《Prostaglandins & Other Lipid Mediators》:Lifelong Caloric Restriction Reshapes Age-Related Hepatic Oxylipin Profiles and Is Associated with a CYB5R3-Linked Epoxide–Diol Signature
编辑推荐:
•肝脏含氧脂质经历年龄依赖性重塑,并在中年出现拐点。•热量限制重塑了 COX、LOX 和 CYP 含氧脂质的轨迹。•CR 保留了 EPA 衍生的环氧化物并限制了 sEH 衍生的二醇积累。•CR 诱导肝脏 CYB5R3,提示与环氧化物保存存在氧化还原联系。•含氧脂质重塑伴随脂肪
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肝脏含氧脂质经历年龄依赖性重塑,并在中年出现拐点。
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热量限制重塑了 COX、LOX 和 CYP 含氧脂质的轨迹。
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CR 保留了 EPA 衍生的环氧化物并限制了 sEH 衍生的二醇积累。
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CR 诱导肝脏 CYB5R3,提示与环氧化物保存存在氧化还原联系。
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含氧脂质重塑伴随脂肪变性减少和脂质谱改善。
引言
衰老伴随着慢性低度炎症(炎性老化),这种状态会加速多种年龄相关疾病的进展 [1], [2], [3], [4]。肝脏作为代谢中枢,尤其容易受到此类变化的影响,因为它整合了脂质稳态与炎症信号传导 [5], [6]。在这一免疫 - 代谢界面中,酶促氧化脂质介质(含氧脂质)提供了一层快速、可调的调节,既可以放大炎症,也可以主动促进其消退 [7], [8]。前列腺素、血栓素和白三烯等促炎介质——主要来自花生四烯酸(AA)的环氧合酶(COX)和脂氧合酶(LOX)通路——促进血管收缩和免疫激活 [9], [10], [11], [12]。相比之下,细胞色素 P450(CYP)环氧化酶衍生的环氧二十碳三烯酸(EETs)[13] 和 n-3 多不饱和脂肪酸(PUFA)衍生的环氧脂肪酸(例如 EpETEs),以及由 EPA 和 DHA 衍生的特异性促消退介质(SPMs),有助于炎症消退和组织修复 [14], [15]。一个互补的控制节点是可溶性环氧水解酶(sEH),它将环氧化物转化为活性较低的二醇,从而塑造环氧化物/二醇平衡,作为消退能力的功能性读数。
尽管对衰老中的免疫细胞和细胞因子进行了广泛表征 [16], [17],但衰老肝脏中含氧脂质网络的全局重塑仍定义不清。特别是,尚不清楚肝脏衰老是否以 COX/LOX 输出和 CYP 环氧化酶-sEH 偶联的离散、时间界限明确的转变为特征,而不是炎症状态的单调增加。我们最近在大鼠中的工作(手稿提交中)表明,不同物种间 AA 衍生物的年龄依赖性变化具有保守性,支持含氧脂质网络重塑是肝脏衰老的可重复特征这一前提,并激励我们在小鼠肝脏中进行系统的生命过程分析。
热量限制(CR)是已知最稳健的非遗传干预措施,可延长多种生物体的寿命并延缓代谢衰退 [18]。研究表明,CR 可通过抑制生长因子信号传导(例如 IGF-1/FoxO)、增强自噬、改善线粒体功能以及系统性抗炎谱等机制,降低啮齿动物和人类中的炎性老化标志物 [19], [20], [21], [22], [23]。值得注意的是,在同一长期队列中,肝脏转录组分析显示,CR 在中年(9-13 个月)产生最强且多方面的影响,而在 18 个月时反应性减弱,强调中年是饮食干预的关键窗口 [24]。然而,CR 是否在整个生命过程中重编程肝脏含氧脂质通路架构——特别是 COX 衍生物、LOX 衍生物和 CYP 衍生物介质之间的平衡,以及由 sEH 控制的环氧化物到二醇的转化——仍未得到充分解决。
基于这些考虑,我们假设衰老驱动肝脏含氧脂质组成的促炎转变,并伴有早期中年过渡,这可以通过 CR 抑制 AA 衍生物介质并保留 n-3 衍生的消退能力来缓解。为了验证这一假设,我们对自由喂养(AL)或终身 CR 条件下的雄性小鼠肝脏进行了按年龄分层的靶向含氧脂质分析,并结合组织学、生化和分子分析来描绘通路水平的介质轨迹(COX/LOX/CYP/sEH),并识别候选调节节点,以将转录丰度与介质输出解耦。
章节摘要
动物与 CR 方案
8 周龄雄性 C57BL/6 N 小鼠购自 ... (南京,中国;许可证:SCXK(Su)2023-0009)。到达后,小鼠在受控环境中(22 ± 1°C,12 小时光/暗周期)经过 7 天适应期,可自由摄入基于 AIN-93G 的精炼维持饲料(XT93M,协通生物,江苏,中国)。在 9 周龄时,根据体重将小鼠分层并随机分配至 AL 或 CR 组(每种饮食条件下 n = 80),以确保
CR 增强衰老小鼠的生存率并保留体力活动
图 1A 概述了实验设计和时间线,指出了进行特定行为和生理评估的年龄以及组织采集的时间点。死后分析表明 CR 小鼠的肿瘤发生率较低,与 CR 下肿瘤发生延迟的先前报告一致(图 1B)[25]。在整个生命周期中,AL 小鼠表现出相对于 CR 小鼠持续较高的体重轨迹。纵向
CR 通过重新平衡含氧脂质网络而非单纯降低炎症来维持肝脏稳态
CR 仍然是跨物种延缓衰老并延长健康寿命的最稳健非遗传策略,但它如何与脂质介质生物学相互作用以限制炎性老化尚不完全明确 [28], [29], [30]。在此我们显示,终身 CR 不仅延长生存期(对数秩 p = 0.0115)并保留活动能力,还随年龄重编程肝脏含氧脂质代谢,将介质平衡从 COX/LOX 主导的促炎输出转变为以
伦理声明
本研究按照 ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南进行。本研究经徐州医科大学机构动物护理和使用委员会批准。(批准号 IACUC-202503T007)
支持信息
支持信息 1 包括补充方法 S1.1,补充图 S1–S2,以及补充表 S1。补充表 S2 和 S3 作为单独的 Excel 工作表提供。补充表 S2 总结了靶向含氧脂质 LC–MS/MS 方法可用的校准和敏感性参数,而补充表 S3 提供了方法开发过程中的可用日内精密度、日间精密度和内标校正分析物回收数据
资助
本工作由中国国家自然科学基金(编号 82200976)和江苏省基础研究计划(编号 BK20251095)资助。
CRediT 作者贡献声明
郑艳艳:写作 – 审阅与编辑,监督,方法论,概念化。洪建:写作 – 审阅与编辑,监督,方法论,概念化。杨宇:写作 – 审阅与编辑,调查研究。韩超庭:写作 – 审阅与编辑,调查研究。于扬:写作 – 审阅与编辑,调查研究。郑俊怡:写作 – 审阅与编辑,调查研究,形式分析。欧阳秀可:写作 – 审阅与编辑,调查研究,形式分析。黄一凯:写作
魏丽莎|孙德辉|黄一凯|欧阳秀可|郑俊怡|于扬|韩超庭|杨宇|洪建|郑艳艳