Astragaloside IV Alleviates Fructose-Induced Intestinal Metabolic Senescence by Targeting Ketohexokinase Asn261/Ala226 to Preserve Intestinal Stem Cell Homeostasis

干细胞 果糖 平衡 生物 细胞生物学 衰老 细胞 葡萄糖稳态 生物化学 内分泌学 糖尿病 胰岛素抵抗
作者
Qifang Wu,Yingna Li,Yunyun Zhao,Ruifen Zhang,Jiankun Tong,Chunlei Ji,Yiming Zhao,Mingjiang Wu,Xiaosheng Jin,Dandan Wang,Haibin Tong,Liwei Sun,Fangbing Liu
出处
期刊:ACS central science [American Chemical Society]
卷期号:11 (9): 1682-1699 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acscentsci.5c00726
摘要

Excessive fructose intake drives intestinal aging and impairs intestinal stem cell (ISC) function, yet effective therapeutic interventions remain elusive. Astragaloside IV (AS-IV), a natural saponin from Astragalus membranaceus, has been widely recognized for its antiaging, anti-inflammatory, and gut-protective properties. Here, we revealed that AS-IV alleviates fructose-induced intestinal metabolic senescence via direct inhibition of ketohexokinase (KHK), the key rate-limiting enzyme in fructose metabolism. Molecular docking and site-directed mutagenesis identified Asn261 and Ala226 as distinct binding sites for AS-IV on KHK, with Asn261 also serving as a critical catalytic residue that is essential for KHK activity. Mutation at Asn261 abolished KHK enzymatic function, reduced the accumulation of fructose-derived metabolites such as palmitic acid and ceramide, and thereby prevented fructose-induced ISC cycle arrest. AS-IV's therapeutic efficacy was validated across Drosophila, murine intestinal organoids, and mice, where treatment consistently reversed high-fructose-induced intestinal metabolic senescence phenotypes, restored ISC proliferation, and preserved ISC homeostasis. These findings indicate that KHK is a previously unrecognized molecular target of AS-IV and reveal a conserved mechanism by which AS-IV modulates fructose metabolism to interfere with gut aging. Our results highlight its therapeutic potential in treating fructose-driven intestinal aging and associated metabolic disorders.
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