SIRT1在衰老细胞（脑）线粒体损伤中的作用及归芪多糖延缓衰老的分子机制研究

In previous studies, we discovered that AAP could postpone significantly the aging process of the aging WI-38 cell induced by H2O2 and aging SD rats. The action pathways were relation to p53, p16 protein and mitochondrial oxidation. However, we still don't know the exact paths，including upstream regulators and downstream transcription factors. Our study will start with the SIRT1 and mitochondria of the senescent cells and aging rats. We will use modern molecular biological technology and a variety of mitochondrial analytic technology to further explore the effect of SIRT1 on the mitochondrial damage in the process of aging. By studying the aging signaling pathways closely related to SIRT1, such as SIRT1/p53/p21, p16-cyclinD/CDK-Rb, and SIRT1/PGC-lα, we will explore further the role of SIRT1 in the mitochondrial damage of senescent cells (brain). And we will analyze the changes of the mitochondrial function and structure to charify the relations between mitochondrial damages and SIRT1 to reveal the main pathways of SIRT1 to regulate mitochondrial damage in senescent cells (brain) and the molecular mechanism of AAP on delaying senility in this work. The research results will contribute to the scholarly understanding of the potential value of Chinese medicine polysaccharide on anti-aging and preventing senile diseases. Furthermore, this research will provide scientific evidence on how Chinese medicine polysaccharide contributes to pharmaceutical analysis on anti-aging.

前期研究结果发现，归芪多糖可延缓H2O2所致WI-38细胞和SD大鼠的衰老进程，其作用途径与p53蛋白、p16蛋白和线粒体氧化等相关，但具体的作用途径（尤其是它的上游调控因子和下游转录因子）仍不清楚。本课题拟以衰老细胞和衰老大鼠脑组织SIRT1和（脑）线粒体为切入点，采用分子生物学技术和多种线粒体分析技术，通过SIRT1/p53/p21,p16-cyclinD/CDK-Rb和SIRT1/PGC-lα信号通路的研究，深入探讨SIRT1在衰老细胞和衰老机体（脑）线粒体损伤中的作用，综合分析线粒体功能和结构改变，明确SIRT1和线粒体损伤的关系，揭示SIRT1调控线粒体损伤的主要途径，及归芪多糖通过线粒体途径延缓衰老的分子作用机制，为SIRT 1介导的延缓衰老的药物研制提供更多的实证支持。此研究结果将有助于理解中药多糖在延缓衰老方面的潜在价值，为中药混合多糖延缓衰老的药物研究提供坚实的科学依据。

随着人口老龄化的日益加速，衰老相关疾病已严重威胁着人类健康，衰老机制的阐明为延缓衰老以及治疗老年性疾病带来希望。.本项目以甘肃道地药材当归和黄芪为主要原料，采用超滤技术、DEAE纤维素柱和葡聚糖凝胶色谱柱分离技术，优选到得率较高的归芪多糖组分（相对分子质量大于7.21×105 Dol），由鼠李糖，阿拉伯糖，葡萄糖，半乳糖组成（1:7.35:15.65:5.60），含量达98.8%。.以SIRT1和线粒体为切入点的研究发现，归芪多糖通过上调SIRT1表达量延缓WI-38细胞的衰老，并通过调控p53、CyclinD1、PGC-1α及其下游信号分子通路，减轻线粒体膜肿胀，提高膜电位，抑制线粒体产生活性氧，释放更多ATP，发挥延缓细胞衰老的作用；通过调控大鼠肾脏JAK-PI3K-AKT/CDK-Rb /MDM2-p53- p21信号通路调控细胞周期，增强肾组织的抗氧化能力，调节血清炎症因子的分泌，延缓机体肾脏衰老。.研究发现，大鼠脑组织衰老之后，其SIRT1、CyclinD1、CDK4、p-Rb、PGC-1α蛋白表达下调，p16，p21和p53蛋白表达水平上升，而归芪多糖上调了降低蛋白的表达，下调了上升蛋白的表达水平。上述结果提示，归芪多糖通过影响衰老大鼠脑组织SIRT1/p53（/p21）、p16-cyclinD/CDK-Rb 和 SIRT1/PGC-lα各信号蛋白的表达水平及信号通路，增强其抗氧化能力，抑制脑细胞的凋亡（上调Bcl-2/Bax比值），减轻线粒体的损伤，具体表现为：归芪多糖减轻了衰老后肿胀的脑线粒体膜，提高了膜电位，产生了更多的ATP能量，恢复其功能；上述蛋白分子的mRNA表达水平也呈现出与蛋白一致的变化趋势，从分子水平揭示出归芪多糖延缓大鼠脑衰老的作用机制。.在成功建立大鼠UPLC-QTOF-MS代谢组学分析方法的基础上，通过对衰老大鼠血清和尿液代谢产物的检测分析，分别筛选出182个和94个差异代谢物，包括棕榈酰肉碱，苯丙氨酸，乙酰胆碱，月桂酸，尿嘧啶等化合物，通路分析发现，归芪多糖延缓大鼠衰老涉及到能量代谢，氨基酸代谢，核酸代谢和维生素代谢等代谢途径。.这一研究结果为中药多糖的深层次药理研究做出了有益的探索，特别是有助于深入理解中药多糖在延缓衰老及预防老年性疾病方面的潜在价值，为中药混合多糖延缓衰老的药物研究提供了坚实的科学依据。