中科院1区: 中国中医科学院王继刚团队发现抗光老化新机制：绿原酸(CGA)靶向ENO1抑制糖酵解与皮肤细胞衰老

【写在前面】：本期推荐的是由中国中医科学院的青蒿素研究中心 王继刚/中国农业大学 朱银华研究团队近期发表于Aging Cell（IF：7.1，中科院1区，JCR-Q1）的一篇文章，本研究不仅为绿原酸作为抗光老化药物的开发提供了坚实的理论基础，也提出了靶向糖酵通路调控细胞代谢以抗衰老的新策略。

【期刊简介】

【标题及作者信息】

Identifying ENO1 as a protein target of chlorogenic acid to inhibit cellular senescence and prevent skin photoaging in mice

本研究是一项系统性的药理机制研究，旨在探索天然化合物绿原酸（Chlorogenic Acid, CGA）在抗皮肤光老化中的作用及其分子机制。研究团队通过活性蛋白组学分析（ABPP）技术，首次发现并证实烯醇化酶1（ENO1）是CGA在人体皮肤成纤维细胞（HDF）中的直接作用靶点。研究揭示了CGA通过共价结合ENO1的Cys399残基，抑制其酶活性，进而阻断糖酵解通路，最终抑制UVA诱导的细胞衰老和SASP分泌。该作用在细胞模型和紫外线照射（UVA）诱导的小鼠光老化模型中均得到验证。本研究不仅为CGA作为抗光老化药物的开发提供了坚实的理论基础，也提出了靶向糖酵通路调控细胞代谢以抗衰老的新策略。

图文摘要

【前言】

1. 皮肤光老化的严峻性：长期紫外线（UV）暴露是导致皮肤光老化的主要环境因素，其特征是皱纹、松弛、色素沉着，并与皮肤癌发生密切相关。现有防治手段（如防晒、抗氧化剂、激光）效果有限且存在不足。

2. 细胞衰老的核心作用：近年研究发现，UV辐射可诱导皮肤细胞（尤其是真皮成纤维细胞HDF）衰老。衰老细胞停滞生长，并分泌大量炎症因子、趋化因子和蛋白酶（即SASP），创造慢性炎症微环境，破坏细胞外基质（ECM），驱动光老化进程。

3. 代谢重编程与衰老：细胞衰老常伴随显著的代谢改变，其中糖酵解增强（即“Warburg效应”）是关键特征之一。糖酵解产物（如乳酸）的累积被认为可促进SASP分泌和衰老表型的维持。

4. 绿原酸（CGA）的研究空白：CGA是一种广泛存在于食物和草药中的多酚化合物，已知具有抗氧化、抗炎、调节糖脂代谢的作用。虽有研究提示其可能改善光老化，但其直接作用的蛋白靶点以及是否通过调控细胞代谢（如糖酵解）来发挥抗衰老作用，尚完全未知。

【结果部分】

图1:绿原酸可保护UVA诱导的皮肤细胞衰老

结果：与UVA组相比，CGA处理显著降低了SA-β-gal阳性细胞数、ROS水平、衰老标志蛋白p16/p21的表达以及SASP因子（TNF-α, IL-6）的分泌，效果与阳性药雷帕霉素（RA）相当。

结论：初步证实CGA在体外能有效缓解UVA诱导的HDF细胞衰老。

图2:ABPP结合LC-MS /MS方法分析并鉴定绿原酸抑制UVA诱导光老化的靶点

结果：(a) 展示了ABPP技术流程。(b) 合成了具有生物活性的CGA-P探针。(c-f) CGA-P能像CGA一样有效减少衰老细胞和p16/p21 mRNA表达。(g-h) 浓度梯度与竞争实验证明标记具有特异性和浓度依赖性。(i) 维恩图与火山图显示，ENO1是变化最显著的高置信度靶点。

结论：成功应用ABPP技术将ENO1鉴定为CGA的直接作用靶点。

图3:CGA可以与ENO1的半胱氨酸残基结合。

结果：(a) Pull-down实验证实CGA-P可结合ENO1，且可被CGA竞争。(b-c) CETSA表明CGA提高了ENO1的热稳定性，证明二者在细胞裂解液内直接结合。(d) 免疫荧光显示CGA-P与ENO1在细胞质共定位。(e-f) LC-MS/MS和分子 docking 预测结合位点为Cys399。(g) MST实验证实CGA与野生型ENO1亲和力远高于C399A突变体。(h-k) 一系列体外荧光标记实验证明CGA通过Cys399共价结合ENO1。

结论：从细胞和分子水平多角度验证了CGA与ENO1蛋白通过Cys399残基发生共价结合。

图4:CGA作用于ENO1蛋白抑制糖酵解，从而抑制光老化

结果：(a) CGA剂量依赖性地抑制ENO1酶活性。(b-c) 海马实验表明CGA降低了UVA诱导的糖酵解速率(ECAR)。(d-f) CGA提高了NAD+/NADH比值，降低了乳酸和丙酮酸水平。(g-i) 敲低ENO1能模拟CGA的效果，降低p16/p21蛋白表达。(j-l) 敲低ENO1同样抑制了糖酵解通路。

结论：CGA通过抑制靶蛋白ENO1的活性，阻断糖酵解通路，进而抑制细胞衰老。基因敲低实验证明了ENO1在该过程中的必要性。

图5:绿原酸改善紫外线照射引起的小鼠皮肤光老化。

结果：(a) 体内实验设计流程图。(b-c) CGA处理（尤其是高剂量组）显著降低了UV照射引起的小鼠背部皮肤皱纹评分。(d-e) H&E染色显示，CGA减轻了UV引起的表皮异常增厚和真皮炎症细胞浸润。

结论：CGA在体内能有效改善UVR导致的皮肤外观和组织病理学上的光老化表型。

图6:绿原酸抑制紫外线诱导小鼠衰老标志物和炎症的表达。

结果：(a) Masson染色显示CGA改善了UV引起的胶原减少和排列紊乱。(b) 免疫组化及(c) Western Blot表明CGA降低了皮肤组织中p16/p21蛋白表达。(d) 血常规显示CGA降低了UV引起的白细胞、淋巴细胞和粒细胞升高。(e) CGA降低了血清中炎症因子（TNF-α, IL-1β, IL-6）的水平。

结论：CGA在体内抑制了皮肤组织的衰老标志物表达和全身性的炎症状态，从分子和生理水平证实其抗光老化效果。

【结论与讨论】

研究结论：

天然化合物绿原酸（CGA）是皮肤光老化的有效抑制剂。其通过共价结合于糖酵解关键酶ENO1的Cys399残基，抑制其活性，从而阻断细胞糖酵解代谢流程，最终抑制UVA诱导的细胞衰老和SASP分泌。该作用在细胞和小鼠模型中得到一致证实。

研究创新性：

1、首次发现并证实ENO1是CGA发挥抗光老化作用的直接蛋白靶点。

2、首次揭示了CGA通过“靶向ENO1-抑制糖酵解-拮抗衰老”的全新分子机制来对抗光老化，将代谢重编程与皮肤衰老紧密联系起来。

研究意义：

1、理论意义：深化了对光老化机制的理解，强调了细胞代谢（尤其是糖酵解）在驱动衰老过程中的核心作用，为抗衰老研究提供了新的视角和靶点（ENO1）。

2、应用价值：为CGA作为一种具有明确靶点和机制的天然抗光老化剂提供了强有力的科学依据，有望将其开发为化妆品或药品。同时，也提示了靶向糖酵解通路是抗光老化的一种潜在新策略。

研究展望：

1、进一步探究CGA是否通过调控其他靶点协同发挥作用；

2、开发CGA的透皮给药制剂，并评估其局部外用的功效和安全性；

3、探索其他靶向ENO1或糖酵解通路的小分子化合物在抗光老化中的应用潜力；

4、深入研究糖酵解通路与其他衰老相关通路（如mTOR、自噬）在光老化中的交叉对话（Crosstalk）。

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