百趣代谢组学：延年益寿抗衰老之天然黄酮类化合物—DMC

代谢组学分享-研究背景

衰老是所有慢性病的主要风险因素，包括心血管疾病、神经退行性疾病和癌症，而已知抗衰老的药物仍较少。衰老机制的研究发现，大多数营养、行为或药理学、遗传学上的操控来延长寿命都会刺激自噬。

多数延长寿命的药物在自噬被抑制时都会失去疗效。自噬是一种循环利用机制，将细胞内受损或多余的大分子和细胞器进行降解。

今天就由小编来为大家介绍一下天然类黄酮化合物（DMC）在抗衰老上的研究吧~

代谢组学分享-文章题目

The flavonoid 4,4′-dimethoxychalcone promotes autophagy-dependent longevity across species. IF=11.87

代谢组学分享，黄酮类化合物具有抗炎、抗癌、抗神经退化等作用。研究人员从180种黄酮类化合物中筛选出一种具有抗衰老特性的候选者 — 4，4‘-二甲氧基查尔酮(DMC)，并对其功能和机理进行了全面系统的研究。

代谢组学分享-研究结果

4,4'-二甲氧基查耳酮延长多物种的寿命

为从180种黄酮类化合物中筛选抗衰老能力强的物质，研究人员构建了酵母细胞衰老的模型(图1a)，检测在每种化合物存在下酵母的寿命(图1b)

为从180种黄酮类化合物中筛选抗衰老能力强的物质，研究人员构建了酵母细胞衰老的模型(图1a)，检测在每种化合物存在下酵母的寿命(图1b)和ROS(O2–)清除能力(图1c)，DMC的抗衰老能力优于其它化合物；用100µM DMC处理酵母细胞抗衰老能力显著优于对照(图1d-f)。代谢组学分享，食物中添加DMC后两种模式生物线虫和果蝇的寿命延长了约20%(图1g-h)。DMC显著延长U2OS人细胞的寿命(图1i，j)。总之，这些结果表明DMC介导了系统发育上保守的抗衰老作用。

图1 DMC延长酵母、线虫、果蝇和人体细胞的寿命

a酵母时序衰老模型,抗衰老类黄酮的筛选程序;b-c酵母筛选过程中每个黄酮类化合物诱导的细胞存活率和ROS(O2–)清除的Z-scores;d酵母细胞染色;e酵母细胞ROS(O2–)含量;f酵母细胞存活率;g线虫存活率;h果蝇存活率;i-j U2OS人细胞存活率.

DMC通过细胞自噬发挥作用

DMC诱导的酵母细胞内标记的GFP-Atg8融合蛋白，与对照相比游离的GFP含量明显升高(图2a-c)，表明细胞自噬能力显著增强。DMC处理的酵母与对照相比液泡碱性磷酸酶（ALP）的活性显著升高，表明自噬显著增强（图2d）。在线虫的食物中添加DMC，线虫的细胞自噬能力显著强于对照(图2e-f)；免疫荧光分析表明DMC喂养果蝇30d后Ref（2）P标记蛋白的含量降低，表明自噬通量显著增加(图2g-h)。代谢组学分享，显微镜分析显示，DMC处理人细胞后自噬能力显著增强，chloroquine的存在会加快细胞的自噬(图2i-j)。结果表明DMC通过诱导细胞自噬发挥作用。

图2 DMC诱导跨物种的细胞自噬

a酵母显微图像;b游离GFP/GAPDH的相对定量;cGFP-Atg8融合蛋白和游离GFP的免疫印迹分析;d液泡碱性磷酸酶（ALP）活性测定;e线虫自噬的定量检测;f显微镜分析线虫细胞自噬;g免疫荧光分析果蝇中Ref(2)P标记蛋白的含量;h免疫荧光分析果蝇细胞自噬;i人细胞中融合蛋白的显微分析;j人细胞中自噬的显微分析

DMC诱导小鼠和酵母的代谢变化

为研究DMC诱导细胞自噬的途径，对小鼠、酵母和GLN3缺失突变株的代谢组、蛋白组进行了检测分析。

代谢组学分享，分别利用UHPLC-QE、UHPLC-QQQ和GC-QQQ对小鼠心脏和肝脏组织的代谢物进行非靶、靶标和广泛靶标的全代谢分析，以全面了解DMC对小鼠代谢的影响，检测到的差异代谢物有胆汁酸28种、多胺14种、CoAs核苷磷酸酯共23种和氨基酸代谢物,对所有的差异代谢物进行层次聚类和代谢通路的拓扑富集分析 (图3a，b，d，e)，发现DMC诱导的小鼠心脏和肝脏组织的差异代谢物具有多条相同的代谢通路。

分别利用HPLC-MS和HPLC-MS/MS对酵母代谢组和蛋白组进行检测，并对所有的差异代谢物进行层次聚类和代谢通路的拓扑富集分析(图3 c，f，g)。结果显示，小鼠和酵母具有相似的代谢通路。

图3 DMC诱导小鼠和酵母的代谢变化

a小鼠心脏中的差异代谢物热图;b小鼠肝脏中的差异代谢物热图; c酵母细胞中的差异代谢物热图; d小鼠心脏中的差异代谢物的代谢通路；e小鼠肝脏中的差异代谢物的代谢通路;f酵母细胞中的差异代谢物的代谢通路；差异蛋白质的GO富集分析.

DMC诱导的细胞代谢变化通过GLN3转录因子实现

作者通过大量的酵母基因缺失突变体研究发现，GLN3缺失的酵母突变体的自噬作用不受DMC诱导。代谢组学分享，DMC诱导的野生型酵母细胞自噬量显著高于对照，与此同时DMC诱导的GLN3缺失突变株的细胞自噬量与对照相比无显著差异(图4)。对GLN3缺失的酵母突变体进行代谢分析，发现DMC诱导的GLN3缺失突变株对氨基酸代谢的影响非常小，而DMC诱导的野生型酵母细胞对氨基酸代谢的影响极为显著(图5)。结果表明DMC诱导的细胞自噬依赖于GLN3转录因子。

图4 DMC诱导酵母和GLN3缺失突变株细胞自噬

图5 DMC诱导酵母和GLN3缺失突变株细胞内氨基酸浓度的变化

代谢组学分享-小结

代谢组学分享，结果证实了DMC对于多物种寿命延长和细胞自噬的保守作用，是抗衰老药物开发的一次飞跃，然而DMC能否在人体内预防年龄相关性的衰退仍需进一步研究。

1.DMC的抗衰老能力优于其它黄酮类化合物。

2.DMC延长酵母、线虫、果蝇和人体细胞等物种的寿命。

3.DMC作为天然的细胞自噬诱导剂，具有系统遗传上保守的抗衰老特性。

4. DMC诱导的细胞自噬依赖于GLN3转录因子。