Potential of Phytonutrients to act as Mimetics for Caloric Restriction – Identification of the Transcriptional and Functional Overlap in silico

Rieper, Stefanie

Caloric restriction (CR) is known for its beneficial effects on life- and healthspan (lifespan without the occurrence of age-related diseases) in several model organisms. However, it is assumed to be very difficult for humans to sustain long-term CR. Therefore, it is of interest to identify CR mimetics that are able to enhance health- and lifespan without restriction of the calorie intake. Several promising pharmaceutical substances have been identified, but most of them show side effects like toxicity and indigestion. Therefore it would be of importance to identity food derived compounds such as plant bioactives as potential CR mimetics in silico. To that account, data of previously published gene expression studies in murine liver were used and downloaded from the databases ArrayExpress and Gene Expression Omnibus (GEO). The results of the in silico analysis show that resveratrol and quercetin are the most promising mimetics of CR by showing an overlap in gene expression and addressing similar molecules (e.g. Sirt1, Foxo) and signalling cascades (Igf1-signalling, mTOR-signalling, oxidative stress defence).

Eine Kalorienrestriktion (CR) wird mit positiven Effekten bzgl. der Lebenserwartung und der Gesundheit bzw. der lebenslangen Gesunderhaltung in verschiedenen Modellorganismen in Verbindung gebracht. Nichtsdestotrotz ist davon auszugehen, dass eine langfristige Kalorienrestriktion für Menschen nur sehr schwer umzusetzen sein wird. Daher ist es von Interesse Mimetika zu identifizieren die den gleichen positiven Effekt wie CR auf die Lebenserwartung und die Gesundheit haben, ohne eine verminderte Kalorienzufuhr herbeizuführen. Mehrere vielversprechende pharmakologische Substanzen wurden bereits identifiziert, allerdings zeigen die meisten von diesen Nebenwirkungen wie toxische Effekte und Verdauungsstörungen. Daher ist es von großem Interesse Lebensmittelinhaltsstoffe wie sekundäre Pflanzenstoffe als Potentielle CR Mimetika in silico zu identifizieren. Zu diesem Zweck wurden die Daten bereits veröffentlichter Genexpressionsstudien mit dem Schwerpunkt der Mäuseleber herangezogen und aus den Datenbanken ArrayExpress und Gene Expression Omnibus (GEO) heruntergeladen. Die Ergebnisse dieser in silico Analyse zeigen, dass Resveratrol und Quercetin die vielversprechendsten Substanzen sind, da diese ähnliche Effekte auf die Genexpression zeigen und die gleichen Moleküle (z.B. Sirt1, Foxo) und Signalwege (Igf1-Signalweg, mTOR-Signalweg, oxidativer Stress) wie CR beeinflussen.

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Rieper, Stefanie: Potential of Phytonutrients to act as Mimetics for Caloric Restriction – Identification of the Transcriptional and Functional Overlap in silico.

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