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靶向mTORC1-Ras网络协同干预:曲美替尼与雷帕霉素联用显著延长小鼠健康寿命与寿命
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月29日 来源:Nature Aging 17
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为探索衰老干预新策略,德国马克斯·普朗克衰老生物学研究所团队开展靶向mTORC1(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1)和Ras-MEK-ERK通路的联合药物研究。研究发现MEK抑制剂曲美替尼(trametinib)单用可延长小鼠寿命,与雷帕霉素(rapamycin)联用产生协同效应,显著降低肝脏/脾脏肿瘤发生率,并抑制脑部葡萄糖摄取异常和全身炎症。该研究为衰老相关疾病联合用药提供重要理论依据,发表于《Nature Aging》。
随着全球老龄化加剧,如何延缓衰老进程并延长健康寿命成为科学界焦点。胰岛素-IGF-mTORC1-Ras营养感应网络在衰老调控中扮演核心角色,其异常激活与癌症、代谢疾病密切相关。尽管mTORC1抑制剂雷帕霉素已被证实能延长模式生物寿命,但单一靶点干预存在局限性——例如雷帕霉素可能引发高血糖等副作用,且无法全面阻断衰老相关代偿性信号反馈。更棘手的是,衰老伴随的慢性低度炎症(inflammaging)和肿瘤易感性仍需更有效干预策略。
针对这一科学难题,德国马克斯·普朗克衰老生物学研究所的Lisonia Gkioni、Tobias Nespital等研究人员开展了一项突破性研究。他们创新性地将FDA已批准的两种抗癌药物——MEK抑制剂曲美替尼(靶向Ras-MEK-ERK通路)与雷帕霉素联用,系统评估其对C3B6F1杂交小鼠寿命和健康指标的影响。这项发表于《Nature Aging》的研究首次证实,双靶点协同干预可产生超越单一药物的衰老延缓效果。
研究团队采用多组学技术联合作战:通过液相色谱-质谱(LC-MS)监测药物血浆浓度;利用18F-FDG PET/CT(正电子发射断层扫描)纵向追踪脑部葡萄糖代谢;采用免疫组化分析小胶质细胞(Iba-1+)和星形胶质细胞(GFAP+)激活状态;通过Olink蛋白芯片检测84种炎症因子;结合RNA测序(RNA-seq)解析组织特异性转录组变化。所有实验均设置性别平行对照,样本量达876只小鼠。
剂量优化与安全性验证
预实验发现1.44 mg/kg曲美替尼饮食剂量可有效抑制肝脏、肾脏等多组织ERK1/2磷酸化(pERK1/2),且不引起体重减轻或肝损伤标志物(AST/ALT)升高。更高剂量(11.52 mg/kg)虽增强通路抑制,但导致小鼠体重下降,提示低剂量更适合长期干预。
寿命延长的协同效应
从6月龄开始持续给药,曲美替尼单药使雌/雄鼠中位寿命分别延长7.2%和10.2%。而间歇性雷帕霉素(42 mg/kg,每周交替给药)的延寿效果为16-17%。令人振奋的是,双药联用产生相加效应——雌鼠寿命延长34.9%,雄鼠延长27.4%,且最大寿命同步提升。Cox风险比例模型显示两药物无拮抗作用,为临床联用提供依据。
肿瘤与器官保护
在24月龄时,联合治疗显著降低雌雄鼠肝脏肿瘤负荷(发生率下降30%),并延缓雄性脾脏肿瘤进展。PET/CT动态监测揭示联用组脾脏肿瘤代谢活性增幅最低。组织学分析还发现联用组肾脏炎症减少50%,脾脏重量减轻,提示免疫衰老改善。
脑代谢与神经炎症调控
衰老伴随脑葡萄糖摄取异常,而联用组完全阻断该现象,尤其在海马体和纹状体区域。免疫荧光显示联用显著降低纹状体活化小胶质细胞密度(Iba-1+细胞减少40%),尽管曲美替尼脑内浓度仅为血浆1/25,表明其可能通过外周作用间接调控神经炎症。
全身抗炎作用
Olink检测发现联用组雌鼠血浆促炎因子TNF-α、IL-17A、TGF-α水平显著降低。RNA-seq揭示肾脏/脾脏中炎症相关基因(如Cd5l、Ccl8、Mmp2)表达下调,且雄性特异性抑制糜蛋白酶样弹性蛋白酶(Cela)家族基因。这种性别差异可能与雌性更高的曲美替尼血药浓度有关。
机制与转化价值
转录组分析表明,联用效果非简单叠加:4,038个脾脏差异表达基因中,83%为联用特有。GO富集显示联用特异性下调细胞周期和髓系细胞发育通路,同时上调组织修复相关基因。值得注意的是,联用未加重雷帕霉素的肝脂肪变性或睾丸退化副作用,但亦未缓解这些不良反应。
这项研究开创性地将癌症靶向治疗策略转化为衰老干预方案,证实双通路协同抑制可多维度改善衰老表型。其临床意义在于:曲美替尼作为已获批药物,安全性数据完善,与雷帕霉素联用有望加速转化应用。未来研究需探索更高剂量曲美替尼(如2.88 mg/kg)的效益风险比,以及晚年起始给药的效果。该工作为开发针对mTORC1-Ras网络的"鸡尾酒式"抗衰老疗法奠定坚实基础,也为理解衰老的性别差异提供新视角。
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