前言

在过去的30年中，全世界超重和肥胖个体的数量急剧增加，导致肥胖相关健康问题的爆发。肥胖患者表现出许多加速衰老的表型，例如心血管疾病，糖尿病，高血压，血脂异常，非酒精性脂肪肝和炎性疾病，所有这些都会导致寿命的缩短。

  由于这些原因，研究人员正在积极地寻求改善与肥胖相关的健康问题的方法，以延长寿命。阿格列汀是治疗2型糖尿病患者的常用处方药。最近，解放军武汉总医院的研究人员发现，长期使用阿格列汀（饮食中含0.03％w / w）可改善高脂饮食小鼠的存活率和健康状况。并将相关研究成果以“Alogliptin improves survival and health of mice on a high‐fat diet”为题，发表在著名期刊AGING CELL上，影响因子IF=7.627。

 

自噬是一种高度保守的细胞代谢途径，在长期高脂饮食中受到饥饿或抑制刺激时，可将细胞内受损的细胞器和生物大分子物质重新利用。随着年龄的增长,细胞自噬能力逐渐下降，导致损伤积累及细胞功能下降。而自噬激活能通过促进受损细胞元件的降解，在衰老细胞中恢复细胞功能，这可能是延长寿命的一个核心过程。因此，作为自噬激活剂的试剂可能对延长寿命有积极的作用。

      最近的研究表明，DPP‐4抑制剂（治疗2型糖尿病）、GLP‐1（2型糖尿病药物作用靶点）和GLP‐1类似物在体内和体外诱导细胞保护性自噬。研究者推测DPP‐4抑制剂可能在延长寿命方面发挥作用。在本文中，作者探讨了高选择性DPP‐4抑制剂阿格列汀对长期高脂肪饮食小鼠生存和健康的潜在影响。
 

非常荣幸，文中使用了汉恒生物的自噬双标腺病毒和siRNA 

延长寿命

   首先，为了选择最佳剂量的阿格列汀，研究者在高脂饮食的载脂蛋白E缺失(ApoE−/−)小鼠中进行了剂量反应实验。与C57BL/6小鼠相比，ApoE−/−小鼠的寿命更短。一周岁的雄性ApoE - / -小鼠在之后的生活中一直被提供高脂饮食(60%的热量来自脂肪，HFD)。在饮食中，我们加入了两种剂量的药物，由0.01%或0.03% (wt/wt)的阿格列汀(alogliptin)组成，并发现更高的剂量对提高小鼠存活率更显著。因此，选择0.03% (wt/wt) 阿格列汀作为干预剂量。

     在本剂量中，研究者检测了阿格列汀干预对13个月大的小鼠血浆中DPP‐4活性和GLP‐1水平的影响。有趣的是，与NC(正常饮食)组相比，HFD组血浆中DPP‐4活性呈上升趋势，而与其他两组相比，阿格列汀+HFD (AHF)组DPP‐4活性明显受到抑制，并且GLP‐1水平相对较高，而HFD组GLP‐1水平下降。

    图1a显示，与HFD组相比，阿格列汀干预组寿命延长，但与NC组相比不显著。图1e的结果与先前的研究(Shah et al.， 2011)一致，HFD小鼠的平均体重在76周龄前稳步增加，之后逐渐下降。从90到107周龄，AHF小鼠的体重比HFD小鼠轻，表明阿格列汀干预显著减轻体重。但在食物摄入量(图1d)、粪便总质量、粪便中脂质含量等方面均无差异。接下来，研究者研究了体重下降是否与能量消耗增加有关。代谢实验表明，暗期AHF组产热明显高于HFD组(图1g)
 

功能衰退，改善健康

虽然寿命延长了，但确定健康状况是否得到改善也很重要。因此，研究者又进行了一系列的实验来测量老年小鼠几个重要器官的生理功能。运动协调测试结果表明，阿格列汀干预提高了AHF组实验小鼠中的平衡能力。在24个月大的时候，他们甚至与NC组难以区分(图1f)。阿格列汀干预也提高了AHF小鼠的咀嚼效率(图1h);其次，高脂肪饮食会升高全身血压，尤其是收缩压，而通过阿格列汀的干预，这些血压得以降低(图1i)。阿格列汀干预对心功能障碍，LV质量/TL，EF，FS的影响均较小(图1j-l)

     研究人员发现，在高脂饮食条件下，阿格列汀干预可将PWV降低到与NC小鼠相似的水平(图1m)。长期高脂肪饮食降低了血管舒张功能，而阿格列汀干预显著改善了血管舒张功能(图1n);最后，腹腔内葡萄糖耐量试验(IPGTT)和胰岛素耐量试验(ITT)显示，HFD小鼠的葡萄糖处理能力明显低于NC小鼠，而阿格列汀干预显示葡萄糖-糖和胰岛素耐量改善(图1o-r)。
 

减少器官病理
 

研究者接下来进行了器官病理的研究，发现HFD小鼠的血液中血糖和胰岛素增加，而AFD组比HFD组显著降低。（表1）

通过对胰腺和肝脏的器官病理学研究显示，与NC小鼠相比，HFD小鼠的体重增加了2.6倍，而经阿格列汀干预组脂肪沉积明显减少(图2b,c)，阿格列汀干预组明显比高脂肪饮食组肝脏小(图2d)。H&E和oil red O染色显示HFD小鼠肝内细胞完整性受损，并有大小混合型脂滴积聚，而AHF小鼠则没有。(图2d)


保护线粒体功能

 研究人员又做了细胞实验来验证线粒体功能，结果显示，添加GLP‐1，阿格列汀和白藜芦醇线粒体数量增加(图3a,b)。同时，阿格列汀干预可防止HFD小鼠心脏线粒体肿胀(图3d,e)。AHF小鼠肝脏线粒体耗氧量均升高(图3c)，显示阿格列汀干预改善了线粒体呼吸功能。发现HFD组肝脏中ROS的产生明显高于NC组，而阿格列汀干预显著降低了ROS的产生(图3f,g)，说明阿格列汀干预降低了氧化应激。



转录组变化
 

为了更深入地了解阿格列汀干预的分子机制，研究人员做了高通量测序，检测肝脏各基因的表达水平。PCA分析显示，阿格列汀干预的全基因表达谱与CR诱导的改变发生了较远的转移(图4a)，说明阿格列汀干预不能模拟CR转录组。

     转录谱中发现11.14%的基因表达被阿格列汀干预改变，改变方向与HFD不同(图4b)。对于上调和下调的基因，阿格列汀干预与HFD有17.70%不同。(图4c)。阿格列汀干预调节了FOXO、AMPK和mTOR信号通路相关基因的表达(图4d)。验证通路后发现AHF组AMPK磷酸化增加，mTOR磷酸化减少(图5a)，显示阿格列汀干预激活了AMPK，抑制了mTOR。
 

上调体内自噬
 

由于AMPK‐mTOR信号通路与寿命有关，并调节自噬，自噬激活也有助于延缓衰老过程。因此，研究者接下来探讨了阿格列汀干预是否会诱导自噬。

    对LC3B‐II表达水平的分析显示，阿格列汀干预显著提高了LC3B‐II表达水平，而HFD小鼠的这一水平有所下降，表明了自噬体的积累。Western blot结果显示，与NC小鼠相比，HFD小鼠的MFI明显减少，表明自噬通量降低，经阿格列汀干预后，自噬通量显著增加(图5c,d)。综合来看，阿格列汀干预确实能诱导高脂饮食中的自噬。
 

在体外激活自噬
 

 接下来，研究者探讨了阿格列汀对原代肝细胞自噬的影响。结果表明，在GLP‐1、alogliptin、GLP‐1+alogliptin co处理下，p62蛋白水平显著降低，LC3B‐II相应升高，添加CQ后，其效果不明显(图6e,f)。Western blot结果显示，阿格列汀组与PA组比较，GLP‐1和GLP‐1中MFI均升高。同样，GLP‐1和alogliptin处理的效果更明显(图6g,h)。

    此外，为了确定阿格列汀是否通过抑制DPP‐4刺激自噬，研究者使用DPP‐4小干扰RNA (siRNA)抑制DPP‐4，并探索其在自噬中的作用。结果表明，DPP‐4单独抑制对自噬没有影响。为了在体外证实调控自噬的信号通路，还探索了mTOR - dependent和mTOR - independent通路。结果表明，分别添加GLP‐1、alogliptin，并结合使用GLP‐1+alogliptin，可以抑制mTOR(图6c)及其下游分子p70‐S6K(图6d)。同时，也发现GLP-1+alogliptin治疗的作用效果接近雷帕霉素。研究显示，AMPK‐mTOR‐ULK1通路参与了体外自噬激活实验。
 

自噬是改善健康所必须的

 为了确定在高脂饮食下阿格列汀干预改善健康和延长寿命是否依赖自噬，研究者向AHF小鼠转Atg7基因的siRNA来抑制自噬。发现Atg7对自噬体的形成是必要的.这些数据表明，阿格列汀干预通过激活自噬，在一定程度上改善了健康，并延长了寿命。

 

总结：

    目前的数据表明阿格列汀是治疗2型糖尿病的常用处方药；饮食中添加0.03%阿格列汀长期干预，可改善高脂饮食小鼠的存活率和健康状况；阿格列汀干预对长寿具有积极作用，包括增加胰岛素敏感性、抑制身体机能减退、减少器官病理、保持线粒体功能和减少氧化应激；使用阿格列汀激活自噬可能是在肥胖和超重中延长寿命和健康的潜在策略。