NMN研究|NMN保护感光细胞免于死亡,重启“心灵之窗”

2020年12月,哈佛医学院眼再生医学研究所联合主任Vavas及其团队在《衰老》杂志上发表了一项研究,证实NMN(β-烟酰胺单核苷酸)可以保护小鼠视网膜脱离和氧化应激损伤后的感光细胞。

  NMN研究|NMN保护感光细胞免于死亡,重启“心灵之窗”

  2020年12月,哈佛医学院眼再生医学研究所联合主任Vavas及其团队在《衰老》杂志上发表了一项研究,证实NMN(β-烟酰胺单核苷酸)可以保护小鼠视网膜脱离和氧化应激损伤后的感光细胞。研究表明,NMN的保护作用基于以下几个方面:减少感光细胞死亡;抑制眼部炎症;提高抗氧化剂水平,防止氧化应激。进一步的实验结果表明,这些保护作用主要是由于酶-SIRT1增加。文章认为,一般来说,我们的结果表明,NMN在临床环境中治疗感光细胞退化具有潜在价值。

NMN研究

  感光细胞退化是一系列眼病的根源。

  感光细胞是在眼睛的视网膜中发现的一种特殊的神经细胞。这些细胞的特殊之处在于,它们具有光转化能力——感光细胞将眼睛接收到的光转化为刺激生物过程的信号,因此我们可以看到这个多彩的世界。

  黄斑变性、糖尿病、糖尿病视网膜病变和视网膜脱离,通常伴有感光细胞退化。在这些眼病中,感光细胞与视网膜色素上皮分离,从而失去营养,引起炎症、细胞死亡或有害含氧分子引起的细胞应激反应,即氧化应激。

  NAD+是细胞工作的关键分子,可能在眼病中发挥重要作用。

  NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)是一种在细胞能量产生、DNA完整性维持和细胞增殖中起着关键作用的分子。NAD+也可能在眼病中发挥重要作用。一些研究结果将矛头指向与NAD+在眼病机制中产生相关酶及其浓度相关的酶。例如,美国科学家Richardgweleber等人发现,在莱伯先天性黑色朦胧(先天性失明眼病)中,一种对细胞产生NAD+至关重要的酶突变(称为NMNAT1)。此外,恢复NAD+水平对保护啮齿动物感光细胞免受紫外线等光诱导的视网膜损伤有潜在作用。

  NMN保护感光细胞免于死亡。

  由于NAD+本身不稳定,Vavvas和他的同事试图通过NMN(NAD+前身)增强NAD+水平,以保护视网膜脱离后的感光细胞。

  科学家们通常使用一种叫做TUNEL染色的方法来跟踪和展示小鼠眼中视网膜脱离后的细胞死亡。通过这种技术,Vavvas等人发现补充NMN可以显著减少视网膜脱离后早期的感光细胞死亡。当他们向小鼠注射250mg/kg和500mg/kgNMN时,视网膜脱离后24小时的感光细胞死亡分别减少了52.7%和71.0%。

  实验结果显示,小鼠注射NMN后,视网膜脱离后感光细胞死亡明显减少。

  该图显示了NMN对视网膜脱离后感光细胞死亡的影响。为此,研究人员比较了以下四组感光细胞死亡人数:正常附着在视网膜组(ATT)、未经处理的视网膜脱离组(Vehicle)、两种不同浓度的NMN(250mg/kg和500mg/kg)处理的视网膜脱离组。通过TUNEL染色标记图像中的细胞(绿点),可以直观地计算死亡细胞。不同条件下死亡的感光细胞数量不同。每天注射250mg/kg和500mg/kgNMN时,24小时死亡的感光细胞数量减少。使用NMN治疗三天后,细胞死亡人数进一步减少。

  补充NMN可提高抗氧化水平。

  氧化应激促进了光敏细胞的死亡,研究人员发现NMN可以增加抗氧化剂HO-1(血红素加氧酶1)的含量,使细胞从氧化应激中恢复。在分离的视网膜中,研究人员发现受损的蛋白质成分(称为蛋白质碱)含量显著增加,这也表明氧化应激已经发生。然而,通过NMN治疗,这种现象已经停止。此外,他们还观察到NMN注射后视网膜中HO-1的表达增加。这些结果表明,NMN可以抵消过度氧化应激,这可能是由HO-1的增加引起的。

  SIRT1酶的活性取决于抗氧化剂水平的提高。

  研究人员发现,视网膜脱离后,NMN增加了细胞保护SIRT1酶的水平。这些变化也伴随着NAD+水平和HO-1水平的提高。事实上,SIRT1和NMN的共同作用增加了HO-1水平;SIRT1耗尽后,这种影响也消除了。这些发现证明NMN可以增加NAD+依赖性SIRT1酶的活性和HO-1水平。同时,这些发现也有助于深入了解NMN如何发挥其保护作用。

  Vavas及其同事表示:我们的研究为以下说法提供了证据,即NAD+前分子NMN对视网膜脱离后的感光细胞变性有神经保护作用。根据这些想法,研究人员建议NMN通过减少氧化应激和增加抗氧化剂HO-1的含量来减少神经炎症,从而保护视网膜,抑制感光细胞的死亡。

  NMN对感光细胞保护的研究展望。

  在使用这些结果治疗眼病之前,临床研究必须确定NMN在小鼠实验中的保护作用是否能转化为人类。在满足这一前提后,NMN可能为糖尿病视网膜病变、黄斑变性和视网膜脱离等疾病患者提供更多的希望。