《食品科学》：江苏大学肖香副教授等：苦瓜皂苷对秀丽隐杆线虫寿命的影响及其机制研究

衰老是机体的一种退化，主要表现为机体代谢功能与免疫调节能力的下降。合理的抗衰老措施可预防或延缓某些老年病，延长寿命。目前关于衰老机制的研究提出了多种学说，包括自由基氧化应激学说、细胞凋亡学说、端粒学说、线粒体DNA损伤学说等。机制之间相互作用，特别是在代谢水平，但控制这些相互作用的机制在很大程度上仍不清楚。

江苏大学食品与生物工程学院的白 娟、张金富、肖 香*等以线虫为模型，研究苦瓜皂苷（BMS）对线虫生长、运动能力、脂肪沉积以及寿命的影响，通过实时荧光定量聚合酶链式反应（PCR）检测脂代谢相关基因的mRNA表达水平，并利用脂代谢相关基因缺失的线虫突变株，经寿命评估，建立BMS调控线虫寿命与脂代谢的相关性，为脂质代谢与寿命之间的饮食调节机制提供理论研究基础。

1、BMS对线虫脂肪沉积的抑制作用

如图1所示，与对照组相比，除50 μg/mL BMS处理外，100、200 μg/mL BMS处理均能明显降低线虫整体脂肪含量，使TG相对含量分别显著降低28.60%和33.02%（P＜0.05）。体内外研究已指出，BMS具有明显的降脂效果，如有效抑制前脂肪细胞分化、降低动物体内血脂水平。其机制可能通过下调PPARγ的表达抑制3T3-L1前脂肪细胞的分化，降低脂肪酸脱饱和酶基因fat-5、fat-6、fat-7表达水平，抑制线虫脂肪合成。

2、BMS对线虫体长、体宽和运动能力的影响

由表2可知，BMS对线虫头部摆动频率和身体弯曲频率无明显的改变，表明100、200 μg/mL BMS不影响线虫的运动能力（P＞0.05）。研究表明，运动能力一定程度上反映能量消耗。并且，BMS对线虫的体长体宽基础生理指标也无显著影响（P＞0.05），说明BMS对线虫的生长无抑制作用。由此可推断，BMS缓解线虫的脂肪累积并非通过抑制线虫的生长发育，其机制可能与调节线虫脂肪合成或脂肪酸氧化途径密切相关。

3、BMS对野生型线虫自然寿命的影响

由图2和表3可知，与对照组（平均寿命为（21.14±0.35）d）相比，100、200 μg/mL BMS处理后的线虫平均寿命分别为（23.39±0.33）d和（23.16±0.33）d，均能高度显著延长野生型线虫的寿命（P＜0.000 1），延缓其衰老。基于100 μg/mL和200 μg/mL BMS均有降脂和延长寿命的作用，因此，选取100 μg/mL BMS用于后期突变体的验证实验。

4、BMS延长线虫自然寿命对IIS通路的依赖性

如图3所示，BMS对daf-2和daf-16基因表达均无显著改变（P＞0.05），表明在转录水平BMS对IIS通路中关键因子daf-2和daf-16无明显作用。

由图4A和表3可知，在daf-16突变体中，BMS并不能明显延长突变体自然寿命，反而缩短了突变体的平均寿命（P＜0.000 1）。结合daf-2和daf-16基因的mRNA表达水平结果可得，BMS延长野生型线虫的自然寿命不依赖于daf-16介导的胰岛素信号通路。Peng Ye等也发现，菊苣酸具有延长野生型线虫寿命的功能，而在摄食量相关基因eat-2突变体中却表现出缩短线虫寿命，表明菊苣酸延长寿命的作用不通过调节饮食的摄入量。

5、BMS延长线虫自然寿命对脂肪酸氧化通路的依赖性

在线虫中，AMPK的亚基由aak-1和aak-2编码，是细胞中的能量感受器，维持体内能量平衡。研究指出，AMP与ATP比例的增加可激活线虫内一磷酸腺苷激活蛋白激酶（AAK-2），使得脂质代谢中关键酶磷酸化，从而促进脂肪分解代谢（脂解和脂肪酸氧化）或抑制脂肪酸、TG或胆固醇的合成代谢。aak-2的下游基因主要参与脂肪酸氧化、脂肪合成与分解生理过程。从脂肪酸氧化角度，BMS略微增加aak-2和降低核转录因子nhr-49的基因表达量（图3，P＞0.05），且对下游基因肉毒碱棕榈酰转移酶cpt1/cpt2、乙酰CoA合成酶acs-2的表达均无显著改变，初步表明BMS可能对脂肪酸氧化通路无调控作用，但其确切的调控作用仍需在蛋白水平进一步明确。并且，在aak-2和nhr-49基因缺陷型突变体中，依然维持延长线虫寿命的特性（图4B、C和表3，P＜0.000 1）。结合两部分结果显示，BMS延长线虫寿命与脂肪酸氧化通路无相关性。

6、BMS延长线虫自然寿命对脂肪酸合成通路的依赖性

实时荧光定量PCR结果显示（图3），BMS显著下调脂肪酸合成途径中fat-5、fat-6和fat-7，以及调控Δ9脂肪酸脱饱和酶的核转录因子nhr-80的基因表达水平，提示BMS降脂的机制与抑制脂肪合成途径密切相关。同样，sbp-1与mdt-15也是fat-5、fat-6和fat-7的上游调控因子，但BMS对sbp-1与mdt-15的表达无显著影响。基于此，本实验着重采用编码Δ9脂肪酸去饱和酶的基因缺陷型线虫，包括单突变体与多突变体，探究BMS延长线虫自然寿命是否依赖性于Δ9脂肪酸去饱和酶介导的脂肪酸合成途径。结果发现，在单基因缺陷型fat-5、fat-6和fat-7突变体，以及其双突变体中，除fat5/fat6和fat5/fat7双突变体外，BMS不能显著延长线虫自然寿命（图4D～I和表3，P＞0.05），表明编码Δ9脂肪酸去饱和酶的基因是BMS延寿作用中的必要基因。

7、BMS延长线虫寿命对脂肪分解通路的依赖性

线虫体内，脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）-1是脂肪水解过程中的关键脂肪酶。此外，激素敏感脂肪酶（HOSL）-1是多功能脂肪酶，能够水解多种酰基酯，包括TG、二酰基甘油和单酰基甘油。线虫的脂肪水解过程中，ATGL-1和HOSL-1可水解90%以上的TG，且以ATGL-1为主。实时荧光定量PCR结果显示，BMS对两种脂肪酶的mRNA水平均无明显的改变。并且，在atgl-1突变体内，BMS的延寿作用依然存在，表明ATGL-1的缺失对BMS延长线虫寿命作用无影响。间接说明BMS延寿作用很大程度不依赖于ATGL-1介导的脂肪水解过程。

结 论

本研究表明BMS在不影响线虫生长发育前提下，具有缓解线虫脂肪沉积，并延长自然寿命的功效。基于脂质代谢与寿命间的紧密联系，本研究发现BMS的延寿作用很大程度上依赖于Δ9脂肪酸去饱和酶介导的脂肪酸合成途径，继而从脂代谢角度阐明了BMS延长线虫自然寿命的分子机制。本研究结果可为BMS功能因子的研究和开发提供可靠的理论依据，但寿命调控机制错综复杂，仍有待继续深入探究。

本文《苦瓜皂苷对秀丽隐杆线虫寿命的影响及其机制研究》来源于《食品科学》2022年43卷7期165-173页，作者：白娟，张金富，张佩熙，何林钊，武蓓琪，祝莹，李洁，肖香。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210331-399。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

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