提高NAD+水平可改善心力衰竭小鼠的心脏功能

杜克大学的一项研究表明,补充NMN通过提高NAD+水平和SIRT3活性来改善患有心脏病的小鼠的功能。

杜克大学的一项研究表明,补充NMN通过提高NAD+水平和SIRT3活性来改善患有心脏病的小鼠的功能。

2021年,美国约有650万人患有心力衰竭,而2017年心力衰竭导致八分之一的死亡。2017年,这种情况使美国损失了大约307亿美元。2017年,杜克大学的科学家发现一种叫做烟酰胺单核苷酸(NMN)对心力衰竭小鼠有治疗作用。先前的研究表明,在多种心力衰竭小鼠模型中补充NMN可改善心脏功能,但其发生的细胞机制仍知之甚少。该研究为心力衰竭患者提供了一种潜在的干预策略。

NMN提高了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+前体)的水平,这是一种影响细胞动力室——线粒体代谢各个方面的重要分子。研究人员提出,通过补充NMN来增加NAD+水平可通过激活SIRT3蛋白(一种参与调节细胞健康的NAD+依赖性蛋白)来增强心脏功能。

SIRT3的另一个重要功能是降低线粒体中蛋白质的分子修饰水平,称为高乙酰化。然而,研究人员观察到患有心脏病的转基因小鼠的分子修饰水平升高,这表明这些动物的SIRT3功能降低。在患病小鼠五周大时,研究人员发现与正常小鼠相比,高乙酰化丰度没有差异。但随着心脏病的进展,在8周和13周大时,线粒体蛋白中的高乙酰化水平显着升高,这表明心脏病小鼠缺乏 SIRT3 功能。

NMN

5、8和13周时线粒体蛋白分子标记的差异,称为高乙酰化。黑点代表在患有心力衰竭的转基因小鼠中蛋白质的高乙酰化在统计学上显着增加。该图表明随着年龄的增长,患有心力衰竭的小鼠的乙酰化增加,这也表明SIRT3蛋白的功能降低。
此外,消除SIRT3基因,从而去除蛋白质,会导致称为心室壁增厚的心脏功能障碍,证明SIRT3在正常心脏功能中的关键作用。随着增厚的壁变得僵硬,每次心跳都会减少吸入和泵出身体的血液量,这种情况可能会导致心力衰竭,在极少数情况下甚至会导致心脏骤停。

尽管SIRT3的功能丧失可能会导致严重的后果,但研究人员团队发现,将NMN注射到心力衰竭小鼠体内可减少高乙酰化并改善心脏功能。结果表明,补充NMN可改善SIRT3功能。删除SIRT3基因以消除SIRT3蛋白的功能导致NMN对患病动物的有益作用丧失。这些观察结果进一步证明NMN的作用取决于心脏中的SIRT3。

研究表明,NMN的NAD+疗法可改善心脏代谢功能和能量代谢,而SIRT3在介导这些效果中起关键作用。“总而言之,我们的研究结果提供了对NMN治疗的SIRT3依赖性治疗效果的机制洞察,”这位科学家在谈到NMN对患有心力衰竭的转基因小鼠的影响时说。研究人员还指出, NMN补充剂或SIRT3激活疗法可能会在未来使心功能不全的患者受益。

概述了心力衰竭转基因小鼠线粒体代谢和涉及NAD+和蛋白质SIRT3的细胞通路变化的示意图。由于SIRT3功能降低,心力衰竭小鼠模型导致线粒体蛋白过度乙酰化增加。根据这项研究,NMN提高了SIRT3的活性并减少了心力衰竭小鼠的乙酰化。