《Science China Life Sciences》（Q1，IF=8）是一本全球同行评审期刊，致力于发表基础和应用生命科学领域的高质量原创研究，包括生物学、医学、农业和生态学。
导读
随着老年人口的增加，寻求降低发病率和延长寿命的治疗方法变得越来越重要。作为FDA批准的治疗慢性胆汁淤积性肝病的药物，牛磺酸去氧胆酸（TUDCA）是一种天然胆汁酸，除了保护肝脏外，还具有额外的健康益处。在这里，实验人员证明了TUDCA延长了秀丽隐杆线虫的寿命和健康寿命。重要的是，口服补充TUDCA可以改善老年小鼠的健康状况，包括临床相关表型、运动能力和认知功能。
TUDCA治疗驱动与抗衰老特征相关的广泛转录变化。在机制上，我们发现TUDCA靶向伴侣蛋白HSP90以促进其蛋白重折叠活性。这种合作进一步减轻了衰老引起的内质网（ER）应激，促进了蛋白质稳态，从而提供了抗衰老的能力。总之，我们的研究结果揭示了内源性代谢物和蛋白质稳态之间的新分子联系，并提出了一种新的抗衰老策略，可以提高寿命和健康寿命。
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为了研究胆汁酸是否可能有助于延长寿命，我们研究了几种胆汁酸对秀丽隐杆线虫寿命的影响，发现TUDCA可以显著延长线虫的寿命。然而，两种类似的次级胆汁酸，UDCA和GUDCA没有表现出任何延长寿命的特性。DNA复制抑制剂5 ' -氟脱氧尿苷（FUdR）被广泛用于寿命相关分析中防止后代的产生。研究结果显示，即使在没有FUdR的情况下，TUDCA也能延长蠕虫的寿命，这表明TUDCA的作用与FUdR无关。实验人员也排除了TUDCA诱导的寿命延长是由于抑制细菌生长而限制饮食的可能性，因为TUDCA对细菌生长的影响可以忽略不计。通过将大肠杆菌置于紫外线照射下，我们削弱了其活力，并发现TUDCA仍然可以提高秀丽隐杆线虫的寿命。这一结果表明，TUDCA的寿命延长作用与细菌代谢无关。
真正有效的抗衰老策略不仅应该延长寿命，还应该延长健康寿命，即健康生活的持续时间。衰老通常伴随着运动能力的下降。因此，我们通过检查不同生命阶段的身体流动性和咽泵率来评估TUDCA对蠕虫活性的影响。与对照组相比，在衰老过程中，TUDCA显著增强了蠕虫的运动活动，无论是弯曲频率还是咽泵速率。这些发现表明，TUDCA有效地减轻了与年龄相关的运动能力下降。实验人员评估了TUDCA对成年后第4、8和12天肠道脂褐素沉积的影响。我们的结果显示，在第8天和第12天，TUDCA处理明显抑制了荧光强度的积累。这些发现进一步证实了TUDCA对秀丽隐杆线虫的抗衰老作用。长寿通常与生殖能力下降或丧失有关。为了辨别TUDCA是否影响秀丽隐杆线虫的生育能力，实验人员在繁殖活动的前四天跟踪了后代的数量。发现这一时期的后代总数几乎没有受到TUDCA处理的影响，这表明TUDCA诱导的寿命延长与生育能力丧失无关。此外，我们观察到经TUDCA处理的线虫在第4、8、12和16天的体长与对照组相当。这些结果表明，在不影响线虫的生育能力和体长的情况下，TUDCA可以显著提高线虫的健康寿命。
2.TUDCA改善小鼠的年龄相关表型
为了进一步评估TUDCA在哺乳动物中的抗衰老活性，我们从18或22个月大的雄性小鼠开始口服1% （w/w）的TUDCA。虚弱表型分析显示，与对照组相比，1个月和3个月的TUDCA治疗导致多种年龄相关特征的改善，包括呼吸频率、后凸、咬合错误和竖帽。握力测试显示，与对照组相比，补充TUDCA增强了肌肉力量。同时，实验人员观察到TUDCA显著缓解小鼠腓骨肌的衰老，如抑制衰老相关基因，如p16、p19和IL-6。
3.TUDCA治疗驱动与抗衰老特征相关的广泛转录变化
我们对秀丽隐杆线虫进行了全基因组定量大体积RNA测序，在不同的时间点，包括第1、7、14和21天，代表不同的衰老阶段。我们还观察到与衰老相关疾病（如神经退行性疾病和癌症）相关的DEGs的富集，值得注意的是，长寿相关基因如C54C8.12、F20E1.17、C54F6.18和C54F6.15的显著上调被观察到。相反，在下调的基因中，实验人员发现了几个与发育相关的基因，如grd-14和F55G11.2。有趣的是，一组col基因家族成员，如col40， col20和col174，因其在胶原合成和线虫结构完整性中的作用而闻名也被注意到。这些发现提供了线虫基因组衰老景观的全面写照。基因集富集分析（GSEA）揭示了TUDCA对衰老相关基因的显著影响。值得注意的是，所有四个特征谱都表明，衰老下调或上调的基因表达被TUDCA反向调节。研究结果显示，在tudca处理组中，与MAPK信号通路相关的关键基因（如lip-1和rap-1）显著下调。
为了进一步研究TUDCA在秀丽隐杆线虫抗衰老过程中的生物学作用，我们通过KEGG和基因本体（Gene Ontology， GO）术语分析对TUDCA诱导的DEGs进行了检测。丰富了与衰老调控密切相关的多种通路。我们的研究结果表明，TUDCA通过上调与“氧化磷酸化”、“ATP合成耦合质子传递”和“线粒体电子传递”相关的基因来增强线粒体活性。有趣的是，在本研究中，我们注意到在自然衰老过程中，TUDCA显著降低了ER uprr相关基因的表达。接下来，实验人员通过real-time PCR验证了TUDCA在衰老过程中对ER upr相关基因表达的下调。事实上，TUDCA显著降低了ER-UPR相关基因的表达。基于这些事实，我们提出TUDCA通过减轻衰老相关的内质网应激和改善蛋白质稳态来参与抗衰老过程。
4.TUDCA在体内和体外均可减弱衰老相关的应激
接下来，我们实施了几个体外和体内模型来研究TUDCA对衰老相关内质网应激的影响。首先，我们采用小鼠原代胚胎成纤维细胞（MEFs）体外复制衰老模型。P3-MEFs（第3代MEFs）和P9-MEFs的比较显示，后者表现出成熟的衰老特征，包括衰老相关β半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色增加，细胞衰老相关基因如p16、p21和一系列SASP基因上调。我们的研究结果表明，TUDCA处理显著减轻了这些细胞的衰老表型。值得注意的是，我们的分析还表明，在自然衰老过程中，内质网应激相关基因（包括ATF4、ATF6、XBP1s和CHOP）的mRNA表达显著诱导，表明衰老过程中内质网应激的显著积累。同时，这些基因的表达在TUDCA处理的细胞中显著降低。
此外，我们在27个月大的小鼠组织样本中检测了衰老相关基因和内质网应激相关基因的表达模式，无论是否存在TUDCA。老年小鼠（27个月大）与年轻小鼠（8周大）相比，与衰老和内质网应激相关的基因显著上调，而补充TUDCA有效地减弱了这些基因在老年小鼠中的表达。综上所述，这些来自不同体外和体内模型的发现表明，TUDCA有效地减少了与衰老相关的内质网应激。
5.TUDCA通过阻止未折叠蛋白的积累来缓解应激介导的衰老
鉴于TUDCA能够抑制内质网应激相关基因的表达，我们进一步提出TUDCA通过减轻内质网应激来延缓衰老。为了验证我们的假设，我们首先建立了内质网应激诱导的衰老细胞模型，并研究了TUDCA的作用。研究结果表明，衰老相关基因（p16、p19、p21、IL-1β和TNF-α）以及内质网应激相关基因（GRP78、CHOP、XBP1s和ATF4）的表达水平在tm刺激的MEF细胞中被显著诱导，而TUDCA处理显著抑制了这些基因的表达，表明TUDCA减轻了内质网应激介导的细胞衰老。
为了进一步研究TUDCA在抑制内质酸应激中的具体作用，我们利用一株hsp-4p::GFP菌株作为UPRER激活的报告基因。研究结果表明，TM通过诱导内质网应激显著缩短了线虫的寿命，而在TM存在的情况下，TUDCA仍然有效延长了线虫的寿命。这些发现表明，TUDCA更有可能通过减少未折叠蛋白而不是阻断UPRER来延长寿命。
为了进一步研究TUDCA减轻内质网应激介导的衰老的潜在机制，我们利用pek-1和ire-1突变体蠕虫研究了TUDCA对寿命延长的影响。我们的研究结果表明，补充TUDCA可以提高两种突变线虫的寿命，这表明TUDCA的抗衰老作用不依赖于IRE1和pek介导的UPRER信号传导（图5F，支持信息中的表S9和表S10）。这一发现与我们之前在图5E中显示的数据一致。这些结果为我们的假设提供了额外的支持，即TUDCA作用于UPRER途径的上游，可能抑制未折叠蛋白的积累。
为了确定TUDCA是否可以直接降低未折叠蛋白的水平，我们使用了四苯乙烯马来酰亚胺（TPEMI）探针。正如预期的那样，TPE-MI荧光在TM刺激后增强。重要的是，用TUDCA处理后，荧光强度呈剂量依赖性显著降低，表明TUDCA有效地减轻了未折叠蛋白在细胞中的积累。总的来说，研究结果表明，TUDCA通过防止未折叠蛋白的积累来缓解内质网应激介导的衰老。
6.TUDCA与hsp90相互作用，增强hsp90的伴侣活性
为了更全面地了解TUDCA在阻止未折叠蛋白积累方面的作用，我们在细胞中鉴定了TUDCA结合蛋白。值得注意的是，我们发现热休克蛋白90 （HSP90）是一种高度保守的ATP依赖分子伴侣，对蛋白质稳态至关重要，是TUDCA的结合伴侣。在HEK293T细胞和MEF细胞中，通过下拉实验进一步验证了HSP90和TUDCA之间的相互作用。此外，游离TUDCA预处理显著中断了HSP90与TUDCA微球之间的相互作用，表明TUDCA特异性结合HSP90。
然后，实验人员研究了TUDCA是否通过靶向HSP90来减少未折叠蛋白的积累。通过用新生物素（一种众所周知的HSP90抑制剂）抑制HSP90的活性，观察到TPE-MI荧光预期的增加。值得注意的是，与上面结果相反，在HSP90抑制剂存在的情况下，无论TM刺激如何，TUDCA都未能降低荧光强度。这些发现表明，由TUDCA驱动的细胞未折叠蛋白的减少依赖于HSP90活性。为了进一步证实HSP90是TUDCA的靶点，评估了在不存在或不存在新生物素的情况下，TUDCA对自然衰老的MEF细胞的影响。结果表明，在抑制HSP90活性的情况下，TUDCA不能缓解MEF细胞的衰老。
重要的是，实验人员观察了TUDCA对HSP90突变体秀丽隐杆线虫（daf-21）寿命的影响，发现TUDCA不能延长突变体蠕虫的寿命。综上所述，研究结果表明，TUDCA靶向HSP90以促进其蛋白质再折叠能力。它们的合作减轻了细胞内未折叠的蛋白质，促进了蛋白质的稳态，从而最终赋予了衰老过程的抵抗力。
结果
本文献阐明了TUDCA在秀丽隐杆线虫和小鼠模型中显著的抗衰老特性，强调了其在衰老背景下的重要价值和应用前景。此发现为未来的临床试验铺平了道路，旨在评估TUDCA潜在的延长寿命和延长健康的作用。
