稀有糖D-甘露糖可在无需显著抑制mTORC1的情况下促进自噬，并减轻人成纤维细胞中的衰老相关特征

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：The rare sugar D-mannose promotes autophagy without overt mTORC1 suppression and attenuates senescence-associated features in human fibroblasts

　　D-甘露糖显著增强哺乳动物细胞中的自噬通量。• D-甘露糖可在不抑制mTORC1信号的情况下诱导自噬。• D-甘露糖通过ULK1依赖的自噬减少衰老标志物。**引言**自噬-溶酶体系统是细胞内成分进行批量和选择性降解的主要机制，从而维持蛋白质稳态、细胞器更新和代谢适应。其逐渐衰退现已被认为是衰老的标志，也是神经退行性疾病、代谢疾病和癌症的促成因素[1], [2]。在哺乳动物中，已发现这种衰退的一个分子特征：自噬抑制蛋白Rubicon随年龄积累，其清除可恢复自噬活性并在多个物种中延长健康寿命[3]。因此，能够安全恢复自噬通量的干预措施被认为是促进健康长寿的有前景策略。细胞衰老与自噬密切相关。衰老细胞表现出稳定的增殖停滞、溶酶体扩张、衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-Gal）活性增加以及细胞周期依赖性激酶抑制剂p16和p21的高表达。自噬以双向方式影响衰老：选择性自噬可将p21和p16导向降解[4]，而自噬功能障碍则通过蛋白质稳态和再生能力的丧失导致衰老[5]。随着衰老细胞在衰老组织中积累并主动促进机体衰老，其选择性清除（senolysis）或功能抑制（senomorphic干预）可缓解多种与年龄相关的病理。衰老细胞的遗传或药理学消除，甚至针对衰老相关表面抗原（如糖蛋白非转移性黑色素瘤B）的疫苗接种，均可延长小鼠的健康寿命和寿命[6], [7]。除了消除衰老细胞外，预防衰老相关溶酶体功能障碍可能是另一种抗衰老策略。衰老细胞积累功能性受损的去酸化溶酶体，这与自噬通量缺陷密切相关[6], [8]。能增强自噬通量的食品来源分子作为减轻细胞衰老和延长健康寿命的候选物受到了关注[9]。稀有糖是有前景但 largely 未开发的代谢信号来源。二糖海藻糖是研究充分的一种糖衍生的自噬诱导剂。最初报告其可在不依赖雷帕霉素靶蛋白复合物1（mTORC1）抑制的情况下增强自噬，而后续研究表明海藻糖可通过轻度溶酶体应激伴随溶酶体相关mTORC1信号扰动来激活转录因子EB[10], [11]。然而，其他稀有糖，特别是简单单糖，是否通过mTORC1调节自噬-溶酶体系统尚不清楚[12]。D-甘露糖作为一种稀有单糖和葡萄糖的C-2差向异构体，通过特定转运体摄取，可调节糖酵解、线粒体代谢和活性氧信号，发挥抗肿瘤、抗炎和免疫调节作用[13], [14], [15], [16], [17], [18]。它在特定背景下与自噬相关联：通过AMPK在软骨细胞中激活自噬[19]，促进T细胞中PD-1的溶酶体降解[20]，以及在衰老小鼠膀胱中恢复自噬通量并逆转衰老相关表型[21]。然而，D-甘露糖在使用互补读出方法评估时是否能直接且剂量依赖地促进自噬通量、这是否依赖于经典mTORC1输出的抑制，以及其在人细胞中的衰老调节作用是否因果依赖于自噬，仍不清楚。在本研究中，我们筛选了一系列选定的糖类，并将D-甘露糖鉴定为浓度依赖性的自噬诱导剂。利用两种独立的通量报告系统——GFP-LC3–RFP-LC3ΔG探针（HeLa-GLR）[22]和表达串联荧光LC3的小鼠胚胎成纤维细胞（MEF-tfLC3）[23]，结合LC3免疫印迹、mTORC1读出（p70S6K和4EBP1磷酸化）[24]、复制性衰老的NB1RGB成纤维细胞以及Unc-51样自噬激活激酶1/2（ULK1/2）抑制剂MRT68921，我们发现D-甘露糖可在24小时时点不显著降低所检测的mTORC1相关读出指标的同时促进自噬活性，并减弱衰老相关标志物，且药理学证据表明p21反应对MRT68921敏感。**片段摘录****细胞系和培养**HeLa细胞在含有10%胎牛血清（FBS；Gibco，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）和1%青霉素-链霉素（FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation）的Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM；FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation，日本大阪）中，于37°C、5% CO?条件下培养。稳定表达GFP-LC3–RFP-LC3ΔG自噬通量报告系统的HeLa-GLR细胞按之前描述的方法建立[22]。表达串联荧光mRFP-GFP-LC3的MEF-tfLC3细胞[23]被维持……**D-甘露糖以浓度依赖性方式增强自噬通量**我们选择了一系列结构多样的糖类和糖相关化合物，包括稀有糖、常见单糖、二糖和糖醇，以探索其对自噬通量的潜在影响。然后使用表达GFP-LC3–RFP-LC3ΔG探针的HeLa细胞筛选选定的糖类，以鉴定能够增强自噬的糖类。在这些细胞中，ATG4持续介导的GFP-LC3–RFP-LC3ΔG探针切割产生GFP-LC3，后者被自噬降解，并且……**讨论**自噬是一个动态过程，单一时间点的LC3丰度或点状结构的变化本身不能区分增强的自噬体形成和受损的溶酶体降解。本研究证明了一种稀有糖D-甘露糖能诱导哺乳动物细胞系中的自噬。因此，我们主要使用GFP-LC3–RFP-LC3ΔG通量报告系统评估D-甘露糖，该系统通过内部对照比值量化通量，无需溶酶体抑制剂[22]，并对该分析进行了补充……**CRediT作者贡献声明****Reina Mimana：** 调查、正式分析。**Yuki Marugame：** 写作——审阅与编辑、监督、方法学、资金获取、正式分析。**Yue Cai：** 写作——审阅与编辑、写作——初稿撰写、可视化、验证、方法学、调查、正式分析、数据整理。**Taichi Hara：** 写作——审阅与编辑、写作——初稿撰写、监督、项目管理、资金获取、正式分析、概念构思。**Satoshi Yano：** 写作——审阅与编辑……**伦理声明**作者未从参与者或其法定代理人处获得知情同意。不适用。本研究仅使用已建立的细胞系，不涉及人类参与者；因此无需获得同意。本研究按照研究所在地相关法律、监管框架和指导方针进行。根据相关法律和机构指导方针，无需伦理委员会批准。本研究仅使用已建立的细胞系：……**利益冲突声明**作者声明不存在利益冲突。**竞争利益声明**作者声明不存在利益冲突。**致谢**Yue Cai获得了**中国教育部留学基金委**的奖学金资助。本研究得到日本JSPS KAKENHI（26K18024资助YM，25K08965资助TH）、**饭田藤次郎食品科学技术财团**以及**早稻田大学**特别研究项目基金（2024C-217资助TH）的资助。Yue Cai | Reina Mimata | Yuki Marugame | Satoshi Yano | Fumihiko Okumura | Taichi Hara