膳食辅酶Q10通过COPS3介导的自噬激活改善年龄相关性巨核细胞功能障碍

《Aging Cell》：Dietary CoQ10 Ameliorates Age-Related Megakaryocyte Dysfunction via COPS3-Mediated Activation of Autophagy

　　

摘要专业翻译 年龄相关的巨核细胞（MK）功能障碍会破坏血小板生成并可能增加血栓风险，但辅酶Q10（CoQ10）是否通过自噬恢复MK稳态尚不清楚。研究人员将1、9、15、19、21或23月龄的雄性C57BL/6J小鼠给予CoQ10干预12周。评估了骨髓MK增殖、CD41/CD61表达、DNA多倍性、自噬相关蛋白及血小板表型。利用H2O2诱导的衰老MEG-01细胞进行雷帕霉素和LY294002的药理学调控、巴弗洛霉素A1（Bafilomycin A1）为基础的自噬通量测定以及COPS3敲低实验。CoQ10增强了老龄小鼠的MK增殖、成熟和多倍体化。骨髓MK中LC3-II/LC3-I比值和p62的变化与自噬增强一致。蛋白质组学分析发现，在CoQ10处理的24月龄小鼠MK中COPS3丰度增加。在衰老MEG-01细胞中，对雷帕霉素和LY294002的反应支持自噬相关信号通路参与CoQ10的作用。即使在自噬抑制条件下，CoQ10也能增加COPS3表达，并产生更大的巴弗洛霉素A1敏感性LC3-II积累，表明自噬通量增强。COPS3敲低减弱了CoQ10诱导的自噬相关标志物变化，并部分削弱了其对MK成熟和多倍体化的影响，表明COPS3有助于但可能并非唯一介导这些反应。CoQ10未改变自然衰老小鼠的血小板计数，但与血小板聚集和活化降低相关。综上所述，这些发现表明CoQ10部分通过COPS3相关的自噬调节改善年龄相关的MK功能障碍和血小板高反应性。这些发现为进一步研究CoQ10作为应对年龄相关性血小板功能障碍的营养策略提供了机制基础。

论文解读文章

研究背景与科学问题

随着全球人口老龄化加剧，年龄相关性血液系统疾病成为重大健康挑战。造血系统衰老表现为血系统功能全面衰退，其中血小板呈现特征性的高反应性，显著增加老年人群心血管疾病风险。巨核细胞（MK）作为血小板的直接前体细胞，其功能完整性对维持血小板稳态至关重要。然而，自然衰老过程中MK功能障碍的分子驱动因素尚未完全阐明。自噬是一种保守的细胞内降解过程，对细胞质量控制和新陈代谢稳态不可或缺。大量研究证实自噬活性降低与多种年龄相关疾病的进展密切相关，但在造血系统尤其是MK生物学中，自噬在自然衰老过程中的作用仍属未知。辅酶Q10（CoQ10）是一种内源性合成的脂溶性苯醌，主要定位于线粒体内膜，参与氧化磷酸化和ATP产生，其还原形式泛醇还具有抗氧化功能。尽管CoQ10补充已在老年人群中得到研究，但其对生理性衰老过程中骨髓MK的影响及其潜在机制仍不清楚。因此，研究人员提出假设：膳食CoQ10补充可通过恢复自噬活性改善年龄相关的MK功能障碍，并进一步推测COP9信号体（CSN），特别是其核心亚基COPS3，是关键的机制连接点。

研究内容与主要结论

本研究旨在阐明CoQ10改善年龄相关MK功能障碍的分子机制。通过使用自然衰老小鼠模型结合无偏蛋白质组学筛选和功能验证，研究人员首次报道CoQ10可上调COPS3表达，进而促进自噬、增强MK成熟和多倍体化、减少凋亡。研究不仅阐明了CoQ10作用的新通路，还将COPS3确立为衰老MK中蛋白质稳态抵抗力的核心调节因子，为缓解老年人血小板功能障碍提供了新的治疗思路。

关键技术方法

研究人员采用的主要技术方法包括：1）使用自然衰老C57BL/6J雄性小鼠模型（来源：珠海百奥赛图），按年龄分为1、9、15、19、21、23月龄共6个队列，分别给予含CoQ10（550 mg/kg饲料）或不含CoQ10的对照饮食干预12周；2）流式细胞术检测骨髓MK表面标志物CD41/CD61表达、DNA多倍性分布及血小板活化标志物CD62P和JON/A；3）蛋白质印迹法检测自噬相关蛋白LC3-I/II、p62及COPS3的表达水平；4）Astral DIA定量蛋白质组学分析鉴定差异表达蛋白；5）体外建立H₂O₂诱导的MEG-01细胞衰老模型，结合雷帕霉素（自噬诱导剂）和LY294002（自噬抑制剂）进行药理学调控，以及COPS3 siRNA敲低实验和巴弗洛霉素A1自噬通量测定。

研究结果

2.1 膳食CoQ10减轻自然衰老小鼠的氧化应激和慢性炎症

CoQ10干预后，Klotho蛋白表达在24月龄时显著高于对照组。CoQ10处理降低了活性氧（ROS）水平，提高了总抗氧化能力（T-AOC），同时降低了丙二醛（MDA）水平并增加了超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽（GSH）的活性。此外，CoQ10从12月龄开始显著降低血浆白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1β（IL-1β）水平。

2.2 膳食CoQ10改善自然衰老小鼠骨髓MK的增殖、成熟和分化

CoQ10补充12周后，MK集落形成单位（CFU-Meg）的数量在12、16和18月龄显著增加。流式细胞术显示，CoQ10促进了MK的成熟和分化，具体表现为CD41⁺、CD61⁺和CD41⁺CD61⁺ MK比例升高。多倍体分析表明，CoQ10处理组中16N、32N和64N的高倍体MK比例显著高于对照组。

2.3 膳食CoQ10补充上调自然衰老小鼠MK中COPS3表达并增强自噬

随着年龄增长，LC3-II表达和LC3-II/LC3-I比值逐渐下降，而CoQ10处理组在多个时间点显著高于对照组。相反，p62表达随年龄增加，CoQ10有效抑制其表达。CoQ10还显著减少了22、24和26月龄小鼠MK的凋亡。蛋白质组学分析鉴定出COPS3是CoQ10处理后上调最显著的蛋白之一。Western blot验证显示，COPS3表达随年龄增长逐渐下降，而CoQ10补充显著恢复了其表达，尤其在24月龄最为明显。

2.4 CoQ10上调衰老MEG-01细胞中COPS3表达，增强自噬、成熟和分化

在H₂O₂诱导衰老的MEG-01细胞中，雷帕霉素与CoQ10联合处理使p62水平最低，COPS3和LC3-II表达最高。即使在使用LY294002抑制自噬的条件下，CoQ10仍能显著提高COPS3水平和LC3-II/LC3-I比值。流式细胞术表明，CoQ10在自噬抑制条件下仍能促进衰老MK的成熟标志物表达和多倍体化。

2.5 COPS3参与CoQ10介导的衰老MEG-01细胞自噬调控和功能改善

COPS3 siRNA敲低后，CoQ10诱导的LC3-II/LC3-I比值升高和p62降低被减弱。COPS3沉默也部分逆转了CoQ10对MK成熟标志物表达和多倍体化的促进作用。

2.6 CoQ10增强衰老MEG-01细胞的自噬通量

巴弗洛霉素A1实验显示，CoQ10与巴弗洛霉素A1联合处理组的LC3-II积累大于单独巴弗洛霉素A1处理组，表明CoQ10增加了LC3-II向溶酶体降解途径的输送。CoQ10在溶酶体功能正常条件下降低p62，而巴弗洛霉素A1减弱了这一效应。

2.7 膳食CoQ10改善自然衰老小鼠的血小板聚集和活化

胶原诱导的血小板聚集率随年龄增加而升高，CoQ10补充在18、22、24和26月龄显著抑制了血小板聚集。血小板活化标志物CD62P和JON/A的表达在CoQ10处理后也显著降低。然而，CoQ10未影响血小板计数、网织血小板百分比或尾出血时间。

讨论总结与研究结论

研究人员指出，膳食CoQ10通过改善全身氧化还原状态和炎症谱，增强MK增殖、成熟和多倍体化，并在不改变血小板数量的情况下降低血小板高反应性。机制上，综合药理学实验、COPS3敲低和巴弗洛霉素A1通量测定结果支持COPS3参与CoQ10相关的自噬调控和MK功能改善。COPS3被确定为功能性贡献者而非唯一或充分中介。研究强调，CoQ10主要作为线粒体电子载体和脂溶性抗氧化剂，但也可能通过影响核基因表达程序间接上调COPS3，但上游机制尚待阐明。局限性包括：体外实验使用药理浓度CoQ10；仅评估单一膳食剂量；缺乏COPS3获得功能研究；仅纳入雄性小鼠；结论向人类的转化需临床验证。

研究结论：膳食CoQ10缓解了自然衰老小鼠的年龄相关MK功能障碍并降低了血小板高反应性。药理学实验、COPS3敲低和巴弗洛霉素A1通量测定共同表明，COPS3相关的自噬参与了这些效应。这些发现支持进一步研究CoQ10作为应对年龄相关性血小板功能障碍的营养策略。