项目文章 STTT（IF 40.8） | 降糖药抗衰老！华东理工/海南大学揭秘格列本脲靶向MDH2延缓衰老的机制

人胚胎肺成纤维细胞（MRC-5）；

小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）；

大鼠近曲小管上皮细胞（NRK-52E）；

C57BL/6J小鼠（衰老模型和肝脏特异性敲低模型）；

研究人员利用基于氯丙酰胺设计的化学探针（Chl-P），通过活性基团蛋白质分析（ABPP）技术，鉴定出MDH2为潜在抗衰老靶点。实验发现，MDH2的表达水平与细胞衰老程度呈正相关。在MRC-5和MEFs细胞中，MDH2的敲低显著延缓了细胞衰老，而其过表达则加剧了衰老进程。这表明MDH2在细胞衰老调控中发挥关键作用。

接下来，研究者测试了多种磺酰脲类药物对MDH2活性的抑制效果，发现Gli具有最强的MDH2抑制能力。合成Gli的化学探针Gli-P，经实验证实Gli与MDH2存在直接相互作用。细胞实验显示，Gli显著降低了衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）的活性和p16^INK4a的表达，减少了衰老相关分泌表型（SASP）因子的分泌。在自然衰老小鼠模型中，Gli显著延长了小鼠的寿命，并降低了虚弱指数。这表明Gli通过抑制MDH2，展现出显著的抗衰老效果。

研究人员进一步探究了Gli缓解细胞衰老的机制。为此，构建了MDH2敲低（sh-Mdh2）和过表达（OE-Mdh2）的细胞模型，并在这些细胞中评估了Gli对衰老标志物的影响。结果显示，Gli对细胞衰老的缓解作用（如降低SA-β-gal阳性率和p16^INK4a表达）完全依赖于MDH2的存在。在MDH2敲低的细胞中，Gli的效果被消除，而在MDH2过表达的细胞中，Gli的抗衰老作用被削弱。这一系列实验说明，Gli延缓细胞衰老的作用依赖于MDH2，MDH2在Gli发挥抗细胞衰老功能的过程中起着关键作用。

接下来，围绕Gli对细胞代谢的影响展开研究。研究者通过检测MitoSOX荧光强度评估mtROS水平，用FiLa传感器测定亚细胞乳酸水平，发现Gli处理会增加mtROS水平，提升细胞质和细胞核中的乳酸含量，表明抑制MDH2可抑制TCA循环、诱导有氧糖酵解。

此外通过H650靶向代谢组学分析，研究人员发现Gli处理后，细胞内的代谢物变化主要集中在中心碳代谢途径。在短期（2小时）处理中，Gli显著上调了TCA循环中间体和氨基酸水平，而长期（24小时）处理则持续上调TCA循环中间体，但其他代谢途径的变化逐渐恢复。此外，Gli对代谢物的调节作用依赖于MDH2，因为MDH2敲低细胞中Gli的代谢调节作用被消除。这些结果表明，Gli通过抑制MDH2，直接靶向TCA循环，进而调节细胞的中心碳代谢。

研究人员进一步探讨了Gli抑制MDH2后对细胞代谢和表观遗传修饰的影响。通过代谢组学分析，发现Gli处理后，细胞内S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）水平显著下降，而S-腺苷甲硫氨酸（SAM）水平上升，激活了甲硫氨酸循环。随后检测了组蛋白甲基化水平，发现Gli处理能上调H3K27me3等甲基化水平，影响p16^INK4a基因的甲基化状态。这一系列实验说明，MDH2 抑制能增强甲硫氨酸循环通量，提升细胞甲基化潜能，诱导组蛋白甲基化修饰，其中 H3K27me3 在延缓细胞衰老中起关键作用，揭示了 MDH2 抑制影响细胞衰老的代谢-表观遗传调控机制。

研究人员通过肝脏特异性敲低MDH2（AAV介导的sh-Mdh2）和Gli处理，进一步验证了MDH2在体内抗衰老中的作用。实验使用了20.5个月的自然衰老小鼠模型，检测了MDH2抑制对肝脏衰老标志物和表观遗传修饰的影响。结果显示，敲低MDH2或Gli处理均能显著降低衰老小鼠肝脏中p16^INK4a的表达水平，减少肝纤维化面积，并上调H3K27me3水平。这些结果表明，MDH2的抑制通过增强组蛋白甲基化修饰，特别是H3K27me3的上调，延缓肝脏衰老进程。

该研究聚焦于衰老干预，通过基于氯丙酰胺设计的化学探针筛选出线粒体苹果酸脱氢酶2（MDH2）作为潜在抗衰老靶点。研究发现，常见降糖药格列本脲（Gli）通过抑制MDH2活性，显著缓解细胞衰老表型，并在体内延长自然衰老小鼠的寿命。机制上，Gli通过抑制MDH2，调节中心碳代谢，增强甲硫氨酸循环通量，进而促进H3K27me3甲基化修饰。该研究为衰老干预提供了新的靶点和潜在药物，揭示了代谢-表观遗传调控在衰老中的重要作用。