時代周刊報導:NMN+抗衰老作用
NAD+代謝調控氧化還原穩態
NAD+維持基因組穩定
NAD+除了能夠介導Sirtuins和PARPs對DNA損傷進行修復外,它自身也是NHEJ(非同源性末端接合,一種重要的DNA修復機制)的必要組成部分。缺乏NAD+會造成嚴重的DNA損傷修復障礙,造成大量DNA損傷累積,引發基因組不穩定。
NAD+參與基因表達調控
NAD+對身體各臟器的功能作用
NAD+調節免疫力以及炎症水平
NAD+除了自身能夠通過提升溶酶體功能減緩過高的炎症水平外,其代謝過程中必要的NAMPT酶也是調控免疫力的重要環節。NADPH所介導的氧化還原信號亦是細胞免疫機制的關鍵組成部分。
接下來我們將為各位讀者重頭戲:NAD+與疾病的關係,以及包括NMN和NR在內的的一系列NAD+增強手段,在臨床領域的應用前景。還包含了NAD+許多鮮少被人提及的重要功效,以及一份極其全面的NAD+前體最新臨床試驗匯總。
一 、NAD+代謝異常所引發的病變
1.1NAD+代謝異常所引發的病變
輔酶NAD+參與了生物體內大量關鍵的生理過程,它的代謝異常將會嚴重影響細胞和組織的健康。通常來講,根據組織類型的不同,細胞內的NAD+水平會在0.2~0.5毫摩之間波動。但是任何生理刺激或細胞壓力都會大幅影響NAD+的穩態,造成代謝異常。
1.2NAD+與感染
外部病原體造成的感染通常會導致機體生成大量的ROS,進而對包括DNA在內的生物大分子造成破壞,而NAD+則能通過激活PARPs進行損傷修復。同時,PARPs還能通過NF-κB對CCL2-CCR2信號通路進行調控,激活NK細胞,對病毒進行清除。同樣依賴於NAD+的Sirtuins和CD38+也都是機體對抗感染的主要方式。
目前已知有數種病毒的感染都會嚴重影響NAMPT和QPRT等NAD+關鍵合成酶的翻譯,造成機體NAD+水平大幅下降,加劇感染對機體造成的侵害。
1.3NAD+與衰老
大量實驗數據顯示,人體多種組織中的NAD+水平會隨著年齡增長而下降。目前學界認為,這種現象是由NAD+消耗的增加或其合成能力減弱所導致的。目前對於後者的研究主要集中在NAMPT上,然而相關研究存在許多爭議和矛盾結果,相比之下,NAD+消耗加劇方面的證據則要更加充分。
1.4NAD+缺乏加速衰老
NAD+水平下降是生物功能紊亂的主要驅動因素之一,大量動物實驗顯示通過NR和NMN對NAD+進行補充,能夠起到延緩衰老和延長壽命的功效。
1.5NAD+下降引發線粒體功能異常
線粒體功能異常是衰老的9大標識之一,而NAD+不足則是引發這一現象的罪魁禍首。細胞核內的NAD+下降會嚴重影響線粒體相關基因的表達,而細胞質中的NAD+則能夠通過調控氧化酶和還原酶的活性,對線粒體進行保護。通過NAD+補充劑等方式恢復NAD+水平,則能在多種衰老模型中顯著改善線粒體功能。
1.6NAD+與氧化應激
NADH與NADPH間的相互轉換,是細胞進行還原反應的關鍵資源,維持正常的NADH/NADPH比值,夠顯著緩解細胞的氧化應激,而NAD+則是該比值的核心調節者。此外,依賴於NAD+的PARPs和Sirtuins也都是重要的氧化應激調節劑。
1.7NAD+與晝夜節律
Sirtuins對分子鐘蛋白Cry,Per和Bmal的調控能力,是細胞維持晝夜節律的必要因素。
NAD+抵禦衰老與癌症
1.8NAD+與腫瘤發生過程中的代謝重編程
細胞在癌變過程中,為了增強對壓力的抵抗和滿足無限增生的需求,會將自身的葡萄糖代謝模式轉換為有氧糖酵解。這種特殊的代謝模式會消將大量的NAD+轉化為NADH,從而徹底改變細胞內的NAD+/NADH比值,這種轉變會導致細胞生產大量ROS,造成更進一步的DNA損傷,氧化應激和炎症,加速癌症惡化進程。
NAD+水平的降低還會影響PARPs和Sirtuins的活性,這兩種NAD+消耗酶與癌症的關係目前尚不明晰:
●一方面它們能夠提升細胞中基因組的穩定性,減少癌症進一步突變的可能性;此外,也有大量研究指出,這兩種蛋白在多種癌症中都表現出了顯著的過表達。因此PARPs和Sirtuins與癌症的關係,還需要更進一步的探索。
● 另一方面,NAD+與NADH共同調控的NNMT和2-HG也是兩種與癌症高度相關的關鍵蛋白。
1.10NAD+與代謝疾病
NAD+水平在2型糖尿病、肥胖和非酒精性脂肪肝模型的組織細胞中有明顯下降,而通過補充NMN和NR或改變關鍵代謝酶表達等方式提升NAD+水平,都能有效改善這三種代謝疾病的部分病理。
NAD+代謝異常與代謝疾病的關係
1.11NAD+與腎衰竭
在小鼠的腎衰竭模型中,PARPs會被大量激活,造成NAD+高度損耗,同時,腎臟中的NAD+合成能力也會出現下降,兩者相互作用引發了組織內NAD+水平的驟降,引發更嚴重的連鎖反應。
NAD+同時也在多種常見的神經退行性疾病,心血管疾病中扮演重要角色。
二、補充NAD+的治療潛力
2.1補充NAD+的治療潛力
鑑於NAD+的減少是衰老和諸多衰老相關疾病的標誌,因此補充NAD+成為了一種極具前景的抗衰延壽和疾病治療策略。
目前提升NAD+水平的策略主要分為兩類,一是利用NAD+前體對NAD+進行補充,二為通過抑制PARPs和CD38等關鍵的NAD+消耗酶來減少NAD+的消耗。
在實驗中,NR對NAD+造成的系統性提升效果十分出色,目前這款前體正在有計劃的進行大量臨床測試。更重要的是,NR的運輸機制目前相對明晰,它可以直接通過ENTs被轉入細胞,並被代謝為NMN後再轉化為NAD+。
近期還有數家機構開始研發全新的還原型NR(NRH),試圖進一步提升NR的穩定性,從而加強NR的功效。
2.2NAM和NA
口服攝入的NAM(煙醯胺),絕大部分會先被腸道菌轉化為NA(煙酸)。雖然NAM在治療代謝類疾病中表現出了相當顯著的功效,但是NAM的數項副作用嚴重限制了它更廣泛的應用。首先,NAM對SIRT1具有極強的抑制作用。其次,由於其特殊的代謝途徑,長期攝入NAM會造成嚴重的甲基化流失現象。
NA在對於血脂異常的治療效果優異,但由於這種物質對G蛋白偶聯受體GPR109A的激活效果會造成皮膚潮紅等不理想的副作用,再加之自身極強的組織特異性,在使用中也受到了諸多限制。
其他NAD+提升方式
運動、禁食、葡萄糖限制和熱量限制等方式,都能有效增強生物體內關鍵NAD+合成酶的表達和活性,從而提升機體的NAD+水平。
目前減少NAD+消耗的策略主要集中於抑制PARPs(使用奧拉帕尼,尼拉帕尼等處方藥物)和CD38(使用黑豆多酚和槲皮素等物質)。