人参皂苷Re能够跨物种与Drp1的Leu94位点结合，通过Atg1/ULK1依赖性的裂解-线粒体自噬耦合机制，在与年龄相关的退化过程中恢复线粒体的稳态

《Pharmacological Research》：Ginsenoside Re binds Drp1 Leu94 across species to restore mitochondrial homeostasis via Atg1/ULK1-dependent fission-mitophagy coupling in age-related degeneration

人参皂苷Re通过靶向Drp1-L94激活S616磷酸化，耦合线粒体分裂与自噬清除，恢复中老年神经退行性病变的线粒体稳态，显著改善认知-运动功能并延长健康寿命。机制涉及跨物种保守的Drp1-L94互作、自主体-内吞签级联调控及时空特异性干预窗口。

　　衰老对大脑的影响深远，是神经退行性疾病的重要驱动因素，其机制与线粒体功能障碍密切相关。尽管其在临床中的重要性已得到广泛认可，但其分子机制尚不明确，亟需安全、有效的治疗手段。本研究借助人参的神经保护潜力，筛选出具有血脑屏障渗透性的活性皂苷，并发现人参皂苷Re是主要的线粒体靶向神经保护皂苷。通过在果蝇中的中年期干预，Re能够逆转与年龄相关的退行性病理变化，包括多巴胺（DA）神经元丢失、背长肌病理改变、认知-运动功能障碍以及健康寿命延长。机制研究表明，Re通过与多个物种中高度保守的亮氨酸94（L94）残基直接结合，触发丝氨酸616（S616）的磷酸化，驱动Drp1向线粒体转移，从而恢复线粒体的分裂-融合平衡。Re进一步在时间和空间上将分裂与线粒体自噬（mitophagy）耦合，通过Drp1-自噬相关蛋白（Atg1）轴，促进自噬体的形成并确保受损细胞器的有效清除。这种双重调控增强了生物能量生成能力，延缓了功能衰退。遗传上敲除Drp1的L94残基完全消除了Re的益处，而小鼠的转化研究也确认了健康寿命延长需要完整的Drp1-L94功能。值得注意的是，Re在人类诱导多能干细胞（iPSCs）来源的DA神经元和果蝇帕金森病模型（PINK1^B9）中均显示出保守的神经保护效果，表明Drp1-自噬通路在物种间具有高度保守性。这些发现确立了Re作为抗衰老物质的潜力，它通过靶向保守的Drp1-L94残基来恢复线粒体稳态。通过在关键的中年期线粒体超融合窗口期耦合分裂与Atg1介导的自噬，Re延缓了神经退行性病变，从而为开发对抗年龄相关退化的新疗法提供了分子基础。

在衰老过程中，大脑功能的早期下降通常表现为认知障碍和运动协调能力受损，这些现象与胆碱能信号减弱、DA代谢失衡及突触可塑性下降密切相关。基于此，我们选择了三种关键靶点，即乙酰胆碱酯酶（AChE）、单胺氧化酶B（MAO-B）和NMDA受体，以系统筛选人参皂苷中能够特异性干预神经退行性过程的活性成分。通过亲和超滤结合超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS）分析，我们发现14种、7种和13种单体在TGGR中分别与AChE、MAO-B和NMDA受体结合。定量评估显示，Rd、Re和Rg1对上述靶点的结合优势显著高于其他单体。后续的酶活性和受体抑制实验进一步验证了其生物活性。三种候选物均能有效抑制靶点活性，其中Re对AChE和NMDA受体显示出显著的抑制能力，而Rg1则对MAO-B最为有效。Rd表现出广泛的抗衰老效果，这与其高结合率一致。这些功能数据表明，Rd、Re和Rg1具有成为进一步研究候选物的潜力。

基于上述综合研究结果，我们利用自然衰老的果蝇模型，系统评估了Rd、Re和Rg1在延长寿命和改善年龄相关神经退行性表型方面的神经保护效果。在优化浓度（Rd 0.4 mg/mL，Re 0.3 mg/mL，Rg1 0.25 mg/mL）下，所有三种化合物均显著延长了果蝇的寿命，但各组之间未观察到显著的统计学差异。进一步分析显示，42天龄的果蝇相较于7天龄的对照组表现出显著的神经退行性变化：学习指数下降40%、爬行能力下降23%、自主活动水平下降28%。值得注意的是，尽管三种人参皂苷对寿命的延长效果相近，但Re在相同浓度下对认知和运动功能障碍的逆转效果显著优于Rd和Rg1。这些发现表明，后续研究将聚焦于Re的作用机制分析。

为了明确Re在中年期干预对年龄相关退行性病变的神经保护效果，我们系统量化了果蝇复眼、大脑和肌肉中的退行性表型。复眼作为间接反映其他组织结构变化的系统，常用于评估神经退行性变化和衰老程度。在42天龄的果蝇中，由于色素沉积异常和光感受器排列紊乱，复眼上皮组织表现出显著的病理特征，而Re干预显著减少了溃疡面积，并将结构恢复至青年水平的72%。DA神经元可以支配蘑菇体的不同区域，是学习、记忆、运动协调和精细肌肉控制的关键调节者。DA是一种由DA神经元释放的重要神经递质，调节广泛的生理和心理功能。衰老导致DA神经元密度下降，并伴随DA含量减少。Re干预能够恢复DA神经元数量并使DA水平正常化。同样，衰老的背长肌表现出63%的组织面积增加，这是由于肌纤维融合，而Re治疗则将这一比例降至<22%，表明其对病理性聚集的强力抑制。这些发现表明，中年期干预是Re逆转退行性表型的最佳时机，通过同步恢复神经元丢失、神经递质失衡和肌纤维结构破坏。

线粒体功能障碍是衰老的标志性特征，大脑和骨骼肌是线粒体退行性变化特别敏感的器官。为了评估Re对线粒体稳态的影响，我们分析了果蝇大脑和背长肌中线粒体的活性。衰老的果蝇（42天龄）相较于7天龄的对照组，其线粒体复合体I-IV的酶活性显著下降，并且ATP生成减少。Re干预能够将ATP水平和复合体I-IV活性恢复至接近年轻水平。线粒体密度，作为线粒体生物合成的生物标志物，显著下降，但在Re干预后得以逆转。这与能量代谢受损一致，线粒体膜电位（MMP）在衰老的果蝇中明显下降，而Re干预能够逆转这一变化。这些结果表明，Re能够通过恢复线粒体功能和红ox稳态，延缓衰老相关的病理变化。

线粒体动态平衡和自噬之间的协同作用对于维持线粒体稳态至关重要。线粒体分裂可以隔离受损部分，使其更容易被自噬降解。我们分析了Drp1过表达后线粒体和自噬标志物的变化。结果表明，Drp1过表达不仅增强了线粒体碎片化，还显著减少了P62与线粒体的共定位，并降低了线粒体氧化磷酸化复合体I-V的活性，这表明碎片化促进了自噬清除。此外，Drp1激活提高了Atg8a/LC3的表达，并减少了线粒体DNA沉积。这些数据表明，Drp1介导的线粒体分裂增强了自噬清除能力。为了进一步探讨Re调控线粒体自噬的分子通路，我们系统评估了其在Drp1基因调控模型中的作用。在Drp1过表达的果蝇中，Re干预进一步协同增强自噬活性，表明其对线粒体自噬的促进作用。然而，在Drp1敲除模型中，Re未能恢复这些功能，这表明Re对自噬的调控依赖于Drp1的活性。

为了进一步探讨Re对线粒体自噬的调控是否依赖于Atg1，我们评估了自噬启动和延长阶段的标志物。在对照果蝇中，Re增加了Hsp90的磷酸化和Atg8a的脂化。然而，在Atg1敲除模型中，Re未能促进这些过程。这表明Re的抗衰老效果严格依赖于Atg1介导的自噬启动，但对自噬延长阶段的依赖性较小。此外，我们还发现，Drp1和Atg1在这一通路中存在功能上的协同作用。Drp1过表达的果蝇中，Atg1敲除不仅消除了Re对寿命的延长作用，还导致严重的线粒体功能障碍，表现为OXPHOS活性下降和ETS能力下降。这些结果表明，Atg1在Drp1驱动的自噬过程中起着关键作用。

Re通过直接结合Drp1的L94位点，促进S616的磷酸化，从而调控线粒体分裂和自噬。通过对比不同物种中Drp1的序列，我们发现L94位点在进化过程中高度保守，这提示其在功能上的重要性。我们进一步构建了Drp1的L94A突变体，并评估了Re对其磷酸化水平的影响。在野生型果蝇中，Re治疗使Drp1的S616磷酸化水平提高了1.3倍，而L94A突变体中，这一水平下降了51%。此外，Re干预还恢复了DA神经元数量和DA含量，改善了学习和运动功能。这表明，Re通过靶向Drp1的L94位点，促进S616的磷酸化，从而增强线粒体分裂和自噬，进而改善神经元的完整性。

在哺乳动物中，Re同样通过靶向Drp1的L94位点发挥作用。我们利用小鼠模型进一步验证了Re的抗衰老效果。在小鼠中，Re干预显著延长了健康寿命，并恢复了DA神经元数量和DA含量。同时，Re提高了Atg8a/LC3的水平，促进了自噬活动。这些结果表明，Re通过直接结合Drp1的L94位点，激活S616的磷酸化，从而增强线粒体分裂和自噬，最终延缓衰老相关的退行性病变。此外，我们还发现，Re的抗衰老效果在Drp1-L94A突变体中被完全消除，进一步验证了L94位点在Re作用机制中的关键地位。

Re的神经保护作用不仅体现在果蝇模型中，也在哺乳动物中得到了验证。我们构建了Drp1-L94A突变的小鼠模型，并评估了Re对其的影响。结果表明，Re在野生型小鼠中显著延长了寿命，恢复了DA神经元数量和DA含量，并改善了学习和运动功能。然而，在Drp1-L94A突变体中，这些效果均未显现，进一步证明了L94位点在Re调控线粒体功能中的重要性。此外，Re在人类神经元模型和果蝇帕金森病模型中均表现出显著的神经保护效果，这表明其作用机制在物种间具有高度保守性。

Re的作用机制具有显著的时空特异性。其干预不仅促进了线粒体分裂，还激活了Atg1介导的自噬，从而形成一个“分裂-自噬”耦合的正反馈循环。这种机制能够有效清除受损的细胞器，恢复线粒体网络的完整性，并抑制病理性超分裂。此外，Re的干预时间窗口具有重要意义，其在中年期的干预效果最佳，而过早或过晚干预则效果不佳。这提示，针对衰老过程的干预策略需要考虑时间因素，以实现最佳的神经保护效果。

Re的神经保护作用不仅体现在延缓衰老相关病变，还对神经退行性疾病具有治疗潜力。我们利用果蝇帕金森病模型（PINK1^B9）评估了Re的干预效果。结果表明，Re能够显著改善PINK1^B9突变体的神经元数量、DA含量和运动功能。同时，Re还促进了线粒体分裂和自噬，形成了一个自我调节的线粒体质量控制循环。这一发现为开发针对神经退行性疾病的疗法提供了新的思路。

Re的作用机制具有独特性，它通过靶向Drp1的L94位点，实现了对线粒体分裂和自噬的精确调控。这与传统的小分子线粒体分裂抑制剂不同，后者通常通过全局抑制Drp1的功能，导致线粒体分裂完全停止，从而影响正常的线粒体动态平衡。相比之下，Re的干预策略更加精准，能够在不破坏线粒体基本功能的前提下，有效延缓线粒体功能障碍。这种精准调控使得Re在安全性上具有显著优势，其副作用较少，适合长期干预。

Re的抗衰老作用具有跨物种的保守性，其作用机制在果蝇、小鼠和人类细胞中均得到验证。这一发现为Re的临床转化提供了理论基础。此外，Re的干预效果与Drp1的L94位点密切相关，这提示未来研究可以围绕这一关键残基展开。通过进一步的结构分析和功能验证，可以更深入地理解Re的分子机制，并为开发新的抗衰老药物提供依据。

Re的神经保护作用在人类神经元模型中同样显著。我们利用人类iPSCs来源的DA神经元，诱导其衰老，并评估Re的干预效果。结果表明，Re能够显著恢复DA神经元的数量和DA含量，改善学习和运动功能。这些发现进一步支持了Re在人类神经退行性疾病中的治疗潜力。此外，Re在小鼠模型中也表现出良好的抗衰老效果，这为其在人类中的应用提供了重要依据。

Re的作用机制具有独特的时空特异性，这使其在抗衰老领域具有重要的研究价值。其对线粒体分裂和自噬的调控，不仅恢复了线粒体稳态，还延缓了神经退行性病变。这一机制为开发针对衰老相关退化的新疗法提供了新的思路。未来的研究将进一步探讨Re在不同衰老模型中的作用，以全面评估其潜在的治疗价值。此外，Re的临床转化需要进一步的药代动力学和毒理学研究，以确保其在人类中的安全性和有效性。