科学家们详细阐述了 NAD+ 消耗如何损害粒线体抵抗自由基和活性氧物质积累的能力。
在脑损伤和神经退行性疾病的进展过程中，细胞的主要能量制造工厂-粒线体会释放称为自由基的反应性分子，从而导致进一步的细胞损伤。 最近，马里兰大学的科学家在学术期刊《脑科学》(Brain Sciences )上发表了一篇综述论文，他们详细阐述了一种可能的分子机制，即粒线体抵消脑损伤後自由基的积累，并确定了一种潜在的治疗方法。
在他们的论文中，他们假设，一种叫做烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 的基本分子在脑损伤後的分解代谢降低了粒线体修复细胞中自由基积累丶反应性分子积累造成的损伤的能力。 研究人员建议，用一种叫做烟酰胺单核苷酸 (NMN) 的分子提高 NAD+ 水平可能会减少脑损伤造成的细胞损伤。
NAD+ 对细胞中的能量产生至关重要，并且在代谢反应中起关键作用。 NAD+ 还通过维持细胞健康和纠正对我们基因组的 DNA 分子编码的损伤来激活在衰老和疾病中起预防作用的酶。 然而，研究表明，动物和人类的 NAD+ 水平会随着年龄的增长而下降，并且在受损脑组织的粒线体中也会降低。
活性氧（含氧的不稳定分子）的产生与细胞解毒过程的效率之间的平衡决定了有害活性氧的水平。 活性氧的产生和称为自由基解毒的细胞过程（酶保护细胞免受自由基损伤）取决於 NAD+ 水平的高低。 粒线体中 NAD+ 水平的降低会增加活性氧物质（如超氧化物）的产生并抑制自由基解毒，例如超氧化物解毒。
NAD+ 水平的降低通过降低某些酶的有效性来抑制自由基解毒。 一种依赖 NAD+ 发挥功能的酶称为 sirtuin 3 (SIRT3)，它通过称为脱乙酰化的过程去除抑制蛋白质功能的分子标签。 当足够的 NAD+ 水平促进 SIRT3 的功能时，它会去乙酰化并因此激活一种称为粒线体超氧化物歧化酶 (MnSOD) 的酶，这是一种必需的粒线体抗氧化酶，可以解毒活性氧。
(Klimova et al., 2020 | Brain Sciences) 脑损伤後 NAD+ 水平降低会抑制 NAD+ 依赖性酶 SIRT3 的活性。 MnSOD 乙酰化在没有 SIRT3 的情况下积累以消除乙酰化（即去乙酰化）。 由於 MnSOD 活性受到抑制，活性氧超氧化物 (O2－) 会积聚，从而导致粒线体病变。
当 NAD+ 水平在脑损伤等情况下降低时，在活性氧解毒中具有重要功能作用的酶（如 MnSOD）会受到抑制，从而导致自由基和活性氧的积累。 “我们公布的数据表明，急性脑损伤後，脑组织 ROS 水平的延迟增加是由於抑制了粒线体 NAD+ 分解代谢引发的粒线体抗氧化机制，以及随之而来的酶的过度乙酰化，这些酶的活性对於超氧化物解毒至关重要。” 论文中的研究人员如此主张。
研究人员使用NMN来提高 NAD+ 水平，以抵消细胞 NAD+ 水平随年龄增长而降低的与年龄相关的下降。 这篇综述论文的作者认为，补充 NMN 可能构成一种介入方法，通过防止粒线体中 NAD+ 水平的消耗来减轻脑损伤导致的 NAD+ 水平降低的影响。 由於粒线体中活性氧浓度的增加会对细胞造成损害，因此使用 NMN 可以改善因受伤而流向大脑的血流量减少後的临床结果。
参考文献
Klimova N, Fearnow A, Kristian T. Role of NAD+-Modulated Mitochondrial Free Radical Generation in Mechanisms of Acute Brain Injury. Brain Sci. 2020 Jul 14;10(7):449. doi: 10.3390/brainsci10070449. PMID: 32674501; PMCID: PMC7408119.
文章來源
https://www.nmn.com/news/a-therapeutic-approach-to-falling-nad-levels-after-brain-injury
