新疆紫草混源萜模拟热量限制调控自噬延缓衰老的机制研究

Caloric restriction (CR), a reduction in calorie intake without malnutrition, extends lifespan in diverse species and delays the onset of many age-related diseases. Developing CR mimetics, compounds that can induce the biochemical and functional effects of CR without provoking discomfort of starvation, is of widespread interest. Arnebia euchroma (Royle) Johnst., a traditional herbal medicine, has shown anti-aging potential in modern scientific researches. However, its active constituents against aging remained unclear. We have recently isolated a series of compounds from A. euchroma, and found that a meroterpenoid (named JNU-144) was able to increase lifespan and inhibit lipofucin accumulation in C. elegans. JNU-144 did not prolong lifespan of eat-2 mutant, a strain considered CR-constitutive due to defective pharyngeal pumping. In addition, JNU-144 could increase autophagosome formation. These results demonstrated that JNU-144 might modulate aging through pathways related to autophagy and CR. In this study, we aimed to investigate the molecular mechanism underlying the anti-aging effect of JNU-144 in a range of transgenic and mutant C. elegans using RNAi and other molecular techniques. Revelation of the mechanism of JNU-144 will provide a new promising candidate for the anti-aging interventions and promote further development of A. euchroma.

热量限制延缓衰老的功效明确，但难以推广，热量限制模拟物的出现提供了一种可行的替代方法，具有很强的应用前景。现代药理学研究提示新疆特色植物药新疆紫草具有良好的延缓衰老功效，但未被充分开发，且活性成分和作用机制不明。本项目前期发现新疆紫草中分离的混源萜JNU-144能够显著延长野生型秀丽线虫株的寿命，但不能延长热量限制突变株的寿命，说明其延缓衰老的作用与调节热量限制信号通路密切相关，且JNU-144还能促进自噬体的形成。本项目拟进一步研究JNU-144对热量限制特征的影响，利用转基因线虫模型结合抑制剂研究JNU-144对自噬的调节作用，并利用热量限制相关信号通路突变株和RNAi的手段，寻找JNU-144激活自噬的上游通路，揭示JNU-144模拟热量限制调控自噬延缓衰老的作用机制。本项目将为延缓衰老的研究提供新的活性物质，并利用秀丽线虫模型为新疆紫草的进一步开发提供基础。

衰老带来多种多样的健康问题，寻找安全有效的延缓衰老方法是当今老龄化社会的迫切需求。热量限制延缓衰老的功效明确，但难以推广，寻找能够模拟热量限制的延缓衰老策略具有很强的应用前景。现代药理学研究提示新疆紫草、肉苁蓉、金银花等药材均具有良好的延缓衰老功效，但未被充分开发，且活性成分和作用机制不明。本项目的研究结果表明（1）从新疆紫草95%乙醇提取物中分离鉴定出21个杂萜类化合物，其中新化合物有10个。（2）在此基础上，评价其抗衰老的活性，发现化合物JNU-144具有延长野生型秀丽线虫寿命的作用，并且能够抑制秀丽线虫衰老相关脂褐素的积累。除了直接针对衰老外，JNU-144还能抑制衰老相关神经退行性疾病，抑制polyQ蛋白毒性和聚集。（3）JNU-144能够增加秀丽线虫模型和细胞模型的自噬小体数量，提高LC3II蛋白的含量，降低P62/SQSTM1蛋白的含量，并能增加细胞中mRFP-GFP-LC3质粒的红色荧光，说明JNU-144具有较好的促进自噬的作用。（4）JNU-144不能延长热量限制突变株及热量限制条件下野生型线虫的寿命，说明JNU-144的作用与热量限制相关。JNU-144不影响秀丽线虫成虫的吞咽率，但能够抑制秀丽线虫幼虫期的食物摄入速度，降低产卵率，延迟秀丽线虫进入成虫期的时间，且成虫期给药对寿命的延长效果显著弱于幼虫期的给药效果，说明JNU-144影响了秀丽线虫幼虫的发育，且其延缓衰老及衰老相关神经退行性疾病进展的活性可能与其延缓发育的作用密切相关。（5）JNU-144能够激活热量限制相关的mTOR及AMPK信号通路，激活细胞自噬，具有良好的抗肿瘤作用。