烟酰胺单核苷酸 （NMN） 介入可保护神经元和记忆免受糖尿病引起的大鼠脑退化。
Published: 11:43 am PST Jun 3, 2020 | Updated: 11:51 am PST Nov 16, 2020
许多醣尿病患者的大脑经常发生变化，这些变化是阿滋海默症和失智症的标志。 患有认知功能障碍的糖尿病患者——思维、记忆和推理等智力功能丧失严重到足以干扰日常生活——通常会对大脑中的神经细胞、支持性脑细胞和血管造成损害，从而导致它们生活在认知迷雾中。
Chandrasekaran 及其同事最近在学术期刊《国际分子科学期刊》（International Journal of Molecular Sciences）上发表了一篇研究论文，表明NMN可促进神经元保护、存活和再生，从而保持糖尿病大鼠的认知功能。 NMN 保护大脑区域中参与形成称为海马回的新记忆的神经元，海马回保留了记忆功能。 这些发现表明，NMN可能为糖尿病患者的脑损伤和脑功能障碍提供有效的介入。
糖尿病降低了与衰老和长寿有关的关键分子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 （NAD+） 的水平。 这种重要的化合物对于许多催化反应的分子机器（即酶）和细胞的能量工厂–粒线体的功能至关重要。 可转化为 NAD+ 的化合物（如 NMN 和烟酰胺核苷 （NR））的有效介入可以补充细胞内的 NAD+ 水平，并在衰老、肥胖和糖尿病领域引起了广泛关注。
NMN 的介入已被证明可以减轻动物肝脏、脂肪组织、肌肉、胰腺、肾脏、视网膜和中枢神经系统与衰老相关的恶化。 对 NMN 的介入已被证明可以有效增加身体各个部位（包括大脑）的 NAD+ 水平，这表明它可以穿过血脑屏障。 这引发了人们对提高NAD+水平以预防或恢复糖尿病患者的脑退化和随后的认知功能障碍的浓厚兴趣。
马里兰大学的研究小组测试了 NMN 是否可以预防糖尿病大鼠的 NAD+ 缺乏、脑损伤和认知功能障碍。 与没有糖尿病的动物相比，这些动物大脑中的 NAD+ 水平降低，当研究人员在它们的皮肤下施用 NMN 时，大脑中的 NAD+ 水平会增加。
同样，研究人员观察到糖尿病大鼠的一种与衰老和长寿有关的蛋白质水平降低，这种蛋白质称为 SIRT1。 但对粒线体功能和神经元保存的调节至关重要的 SIRT1 水平在接受 NMN 介入后恢复到与非糖尿病大鼠相同的水平。
糖尿病大鼠与新记忆形成有关的脑区–海马回的粒线体在结构上和功能上都比较差。 对粒线体功能的评估显示，与非糖尿病小鼠相比，糖尿病小鼠的海马回神经元粒线体在能量上受到压力，并且工作量增加。 但给予NMN后，糖尿病小鼠海马回的能量压力和粒线体的工作量都得到了缓解。
NMN介入可防止糖尿病大鼠粒线体呼吸受损。 粒线体功能评估表明，与糖尿病患者的海马回粒线体相比，在需求突然增加（ADP刺激的呼吸）和最大工作量（FCCP 诱导的呼吸）的情况下可以产生的额外能量的量均减少。 非糖尿病大鼠。 NMN的管理增加了备用储备容量和最大工作量。
研究人员发现，与非糖尿病大鼠相比，糖尿病大鼠海马回CA1区域中与学习和记忆有关的神经元的体积和数量显著下降。 NMN 可防止糖尿病引起的海马回神经元丢失，同时激活 SIRT1 通路并保持粒线体功能。
NMN 介入可防止糖尿病引起的 CA1 中海马回体积和神经元计数的减少。 左图显示了非糖尿病大鼠和糖尿病大鼠 CA1 海马回区域体积的比较显示出显著差异。 右图显示非糖尿病大鼠和糖尿病大鼠的 CA1 海马神经元数 （#） 的比较显示出显著差异。
由于海马回的CA1区域涉及学习和记忆，特别是空间学习和记忆的能力，研究人员研究了糖尿病是否会破坏这些认知能力，以及NMN是否可以拯救它们。 空间记忆是指记忆和回忆导航空间所需位置的能力，可以使用 Y 迷宫进行测试。
Y迷宫由三个排列成大写Y形状的臂组成，用于衡量囓齿动物探索新环境的意愿，因为它们通常更喜欢研究迷宫的新臂，而不是返回先前访问过的臂。 迷宫对于研究空间记忆的各个方面是理想和有效的，尤其是对它的损害。 与未受损的囓齿动物相比，空间记忆受损的囓齿动物不会进入并花太多时间探索新的臂，这表明它们无法区分或记住迷宫的不同臂。
使用Y迷宫评估空间记忆，研究人员发现，与非糖尿病大鼠相比，糖尿病大鼠进入并花费大约一半的时间探索迷宫的新臂。 然而，在糖尿病大鼠中观察到的这种空间学习和记忆缺陷在 NMN 介入后被逆转。
NMN 介入可防止糖尿病大鼠的记忆力受损。 使用Y迷宫，研究人员确定了四组大鼠之间的记忆差异。 迷宫评估快速获得的短期空间记忆，并依赖于正常大鼠更喜欢新奇而不是熟悉的空间环境这一事实。
本研究的结果表明，NMN可防止糖尿病引起的 NAD+ 水平下降，使 SIRT1 蛋白水平正常化，并改善由 NAD+ 介导的粒线体功能等下游活动，以保护神经元免受糖尿病引起的神经元退化。 这项研究表明，预防糖尿病引起的 NAD+ 耗竭的药物和激活 SIRT1 的分子可能对糖尿病大脑的恶化有帮助。
“我们的研究结果表明，NMN 增加了大脑 NAD+水平，激活了 SIRT1 通路，保留了粒线体功能，防止了神经元丢失，并保留了糖尿病大鼠的认知能力，”该研究的研究人员说。 “该研究表明，预防糖尿病引起的 NAD+ 耗竭的药物和激活 SIRT1 的分子可能为中枢神经系统的糖尿病神经退行性病变提供有效的介入。”
参考文献
Chandrasekaran K, Choi J, Arvas MI, Salimian M, Singh S, Xu S, Gullapalli RP, Kristian T, Russell JW. Nicotinamide Mononucleotide Administration Prevents Experimental Diabetes-Induced Cognitive Impairment and Loss of Hippocampal Neurons. Int J Mol Sci. 2020 May 26; 21(11):3756. DOI: 10.3390/ijms21113756. PMID: 32466541; PMCID: PMC7313029.
文章来源
https://www.nmn.com/news/neuroscientists-revive-memory-deficits-and-brain-cell-loss-in-diabetic-rats
