu marķierusgaroza, salīdzinot ar jauno grupu (tabula6). MetR diēta vecumdienās ne modificēta, neieviesa papildu modifikācijas nelielām izmaiņām, kas tika pārbaudītas vecuma grupā(Tabulas6–8). 

Visi savienojumi ir iespējami anotēti savienojumi, kuru pamatā ir fizikāli ķīmiskās īpašības un/vai spektrālie rādītājilīdzība ar publiskajām/komerciālajām spektrālo bibliotēkām [29]. a Identitāte (ID), pamatojoties uz precīzu masu, aiztures laiku (RT),un MS/MS spektrs;b ID, pamatojoties uz precīzu masu un RT;c ID, pamatojoties uz MS/MS spektru; (d) ID, pamatojoties uz precīzumasu. FA: taukskābes acili, GL: glicerolipīdi, GP: glicerofosfolipīdi, SP: sfingolipīdi, SL: sterīna lipīdi. Vecums: vecs,R: Vecums plus MetR, A: Pieaugušais, ni: nav informācijas. n (pieaugušais)=7, n (vecums)=7, n (vecums plus metr.)=7.

Sīkāku informāciju skatiet tabulā3. Dati tiek izteikti kā vidējie± SEM.a salīdzinājums starp vecumu un vecumu plus MetR arpieaugušo grupa. *p < 0.05, ** p < 0.01. n (Adult) = 8, n (Aged) = 8, n (Aged+MetR) = 8. 

Sīkāku informāciju skatiet tabulā4. Dati tiek izteikti kā vidējie± SEM.b salīdzinājums starp vecuma un vecuma plus MetR grupām.* p < 0.05. Units: µmol/mol lizīns. n (pieaugušais)=7, n (vecums)= 8, n (vecums plus MetR)=8.

3. Diskusija

Lipīdi ir galvenās smadzeņu struktūras sastāvdaļas, kurām ir izšķiroša nozīme galvenajās smadzenēsfunkcijas. Tomēr trūkst pētījumu, kas analizētu novecošanas un pretnovecošanās ietekmivecumdienās piemērotās iejaukšanās lipīdu sastāvā atsevišķos žurku smadzeņu reģionos,un izmantojot lipidomikas pieeju. Žurkas frontālā garoza un smadzenītes ir smadzeņu reģionikas piedalās motoriskajās un kognitīvajās funkcijās. Interesanti, ka šie ir atkarīgi no reģionafunkcijas var attiecināt arī uz cilvēkiem, kas liecina par funkcionālu vienību starp zīdītājiemfiloģenēze. Līdz ar to var izvirzīt hipotēzi, ka novecošanās molekulārās bāzesprocess un iespējamās izmaiņas lipidomā var būt izplatītas starp sugām, tādējādigrauzēju pārvēršana par labu eksperimentālu modeli, lai ekstrapolētu smadzeņu mehānismuscilvēku novecošanās [19,31–34]. Šajā kontekstā mūsu pētījumā visaptverošs lipidomiskstika veikta žurku frontālās garozas un smadzenīšu analīze, lai uzzinātu ar vecumu saistītolipīdu izmaiņas šajos reģionos, kā arī novērtēt pretnovecošanās iejaukšanās ietekmi,metionīna ierobežojums, ko piemēro vecumdienās, lai novērtētu, vai efekts ir pārbaudītsjaunībā smadzenēs ar šo uztura iejaukšanos [20–25] var arī reproducēt vietnēvecums.

Šķiet, ka veselu pieaugušo žurku smadzenēs dažas taukskābju īpašības ir kopīgas astarpreģionālā veidā. Tādējādi taukskābju vidējais ķēdes garums (ACL) tiek uzturēts pieaptuveni 18 oglekļa atomi abos reģionos, un galvenie SFA ir 16:0 un 18:0, turpretimPUFA 18:1n-9, 20:4n-6 un 22:6n-3 ir dominējošie. Interesanti, ka šie atradumi irlīdzīgi tam, kas tiek novērots cilvēka smadzenēs [35], kas liecina par pamata saglabāšanunervu sistēmas taukskābju profila noteikumi vismaz zīdītāju sugām. Šistomēr ideja nav pretrunā starpreģionu atšķirībām. Tādējādi,žurku smadzenītes ir vairāk bagātinātas ar UFA — pārsvarā ir MUFA, kam sekoPUFAn-3 un, visbeidzot, PUFAn-6 — salīdzinājumā ar frontālo garozu. Šis profils nosakaka smadzenītēs ir augstāks PI un līdz ar to lielāka neaizsargātība pret lipīdiemperoksidācija nekā frontālā garozā. Turklāt žurku smadzenītes uzrāda lielākuproteīna oksidatīvo bojājumu līdzsvara stāvokļa līmenis attiecībā pret frontālo garozu, norādotaugstāki oksidatīvie apstākļi smadzenītēs. Tomēr pārsteidzoši lipoksidācijaatvasinātie proteīnu bojājumi (izteikti ar MDAL marķieri) bija mazāki smadzenītēsnekā frontālajā garozā, kas liecina par efektīvu aizsargmehānismu esamību, kasparadoksālā kārtā to var izraisīt PUFA 22:6n-3, kas, neskatoties uz augstu oksidatīvopotenciāls, ir arī netiešs antioksidanta starpnieks, kas izraisa antioksidanta ekspresijusistēmas un saistītie ceļi [36]. Tas varētu izskaidrot labāku efektu aizsardzībunovecošanās un neirodeģeneratīvām slimībām, ko klasiski attiecina uz smadzenītēm [26,27]. Nelielas, bet būtiskas izmaiņas tika konstatētas taukskābju profilos ar novecošanos,ar būtiskākām izmaiņām, kas novērotas smadzenītēs (paaugstināts MUFA un samazinātsPUFA saturs) atšķirībā no frontālās garozas, kas uzrādīja noturīgāku kompozīcijuvisā žurku pieaugušo dzīves laikā. Šie novērojumi saskan ar iepriekšējiempētījumi ar žurkām [15], kā arī cilvēki [37–40], kas liecina, ka uzturēšanu taukskābjuskābes profils visā pieaugušā dzīves laikā ir galvenais priekšnoteikums, lai nodrošinātu optimālu neironuintegritāte un, protams, smadzeņu struktūra un funkcija. Šajā rindā līdzsvara stāvokļa līmeņidažādi proteīna bojājumu marķieri tiek saglabāti arī pieaugušo dzīves laikā. Pastiprinot šoideja, lipīdu profilu izmaiņas un olbaltumvielu bojājumi ir saistīti ar sākumu undažādu neirodeģeneratīvu slimību, piemēram, Alcheimera slimības, attīstība.3,12,41]. Būtiskas izmaiņas tika novērotas arī ar lipidomikas pieeju. Tomēr šieizmaiņas atkal ir nelielas, jo tās veido aptuveni 10 procentus (60 no 665 lipīdu sugāmsmadzenītes un 81 no 763 frontālajai garozā) no atklātā lipidoma abām žurku smadzenēmreģionos novecošanas laikā, bet dažos gadījumos starp reģioniem ir pretējas izmaiņas, unar daļēju un atgriezenisku efektu, kas iegūts no MetR. Visā pasaulē smadzenītes šķietvairāk ietekmē novecošanās process, savukārt frontālajā garozā ir vairāk izmaiņusaskaņā ar piemēroto diētu. Jāatzīmē, ka visvairāk ietekmētās lipīdu klases bija abos reģionos,ētera triacilglicerīni, diacilglicerīni, fosfatidiletanolamīns, N-metilēts, alkenilgrupaPE (plazmalogēni), keramīdi un holesterīna esteri. Novērotās izmaiņas šajos lipīdosklasēm nepieciešama īpaša uzmanība, jo vielmaiņas ceļi un šūnu mehānismiaiz tiem var būt izšķiroša nozīme smadzeņu novecošanā.

Ir četras funkcionālās kategorijas, kas saistītas ar dažādām lipīdu klasēmtifified: membrānas strukturālo komponentu biosintēze, bioenerģētika, antioksidants proun bioaktīvie lipīdi. Tādējādi diacilglicerīni un keramīdi ir šūnu sastāvdaļasmembrānas (īpaši atrodas lipīdu plostos) un lipīdu mediatori, kas piedalāsdažādu šūnu mehānismu un ceļu, tostarp proteīnkināzes, regulēšanaaktivitātes, citoskeleta organizācija, šūnu izdzīvošana, autofagija un neironu com kontrolekomunikāciju, starp vairākiem citiem [42–45]. Plazmalogēni ir šūnu struktūras sastāvdaļasmembrānas, kurām ir nozīme arī lipīdu plostu mikrodomēnu veidošanā un stabilitātē,kā arī dažādās šūnu funkcijās, tostarp holesterīna transportēšanā, membrānu saplūšanas notikumos,un vezikulārā funkcija [46,47], bet tiem piemīt arī antioksidanta īpašības [46], kas palīdzsaglabāt membrānas integritāti. Šo antioksidanta īpašību, iespējams, dala arī ēteristriacilglicerīni (TG-O), bet lipīdu pilienu līmenī; šīs lipīdu klases klātbūtne žurkāmsmadzenes šajā darbā tika identificētas pirmo reizi. Triacilglicerīdi un holesterīna esteriir bioenerģētiski savienojumi, kas veido lipīdu pilienus, un tie arī atrodasnervu šūnas [48]. Šajā kontekstā mēs ierosinām ētera-triacilglicerīdu klātbūtnilipīdu pilieniņās ir antioksidanta īpašība, kas saglabā šīs tauku uzglabāšanas integritātiorganelle. Visbeidzot, N-metilēts fosfatidiletanolamīns ir biosintēzes prekursorsfosfatidilholīna, šūnu membrānu strukturālās sastāvdaļas, reakcijas starpniecībufosfatidiletanolamīna-N-metiltransferāzes, kas izmanto metabolītus, kas radušiesmetionīna cikls kā substrāts [49]. Novērotās izmaiņas novecošanas laikā dažādās lipīdu sugās liecina par iesaistīšanos,lielākā vai mazākā mērā specifiskas šūnu funkcijas, kas saistītas ar membrānas struktūru,bioenerģētika, antioksidantu aizsardzība un šūnu signalizācija. Abi reģioni, smadzenītes unfrontālā garoza, daļa antioksidantu potenciāla zuduma, bioenerģētisko sistēmu pasliktināšanās,palielināts keramīda saturs un defekti diacilglicerīna-fosfatidīnskābes signalizācijāceļš. Turpretim novecošana atšķirīgi ietekmē arī smadzenītes un frontālo garozu, arfosfatidilholīna biosintēze no fosfatidiletanolamīna metilēšanas(palielināts smadzenītēs, bet samazināts frontālajā garozā) un holesterīna estera saturs (samazināts smadzenītēs un palielināts frontālajā garozā), kas ir galvenais starpreģionālaiskonstatēta disociācija. Metionīna ierobežošana kā pretnovecošanās iejaukšanās, ko izmanto vecos gadosvecumu, daļēji maina novecošanas izraisītās izmaiņas. Tādējādi smadzenītēs MetR šķietlai mainītu glicerolipīdu (īpaši ētera-triacilglicerīnu), plazmalogēnu unN-metilēts fosfatidiletanolamīns; kamēr frontālajā garozā, MetR priekšrokaietekmē arī N-metilētos fosfatidiletanolamīnu, keramīdus un holesterilesterus.Metabolītu identificēšana joprojām ir uz LC-MS balstītas metabolomikas / lipidomikas sašaurinājums.pētījumi un ir daži ierobežojumi [50]. Publiskās datu bāzes joprojām ir nepilnīgas un vairākassavienojumiem nav saistīta MS/MS spektra. Turklāt lielākā daļa commārciņu pieejamie MS/MS spektri tiek prognozēti. Mūsu pētījumā 90 procenti anotēto savienojumuatbilst diviem vai vairākiem kritērijiem saskaņā ar Metabolomikas standartu iniciatīvu [29], betlielākā daļa no tiem (60 procenti) ir anotēti, pamatojoties uz precīzu masu un aiztures laiku, jo irpubliskajās datubāzēs nav pieejams MS/MS spektrs.Var secināt, ka žurku smadzenītēm un frontālajai garozai ir efektīvi mehānismilai saglabātu lielāko daļu savu šūnu membrānu lipīdu profilu visā to pieaugušo dzīves laikālai saglabātu smadzeņu struktūru un darbību, un tā daļa no mazajām izmaiņām, kasnotiek novecošanas laikā, var daļēji mainīt, piemērojot metionīna ierobežojumuvecums.

Atsauces

1. Sastry, PS Nervu audu lipīdi: sastāvs un vielmaiņa.Prog. Lipid Res.1985, 24, 69–176. [CrossRef] 

2. Piomelli, D.; Astarita, G.; Rapaka, RA neirozinātnieka ceļvedis lipidomikā.Nat. Rev. Neurosci.2007, 8, 743–754. [CrossRef] [PubMed] 

3. Naudí, A.; Cabré, R.; Jové, M.; Ayala, V.; Gonsalo, H.; Portero-Otín, M.; Ferers, I.; Pamplona, ​​R. Cilvēka smadzeņu novecošanās lipidomikaun Alcheimera slimības patoloģija.Int. Rev. Neurobiol.2015, 122, 133–189. [PubMed] 

4. Purdons, AD; Rozenbergere, TA; Šetija, HU; Rapoport, SI Enerģijas patēriņš fosfolipīdu metabolismā zīdītājiemsmadzenes.Neurochem. Res.2002, 27, 1641–1647. [CrossRef] 

5. Hagen, RM; Rodrigess-Kuenka, S.; Vidal-Puig, A. Membrānas lipīdu sastāva allostatiskā kontrole ar SREBP1.FEBS Lett.2010, 584, 2689–2698. [CrossRef] 

6. Avirams, R.; Manella, G.; Kopelmans, N.; Noifelds-Koens, A.; Cvighafts, Z.; Elimelehs, M.; Adamovičs, Y.; Goļiks, M.; Van, C.;Han, X.; un citi. Lipidomikas analīzes atklāj laika un telpisko lipīdu organizāciju un atklāj ikdienas svārstības intracelulārajāorganellas.Mol. Šūna2016, 62, 636–648. [CrossRef] 

7. Khramejeva, E.; Kuročkins, I.; Bozeks, K.; Džavalisko, P.; Khaitovičs, P. Lipidoma evolūcija zīdītāju audos.Mol. Biol. Evol.2018, 35, 1947–1957. [CrossRef] 8. Jové, M.; Mota-Martorell, N.; Pradas, I.; Galo-Licona, JD; Martín-Gari, M.; Obis,È.; Sol, J.; Pamplona, ​​R. Lipidoma finingerprintpar ilgmūžību.Molekulas2020, 25, 4343. [CrossRef] 9. Almeida, I.; Magalhães, S.; Nunes, A. Lipids: Veselīgas novecošanas biomarķieri.Biogerontoloģija2021, 22, 273–295. [CrossRef] 10. De Diego, I.; Peļegs, S.; Fukss, B. Lipīdu loma ar novecošanu saistītās vielmaiņas izmaiņās.Chem. Fiz. Lipīdi2019, 222, 59–69. [CrossRef]