腐胺作为复制应激诱导衰老的代谢检查点：揭示MYC-ODC1轴在细胞命运决定中的关键作用

《Cellular and Molecular Life Sciences》：Putrescine functions as a metabolic checkpoint in replication stress-induced senescence

本研究聚焦于复制应激诱导的细胞衰老机制，发现复制许可因子CDC6过表达会通过ERK/GSK3β信号通路动态调控MYC稳定性，进而影响鸟氨酸脱羧酶1(ODC1)表达和腐胺合成。研究人员证实腐胺作为代谢检查点可延缓衰老进程，而单细胞转录组分析揭示了CDC6-MYC-ODC1轴在COVID-19肺炎患者肺泡上皮细胞中的临床相关性，为衰老相关疾病提供了新的治疗靶点。

　　

在细胞生命历程中，衰老作为一种重要的应激响应机制，既构成肿瘤发生的屏障，又推动年龄相关组织功能障碍。然而，复制应激诱导衰老过程中的代谢重塑机制尚不明确。希腊雅典大学医学院生物学系Aristides G. Eliopoulos团队在《Cellular and Molecular Life Sciences》发表研究，揭示腐胺在复制应激诱导衰老中的关键作用。

为探究这一问题，研究人员利用多西环素诱导表达CDC6的人支气管上皮细胞(HBEC^Tet-CDC6)模型，通过靶向代谢组学、基因沉默和单细胞转录组分析等方法，系统解析了CDC6过表达引发的代谢动态变化及其分子机制。

关键技术方法包括：建立可诱导CDC6过表达的人支气管上皮细胞模型；采用靶向HILIC-MS/MS进行细胞内和细胞外代谢物定量分析；通过siRNA敲低ODC1基因表达；利用蛋白质印迹分析关键信号通路蛋白表达；对公共数据库中的健康供体和肺炎患者肺泡上皮细胞单细胞RNA测序数据进行重新分析。

CDC6过表达诱导衰老的时间过程

研究发现CDC6过表达引发双相反应：早期(1-2天)出现短暂超增殖，随后(3-6天)细胞周期停滞，衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)活性显著增加。细胞计数显示DOX处理第2天细胞数量达到峰值后逐渐减少，流式细胞术证实S期和G2/M期细胞比例先升后降。

复制应激引起的代谢变化

靶向代谢组学分析发现，CDC6诱导的衰老伴随细胞内34种代谢物和细胞外51种代谢物的显著变化。特别值得注意的是，腐胺水平在DOX处理第1天短暂升高，第6天降至基础水平以下。细胞外葡萄糖水平升高而乳酸降低，提示糖酵解通量减少。

腐胺对CDC6诱导衰老的抑制作用

外源性腐胺补充实验显示，高浓度腐胺(0.38 mg/L)可显著减弱SA-β-gal活性，使第6天的衰老水平降低50%以上。相反，标准培养基(0.19 mg/L)中衰老表型最为明显，表明腐胺以浓度依赖方式抑制衰老。

CDC6通过MYC-ODC1轴调控腐胺代谢

机制研究表明，CDC6过表达早期通过ERK介导的MYC Ser⁶²磷酸化稳定MYC蛋白，促进其转录靶点ODC1表达和腐胺合成。随着CDC6持续激活，GSK3β介导的MYC Thr⁵⁸磷酸化增强，导致MYC泛素化降解，ODC1表达下降，腐胺水平降低，细胞走向衰老。

ODC1敲低加速衰老进程

siRNA介导的ODC1敲低显著加速CDC6诱导的衰老，并增强TP53积累，进一步证实ODC1-腐胺轴在抑制衰老中的关键作用。相比之下，葡萄糖浓度调控对衰老进程无显著影响。

单细胞转录组验证临床相关性

对公共单细胞RNA测序数据的重新分析发现，重症COVID-19和COVID相关肺曲霉病(CAPA)患者的肺泡上皮细胞中，衰老相关分泌表型(SASP)标志物表达增加，同时伴随CDC6表达上调和MYC、ODC1表达下调，与体外研究结果高度一致。

研究结论表明，腐胺作为代谢检查点调控复制应激诱导的衰老进程，CDC6-MYC-ODC1-腐胺轴构成精密调控网络，动态整合致癌信号与细胞命运决定。这一发现不仅深化了对衰老代谢基础的理解，还为衰老相关疾病如特发性肺纤维化和严重肺部感染提供了新的治疗思路。研究揭示的代谢检查点机制可能成为未来干预衰老相关病理过程的新靶标。