芝麻素及其单儿茶酚代谢物通过mTORC1选择性抑制促进自噬流的作用机制研究

本研究针对芝麻素(sesamin)和表芝麻素(episesamin)及其代谢物调控自噬(autophagy)的机制不明问题，采用tfLC3串联荧光标记技术，首次揭示其单儿茶酚代谢物(SC1/EC1-2)通过选择性抑制mTORC1（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1），显著增强自噬流并促进TFEB（转录因子EB）核转位，为开发肝脏特异性自噬调节剂提供新思路。

　　

研究背景
芝麻油中的主要木脂素成分芝麻素和表芝麻素，长期以来被认为具有抗氧化、降胆固醇等功效。尽管早期研究提示这些成分可能激活自噬——这种细胞"自我清理"机制与抗衰老和代谢疾病改善密切相关，但存在三大争议：使用的浓度远超生理水平、依赖不准确的LC3-I/II免疫印迹法、且完全忽略了人体内代谢产物的作用。更关键的是，mTORC1（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1）作为自噬调控的核心开关，其与芝麻素类成分的相互作用机制仍是未解之谜。

研究方法
日本研究团队采用表达mRFP-GFP-tfLC3（串联荧光标记微管相关蛋白1A/1B-轻链3）的HeLa细胞模型，精确量化自噬流；通过免疫印迹分析mTORC1/mTORC2通路关键蛋白（S6K、AKT、ULK1、TFEB）的磷酸化状态；结合TFEB-mNeonGreen核转位实验，系统评估了5种肝代谢产物（SC1/SC2/EC1-1/EC1-2/EC2）在1-10μM生理浓度下的作用。

研究结果
3.1 单儿茶酚代谢物展现更强自噬激活效应
使用tfLC3系统首次证实，芝麻素和表芝麻素在10μM时显著提升自噬流（RFP/GFP比值增加1.5倍），而其单儿茶酚代谢物SC1和EC1-2效果更突出（较原形化合物提升30%，P<0.01）。值得注意的是，双儿茶酚代谢物SC2/EC2未显示优势，提示单个儿茶酚基团可能是活性关键。

3.2 特异性mTORC1抑制机制
免疫印迹显示SC1使S6K（核糖体蛋白S6激酶）在Thr³⁸⁹位点磷酸化降低60%，但对mTORC2底物AKT的Ser⁴⁷³磷酸化无影响，这种选择性抑制模式与雷帕霉素类似。浓度梯度实验证实SC1在1μM（相当于人体肝脏预估浓度）即可显著抑制mTORC1。

3.3 ULK1降解的意外发现
尽管SC1处理组中磷酸化ULK1（Unc-51样自噬激活激酶1）与总ULK1比值未变，但通过β-actin标准化发现总ULK1蛋白量减少40%（P<0.01）。这暗示mTORC1抑制导致ULK1去磷酸化后，可能通过泛素-蛋白酶体途径被快速降解，这种动态调控为理解自噬启动提供了新视角。

3.4 TFEB通路的双重激活
SC1使TFEB在Ser²¹¹和Ser¹²²位点的磷酸化分别降低55%和48%，促使TFEB-mNeonGreen的核质比提升2.1倍。该结果首次证实芝麻素代谢物可通过解除mTORC1对TFEB的抑制，同步激活自噬体形成和溶酶体生物合成两大通路。

研究意义
这项发表在《Biochemical and Biophysical Research Communications》的研究，揭示了芝麻素类成分作为"前药"的独特价值：原形化合物经肝CYP450代谢为单儿茶酚形式后，在肝脏局部形成高浓度（据估算可达血药浓度6-8倍），选择性抑制mTORC1而不影响mTORC2，这种特性优于具有全身毒性的雷帕霉素。研究建立的"吸收-代谢-靶点作用"完整证据链，不仅解决了长期存在的机制争议，更为开发针对代谢相关脂肪肝病（MAFLD）的膳食干预策略提供了分子基础。作者Daisuke Takemoto等提出的"肝靶向自噬调节"模型（图6），为天然产物研究开辟了代谢转化与精准作用相结合的新范式。