Mela Rosa Marchigiana愈伤组织提取物对细胞衰老的营养基因组学效应：一项初步体外研究的启示

《Molecular Nutrition & Food Research》：The Nutrigenomic Effect of Mela Rosa Marchigiana Callus Extract on Cellular Senescence: Insight From a Preliminary In Vitro Study

　　抗衰老提取物MRME通过调控炎症基因表达抑制血管内皮细胞衰老，未发现DNA甲基化显著改变。

　　Mela Rosa Marchigiana（MRM）是一种源自意大利中部的古老苹果品种，以其独特的形态特征和营养成分而受到关注。该品种的果实通常较小，呈扁平状，外皮为绿色，带有粉红色的色泽，并具有强烈的甜味。这种苹果在意大利马尔凯地区生长，适应了阿普恩尼山脉特有的气候条件。近年来，由于其丰富的生物活性化合物，MRM的种植逐渐恢复，并被研究用于开发营养补充剂和功能性食品。MRM富含多种多酚类物质，如黄烷-3-醇/原花青素、二氢查尔酮、黄酮醇和羟基肉桂酸，同时也含有五环三萜酸（PTAs）等其他具有潜在健康益处的次生代谢产物。

次生代谢产物在植物中通常含量较低，且受光照、温度和土壤成分等环境因素的影响较大。然而，通过植物组织培养获得的细胞团（callus）却能显著提高这些活性化合物的浓度。特别是MRM的细胞团，其PTA含量高于普通品种如金冠苹果的细胞团。此外，研究还表明，MRM细胞团的提取物具有抗氧化和抗炎特性，能够减少氧化应激条件下细胞的损伤，并在高葡萄糖和脂多糖（LPS）刺激下调节炎症反应。这些特性使其成为一种具有潜在抗衰老作用的天然产物。

在本研究中，科学家们利用MRM细胞团提取物（MRME）对细胞衰老模型进行了深入分析，以探索其对基因表达和表观遗传调控的影响。他们选择使用人脐静脉内皮细胞（HUVECs）作为研究对象，因为这些细胞在血管系统中具有重要的生理功能，且与衰老相关的炎症（inflammaging）密切相关。研究团队首先通过细胞培养和传代方式诱导HUVECs进入衰老状态，并将这些细胞分为年轻（yHUVECs）和衰老（sHUVECs）两个组别。随后，他们对sHUVECs进行了MRME处理，并利用转录组学和表观遗传学方法分析其对基因表达和DNA甲基化的影响。

通过RNA测序技术，研究团队发现衰老显著改变了HUVECs的基因表达谱。具体而言，在比较年轻和衰老细胞时，共鉴定出1452个差异表达基因（DEGs），其中759个基因被上调，693个基因被下调。这些差异表达基因主要富集在与细胞周期调控、DNA修复、代谢、染色体结构等相关的生物学通路中。例如，E2F靶标通路和G2M检查点通路在衰老细胞中表现出显著的下调，这与细胞周期停滞和代谢活性增加的特性相符。此外，上皮-间质转化（EMT）通路也被激活，这与衰老细胞所具有的促炎特性密切相关。而TNFα信号通路则被显著上调，该通路在炎症反应中起关键作用，其异常激活可能促进衰老相关疾病的进展。

为了进一步探究MRME对衰老细胞的影响，研究团队对MRME处理后的sHUVECs进行了基因表达分析，并发现其中26个基因发生了显著变化。这些基因主要涉及TNFα信号通路、紫外线应答通路和TGF-β信号通路。其中，TNFα信号通路是最为显著的调控通路，MRME处理后，该通路中多个关键基因的表达水平被显著降低。这表明MRME可能通过抑制促炎信号的传递，对衰老相关的炎症反应产生抑制作用。此外，研究还发现，MRME在一定程度上恢复了衰老细胞中某些基因的表达水平，使其更接近年轻细胞的表达模式。这一结果进一步支持了MRME的抗炎和抗衰老潜力。

为了确认MRME是否通过表观遗传机制（如DNA甲基化）来调控基因表达，研究团队还进行了全基因组DNA甲基化分析。他们使用了Oxford Nanopore测序平台进行广泛筛查，并通过亚硫酸氢盐测序技术（pyrosequencing）分析了特定基因的启动子区域。然而，结果显示，MRME并未显著改变这些基因的DNA甲基化水平，仅在SOCS3基因的某个CpG位点上观察到了轻微的甲基化变化。这一发现表明，MRME对基因表达的调控可能主要通过非甲基化机制实现，如直接的转录调控或与其他分子机制的相互作用。

研究还指出，衰老细胞的基因表达变化与细胞衰老相关分泌表型（SASP）密切相关。SASP是指衰老细胞在失去增殖能力的同时，仍能分泌多种促炎因子，从而加剧组织炎症反应。这种炎症反应在衰老过程中被称作“炎老化”（inflammaging），是多种年龄相关疾病（如阿尔茨海默病、心血管疾病等）的重要诱因。因此，研究MRME对SASP相关基因表达的影响，对于理解其抗炎和抗衰老的潜在机制具有重要意义。

此外，研究团队还探讨了MRME在细胞衰老模型中的作用机制。他们发现，MRME对细胞增殖和存活的影响并不显著，但在基因表达层面展现出显著的调控能力。这种调控作用可能与细胞内多种信号通路的干预有关，包括炎症反应、DNA损伤修复、细胞周期调控等。同时，研究还指出，由于MRME含有多种活性成分，其对基因表达的影响可能是这些成分共同作用的结果，而非单一成分的单独效应。因此，未来的研究需要进一步探索MRME中不同化合物之间的协同作用，以及它们在不同细胞类型和生理条件下的具体功能。

尽管本研究提供了初步证据，表明MRME可能通过调节基因表达来抑制炎老化，但其在体内的作用仍需进一步验证。由于当前研究主要基于体外模型，未来的研究应考虑在动物模型或人体试验中评估MRME的抗炎和抗衰老效果。此外，研究团队还建议，未来应结合其他表观遗传学方法，如染色质可及性（ATAC）测序或组蛋白修饰分析，以更全面地理解MRME对细胞功能的调控机制。

总体而言，本研究首次揭示了MRME在细胞衰老模型中的转录组学和表观遗传学效应，为其作为天然抗炎和抗衰老剂的潜力提供了科学依据。MRME中的PTAs可能在这一过程中发挥了重要作用，但其具体作用机制仍需深入研究。随着对衰老机制和天然产物研究的不断深入，MRME有望成为未来抗衰老和抗炎干预策略中的重要候选物质，特别是在促进健康老龄化和预防年龄相关疾病方面。