和过去发现的一些可以清除衰老细胞的药物一样,GLS1抑制剂也可以使得老年小鼠的肺纤维化、肝脏巨噬细胞浸润和血清白蛋白水平得到改善。

另外,脂肪祖细胞的衰老和随后的脂肪组织萎缩和巨噬细胞浸润也是自然衰老的特征[4,5],GLS1抑制剂治疗在100周龄的老年小鼠中减轻了组织萎缩和巨噬细胞的侵袭。小鼠与年龄相关的虚弱得到改善,握力和短时悬挂耐力得到提高。

无论是GLS1还是谷氨酰胺,对大家来说都不是陌生的分子。谷氨酰胺早在20世纪50年代就被发现是很多细胞系培养过程中所需要的氨基酸,在之后的这近70年中,它仍然是细胞培养基配方中最丰富的氨基酸。

谷氨酰胺的代谢有许多功能,包括三羧酸循环和一系列支持细胞增殖的生物过程。

在这次的研究中,研究人员也尝试探究了GLS1和谷氨酰胺在衰老细胞中发挥的作用。

《科学》:让衰老细胞自杀!科学家发现衰老细胞依靠谷氨酰胺分解「苟命」,抑制其可靶向消除衰老细胞,逆转衰老的生理变化丨科学大发现

他们发现,肾脏型谷氨酰胺酶型(KGA)-GLS1在不同方式诱导的衰老细胞中都有表达。在细胞衰老的过程中,溶酶体中的不溶性大分子引起溶酶体膜损伤,导致溶酶体中的氢离子泄漏到细胞中,细胞内pH下降,出现细胞酸中毒。

本来细胞内酸中毒能够激活BCL2、腺病毒E1B19-kDa相互作用蛋白3(BNIP3)和线粒体通透性转换孔(mPTP)轴,导致细胞死亡,但低pH值的酸性环境下,KGA表达增加,分解谷氨酰胺能力增强,这产生了大量的氨,中和了pH值,从而避免了衰老细胞的走向死亡。

通过抑制KGA依赖性的谷氨酰胺分解,研究人员发现,衰老细胞的细胞内酸中毒无法被改善,衰老细胞也就不可避免地走向死亡了。

总的来说,这项研究鉴定出了一个能够杀死衰老细胞的靶点,在同期发表的评论文章[6]中,评论人员认为,GLS1是目前非常有吸引力的一个靶点,因为谷氨酰胺的代谢在肿瘤中也发挥重要作用,而针对GLS1在肿瘤治疗中的临床研究已经建立了安全性[7]。未来,还需要更多的研究对它们在人类衰老中的效果进行验证。

参考资料:

[1] https://science.sciencemag.org/content/371/6526/265

[2] Childs B G, Durik M, Baker D J, et al. Cellular senescence in aging and age-related disease: from mechanisms to therapy[J]. Nature medicine, 2015, 21(12): 1424-1435.