衰老是一個自然的生命過程，其特點是細胞、組織和器官功能的逐漸衰退。一些研究表明通過基因清除衰老細胞確實可以延長健康和壽命。

桔梗是東亞國家常用的一種著名的藥食兩用植物。據報道，從桔梗中分離出的三萜類皂苷是主要的生物活性化合物。桔梗皂苷G1（PG1）是另一種三萜類皂苷化合物，是桔梗皂苷的主要活性成分之一。研究表明，PG1具有一定的抗氧化作用，這表明PG1有成為抗衰老藥物的潛力。一些研究表明，自噬與誘導衰老有關。但最近的研究還表明，自噬在衰老的維持和誘導過程中發揮著積極或消極的作用。

長春中醫藥大學院士工作室李一權、張彪*和延邊大學醫學院的李雅茹等旨在分析PG1在通過DNA損傷劑溴脫氧尿嘧啶核苷（BrdU）誘導正常肝細胞衰老后對衰老細胞的影響，并確定其機制，為將來開發基于PG1的新型抗衰老藥物提供理論依據。

01

衰老表型肝細胞建立的確定

為了分析PG1是否對衰老細胞有特異性抑制作用，首先建立了衰老表型肝細胞。使用BrdU誘導后，得到衰老表型L02細胞，即L02-BrdU。β-半乳糖苷酶染色顯示L02-BrdU細胞具有明顯衰老現象，而L02細胞中未發現標記陽性細胞的綠點（圖1A）。在細胞數量相同的情況下，L02細胞的ATP水平明顯高于L02-BrdU細胞，高約2 倍（圖1D）。發現ATP差異之后，還對線粒體進行了檢測，通過JC-1染色發現L02-BrdU細胞的線粒體膜電位顯著高于L02細胞（圖1B），并且前者的ROS水平也顯著高于后者（圖1C）。上述結果表明，衰老表型肝細胞L02-BrdU構建成功。

02

PG1對L02-BrdU細胞的抑制作用

特異性殺傷衰老表型細胞而不顯著殺傷正常細胞也是一種抗衰老途徑。首先通過CCK-8檢測證明了PG1對L02和L02-BrdU細胞的抑制作用。25 μmol/L的PG1對這兩種細胞都沒有明顯的抑制作用，而50 μmol/L的PG1能明顯抑制L02-BrdU細胞的增殖（P＜0.01），但對L02細胞沒有明顯影響（圖1E）。在100 μmol/L時PG1抑制L02-BrdU細胞增殖的能力進一步增強（P＜0.001），但不影響L02細胞的生長。β-半乳糖苷酶染色顯示，在25 μmol/L濃度條件下PG1不影響L02-BrdU細胞本身的衰老程度，但在50 μmol/L和100 μmol/L時能夠顯著緩解L02-BrdU細胞的衰老程度（圖1F）。這些結果表明，PG1能特異性地抑制衰老表型細胞。

03

PG1抑制L02-BrdU細胞的主要途徑

為了驗證PG1誘導L02-BrdU細胞死亡的途徑，進行Annexin V流式細胞術和LC3染色。PG1對細胞凋亡水平沒有影響（圖2A、B），但誘導細胞產生了明顯的斑點狀LC3熒光（圖2C）。PG1處理L02-BrdU細胞對凋亡相關蛋白水平沒有影響，但對自噬相關蛋白水平有顯著影響，LC3-II和Beclin-1顯著增加，P62顯著減少（圖2D）。這些結果表明，PG1抑制L02-BrdU細胞時會誘導細胞自噬的發生。

04

PG1對L02-BrdU細胞的代謝作用

與抑制細胞能力類似，PG1也能誘導L02-BrdU細胞的糖酵解通量改變，在25～100 μmol/L的范圍內ECAR增加（圖3A）。隨著PG1的濃度增加，糖酵解、糖酵解能力、糖酵解儲備均顯著提升（圖3B）。PG1在25 μmol/L和50 μmol/L時能明顯減少線粒體呼吸（圖3C）。PG1在25～100 μmol/L的范圍內可顯著抑制線粒體代謝（P＜0.05），線粒體代謝的4 項指標：基礎代謝、備用呼吸器容量、質子漏和ATP生成均受到PG1（100 μmol/L）的明顯抑制（圖3D）。隨后通過JC-1染色和DCFH-DA染色檢測線粒體極化和ROS水平變化，發現PG1在25 μmol/L開始就影響線粒體極化，使得線粒體膜電位升高（圖3F），并且從50 μmol/L開始影響細胞ROS的釋放（圖3E）。這些結果表明，PG1抑制L02-BrdU細胞增殖時對其糖酵解和線粒體代謝有顯著影響。

05

PG1抑制L02-BrdU細胞的主要途徑

為了驗證自噬是否是PG1介導細胞死亡的主要途徑，利用自噬抑制劑3-MA進行驗證實驗。用3-MA抑制自噬可明顯降低PG1對衰老細胞抗衰老作用（圖4A）。同樣，通過CCK-8檢測發現自噬的抑制能明顯提高細胞活力（圖4B，P＜0.05）。通過3-MA抑制自噬還能明顯降低LC3綠色熒光斑點的形成程度（圖4C），同時還能明顯降低LC3-II和Beclin-1的表達，增加P62的表達（圖4D）。因此，這表明PG1主要通過調節自噬抑制L02-BrdU細胞的增殖。

100 μmol/L PG1對ECAR、糖酵解能力和糖酵解儲備的刺激作用也在加入自噬抑制劑3-MA后受到了抑制（圖5A、B，P＜0.01）。線粒體代謝（通過OCR反映）受到100 μmol/L PG1的顯著抑制（P＜0.001），但加入自噬抑制劑后，這種抑制作用得到明顯緩解（圖5C、D，P＜0.05）。隨后通過JC-1染色和DCFH-DA染色檢測了線粒體極化和 ROS 水平變化，在加入100 μmol/L PG1后線粒體膜電位升高，并且細胞ROS的釋放提高，但加入自噬抑制劑后，這種升高作用得到明顯緩解（圖5E、F）。這些結果再次表明，PG1通過影響自噬抑制了L02-BrdU細胞的增殖。

細胞衰老是指在細胞的自然壽命中，細胞增殖、分化能力和生理功能隨著時間的推移逐漸衰退的過程。衰老和死亡的細胞會被人體的免疫系統清除，而新生細胞則不斷從相應的組織和器官中生成作為替代。然而，隨著衰老的進展，人體細胞機制的有效性會降低，從而使衰老成為許多疾病的主要風險因素。由此可見，及時清除衰老細胞是一種有效的抗衰老和提高機體健康的機制。

近年來，多項研究表明，一些植物提取物具有抗衰老特性。佛手柑多酚成分可通過調節促炎細胞因子白細胞介素-1β恢復細胞活力，增強端粒酶活性。茶葉提取物、咖啡渣、大豆肽和從海洋生物中提取的膠原蛋白肽都具有抗衰老作用。雖然大多數關于桔梗皂苷類化合物的研究都集中在保護肝臟免受損傷方面，但抗癌、抗氧化和抗炎等特性也已得到證實。此外，桔梗皂苷已被證明具有抗氧化作用，而線粒體也是氧化應激的主要場所，這使得研究桔梗皂苷可能有助于開發天然抗衰老藥物。然而，桔梗皂苷在延緩衰老方面的作用仍然未知。

本研究成功地建立了一個穩定的衰老肝細胞模型，并使用β-半乳糖苷酶、糖酵解和線粒體代謝測定進行了表征。發現PG1對正常肝細胞沒有抑制活性，但對衰老表型肝細胞有顯著抑制作用。通過測定I型程序性死亡（細胞凋亡）和II型程序性死亡（自噬）的水平，發現PG1的抑制途徑主要依賴于誘導自噬的增加。在本研究中還發現，PG1能夠損傷衰老細胞的線粒體，導致ROS升高和線粒體膜電位的上升。有研究表明，介導線粒體損傷的死亡方式中除了凋亡和自噬以外，還有鐵死亡等，且陸續有研究發現鐵死亡與衰老之間也存在一定的聯系，特定類型的細胞衰老以及衰老相關疾病有時會伴隨著細胞鐵死亡的相關特征。而在之前的研究中發現，另一些桔梗皂苷，如去芹糖桔梗皂苷D、桔梗皂苷D2、PGD能夠通過自噬途徑導致肝癌細胞死亡。因此，將研究目標主要靶向到自噬途徑中。此外，據報道，PG1具有抗氧化能力，這也是提示PG1可能具有抗衰老的能力。本研究發現，PG1能明顯降低L02-BrdU細胞的線粒體代謝，明顯增加有氧糖酵解，這表明PG1有能力損傷衰老細胞的線粒體并加速衰老細胞死亡。

本研究還證明了自噬是PG1抑制L02-BrdU細胞的主要途徑。抑制自噬可明顯減輕PG1對衰老細胞的抑制作用，提高線粒體代謝水平，降低有氧糖酵解水平。此外，PG1通過自噬作用抑制了衰老L02-BrdU細胞的生長（圖6）。先前關于桔梗皂苷抗衰老特性的研究很少。未來的研究需要進一步擴大PG1對衰老細胞影響的挖掘，具體的分子機制也需要進一步研究。

總之，本研究結果表明，PG1對衰老細胞具有顯著的調控作用，為未來開發基于PG1的抗衰老藥物提供了實驗和理論依據。

作者簡介

通信作者：

張彪，男，1986年生，中共黨員，畢業于吉林大學藥學院，并獲得藥學（生物藥學）醫學博士學位，長春中醫藥大學健康管理學院講師，研究方向主要是從事蛋白質藥物研發。主持并參與國家級、省部級10余項課題，參與編著2 項。

教育工作經歷：

?2005.09-2010.07 吉林大學，藥學院，生物工程（醫學），獲得理學學士學位，吉林大學醫學學位

?2011.09-2013.07 吉林大學，藥學院，生物醫學工程,轉博

?2013.09-2016.12 吉林大學，藥學院，生物藥學，獲得醫學博士學位

?2016.12-2018.07 長春鉆智制藥有限公司 科研崗位

?2018.08-至今 長春中醫藥大學 教師

科研成果：

Zhang B, Li B, Chen D, Zong J, Sun F, Qu H, et al. (2016) Transcriptional Regulation of Aerobic Metabolism in Pichia pastoris Fermentation.

PLoS ONE

In situ exploration of characteristics of macropinocytosis and size range of internalized substances in cells by 3D-structured illumination microscopy.

International Journal of Nanomedicine.

Role of long non-coding RNAs (lncRNAs) in gastric cancer metastasis: A comprehensive review.

Pathology - Research and Practice

PRAGCN：Personalized Recommendation Algorithm based on Graph Convolutional Network Technology. 2022 3rd International Conference on Computer Science and Management Technology (ICCSMT) . EI

第一作者：

李一權，男，1989年7月生，醫學博士，長春中醫藥大學原始工作室副研究員。

2019年畢業于延邊大學病理學與病理生理學專業，獲得醫學博士學位，同年進入長春中醫藥大學從事科研工作。主要從事藥理學、分子生物學以及細胞自噬相關研究和抗腫瘤藥物的開發工作，特別在線粒體自噬研究和抗腫瘤機制方面具有一定研究經驗。近年來在抗衰老、抗腫瘤藥物研究等領域進行了大量的相關研究，并系統性分析了多種桔梗皂苷的不同藥理作用。近年來發表論文100余篇，包括SCI論文24篇及北大核心論文11篇，其中一篇文章入選Web of Science高被引論文（Front Microbiol. 2022, 12:780768）。主持并參與國家級、省部級10余項課題，入選第五批吉林省青年科技人才托舉工程，獲得了吉林省科學技術進步一等獎。

代表性論文：

（1） Zhang, C., Jiang, Q., Liu, Z., Li, N., Hao, Z., Song, G., Li, D., Chen, M., Lin, L., Liu, Y., Li, X., Shang, C., Li, YQ. SARS-CoV-2 NSP6 reduces autophagosome size and affects viral replication via sigma-1 receptor. Journal of virology. 2024; e0075424.

（2） Li YR, Zhao RS, Xiu ZR, Yang X, Zhu YL, Han JC, Li SZ, Li Y, Sun LL, Li X, Jin NY, Li YQ. Neobavaisoflavone induces pyroptosis of liver cancer cells via Tom20 sensing the activated ROS signal. Phytomedicine. 2023;116:154869.

（3） Li YQ, Xiu ZR, Li SZ, Zhu YL, Li YR, Zhao RS, Li Y, Yang X, Ge CC, Li N, Jin NY, Shang C, Li X, Han JC. Human adenovirus type 7 virus-like particle vaccine induces Dendritic cell maturation through the TLR4/NF-kappaB pathway and is highly immunogenic. Antiviral research. 2023;212:105559.

（4） Li, YQ., Wang, Z., Dong, Y., Yu, X., Lu, J., Jin, N., Shang, C., Li, X., Fan, S. A novel antibody-KSP inhibitor conjugate improves KSP inhibitor efficacy in vitro and in vivo. Biomaterials. 2023; 301, 122258.

（5） Li YQ, Shang C, Liu ZR, Han JC, Li WJ, Xiao PP, Li N, Li SZ, Xiu ZR, Song GJ, Li YR, Jin NY, Fang JB, Li X, Zhu YL. Apoptin mediates mitophagy and endogenous apoptosis by regulating the level of ROS in hepatocellular carcinoma. Cell Communication And Signaling. 2022;20.

本文《桔梗皂苷G1通過影響細胞自噬抑制肝細胞衰老》來源于《食品科學》2025年46卷第8期162-169頁，作者：李一權，李雅茹，劉蕓蕓，趙仁雙，趙哲皞，吳長征，張 彪。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241009-030。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：南伊；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為了幫助食品及生物學科科技人員掌握英文科技論文的撰寫技巧、提高SCI期刊收錄的命中率，綜合提升我國食品及生物學科科技人員的高質量科技論文寫作能力。《食品科學》編輯部擬定于2025年8月7-8日在 中國 湖南 長沙 舉辦“第12屆食品與生物學科高水平SCI論文撰寫與投稿技巧研修班”，為期兩天。

長按或微信掃碼了解詳情

為貫徹落實《中共中央國務院關于全面推進美麗中國建設的意見》《關于建設美麗中國先行區的實施意見》和“健康中國2030”國家戰略，全面加強農業農村生態環境保護，推進美麗鄉村建設，加快農產品加工與儲運產業發展，實現食品產業在生產方式、技術創新、環境保護等方面的全面升級。由 中國工程院主辦， 中國工程院環境與輕紡工程學部、北京食品科學研究院、湖南省農業科學院、岳麓山工業創新中心承辦， 國際食品科技聯盟（IUFoST）、國際谷物科技協會（ICC）、湖南省食品科學技術學會、洞庭實驗室、湖南省農產品加工與質量安全研究所、中國食品雜志社、中國工程院Engineering編輯部、湖南大學、湖南農業大學、中南林業科技大學、長沙理工大學、湘潭大學、湖南中醫藥大學協辦的“ 2025年中國工程院工程科技學術研討會—推進美麗鄉村建設-加快農產品加工與儲運產業發展暨第十二屆食品科學國際年會”，將于2025年8月8-10日在中國 湖南 長沙召開。

長按或微信掃碼進行注冊