Cell Metabolism介紹

長期服用煙酰胺

單核苷酸可減輕年齡相關(guān)性

小鼠生理機(jī)能下降

總結(jié)

NAD+ 供應(yīng)量隨著年齡和某些疾病條件下的增加而減少。

煙酰胺單核苷酸（NMN），一個關(guān)鍵的NAD+ 中間體， 已被  證明可以增強(qiáng)NAD+生物合成和改善小鼠疾病模型中的各種 病理。在這項研究中，我們對正常飼料喂養(yǎng)的野生型

C57BL/6N正常衰老小鼠進(jìn)行了為期12個月的NMN注射。 口  服NMN可快速合成NAD+ 在組織中。值得注意的是，NMN有  效地緩解了小鼠中與年齡相關(guān)的生理衰退。在沒有任何明 顯的毒性或有害影響，NMN抑制年齡相關(guān)的體重增加，增  強(qiáng)能量代謝，促進(jìn)身體活動，改善胰島素敏感性和血脂， 改善眼功能和其他病理生理。與這些表型相一致，NMN抑  制了關(guān)鍵代謝器官的年齡相關(guān)基因表達(dá)變化，增強(qiáng)了骨骼 肌線粒體氧化代謝和核蛋白失衡。NMN的這些作用突出了  NAD的預(yù)防和治療潛力+ 中間體作為對人類有效的抗衰老  干預(yù)措施。

介紹

歷史全球人口老齡化趨勢預(yù)計將成為政府醫(yī)療保健財 政的持續(xù)負(fù)擔(dān)（OECD，2013年）。使的過程

衰老健康，預(yù)防昂貴的與年齡相關(guān)的健康

問題，努力開發(fā)有效的，負(fù)擔(dān)得起的，抗衰老的東西

最近加強(qiáng)了干預(yù)措施，導(dǎo)致了一些干預(yù)措施

很有前途的化合物，如二甲雙胍，雷帕霉素，和

SIRT1激活劑(Barzilai et al.，2016；哈伯德和辛克萊，

2014年；Lamming等人，2013年)。而這些化合物是

最初是作為藥物開發(fā)的，有些是一種藥物

鈉相化合物也可能有實(shí)現(xiàn)的潛力

健康和富有成效的生活，甚至在一個非常大的年齡(Imai，2010；

伊邁和瓜倫特，2014)。

煙酰胺單核苷酸（NMN）和煙酰胺核糖苷（NR），關(guān)鍵的NAD+哺乳

動物中的中間產(chǎn)物，可能是這樣的候選體（Imai，2010）。NMN是由

煙酰胺（Nic）合成的，它是維生素B的一種酰胺形式3、和5\-煙酰

胺核糖焦磷酸（PRPP）由煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（NAMPT），這種特

殊的NAD的限速酶+生物合成途徑（Canto‘ et al.，2015；Imai和

瓜倫特，2014）。NR被煙酰胺核糖苷激酶（NRKs）磷酸化為NMN（Be

lenkyetal.，2007）。一旦合成，NMN就被轉(zhuǎn)化為NAD+通過三種NMN

腺苷酸轉(zhuǎn)移酶，

NMNAT1-3.NMN或NR的短期管理

據(jù)報道，對代謝并發(fā)癥和其他疾病有顯著的治療效果。例如，我們

已經(jīng)證明，NMN可以改善老年野生型小鼠和一些遺傳小鼠模型中葡萄

糖刺激的胰島素分泌障礙（Ramsey等，2008；Revollo等，2007）。q

NMN治療還顯著改善了飲食和年齡誘導(dǎo)的2型糖尿病或肥胖小鼠模型

中的胰島素作用和分泌（Caton等，2011；Yoshino等，2011）。此

外，NMN通過預(yù)防NAD來保護(hù)心臟免受缺血/再灌注損傷+缺血引起的

減少（山本等，2014年），維持神經(jīng)干/祖細(xì)胞數(shù)量，恢復(fù)老年小鼠

骨骼肌線粒體功能和動脈功能(de Picciotto等，2016年；戈麥斯等

, 2013年；斯坦和伊邁，2014年），改善線粒體功能、神經(jīng)死亡和

認(rèn)知細(xì)胞代謝24,795-806,2016年12月13日，ª2016愛思唯爾公司。795

在阿爾茨海默病嚙齒類動物模型中的功能(Long et al.，2015；Wang等人，2016)。NR還能夠改善肥胖小鼠模型中的線粒體功能障礙 (Canto‘等人，2012；Gariani等。，2015；李等，2015年）和各種 線粒體疾病模型(Cerutti等，2014年；汗等，2014年），減輕阿爾  茨海默病模型小鼠的認(rèn)知退化（龔等，2013年），預(yù)防DNA損傷和肝 癌形成(Tummala等，2014年），改善噪聲性聽力損失（布朗等，2014年），并維持肌肉干細(xì)胞功能(Zhang等，2016年）?？偟膩碚f  , 這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈地提示了增強(qiáng)NAD+通過使用NMN或NR進(jìn)行生物合成是 一種針對許多疾病的有效治療干預(yù)措施（Imai和Guarente，2014）有趣的是，這已經(jīng)證明了增強(qiáng)NAD+ 生物合成可以延長酵母、蠕蟲 和蒼蠅的壽命（Andersorn等人，2002；Balan等人，2008；等人2013年）。在嚙齒類動物和人類中，許多研究報告了NAD+ 胰腺、脂 肪組織、骨骼肌、肝臟、皮膚和大腦等多個器官的含量隨著年齡的  增長而下降（戈麥斯等，2013年；馬蘇迪等，2012年；穆希魯?shù)碌?/span>  , 2013年；斯坦和伊邁，2014年；吉野等，2011年；朱等，2015年  ) 。因此，增強(qiáng)NAD+NMN或NR的生物合成有望對自然衰老過程中的各 種病理生理變化具有顯著的預(yù)防作用。為了解決這個關(guān)鍵問題，需  要在正常條件下對野生型小鼠進(jìn)行長期給藥研究。為了檢驗長期服用NMN是否對年齡相關(guān)的病理生理變化有預(yù)防作用 , 我們在兩種不同劑量的NMN飲用水中處理常規(guī)飼料喂養(yǎng)的野生型小 鼠12個月。我們評估了多種功能特征，以及長期的安全性和毒性，并發(fā)現(xiàn)NMN能夠顯著地改善小鼠中與年齡相關(guān)的生理衰退。我們從這 項長期給藥研究中發(fā)現(xiàn)，為開發(fā)NMN作為一種有效的抗衰老化合物提 供了概念證據(jù)，可以防止年齡相關(guān)的生理衰退，希望將結(jié)果轉(zhuǎn)化為  人類。結(jié)果口服NMN可增加血漿NMN和組織NAD+ 水平在我們之前的研究中，我們發(fā)現(xiàn)大量腹腔注射NMN（500 mg/kg體重 ) 可以增加組織NMN和NAD+在肝臟，胰腺和常規(guī)飼料喂養(yǎng)的野生型小鼠的白色脂肪組織（WAT）（Yoshinoetal. , 2011）。為了使長期使用NMN成為可能，我們決定測試更低的劑量 , 并將其添加到飲用水中。我們證實(shí)，93%-99%的NMN在室溫下的飲  用水中保持完整了7-10天（圖S1A）。接下來，我們給小鼠灌胃300 mg/kg體重劑量的NMN，并測定血漿NMN 和肝臟NAD+水平超過30 min。血漿NMN水平在2.5 min時急劇上升， 進(jìn)一步從5 min上升到10 min，然后在15 min時恢復(fù)到原始水平（圖 1A），表明腸道的吸收非?？臁Ｅc這個概念相一致的是，他-796細(xì)胞代謝24,795-806,2016年12月13日

patic NAD+水平從15 min到30 min穩(wěn)步增加（圖1A）。我們還測量  了組織NAD+ 口服NMN后60 min的水平。雖然在這一特定劑量下的差異 沒有達(dá)到統(tǒng)計學(xué)意義，但NAD的增加相對較小+在肝臟、骨骼肌和大  腦皮質(zhì)中觀察到水平，但在WAT或棕色脂肪組織（BAT）中沒有觀察  到水平（圖1B和S1B）。為了進(jìn)一步證實(shí)口服NMN是否能合成NAD+在  組織中，我們使用了雙標(biāo)記的同位素NMN（C13-D-NMN；圖S1C），并 在NAD中追蹤了這些標(biāo)記+在肝臟和比目魚肌中的質(zhì)譜分析。有趣的  是，在肝臟中，在灌胃C13-D-NMN后，我們清楚地檢測到雙標(biāo)記的

NAD+ (C13-D-NAD+)在10 min，C13-DNAD水平+ 在30 min時進(jìn)一步增 加（圖1C和S1D）。在比目魚肌中，我們檢測到C13-D-NAD+在30 min , 但不是在10 min（圖1C和S1D）。這些結(jié)果表明，口服NMN可被快  速吸收，有效地轉(zhuǎn)運(yùn)到血液循環(huán)中，并立即轉(zhuǎn)化為NAD+ 在主要代謝 組織中。

為了確定長期的給藥NMN對年齡相關(guān)的病理生理學(xué)的影響，我們進(jìn) 行了一項為期12個月的NMN給藥研究，使用常規(guī)食物喂食的野生型

C57BL/6N小鼠（圖1D和S1E）。我們從5個月到17個月時，100和

300mg/kg/天。在此期間，我們通過測量對照組和NMNad管理小鼠的 飲水量，仔細(xì)監(jiān)測小鼠對NMN的耐受性，發(fā)現(xiàn)NMN給藥12個月后耐受 性良好（見下文）。這種長期的口服給藥方案可能會導(dǎo)致非常小的 增加

血漿或組織NMN和NAD的穩(wěn)定水平+ 當(dāng)老鼠喝一口含NMN的水時。然而  , 在技術(shù)上很難檢測到血漿或組織NMN和NAD的微小波動+水平盡管如 此，我們還是觀察到了一種劑量依賴性NAD的趨勢+ 在肝臟和BAT中隨 時間的推移而增加，但在包括骨骼肌和WAT在內(nèi)的其他組織中沒有增 加（圖1E）。

NMN給藥的小鼠表現(xiàn)出抑制與年齡相關(guān)的體重增加

接下來，我們評估了對照組和NMN給藥小鼠的各種生理、生化和分子 參數(shù)。我們發(fā)現(xiàn)，使用NMN顯著且可靠地抑制了與年齡相關(guān)的體重增 加（圖2a和2B）。時間和組之間存在統(tǒng)計學(xué)上高度顯著的交互作用  （來自雙向重復(fù)測量方差分析的p<0.001）。此外，在4-12個月的所 有時間點(diǎn)上，線性劑量依賴效應(yīng)都具有統(tǒng)計學(xué)意義（p <來自非加權(quán) 線性項的單向重復(fù)測量方差分析的0.05）（圖2A）。在100組和

300mg/kg/天組中，與對照組相比小鼠相比的平均體重減少百分比分 別為4%和9%。通過繪制每一組的體重增加圖，NMN對與年齡相關(guān)的體 重增加的抑制作用變得更加明顯（圖2B）。同樣，時間和組之間的  交互作用在統(tǒng)計學(xué)意義上高度顯著（p<0.001），并且在2-12個月的 所有點(diǎn)都顯著(p < 0.01