靶向MDH2通过代谢-表观遗传调控缓解衰老表型：格列本脲的抗衰老机制研究

本研究针对衰老过程中代谢-表观遗传调控的关键机制，发现TCA循环酶MDH2（线粒体苹果酸脱氢酶2）可作为抗衰老新靶点。研究人员通过活性蛋白质组学筛选发现降糖药格列本脲（Gli）能特异性抑制MDH2，在细胞和自然衰老小鼠模型中证实其通过增强甲硫氨酸循环通量、提高H3K27me3甲基化水平，显著延缓衰老表型并延长寿命。该研究为代谢干预衰老提供了新靶点和先导化合物，发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》。

　　

衰老作为生物体不可逆的功能衰退过程，始终是生命科学领域的重大挑战。随着全球老龄化加剧，寻找有效延缓衰老的干预靶点成为迫切需求。当前研究面临两大瓶颈：一是衰老驱动因素复杂，表观遗传失调虽被确认为关键标志，但直接靶向甲基转移酶/去甲基化酶的药物开发困难；二是代谢与表观遗传的交互机制尚未阐明，如何通过代谢干预调控表观遗传仍待探索。

海南大学的研究团队在《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表突破性研究，首次揭示线粒体苹果酸脱氢酶2（MDH2）作为连接代谢与表观遗传的关键节点，可通过小分子药物干预实现衰老调控。研究人员基于前期发现的磺脲类化合物抗衰老效应，采用活性蛋白质组学（ABPP）技术，在人类胚胎肺成纤维细胞（MRC-5）中鉴定出MDH2为潜在靶标。通过构建基因敲降（sh-Mdh2）和过表达（OE-Mdh2）小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）模型，证实MDH2水平与衰老标志物SA-β-gal和p16^INK4a呈正相关。特别值得注意的是，在12月龄自然衰老小鼠模型中，经典降糖药格列本脲（Gli）展现出显著延寿效果，处理组小鼠中位寿命延长15%，衰老相关虚弱指数降低40%。

研究采用的关键技术包括：1）活性蛋白质组学筛选靶点；2）光栅耦合干涉法测定Gli-MDH2结合常数（K_D=23.9 μM）；3）靶向代谢组学分析TCA循环中间产物；4）CUT&Tag-qPCR检测组蛋白甲基化修饰；5）AAV介导的肝脏特异性基因敲降；6）29月龄自然衰老小鼠队列的终身干预实验。

【MDH2调节细胞衰老】部分揭示，在复制性衰老和Dox诱导衰老模型中，MDH2表达均随衰老进程上调。基因操作实验显示，sh-Mdh2使p16^INK4a表达降低2.1倍，而OE-Mdh2使其增加3.3倍，证实MDH2是衰老的正调控因子。

【Gli抑制MDH2并延缓衰老】部分发现，在5种磺脲类药物中，Gli对MDH2抑制活性最强（IC₅₀=23.9 μM）。体外实验显示，100 μM Gli处理使衰老相关分泌表型（SASP）标志物IL-6和MMP1分别降低62%和55%。在自然衰老小鼠中，10 mg/kg/d Gli干预使29月龄小鼠肝纤维化面积减少68%，并显著改善运动耐力等生理功能。

【MDH2抑制重塑中心碳代谢】通过靶向代谢组学发现，Gli处理2小时即引起TCA循环中间产物累积，其中苹果酸水平升高3.2倍。这种代谢重编程持续24小时后，18种氨基酸水平恢复基线，但TCA循环扰动持续存在，表明MDH2抑制产生选择性代谢效应。

【代谢-表观遗传调控机制】部分阐明关键通路：MDH2抑制→苹果酸累积→甲硫氨酸循环通量增强→SAM/SAH比值提升2.4倍→组蛋白甲基化修饰改变。特别值得注意的是，H3K27me3在1天处理即显著升高，而H3K4me3需5天才出现变化。CUT&Tag-qPCR证实Gli处理使p16^INK4a基因座H3K27me3富集度增加3.1倍。

【MDH2抑制延缓肝脏衰老】通过AAV-shMdh2肝脏特异性敲降模型证实，MDH2缺失使老年小鼠肝脏H3K27me3水平恢复至年轻状态，p16^INK4a表达降低57%。值得注意的是，Gli在sh-Mdh2小鼠中失去抗衰老效果，确证其作用具有MDH2依赖性。

讨论部分强调，该研究首次建立"MDH2-代谢流-表观遗传"的衰老调控轴：1）发现TCA循环酶可作为抗衰老靶点，拓展了代谢干预策略；2）阐明Gli通过非胰岛素途径发挥抗衰老作用，为其临床应用提供新视角；3）揭示H3K27me3是逆转衰老的关键表观遗传标记。研究也存在局限性，如长期MDH2抑制可能影响能量代谢稳态，需开发更特异性的抑制剂。这些发现为开发靶向代谢-表观遗传网络的抗衰老药物奠定基础，对老年性肝纤维化等疾病防治具有重要转化价值。