研究揭示NAD与衰老及疾病发展的联系

卑尔根大学的研究人员揭示了一项新发现，解释了与神经退行性疾病相关的可能发展机制。

这项新发现的核心是一种称为NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）的分子。

卑尔根大学生物医学系教授马蒂亚斯·齐格勒（Mathias Ziegler）领导了这项国际研究团队，并解释了该研究的重要性：

“关于NAD最令人着迷的是，这种分子对生命至关重要，因为它在所有细胞过程中发挥着关键作用。因此，NAD水平的失调不仅涉及衰老过程，还涉及从癌症到糖尿病和神经退行性疾病等多种病理。这是因为NAD在能量代谢和关键功能的调节中占据核心位置。”

NAD就像一个可充电电池

众所周知，所有身体功能都依赖于能量。没有能量，我们既不能跑步，也不能呼吸或思考。我们身体或细胞所需的功能能量来自我们摄入的食物。营养物质，如糖或脂肪，被转化为一种通用的能量形式，细胞可以利用这种能量维持所有耗能功能。

“NAD在这类转化中处于中心地位，因为它像一个可充电电池一样工作。它由食物中提取的能量充电，并将其传递给所有细胞活动。这一重要的能量转移主要发生在细胞结构线粒体中，线粒体也被称为细胞的动力室。”齐格勒解释道。

重要的是，NAD还在细胞内的许多其他关键功能中发挥作用。它作为化学信号来调节关键的细胞事件，包括基因表达和DNA修复，这些事件发生在细胞核中。

“有趣的是，在衰老过程中，我们的DNA可能会积累损伤，这反过来会增加对NAD分子的需求。确实，我们看到随着年龄的增长，细胞内的NAD水平会下降，人们认为增加的DNA修复活动是这种下降的主要原因之一。”齐格勒解释说。

“问题在于当线粒体或其NAD储存受到影响或长时间耗尽时。”

但细胞如何应对NAD需求的增加？NAD水平的下降是否必然导致病理状况？

为了回答这些问题，齐格勒和他的团队开发了模型来研究细胞在老化过程中NAD水平下降时的反应。

他们之前开发了一种方法，能够在活细胞中检测到细胞内的NAD分子及其分布。此外，他们现在采用了高分辨率质谱等先进分析技术，研究NAD依赖过程的细胞动力学。结果，研究人员发现了一个先前未被认识的线粒体在维持细胞NAD水平中的作用：

“这些细胞器在细胞正常功能时充当NAD储库，当有更高的需求时，它们会向细胞供应NAD。”博士生兼该研究的第一作者莱娜·霍伊兰德（Lena Høyland）解释说。

通过使用CRISPR-Cas9基因编辑等基因技术方法，他们建立了线粒体如何对抗细胞NAD下降的分子机制。

“因此，细胞似乎普遍能够很好地容忍NAD水平的下降，”她说。

“然而，当线粒体或其NAD储存受到影响或长时间耗尽时，问题就出现了。这可能会产生致命的后果，因为细胞可能不再有足够的NAD‘电池容量’来驱动关键的、依赖能量的过程。”齐格勒教授补充道。

NAD补充剂已取得令人鼓舞的结果

近年来的研究表明，线粒体功能障碍和细胞NAD水平降低是衰老和与年龄相关的疾病（如痴呆症或神经退行性疾病）的特征。

基于他们的新发现，研究团队认为，线粒体NAD的过度消耗可能是导致细胞动力室功能障碍和与年龄相关疾病的關鍵因素。

确实，挪威和国际上的初步临床试验使用旨在增加NAD水平的治疗补充方法已取得了令人鼓舞的结果。

“我们非常兴奋地发现了另一个可能参与疾病发展和进展的机制，”霍伊兰德说，齐格勒总结道：

“我们的研究还表明，基础研究对于确定延缓衰老和治疗与年龄相关疾病的有前景的目标的重要性。”

该研究结果发表在著名期刊《自然代谢》上，并在同一期的新闻和观点栏目中进行了专题报道。

来源：

卑尔根大学

参考文献：

霍伊兰德，L. E.，等.（2024）。细胞内NAD+池相互连接并由线粒体NAD+缓冲。《自然代谢》。doi.org/10.1038/s42255-024-01174-w.

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