探索发现更高效的NAD+增强剂! 或将代替NMN?

2021年,FASEB期刊发表了一篇题为的《Reduced nicotinamide mononucleotide is a new and potent NAD+ precursor in mammalian cells and mice》的文章,引起了广泛的关注。该研究表明: NMNH是一种新的NAD前体,相较于NMN,它更有效的提高NAD+水平,展现了潜在的广阔市场前景。

图1.文献截图

 

NMNH 通过增强修复来保护小管上皮细胞免受缺氧/再氧损伤

研究人员通过观察NAD+前体对于暴露在不同环境下的近端TECs细胞中NAD+的影响发现:在正常情况下,补充NMNH能够使NAD+的含量增加5倍,而在相同浓度下,NMN只能使基础水平增加一倍。在缺氧挑战的TECs细胞中,两种NAD助推器都能够显著提高NAD水平,甚至比正常情况下更高,这可能与缺氧期间的代谢适应有关。另外,补充NMNH也能够导致其他NAD相关代谢物的增加,程度远高于NMN

 图2.在正常情况下,补充NMNH能够使NAD+的含量增加5倍,而在相同浓度下,NMN只能使基础水平增加一倍

 

为了评估 NAD 增强对缺氧/复氧损伤引起的 TEC 损伤的影响,研究人员在复氧阶段补充 TECs,持续 24 小时,并测量了被广泛接受的近端肾小管损伤标志物 KIM-1的表达。结果发现TECs中的再氧导致KIM-1表达急剧增加,在NMNH处理后Kim-4表达急剧降低。为了确定 NMNH 驱动的肾小管损伤减少是否依赖于线粒体功能,研究人员将注意力集中在线粒体转录因子 A (Tfam) 上。有趣的是,NMNH 而不是 NMN 补充剂显着增强了 TEC中Tfam的转录

图3.NMNH 补充剂显著增强了 TEC 中 Tfam 的转录,而不是 NMN 补充剂

 

为了确定活化的抗氧化反应是否可能与PPP活性的增加有关,在进一步的实验中,研究人员在肾小管上皮细胞(TECs)中发现NMNH补充剂并没有引发编码PPP氧化期关键酶的基因的任何变化,例如葡萄糖6-磷酸1-脱氢酶(G6pdx)或转酮醇酶(Tkt)。然而,补充NMNH导致核糖-3-磷酸的7.5倍积累,核糖-5-磷酸被磷酸核糖焦磷酸(PRPP)合成酶1(PRPS1)用于生成PRPP。使用NMNH补充剂而非NMN补充剂增加了PRPP 合成酶 1 (Prps1) 的表达并触发了 TEC 中几种核苷酸的积累,指向核苷酸合成增加。

 图4.NMNH补充剂增加了 PRPP 合成酶 1 (Prps1) 的表达并触发了 TEC 中几种核苷酸的积累,而不是 NMN 补充剂

NMNH 有效提高体内 NAD 水平

为了评估 NMNH 与 NMN 相比的体内效果,研究人员向C57BL/6N 小鼠注射载体 (PBS) 或 250 mg/kg NMN 或 NMNH,然后进行顺序采血(1、4、20 小时)。研究人员观察到:NMNH在 1 小时后有效地增加 NAD 水平,其程度远高于 NMN。并且引人注目的是,虽然补充 NMN 后血液 NAD 含量在短短 4 小时后下降到基础水平,但 NMNH 给药在第一次注射后至少 2 小时内保持了 20 倍的 NAD 增加。NMNH 在血液中显示出强大的 NAD 促进作用。

图5.NMNH在 1 小时后有效地增加 NAD 水平,其程度远高于 NMN

 

接下来,研究人员通过酶循环方法对收集的组织进行NAD测量。我们的结果表明,NMNH 比 NMN 在更大程度上增加了各种组织中的 NAD 水平,对肝脏(增加 >5 倍)和肾脏(增加 >2 倍)的影响比较大。NMNH还显著增加了其他组织中的NAD含量,如大脑、腓肠肌、棕色脂肪组织和心脏,而NMN未能做到这一点。

 图6.MNH 比 NMN 在更大程度上增加了各种组织中的 NAD 水平,对肝脏(增加 >5 倍)和肾脏(增加 >2 倍)

 

综上所述,科研人员在小鼠身上的结果表明,NMNH在体内也是一种有效的NAD助推器,能够在各种组织中将NAD水平提高到比NMN更高的程度。因此, NMNH 可以确立为还原 NAD 前体新家族的第二个成员,在未来可能成为更好的NAD补充剂。

 

参考文献:

[1] Zapata-Pérez R, Tammaro A, Schomakers BV, Scantlebery AML, Denis S, Elfrink HL, Giroud-Gerbetant J, Cantó C, López-Leonardo C, McIntyre RL, van Weeghel M, Sánchez-Ferrer Á, Houtkooper RH. Reduced nicotinamide mononucleotide is a new and potent NAD+ precursor in mammalian cells and mice. FASEB J. 2021 Apr;35(4):e21456. 

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