Identification and characterization of healthspan-enhancers in extracts of “Traditional Chinese Medicine” plants by using the model organism C. elegans
Creators: name: Sayed, Shimaa Mohamed Ali
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2024
Subjects: subject: C. elegans
subject: Cuscuta chinensis
subject: Eucommia ulmoides
subject: Gesundheitsspanne
subject: Traditionelle chinesische Medizin
subject: Altern
subject: Healthspan
subject: Traditional Chinese medicine
subject: Aging
subject: 570 Biologie

description: Das Altern ist ein komplexer biologischer Prozess mit vermehrten Zellschäden und altersbedingten Krankheiten. Diese Studie erforscht das Anti-Aging-Potenzial pflanzlicher Extrakte der Traditionellen Chinesischen Medizin (TCM) anhand des Nematoden Caenorhabditis elegans. Von sieben getesteten Pflanzenextrakten wurden E. ulmoides und C. chinensis ausgewählt, da sie einen Überlebensvorteil in Stresssituationen bei gealterten C. elegans bewirkten. Diese Extrakte verlängerten die Lebensdauer und verbesserten das Überleben nach Hitzestress, oxidativem Stress und pathogenem Stress. Besonders bemerkenswert ist, dass nur der Extrakt von C. chinensis die körperliche Fitness signifikant steigerte, begleitet von Verbesserungen im Kurzzeitgedächtnis und mechanosensorischen Eigenschaften von C. elegans. Zudem unterdrückte dieser Extrakt die Darmautofluoreszenz, einen etablierten Marker für den Alterungsprozess. Chemische Analysen mittels UPLC-MS/MS und transkriptomische Analysen gealterter Würmer, die mit den Extrakten behandelt wurden, zeigten bioaktive Verbindungen, wobei Zingibroside R1 aus C. chinensis die Lebensdauer, das Überleben nach Hitzestress und die Fortbewegung verbesserte. Die transkriptomische Analyse enthüllte eine Immunantwortmodulation bei gealterten Nematoden, die mit C. chinensis behandelt wurden, und eine 150-fache Erhöhung der far-3-Expression, die ein Fettsäure-bindendes Protein kodiert. Interessanterweise zeigte sich, dass C. elegans, die mit dem far-3 RNAi-Stamm und C. chinensis behandelt wurden, keine Verbesserung der Gesundheitsspanne aufwiesen. Zusammenfassend hebt diese Studie die differenzierten Wirkungsweisen der getesteten Pflanzenextrakte hervor. Während E. ulmoides gezielt die physiologische Fitness förderte, erwies sich C. chinensis als umfassender Gesundheitsverlängerer. Die Identifizierung bioaktiver Verbindungen und die Aufdeckung molekularer Mechanismen bieten detaillierte Einblicke in die Anti-Aging-Effekte bei Nematoden.
description: Aging is one of the most complex biological processes leading to increased cell damage and age-related diseases. In this study, I aimed to uncover the potential anti-aging capacities of Traditional Chinese Medicine (TCM) plant extracts by using the nematode Caenorhabditis elegans. E. ulmoides and C. chinensis extracts, chosen from seven tested plant extracts, caused a survival advantage during stress in aged C. elegans by extending lifespan and survival after heat, oxidative and pathogenic stress. However, only C. chinensis could enhance physical fitness, short-term memory, and mechanosensory of C. elegans and suppressed intestinal autofluorescence, a marker of aging. Chemical analysis of the C. chinensis and E. ulmoides extracts using UPLC-MS/MS and transcriptomic analysis of aged worms treated with these extracts were applied. UPLC-MS/MS analysis revealed the presence of several known bioactive compounds. Three of these identified substances, namely astragalin, pinoresinol, and zingibroside R1, were isolated from the C. chinensis extract, and tested. Zingibroside R1 improved the lifespan, survival after heat stress, and locomotion. The transcriptomic analysis revealed a modulation of the immune response in C. chinensis-treated aged nematodes. The expression of far-3, which encodes a fatty acid binding protein, was increased with a 150-fold-change in C. chinensis treated worms, therefore, a far-3 RNA interference (RNAi) strain was created. C. elegans treated with the far-3 RNAi strain and with C. chinensis did not improve healthspan, thus demonstrating the importance of far-3 expression in C. chinensis benefits. In conclusion, this study underlines the different modes of action of the tested plant extracts. E. ulmoides improved specifically the physiological fitness while C. chinensis seems to be an overall healthspan enhancer. Additionally, it provides insights into the components and molecular mechanisms responsible for these anti-aging effects in nematodes.