노년기에 적용한 쥐 전두엽 피질과 소뇌의 지질체의 연령에 따른 변화

2.2. 전두엽 피질 지질체의 노화와 메티오닌 제한의 영향

에서전두엽, 우리의지질체학분석 결과 총 11,029개의 분자가 검출되었습니다.두 이온화 모드(포지티브 및 네거티브)의 기능, 한 번 기준 보정,수집된 데이터에 피크 선택 및 피크 정렬이 적용되었습니다. 품질관리 후평가, 필터 필터링 및 신호 수정을 통해 763개의 기능이 남아 있으며통계 분석. 전체 리피도메를 사용하여 주성분 분석(PCA) 결과3개의 첫 번째 성분(PC1, PC2 및 PC3)이 변동성의 36.8%를 설명했습니다.샘플. 이 분석은 성인 그룹 lipidome이MetR 그룹도 명확하게 차별화되어 있음을 시사합니다.저것노화와 다이어트는 정면에서 리포돔의 정의에 결정 요인이 될 수 있습니다피질(수치2ㅏ). 성인 및 노인 그룹에만 적용되는 다변량 통계 공개중앙 피질 지질체의 변화는 노화 동안 미미했습니다(보충그림 S1B).

맵의 각 색상 셀은 열에 샘플이 있고 열에 화합물이 있는 상대 농도 값에 해당합니다.행. N(성인)=7, n(노인)=7, n(노인 + MetR)=7.

부분 최소 자승 판별 분석(PLS-DA)은세 그룹(데이터는 표시되지 않음), 그러나 순열 테스트(1000회 반복)는 유의하지 않은 결과를 나타냈습니다.p 값 (p = 0.17), 최적의 모델이 아님을 나타냅니다. 다음을 사용하는 계층적 클러스터링검출된 모든 지질 종은 전체 리피도메를 분석했을 때 특정한 경향을 나타내지 않았습니다.(보충 그림 S2B). 그러나 상대 강도의 히트맵은 25일 동안 변경됩니다.낮은 지질 종p 그런 다음 가능한 클러스터링을 시각화하기 위해 값을 구성했습니다.(수치2B) 그리고 세 그룹 모두 그룹화되었지만완벽하게 식단은 전두엽 피질 지질을 결정하는 가장 중요한 요소였습니다. 그만큼대사체 풍부도의 히트맵은 성인 플러스 MetR 그룹이 특정한프로필을 다른 두 그룹과 비교했습니다.Lipidomics 분석은 다음의 lipidome에 특정한 변화가 있음을 보여주었습니다.노화 중 전두엽 피질 및 노년기에 적용되는 MetR.

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그래서 우리가 검색했을 때특정 노화 및 식이 바이오마커에 대해 통계적으로 다른 81종의 지질을 발견했습니다.트윈 그룹(표5, 보충 자료,, 2021년 11월 16일 액세스). 모든 중요한 분자 중에서 34개는주석이 달렸고 41명은 식별되지 않았다. 확인된 지질 종 중 1개의 FA,11 GL, 14 GP, 5 SP, 1 프레놀 지질(PL) 및 2 SL. 의 차이점에 따라그룹, 우리는 다음으로 구성된 차등 지질 종에 대한 생물학적 의미를 지정했습니다.세 가지 개념: 건강한 노화, 노화 및 다이어트. 건강한 노화는 지질로 간주되었습니다.포스트 혹을 따르는 종: 노화6 = 노인 플러스 MetR 및 성인. 지질을 고려하려면노화의 바이오마커로서의 종, 사후 분석은 다음과 같습니다. 성체6 = 노인 및 노인 플러스 MetR. 마지막으로,MetR 효과의 바이오마커를 고려했습니다: Aged + MetR6 = 노인과 성인. 따르다이 규칙에 따라 우리는 25개의 노화 바이오마커(1개는 FA, 4개는 GL, 3개는 GP, 1개는 PL로 식별됨)를 발견했습니다.및 SL로 1), MetR 식이의 33개 바이오마커(GL로 1개, GP로 6개, SP로 4개, SL로 1개로 식별됨)(보충 그림 S3A), 건강한 노화의 7가지 바이오마커(2개는 GL로 식별되고 1개는 GL로 식별됨)PL로).노화된 전두엽 피질에서 총 지질의 지방산 프로파일의 변화는 심지어소뇌보다 더 제한적입니다. 따라서 24:6n-3(19%)의 감소된 콘텐츠만,델타-6 데새투라제 활성 감소(24%) 및 과산화소체 베타-산화 증가(23%) 노화된 전두엽 피질에서 관찰되었습니다(표6 그리고7). 추가 변경 없음산화 유래 단백질 손상 마커를 포함하여 노화 전두엽에서 검출되었습니다.젊은 그룹에 비해 피질 (표6). 노년기의 MetR 식단은 수정되거나노인 그룹에서 확인된 사소한 변경 사항에 대한 추가 수정 도입(테이블6–8). 

모든 화합물은 물리화학적 특성 및/또는 스펙트럼을 기반으로 추정적으로 주석이 달린 화합물입니다.공공/상업 스펙트럼 라이브러리와의 유사성 [29]. a 정확한 질량, 머무름 시간(RT),및 MS/MS 스펙트럼;b 정확한 질량 및 RT를 기반으로 한 ID;c MS/MS 스펙트럼 기반 ID; (d) 정확한 ID 기반대량의. FA: 지방 아실, GL: 글리세로지질, GP: 글리세로인지질, SP: 스핑고지질, SL: 스테롤 지질. Ag: 세,R: 노인 플러스 MetR, A: 성인, ni: 정보 없음. n(성인)=7, n(노인)=7, n(노인 + MetR)=7.

자세한 내용은 표 참조3. 데이터는 평균으로 표현됩니다± SEM.a 노인과 노인 플러스 MetR의 비교성인 그룹. *p < 0.05, ** p < 0.01. n (Adult) = 8, n (Aged) = 8, n (Aged+MetR) = 8. 

자세한 내용은 표 참조4. 데이터는 평균으로 표현됩니다± SEM.b 노인 그룹과 노인 플러스 MetR 그룹 간의 비교.* p < 0.05. Units: µ몰/몰 라이신. n(성인)=7, n(노인)= 8, n(노인 + MetR)=8.

3. 토론

지질은 주요 뇌에서 중요한 역할을 하는 뇌 구조의 핵심 구성 요소입니다.기능. 그러나 노화와 항노화의 효과를 분석한 연구는 부족한 실정이다.쥐 뇌의 특정 영역에서 지질 구성에 대한 노년기에 적용되는 개입,지질체학 접근법을 사용합니다. 쥐의 전두엽 피질과 소뇌는 뇌 영역입니다.운동 및인지 기능에 참여합니다. 흥미롭게도 이러한 지역에 따라기능은 또한 인간에게까지 확장될 수 있으며, 이는 포유류 전반에 걸친 기능적 단위를 제안합니다.계통 발생 결과적으로 노화의 분자 기반이리피도메의 과정 및 잠재적인 변화는 종 간에 공통적일 수 있으므로설치류를 뇌의 메커니즘을 추론하기 위한 좋은 실험 모델로 전환인간의 노화 [19,31–34]. 이러한 맥락에서 우리 연구에서는 포괄적인 lipidomic쥐의 전두엽 피질과 소뇌에 대한 분석은 연령 관련 학습을 위해 수행되었습니다.이 부위의 지질 변화 및 노화 방지 개입의 효과를 평가하기 위해,효과 검증 여부를 평가하기 위해 노령에 적용된 메티오닌 제한이 식이 요법으로 뇌의 어린 나이에 [20–25]에서도 재현할 수 있습니다.노년.

건강한 성인 쥐의 뇌에서 일부 지방산 특성은지역간 방식. 따라서 지방산 평균 사슬 길이(ACL)는두 지역 모두에서 약 18개의 탄소 원자와 주요 SFA는 16:0 및 18:0인 반면PUFA의 경우 18:1n-9, 20:4n-6 및 22:6n-3이 우세합니다. 흥미롭게도 이러한 발견은인간의 뇌에서 관찰되는 것과 유사한 [35], 기본 유지 관리를 제안합니다.적어도 포유류 종에서 신경계의 지방산 프로파일 규칙. 이것그러나 이 아이디어는 지역 간 차이의 존재와 모순되지 않습니다. 그래서쥐의 소뇌는 MUFA가 우세한 UFA가 더 풍부합니다.PUFAn-3 그리고 마지막으로 PUFAn-6—전두엽 피질과 비교. 이 프로필은 다음을 결정합니다.소뇌는 더 높은 PI를 나타내므로 결과적으로 지질에 대한 더 큰 취약성전두엽 피질보다 과산화. 또한, 쥐의 소뇌는 더 큰전두엽 피질에 대한 단백질 산화 손상의 정상 상태 수준을 나타냅니다.소뇌의 더 높은 산화 조건. 그러나 놀랍게도 지질 산화는파생 단백질 손상(MDAL 마커로 표현됨)은 소뇌에서 더 낮았습니다.이는 전두엽 피질보다 효율적인 보호 메커니즘이 존재함을 시사합니다.역설적이게도 높은 산화력에도 불구하고 PUFA 22:6n-3에 의해 매개될 수 있습니다.잠재력, 또한 항산화의 발현을 유도하는 간접 항산화 매개체시스템 및 관련 경로 [36]. 이것은 효과의 더 나은 보호를 설명할 수 있습니다.고전적으로 소뇌에 기인한 노화 및 신경퇴행성 질환의 [26,27]. 노화에 따른 지방산 프로파일에 대해 사소하지만 중요한 변화가 감지되었습니다.소뇌에서 더 실질적인 변화가 관찰되었습니다(MUFA 증가 및 감소PUFA 함량)보다 더 지속적인 합성을 보인 전두엽 피질과 대조적으로쥐의 성체 수명 동안의 위치. 이러한 관찰은 이전쥐에 대한 연구 [15]뿐만 아니라 인간 [37–40], 지방의 유지를 제안성인 수명 동안 산 프로필은 최적의 신경 세포를 보장하기 위한 핵심 전제 조건입니다.무결성과 확실히 뇌 구조와 기능. 이 라인에서, 정상 상태 수준의다른 단백질 손상 마커도 성인 생활 동안 지속됩니다. 이를 강화아이디어, 지질 프로파일의 변경 및 단백질 손상은 발병 및알츠하이머 등 다양한 신경퇴행성 질환의 발달 [3,12,41]. 지질체학 접근법에서도 상당한 변화가 관찰되었습니다. 그러나, 이들변화는 약 10%를 나타내기 때문에 다시 미미합니다(665종의 지질 종 중 60종소뇌 및 전두엽 피질의 경우 763개 중 81개) 두 쥐의 뇌에서 검출된 리피도메에이징 동안의 영역이지만 일부 경우에는 영역 간에 반대되는 변화가 있습니다.MetR에서 파생된 부분적이고 가역적인 효과가 있습니다. 전 세계적으로 소뇌는노화 과정의 영향을 더 많이 받는 반면, 전두엽 피질은 더 많은 변화를 보입니다.적용된 다이어트에 따라. 놀랍게도, 가장 영향을 많이 받는 지질 등급은 두 지역 모두에서에테르-트리아실글리세롤, 디아실글리세롤, 포스파티딜에탄올아민 N-메틸화, 알케닐PE(플라즈말로겐), 세라마이드 및 콜레스테롤 에스테르. 이러한 지질에서 관찰된 변화수업은 대사 경로와 세포 메커니즘 때문에 특별한 주의가 필요합니다.그 뒤에는 뇌 노화에 결정적일 수 있습니다.

서로 다른 지질 등급과 관련된 네 가지 기능적 범주가 있습니다.강화: 막 구조 성분의 생합성, 생체 에너지, 항산화 프로tection 및 생리 활성 지질. 따라서 디아실글리세롤과 세라마이드는 세포의 구성 성분입니다.세포막(특히 지질 뗏목에 위치)과단백질 키나아제를 포함한 광범위한 세포 메커니즘 및 경로의 조절활동, 세포골격 조직, 세포 생존, autophagy 및 신경 세포 제어통신, 기타 여러 [42–45]. Plasmalogens는 세포의 구조적 구성 요소입니다또한 지질 뗏목 마이크로도메인의 형성 및 안정성에 역할을 하는 막,뿐만 아니라 콜레스테롤 수송, 막 융합 이벤트,및 소포 기능 [46,47], 그러나 그들은 또한 항산화 특성을 가지고 있습니다 [46]에 도움이 되는멤브레인 무결성을 유지합니다. 이 항산화 특성은 아마도 에테르도 공유할 것입니다.트리아실글리세롤(TG-O), 지질 액적 수준; 쥐에서 이 지질 종류의 존재이 작업에서 처음으로 뇌가 확인되었습니다. 트리아실글리세리드 및 콜레스테릴 에스테르지질 방울을 구성하는 생체 에너지 화합물이며,신경 세포 [48]. 이러한 맥락에서 우리는 ether-triacylglycerides의 존재를 제안합니다.지질 방울에는 이 지방 저장의 무결성을 보존하는 항산화 특성이 있습니다.소기관. 마지막으로, 포스파티딜에탄올아민 N-메틸화는 생합성을 위한 전구체입니다.세포막의 구성 성분인 포스파티딜콜린의 반응 매개에서 생성된 대사산물을 사용하는 포스파티딜에탄올아민-N-메틸전이효소에 의해기질로서의 메티오닌 사이클 [49]. 다른 지질 종에서 노화 동안 관찰된 변화는 관련성을 시사합니다.어느 정도 막 구조와 관련된 특정 세포 기능,생체 에너지, 항산화 방어 및 세포 신호. 두 지역, 소뇌 및전두엽 피질, 항산화 잠재력 공유 손실, 생체 에너지 시스템의 악화,세라마이드 함량 증가 및 디아실글리세롤-포스파티딘산 신호 전달 결함좁은 길. 대조적으로, 노화는 또한 소뇌와 전두엽 피질에 차별적으로 영향을 미칩니다.포스파티딜에탄올아민의 메틸화로부터 포스파티딜콜린의 생합성(소뇌에서 증가하지만 전두엽에서 감소) 및 콜레스테릴 에스테르 함량 (소뇌에서 감소하고 전두엽 피질에서 증가) 주요 지역 간해리 발견. 메티오닌 제한, 노인에 적용되는 노화 방지 개입나이, 노화로 인한 변화를 부분적으로 역전시킵니다. 따라서 소뇌에서 MetR은글리세로지질(특히 에테르-트리아실글리세롤), 플라스마로겐 및포스파티딜에탄올아민 N-메틸화; 전두엽 피질에서는 MetR이 우선적으로또한 포파티딜에탄올아민 N-메틸화, 세라마이드 및 콜레스테릴 에스테르에도 영향을 미칩니다.대사체 식별은 여전히 ​​LC-MS 기반 대사체학/지질체학의 병목 현상입니다.연구하고 몇 가지 제한 사항이 있습니다 [50]. 공공 데이터베이스는 여전히 불완전하며 여러화합물에는 관련 MS/MS 스펙트럼이 없습니다. 또한 대부분의 컴사용 가능한 파운드 MS/MS 스펙트럼이 예측됩니다. 우리 연구에서 주석이 달린 화합물의 90%는Metabolomics Standards Initiative에 따라 2개 이상의 기준과 일치 [29], 하지만그들 중 대부분(60%)은 정확한 질량과 머무름 시간을 기준으로 주석을 달았습니다.공용 데이터베이스에서 사용 가능한 MS/MS 스펙트럼이 없습니다.우리는 쥐의 소뇌와 전두엽 피질이 효율적인 메커니즘을 가지고 있다는 결론을 내릴 수 있습니다.성인 수명 동안 세포막의 대부분의 지질 프로필을 보존하기 위해뇌 구조와 기능을 유지하기 위해, 그리고 그 작은 변화의 일부는노화 중에 일어나는 것은 메티오닌 제한이 적용되면 부분적으로 역전될 수 있습니다.노년.

참조

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