非靶向代谢组学和脂质组学研究小鼠胚胎成纤维细胞中自噬的诱导机制

《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：Untargeted metabolomics and lipidomics to study autophagy induction in mouse embryonic fibroblasts

自噬诱导剂Torin1和Tat-Beclin1通过代谢组学与脂质组学分析显示，两者在细胞内代谢调控机制上存在差异：Torin1抑制三羧酸循环并促进甘油三酯积累，而Tat-Becin1维持碳代谢并重构磷脂代谢。两者均导致Ceramide降解、醚键磷脂富集及特定磷脂（PC 16:0_20:4等）和脂肪酸（未饱和）的代谢变化，提示自噬诱导剂通过共性和特异性代谢重塑参与细胞稳态调控。

　　

摘要

自噬是一种复杂的自我降解过程，它通过溶酶体降解来回收细胞质成分，使细胞在应激和营养匮乏的情况下能够维持稳态。尽管在理解自噬的基本机制方面取得了重大进展，但在将这些机制应用于人类疾病的研究中仍存在重要空白。本研究探讨了两种机制不同的自噬诱导剂——Torin1（依赖mTOR）和Tat-Beclin1（不依赖mTOR）在小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）中的代谢特征。通过在暴露3小时和18小时后进行多平台非靶向代谢组学和脂质组学分析，并结合液相色谱-高分辨率质谱技术（联用漂移管离子迁移率分析方法），以及[¹³C]-葡萄糖追踪技术，揭示了细胞内外的代谢变化。Torin1处理导致TCA循环中间体下调、嘌呤降解产物积累、磷脂分解增强以及甘油三酯富集。相比之下，Tat-Beclin1保持了中枢碳代谢的稳定，促进了谷胱甘肽水平的恢复，并将甘油二酯重新定向用于多不饱和磷脂（PC）和含C18的磷乙醇胺（PE）的生物合成。尽管这些诱导剂对不同化合物的反应具有特异性，但仍观察到一些共同的代谢变化，包括神经酰胺下调、醚类PE上调、PC O-12:0_16:0、lyso-PE 22:6、PC 16:0_20:4和PC 16:0_22:5的富集，以及PE 32:1、PE 34:2和PE 38:6的减少；同时伴随着不饱和脂肪酸的分泌和来自细胞外环境的鞘磷脂35:1;O2及胞嘧啶的吸收。这些结果表明，Torin1和Tat-Beclin1触发了不同的但部分重叠的代谢程序。此处识别的代谢特征为未来的机制研究提供了参考模板，并突出了可能有助于在疾病相关环境中早期评估自噬调节剂功能的候选生物标志物。

图形摘要