Aging Cell︱肖建辉团队报道抗衰老潜在药物：灵芝酸D激活CaM/CaMKII/NRF2信号轴延缓干细胞衰老

来源︱“逻辑神经科学”的姊妹号“岚翰生命科学”

撰文︱袁欢

责编︱王思珍，方以一

编辑︱方以一

衰老是生命进程的必然规律，也是百病之源。相关数据提示，我国的人口老龄化态势十分严峻，2035年前后将进入人口重度老龄化，面临因衰老导致慢性病“井喷式”爆发的巨大风险。在全面实施“健康中国”战略的大背景下，突出健康保障“战略前移、关口前移”，以主动健康为导向，通过延缓衰老的干预研究，揭示相关生物学机制，减少衰老相关慢病发生，实现健康老龄化，成为生物医学领域研究的热点前沿。衰老的干细胞学说提示，成体干细胞是维持组织内稳态和再生的主要细胞[1]，而衰老生命体中因成体干细胞的衰老和耗竭，失去修复受损组织的能力，无法维持组织内的稳态，最终导致组织器官衰老以及衰老相关疾病的发生[2-4]。因此，以成体干细胞为靶点的衰老相关研究可能是开发抗衰老药物及对抗衰老和年龄相关疾病的一种新策略。

2022年8月5日，遵义医科大学附属医院肖建辉教授团队在Aging Cell 上发表了题为在“Ganoderic acid D prevents oxidative stress-induced senescence by targeting 14-3-3ε to activate CaM/CaMKII/NRF2 signaling pathway in mesenchymal stem cells”的研究。该研究以干细胞为作用靶点，揭示了灵芝来源的四环三萜类化合物灵芝酸D（Ganoderic acid D，GA-D）通过靶向14-3-3ε激活CaM/CaMKII和Nrf2/HO-1/NQO1信号通路来延缓干细胞的衰老，从而延缓机体的衰老。

在我国，灵芝作为延缓衰老及治疗衰老相关疾病的补益类名贵中药，具有悠久的食药用史。多糖和三萜类化合物是灵芝的主要活性成分，其中三萜类化合物种类多达二百余种，但是，迄今仅报道灵芝多糖和灵芝提取物具抗衰老活性。灵芝酸D（GA-D） 是一种四环三萜类化合物，仅被报道具有抗癌、抗炎活性。该研究组通过建立干细胞衰老模型，从数十种灵芝三萜类化合物中发现GA-D具有显著延缓过氧化氢（H₂O₂）诱导的人羊膜间充质干细胞（human amniotic mesenchymal stem cells，hAMSCs）衰老的功效，并涉及激活NRF2信号[5]，但GA-D延缓干细胞衰老的作用靶点及怎样激活Nrf2信号通路，以及其在整体水平上对衰老动物模型影响尚不清楚。在本文中，作者通过DARTS、CETSA、分子对接等技术方法发现并确证14-3-3ε是GA-D延缓hAMSCs衰老的作用靶点（图1a-d）。随后，作者采用腺病毒过表达和敲低了hAMSCs中14-3-3ε编码基因YWHAE，发现过表达YWHAE后，GA-D显著延缓hAMSCs的衰老，但敲低YWHAE后，GA-D的抗衰老作用被抑制，这些结果进一步提示GA-D靶向调控14-3-3ε发挥抗衰老作用。

图1 GA-D靶向结合14-3-3ε亚型

（图源：Yuan,et al., Aging cell, 2022）

在机制研究方面，该研究揭示了GA-D通过靶向14-3-3ε来调节细胞内Ca²⁺和ROS水平发挥抗衰老作用，分析了CaM及其下游信号分子CaMKII和磷酸化CaMK（p-CaMKII）表达水平。结果提示，在过表达YWHAE后，GA-D显著抑制H₂O₂诱导 CaM/p-CaMKII的表达及细胞内ROS的产生，但敲减YWHAE后，GA-D无法调控CaM/p-CaMKII的表达及ROS的产生。同时，借助信号通路特异性阻断剂证实，GA-D是通过14-3-3ε靶点先激活CaM/CaMKII信号，进而激活NRF2/HO-1/NQO1信号来调控细胞内Ca²⁺及ROS水平，进而延缓H₂O₂诱导的hAMSCs的衰老（图2）。

图2 GA-D激活CaM/CaMKII/NRF2信号轴延缓hAMSCs衰老

（图源：Yuan,et al., Aging cell, 2022）

在整体水平上，作者建立了D-半乳糖（D-galactose，D-gal）衰老小鼠模型，探究了GA-D的抗衰老作用。作者发现GA-D可以通过增强D-gal致衰老小鼠的抗氧化防御能力，抑制氧化应激反应来发挥抗衰老作用。基于干细胞衰老学说，干细胞衰老和枯竭是生命体衰老的重要原因[6]。因此，作者分析了D-gal以及GA-D对衰老小鼠体内骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchyml stem cell，BMSCs）的影响。结果提示，D-gal可以诱导小鼠体内BMSCs的衰老：包括衰老标志物β-半乳糖苷酶（senescence-associated β-galactosidase，SA-β-gal）的产生、细胞活力的降低、ROS的形成、细胞周期的阻滞及分化潜能的降低（图3a-h），而GA-D给药组可以明显改善这些衰老特性。而且，与GA-D体外保护hAMSCs的抗衰老机制一致，GA-D给药组亦通过增加14-3-3ε蛋白的表达，抑制CaM和p-CaMKII蛋白的表达，促进Nrf2核转移及其下游HO-1/NQO1蛋白的表达，对D-gal诱导的衰老小鼠BMSCs的衰老起到明显抗衰老保护作用（图3i-j）。

图3 GA-D对D-gal诱导衰老小鼠BMSCs的影响

（图源：Yuan,et al., Aging cell, 2022）

图4 GA-D延缓hAMSCs衰老的作用机制示意图

（图源：Yuan,et al., Aging cell, 2022）

文章结论与讨论，启发与展望

总之，该研究以干细胞为靶点，发现了灵芝酸D（GA-D）具有显著的抗干细胞衰老作用，并揭示了GA-D通过靶向14-3-3ε激活CaM/CaMKII和Nrf2/HO-1/NQO1信号通路发挥抗衰老作用的机制（图4）。GA-D 在体内表现出一致的抗衰老作用，特别是通过与体外相同的保护机制阻碍D-gal引起的衰老小鼠中 BMSCs 的衰老，提示干细胞衰老模型可能是一种有效的抗衰老药物初筛模型，为发掘抗衰老药物提供了新策略；该研究为衰老的干细胞学说提供了科学依据。另外，该研究揭示了灵芝抗衰老效应的物质基础，GA-D可能是一种潜在的抗衰老候选药物，为抗衰老灵芝来源小分子药物的研发提供了科学依据。同时，基于干细胞衰老模型的相关研究，将有利于揭示衰老相关分子信号调控网络，挖掘干预衰老的靶点及信号途径以及潜在的抗衰老药物。不过，14-3-3ε亚型的表达变化，意味GA-D的抗衰老机制可能涉及其它靶点和分子信号调控。

原文链接：https://doi.org/10.1111/acel.13686 

通讯作者简介（上下滑动阅读） 

肖建辉，博士，二级教授，博导，享受国务院政府特殊津贴，贵州省核心专家。现任职于遵义医科大学附属医院医药生物技术研究所。主要从事微生物药物与干细胞领域的基础应用研究。在国内外主流学术期刊发表论文100余篇，申请国家发明专利近30件，其中授权13件，并转让3件，部分研究成果获得贵州省科学技术进步奖一等奖、二等奖各1项，教育部自然科学奖一等奖1项。先后入选国家“万人计划”科技创新领军人才、教育部新世纪优秀人才、贵州省高层次创新型人才（十层次和百层次）等国家级、省部级重大人才工程计划。目前兼任Wiley出版的国际生物化学与分子生物学联盟（IUBMB）重要学术期刊Biotechnology and Applied Biochemistry副主编和多本国际学术刊物编委。

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参考文献（上下滑动阅读） 

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[3] Díaz-Morenoa, M., Armenterosb, T., Gradaric, S., Hortigüelaa, R., GarcíaCorzob, L., Fontán-Lozanoc, A., Trejoc, J. L., & Miraa, H. (2018). Noggin rescues age-related stem cell loss in the brain of senescent mice with neurodegenerative pathology. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(45), 11625–11630. https://doi.org/10.1073/pnas.1813205115

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[5] Xu, Y., Yuan, H., Luo, Y., Zhao, Y. J., & Xiao, J. H. (2020). Ganoderic acid D protects human amniotic mesenchymal stem cells against oxidative stress-induced senescence through the PERK/NRF2 signaling pathway. Oxidative Medicine Cellular Longevity, 2020, 8291413. https://doi.org/10.1155/2020/8291413

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本文完