NMN在與年齡相關(guān)疾病中的研究進展

李青卓，梅興國，吳基良*

(1.湖北科技學(xué)院，湖北 咸寧 437100；2.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院毒物藥物研究所)

衰老不僅指容顏的老去，它是一種人類自然現(xiàn)象，隨著時間的推移，生理完整性逐漸喪失，身體器官功能受損，以及多種程度的殘疾，最終導(dǎo)致死亡[1]。最近有報告指出，使用煙酰胺單核苷酸(NMN)可以延緩衰老，甚至讓人外貌都年輕化。日本是第一個開始研究NMN用于人類臨床的國家[2]，在一些實驗動物模型中，NMN被證明可以延緩動物的正常衰老[3]。有研究表明，在衰老過程中，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)水平在多個器官中顯著降低[4]，NAD+水平的下降是衰老的基本特征；SIRT1是一種依賴NAD的蛋白質(zhì)脫乙酰酶，參與了分子時鐘成分的調(diào)制，NAD+含量的增加，可以提高SIRT1的活性，從而恢復(fù)老年小鼠的晝夜節(jié)律系統(tǒng)[5]。

Mills等[6]通過對試驗組小鼠進行為期12個月的給藥，與對照組相比，NMN給藥可以有效減輕小鼠與年齡相關(guān)的生理衰退，抑制年齡相關(guān)的體重增加，增強能量代謝，促進體力活動，改善胰島素敏感性和血脂譜，改善眼睛功能和其他病理生理；并且通過測定小鼠血小板、血液化學(xué)面板、尿液檢查細(xì)胞毒性，發(fā)現(xiàn)NMN沒有任何明顯毒性或有害影響，表明了NMN的安全性；并且口服NMN在肝臟和骨骼肌等外周器官中被迅速吸收并轉(zhuǎn)化為NAD+。鑒于NAD+水平在老化或健康跨度減少的條件下下降，表明NAD+水平的降低可能是衰老的主要原因，因此，可以通過補充NMN,以增加NAD+含量，從而延緩衰老，并阻止與年齡相關(guān)的某些疾病。本綜述將從NMN在與年齡相關(guān)疾病(糖尿病、肥胖、神經(jīng)性疾病)中的應(yīng)用進行闡述。

1 糖尿病

在我們的現(xiàn)代生活方式中，二型糖尿病(T2DM)已經(jīng)成為流行病，糖尿病是以高血糖為特征的代謝疾病，并伴有許多并發(fā)癥，現(xiàn)已成為僅次于癌癥的危險性疾病。研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者大腦中NAD+水平明顯降低，促使學(xué)者們對提高NAD+含量來預(yù)防糖尿病的研究進行探究。

Yoshino等[7]為了研究NMN治療小鼠飲食和年齡引起的糖尿病的病理生理學(xué)，建立了糖尿病小鼠模型以及挑選自發(fā)形成的糖尿病小鼠，給糖尿病小鼠注射腹腔注射NMN(500mg/kg)后，15min內(nèi)迅速出現(xiàn)在小鼠的血漿、肝臟、白色脂肪組織和胰腺中；然后在60min內(nèi)，NMN被立即用于NAD+生物合成，導(dǎo)致肝臟中NAD+濃度顯著增加，說明NMN改善了年齡誘導(dǎo)的T2DM小鼠及飲食誘導(dǎo)的小鼠的葡萄糖不耐受和脂質(zhì)譜，且不影響非糖尿病小鼠的葡萄糖穩(wěn)態(tài)。Revollo等[8]的研究結(jié)果也證明小鼠糖耐量及胰島素分泌的改善可通過補充NMN來實現(xiàn)。Chandrasekaran等[9]用STZ建立了糖尿病大鼠模型，得到了同樣的實驗結(jié)果。Caton等[10]的研究表明NMN還可以通過抑制胰島細(xì)胞的IL-1β來增加細(xì)胞外煙酰胺磷?；D(zhuǎn)移酶濃度，改善炎癥介導(dǎo)的胰島細(xì)胞功能障礙，從而恢復(fù)β細(xì)胞的胰島素分泌。以上研究表明NMN干預(yù)治療可以調(diào)節(jié)實驗動物糖代謝、降低血糖、改善糖尿病狀況。

2 肥 胖

肥胖是全球性的健康問題，且患病率不斷上升。據(jù)報道，在2018年下半年有關(guān)減肥的搜索次數(shù)高達(dá)6億次，2019年中國肥胖率達(dá)到12%，占據(jù)榜首，麥肯錫全球研究所在2014年發(fā)布報告，如果繼續(xù)保持目前的增長速度，到2030年，全球?qū)⒂薪话氲某赡耆顺鼗蚍逝諿11]。

NMN可以以劑量依賴性的方式減少與年齡相關(guān)的體重增加，并得到了實驗驗證[6]，在該實驗中，100mg/kg和300mg/kg劑量的NMN，連續(xù)12個月給藥，能夠分別降低小鼠4%和9%的體重，與對照組相比，小鼠在生長和食欲方面沒有任何損害。肥胖和糖尿病的病理之間存在著相互聯(lián)系，肥胖通過改變導(dǎo)致線粒體功能障礙的生化途徑而對健康產(chǎn)生負(fù)面影響，肝線粒體通過NAD+和NADH水平的變化而降低ATP的產(chǎn)生導(dǎo)致胰島素抵抗和2型糖尿病[12]。Uddin等[13]人通過高脂肪飲食(HFD)小鼠模型比較NMN和6周運動對肥胖小鼠的治療效果。在實驗中以500mg/kg的劑量持續(xù)17d口服NMN，成功增加了肌肉和肝臟中因肥胖而減少的NAD+的含量，但運動僅使肌肉中NAD+含量增加；NMN治療還改善了代謝紊亂，如葡萄糖不耐受和降低肝檸檬酸合成酶活性，使肝臟中線粒體功能標(biāo)志物的變化大于肌肉變化，所以NAD前體的療法可能會有效地治療與肥胖相關(guān)的肝病。

3 神經(jīng)性疾病

3.1 阿爾茨海默病(AD)

AD是老年人癡呆最常見的原因，衰老是最重要的危險因素。線粒體功能障礙是衰老的標(biāo)志，已在各種與年齡相關(guān)的疾病中被發(fā)現(xiàn)[14]，動物模型的最新研究表明[15]，線粒體功能障礙是AD的主要表征，增強線粒體功能成為了潛在的治療AD的手段。NMN被發(fā)現(xiàn)可以改善老年性疾病的線粒體功能[16]。Long等[17]給APP/PS1小鼠注射NMN，觀察線粒體形態(tài)，測耗氧量，對小鼠的APP、Sirt1、PGC-1α進行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)呼吸功能恢復(fù)正常，APP降低，Sirt1、PGC-1α水平增加且線粒體形態(tài)恢復(fù)正常，表明NMN能改善線粒體的生物能和動力學(xué)；另發(fā)現(xiàn)NMN可以彌補AD小鼠模型中NAD+的損失，并減少了具有針對神經(jīng)元線粒體的熒光蛋白的小鼠的線粒體碎片，且沒有任何副作用。Chandrasekaran等[9]的實驗也表明NMN治療可以改善糖尿病引起的線粒體呼吸減少，阻止糖尿病引起的認(rèn)知障礙和海馬神經(jīng)元數(shù)量減少。Hosseini等[18]給大鼠(3個月和24個月)進行NMN和褪黑素單獨或聯(lián)合用藥，給藥28d，采用巴恩斯迷宮和新物體識別測試對空間記憶和情景記憶進行評估，發(fā)現(xiàn)NMN和褪黑素單獨或聯(lián)合使用可以延緩衰老引起的記憶障礙；通過對活性氧、ATP水平及線粒體膜電位測定，對前額葉皮層和海馬區(qū)的凋亡和線粒體功能的改變進行評估，其結(jié)果表明聯(lián)合給藥降低了前額葉皮層和海馬區(qū)的線粒體功能障礙和凋亡細(xì)胞數(shù)量。該實驗表明NMN和褪黑素單獨或聯(lián)合(更有效)可能通過抑制線粒體通透性和增強抗氧化途徑來增強神經(jīng)保護作用，改善認(rèn)知功能。但在上述研究中使用的是低劑量(100mg/kg)給藥，更高劑量的NMN給藥或者更長時間的給藥是否會取得更好的效果尚不清楚。

Aβ低聚物是治療AD的主要神經(jīng)毒性藥物，在AD患者腦中形成淀粉樣斑塊，還會抑制海馬長期增益效應(yīng)(LTP)，NMN被發(fā)現(xiàn)可以保護Aβ低聚物引起的認(rèn)知障礙[19]。Yao等[20]給APP/PS1小鼠皮下注射NMN來探究NMN是否可以通過抑制JNK的激活來逆轉(zhuǎn)AD，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NMN治療很大程度上改善了AD模型中小鼠的主要病理特征，主要包括認(rèn)知障礙、神經(jīng)炎癥、Aβ病理以及突觸損傷，實驗表明NMN處理通過介導(dǎo)APP裂解分泌酶的表達(dá)，抑制APP的JNK激活和淀粉樣生成過程，證明NMN至少部分是通過抑制JNK的激活來逆轉(zhuǎn)AD。Tarantini等[21]發(fā)現(xiàn)通過給高齡小鼠補充NMN，可以增加內(nèi)皮細(xì)胞NO介導(dǎo)的血管舒張來挽救NVC(神經(jīng)血管耦合)反應(yīng)，改善認(rèn)知功能，證明NMN對老齡小鼠有腦微血管保護作用。

3.2 腦出血

腦出血(ICH)是腦卒中的一種，病發(fā)率和死亡率都很高，存活下來的人往往有嚴(yán)重的神經(jīng)損傷。ICH損傷可分為兩個階段，首先血腫形成對鄰近組織造成機械損傷，然后血腫引起病理改變造成繼發(fā)性損傷[22]。

Wei等[23]在膠原酶誘導(dǎo)的ICH小鼠模型研究表明，在ICH發(fā)作30min尾靜脈注射NMN，在2h和6h后，NAD+水平升高，對肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥和腦缺血性中風(fēng)具有保護作用；此外，NMN治療雖然不降低血腫體積和血紅蛋白含量，但可以明顯減輕腦出血區(qū)腦水腫、腦細(xì)胞死亡、神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激、細(xì)胞間粘附分子-1表達(dá)、小膠質(zhì)細(xì)胞活化和中性粒細(xì)胞浸潤，表明NMN可以用于ICH的治療。Shu等[24]以膠原酶誘導(dǎo)的小鼠為模型，研究NMN對大腦中動脈閉塞(MCAO)模型腦梗死出血性轉(zhuǎn)化的保護作用。在該研究中將實驗分為假手術(shù)組、模型組和給藥組，在ICH發(fā)作1h后尾靜脈注射NMN，在24h后對小鼠周圍組織的神經(jīng)功能、腦水腫、血腫體積、體重、出血量、RNA表達(dá)水平、凋亡、炎癥因子和活性氧含量進行綜合分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與其他兩組比較，給藥組對小鼠出血量及血腫體積無明顯影響，對神經(jīng)功能有顯著的恢復(fù)作用，對腦水腫、炎癥因子、體重和細(xì)胞凋亡均有顯著改善作用。上述研究表明NMN在膠原酶誘導(dǎo)的腦出血模型中有著積極作用。

4 總 結(jié)

綜上所述，NMN作為NAD+的一個關(guān)鍵中間體，在動物實驗中給人提供了令人信服的證明：NMN靜脈給藥能夠有效提高大腦在內(nèi)的各種外周組織的NAD+含量，表明NMN可以跨越血腦屏障；NMN腹腔給藥能有效提高海馬區(qū)和下丘腦取的NAD+水平；長期口服NMN給藥能夠有效提高與年齡相關(guān)個組織的NAD+水平，且無不良反應(yīng)，具有良好的耐受性。這些NMN的影響突出了NAD+中間體作為人類有效抗衰老干預(yù)措施的預(yù)防和治療潛力，近期臨床試驗開始評估NMN在人類中的安全性。

最近的一項臨床研究表明NMN的單次口服給藥不會引起任何明顯的臨床癥狀，除了在正常范圍內(nèi)血清膽紅素水平升高和血清肌酐、氯化物和血糖水平下降，且其變化與NMN的劑量無關(guān)。鑒于NMN的安全無毒、無明顯副作用且耐受性良好等特點，在未來老年受試者中補充NMN的臨床試驗是可行的，但服用的劑量、時間長短以及其作用機制和代謝動力學(xué)也要進一步研究。