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聊聊《细胞代谢》:NMN或可成为稳定端粒结构、改善肝纤维化的潜在手段_1

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发表于 2023/2/4 17:56:48 | 显示全部楼层 |阅读模式

由美国贝勒医学院牵头的多家研究机构发现,补充NMN可以通过调节“长寿蛋白”S1活性来稳定端粒结构,并改善肝纤维化。[url=http:///mitem.jd.hk/product/10043542180560.html]nmn[/url]的相关问题可以到网站了解下,我们是业内领域专业的平台,您如果有需要可以咨询,相信可以帮到您,值得您的信赖![align=center]https://www.zjaoya.com/data/attachment/forum/202302/01/182351jhkyi5rggthe28xi.jpg[/align]


端粒(T)是染色体末端的一小段DNA,类似于染色体的“帽子”,保护着染色体携带的所有遗传信息。端粒的长度代表着生命的长度,当其受损、长度异常缩短时,可能就会引起某些疾病。研究表明,端粒受损可增加组织纤维化风险,而肝是比较易受到影响的脏器,然而端粒缩短究竟是如何导致肝脏疾病,尚不完全清楚。


来自美国贝勒医学院(BCM)、美国MD安德森癌症中心(MDACC)和宾夕法尼亚大学(UP)等多个机构的科学家A等人在小鼠中进行的一项关于端粒与肝纤维化的研究[1],似乎解开了这一谜题。


研究表明,肝脏组织中受损的端粒在一种为53的蛋白(人体抑癌基因表达的蛋白,参与DNA修复)的作用下,抑制一类叫做S的蛋白的活性,导致DNA损伤积累;而补充β-烟酰胺单核苷酸(N,NMN)可以使烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(N,NAD+)水平增加,调节S1(S蛋白家族中的一种)活性来逆转端粒缩短,从而抑制DNA的损伤反应,并改善肝纤维化(图1)。目前,该研究已发表在《细胞》(C)杂志子刊《细胞代谢》(CM)上。




图1端粒损伤与S、NAD+、肝纤维化之间的关系。


S活性降低会加速肝脏疾病的发生发展


S常被人们称为“长寿蛋白”,共有7种不同类型(S1-7),主要通过NAD+来发挥作用,可影响基因表达、DNA重组和修复、细胞凋亡和代谢等多种生理过程,与衰老、代谢等疾病密切相关。目前,S1是7种蛋白中研究比较为深入的一种,已被证明在肝脏疾病的发展中具有重要作用,其活性降低会加速肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗(胰岛素对糖的代谢能力下降),并可能导致炎症反应和氧化应激反应(衰老的内在原因之一)。


端粒功能障碍抑制S的水平


端粒缩短和S抑制都具有促进肝脏疾病发展的风险,且二者可能存在某种联系。有研究表明[2],哺乳动物中S1、2、6均可与端粒结合,是端粒保持完整、发挥功能的必需物质,但反过来端粒对S及相关疾病的影响尚不完全清晰。因此A团队在动物中探究了端粒功能、S或许和肝脏疾病之间的联系。


首先,A团队培育出缺少端粒酶(维持端粒长度的关键蛋白质)的模型小鼠,并进行继代培养。由于缺少端粒酶,端粒越来越短,模型小鼠(尤其第四代鼠)出现早衰迹象,并具有端粒功能障碍的典型特征,如干细胞受损、组织再生缺陷、组织萎缩、心肌疾病和寿命缩短[3]。


为了探讨端粒功能障碍和S蛋白表达之间的关系,A等人检测了正常鼠和端粒功能障碍模型鼠肝脏组织中的S蛋白水平。结果发现,与正常鼠相比,端粒功能障碍模型鼠肝脏中的S(S1-7)水平显著降低(图2左),说明端粒功能障碍可抑制S的水平,且该作用可能是依赖于53完成的(图2右)。




图2S1-7蛋白水平在第四代模型鼠中显著下调(图左),而当敲除模型鼠中的53蛋白后,S1-7的活性又恢复至与正常鼠相似水平(图右)。


NMN可显著改善小鼠肝纤维化


S依赖于NAD+调节,而增加NAD+水平已被证明可以预防高脂饮食引起的肝病和胰岛素抵抗,并改善肝脏再生。因此,A等人猜想通过补充NAD+提高S蛋白水平和活性,或可对抗端粒功能障碍导致的肝病。因此,A等人在小鼠中测试了NMN(进入体内可直接转化为NAD+)是否可以改善端粒功能障碍导致的肝纤维化。


分别给端粒功能障碍模型鼠(以下简称模型鼠)和正常鼠注纤维化诱导剂(CC4)来形成肝纤维化模型。在注CC4前2周开始给予小鼠NMN(5M),直至CC4给药后4周(2μL,每周2次,共注12次),比较模型鼠和正常鼠的纤维化评分,以确定NMN能否改善模型鼠的肝纤维化。


结果显示,与正常鼠相比,模型鼠的肝纤维化评分更高,说明肝纤维化程度更高。而当使用NMN后,模型鼠的纤维化评分降低至正常鼠的水平。此外,NMN还进一步改善了正常鼠的肝纤维化评分。这说明,论是否有端粒功能障碍,NMN均可有效改善肝纤维化(图3)。




图3NMN可改善端粒功能障碍小鼠和正常小鼠的肝纤维化。图左中为红色信号代表肝星状细胞(引起肝纤维化的主要细胞)的激活情况,相比未处理,NMN可使红色信号减弱。


NMN可稳定端粒,并部分依赖于S1来改善肝纤维化


为进一步了解NMN如何保护端粒免受损伤,A等人分别分析了NMN与端粒长度、S蛋白之间的关系。基于S1在端粒和肝病中的作用,A等人将研究重点放在S1上。


结果显示,1)端粒试验:与正常鼠(黑色)相比,模型鼠(蓝色)的端粒显著缩短,而使用NMN后,该类小鼠端粒有延长趋势(红色):




图4NMN可改善端粒功能障碍小鼠的端粒长度。


2)S1试验:与正常表达S1模型鼠相比(蓝色),不表达S1显著增加了肝纤维化评分(绿色),但使用NMN后,正常表达S1模型鼠的肝纤维化评分显著降低(红色),但不表达S1的模型鼠纤维化评分降低的幅度不及正常表达S1的模型鼠(红色)。说明,NMN对肝纤维化的改善作用部分依赖于S1参与。




图5NMN对肝纤维化的改善作用部分依赖于S1。


NMN维持端粒长度需依赖S1参与


上述试验分别考察了NMN与端粒长度、S蛋白的关系,而二者之间有何关联,A等人也进行了探究,探究NMN对小鼠端粒长度的影响是否依赖于S1参与。


结果显示,在端粒功能正常的小鼠中,不论S1表达与否,NMN均不影响端粒长度;而在端粒功能障碍的小鼠中,S1正常表达,NMN便可显著延长端粒长度,但S1不表达,NMN则显著效果。说明,NMN维持端粒长度的作用需要S1参与。




图6NMN维持端粒长度的作用需要S1参与。其中,红色信号为端粒,蓝色信号为细胞核。


A团队的研究表明,在DNA损伤的情况下,肝脏组织中受损的端粒在53蛋白的作用下,抑制了S活性,导致DNA损伤积累;而补充NMN可提高NAD+和S水平,并以部分依赖S1的方式维持端粒长度,从而抑制DNA的损伤反应,改善了端粒相关的肝脏疾病。目前该研究尚处于动物验水平,但这为证NMN改善人类肝纤维化的临床试验打下了一定的基础,也为改善其他与端粒功能异常的相关疾病提供了新的方向。


参考文献


[1]AH,CA,R-AC,TDISRDT-DD[J]CM,2022,29(6)


[2]DEG,AOM,BBL,PS:PII[J]C,1990,63(4):751-762


[3]SEü,CS,LMT[J]N,2022,470:359-65


文章来源:08

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