蘑菇提取物的抗衰老与神经保护作用:从酵母到果蝇的机制研究

蘑菇提取物的抗衰老与神经保护作用:从酵母到果蝇的机制研究

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来源:田回香
2025-02-25 16:34:35
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核心提示:该研究通过酵母和果蝇模型,揭示了灰树花和猴头菇提取物在抗衰老和神经保护方面的潜在机制。

在现代社会,随着人口老龄化的加剧,抗衰老和神经退行性疾病的研究成为了科学界的热点。抗衰老研究不仅关注延缓生理衰老过程,还致力于预防和治疗与衰老相关的疾病,如阿尔兹海默症、帕金森病等。近年来,越来越多的研究表明,药用蘑菇在抗衰老和神经保护方面具有显著的潜力。灰树花和猴头菇是两种广泛使用的药用蘑菇,它们在传统医学中已有数百年的应用历史。灰树花(Grifola frondosa),又称舞茸,主要生长在橡树或栗树上,富含β-葡聚糖,具有调节免疫、抗肿瘤、抗氧化和抗衰老等多种功效[1]。猴头菇(Hericium erinaceus),又称山伏茸狮子鬃,以其促进神经和大脑健康的特性而闻名,含有丰富的生物活性代谢物,具有抗疲劳、抗抑郁和神经保护作用[2]。这两种蘑菇的提取物在抗衰老和神经退行性疾病中的应用潜力引起了研究人员的广泛关注。本文基于2022年发表在《Nutrients》期刊上的一篇研究,探讨了灰树花和猴头菇的抗衰老和神经保护作用,并通过酵母和果蝇模型验证了其潜在的机制。

 

在该研究中,研究人员首先通过热水提取法制备了灰树花和猴头菇的水提取物,并对其化学成分进行了详细分析,结果显示,这两种提取物中富含β-葡聚糖、氨基酸、不饱和脂肪酸、麦角硫因和几丁质等成分(图1)。其中,β-葡聚糖的含量分别占灰树花和猴头菇提取物的66.7%61.7%[3]。麦角硫因是一种具有强抗氧化作用的化合物,被称为长寿维生素,在蘑菇中含量丰富,能够通过清除活性氧和激活抗氧化酶来发挥神经保护作用[4]

 

1. 灰树花和猴头菇的提取物的化学成分分析。(A) 灰树花和猴头菇子实体的冻干水提取物以及β-葡聚糖和几丁质标准品的DTGA曲线(左)和FT-IR光谱(右)。(B)灰树花和猴头菇子实体的水提取物以及麦角硫因标准品的LC/MS(左)和MS/MS光谱。(C) 灰树花和猴头菇中代谢物的相对百分比。

图片来源:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36297052/

 

为了验证这些提取物的抗衰老效果,研究人员使用酵母作为模型生物。酵母是一种广泛应用于衰老研究的模式生物,其寿命调控机制与高等生物高度保守[5]。研究发现,灰树花和猴头菇提取物能够显著延长酵母的时序寿命,且这种效果呈剂量依赖性(图2)。具体而言,与对照组相比,0.2%提取物处理的细胞的平均寿命延长了3倍,用0.5%提取物处理的细胞的平均寿命延长了5[6]进一步的机制研究表明,这种寿命延长效应是通过抑制Ras/PKA信号通路实现的。Ras/PKA通路是酵母中调控细胞生长、葡萄糖响应和应激反应的重要信号通路,其抑制能够延长细胞寿命并增强应激耐受性[7]。研究人员通过基因敲除实验证实,Ras/PKA通路的缺失会消除蘑菇提取物的寿命延长效应,表明该通路在蘑菇提取物的抗衰老作用中起到了关键作用[8]

2. 灰树花和猴头菇的提取物延长酵母寿命。(A) 在含有2%葡萄糖的基本培养基中,野生型细胞在无提取物(cnt)或含有0.2%0.5%的灰树花和猴头菇提取物条件下的时序寿命。(B) 在灰树花和猴头菇提取物存在下,野生型细胞的平均寿命和最大寿命。

图片来源:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36297052/

 

除了抗衰老作用,研究人员还探讨了这些蘑菇提取物在神经保护方面的潜力。帕金森病是一种常见的神经退行性疾病,与α-突触核蛋白的错误折叠和聚集密切相关[9]。为了模拟帕金森病的病理过程,研究人员在酵母中异源表达了人类α-突触核蛋白,并发现这种表达会导致酵母寿命显著缩短。然而,灰树花和猴头菇提取物的处理能够显著减轻α-突触核蛋白的毒性,延长表达α-突触核蛋白的酵母细胞的寿命[10]。进一步的实验表明,蘑菇提取物能够减少α-突触核蛋白在细胞膜上的定位,降低其聚集水平,并减少细胞内活性氧的积累[11]。这些结果表明,蘑菇提取物通过多种机制减轻了α-突触核蛋白的毒性,包括减少蛋白质聚集、降低氧化应激和恢复膜功能。

 

为了验证这些发现在多细胞生物中的适用性,研究人员还使用了果蝇作为帕金森病模型。果蝇是一种广泛应用于衰老和神经退行性疾病研究的模式生物,其神经系统与人类高度保守[12]。研究发现,灰树花提取物能够显著延长表达α-突触核蛋白的果蝇的寿命,并且这种效果在雄性和雌性果蝇中均显著。此外,灰树花提取物还能够减少果蝇大脑中α-突触核蛋白的表达水平,进一步支持了其在神经保护方面的潜力[13]

 

最后,研究人员还通过体外实验验证了蘑菇提取物对α-突触核蛋白聚集的抑制作用。使用硫黄素T荧光实验和透射电子显微镜观察,研究人员发现灰树花和猴头菇提取物能够显著抑制α-突触核蛋白的淀粉样聚集过程[14]。这些体外实验结果与酵母和果蝇模型中的发现一致,进一步证实了蘑菇提取物在抑制蛋白质聚集方面的潜力。

 

该研究通过酵母和果蝇模型,揭示了灰树花和猴头菇提取物在抗衰老和神经保护方面的潜在机制。结果表明,灰树花和猴头菇提取物通过抑制Ras/PKA信号通路,显著延长了酵母的时序寿命,并减轻了α-突触核蛋白的毒性。此外,体外实验进一步证实了其抑制蛋白质聚集和降低氧化应激的潜力,展现出显著的抗衰老和神经保护作用。这些发现不仅为蘑菇提取物在功能性食品和药物开发中的应用提供了科学依据,也为进一步研究其分子机制和临床应用奠定了基础。未来的研究可以进一步探讨这些提取物中的具体活性成分及其协同作用机制,以期开发出更有效的抗衰老和神经保护策略。

 


参考文献:

[1] Wu, J.Y., Siu, K.C., Geng, P. (2021). Bioactive Ingredients and Medicinal Values of Grifola Frondosa (Maitake). Foods, 10, 95.

[2] Friedman, M. (2015). Chemistry, Nutrition, and Health-Promoting Properties of Hericium Erinaceus (Lion's Mane) Mushroom Fruiting Bodies and Mycelia and Their Bioactive Compounds. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 63, 7108-7123.

[3] Girometta, C., Dondi, D., Baiguera, R.M., et al. (2020). Characterization of Mycelia from Wood-Decay Species by TGA and IR Spectroscopy. Cellulose, 27, 6133-6148.

[4] Kalaras, M.D., Richie, J.P., Calcagnotto, A., Beelman, R.B. (2017). Mushrooms: A Rich Source of the Antioxidants Ergothioneine and Glutathione. Food Chemistry, 233, 429-433.

[5] Longo, V.D., Shadel, G.S., Kaeberlein, M., Kennedy, B. (2012). Replicative and Chronological Aging in Saccharomyces Cerevisiae. Cell Metabolism, 16, 18-31.

[6] Tripodi, F., Lombardi, L., Guzzetti, L., et al. (2022). Protective Effect of Vigna Unguiculata Extract against Aging and Neurodegeneration. Aging, 12, 19785-19803.

[7] Busti, S., Coccetti, P., Alberghina, L., Vanoni, M. (2010). Glucose Signaling-Mediated Coordination of Cell Growth and Cell Cycle in Saccharomyces Cerevisiae. Sensors, 10, 6195-6240.

[8] Nicastro, R., Tripodi, F., Gaggini, M., et al. (2015). Snf1 Phosphorylates Adenylate Cyclase and Negatively Regulates Protein Kinase A-Dependent Transcription in Saccharomyces Cerevisiae. Journal of Biological Chemistry, 290, 24715-24726.

[9] Dodel, R., Csoti, I., Ebersbach, G., et al. (2008). Lewy Body Dementia and Parkinson's Disease with Dementia. Journal of Neurology, 255, 39-47.

[10] Sampaio-Marques, B., Felgueiras, C., Silva, A., et al. (2012). SNCA (α-Synuclein)-Induced Toxicity in Yeast Cells Is Dependent on Sir2-Mediated Mitophagy. Autophagy, 8, 1494-1509.

[11] Fruhmann, G., Seynnaeve, D., Zheng, J., et al. (2017). Yeast Buddies Helping to Unravel the Complexity of Neurodegenerative Disorders. Mechanisms of Ageing and Development, 161, 288-305.

[12] Reiter, L.T., Potocki, L., Chien, S., Gribskov, M., Bier, E. (2001). A Systematic Analysis of Human Disease-Associated Gene Sequences in Drosophila melanogaster. Genome Research, 11, 1114-1125.

[13] Roda, E., Priori, E.C., Ratto, D., et al. (2021). Neuroprotective Metabolites of Hericium Erinaceus Promote Neuro-Healthy Aging. International Journal of Molecular Sciences, 22, 6379.

[14] LeVine, H. (1999). Quantification of Beta-Sheet Amyloid Fibril Structures with Thioflavin T. Methods in Enzymology, 309, 274-284.


文献链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36297052/

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