衰老可能是可逆的——注射NAD+修复细胞中的误传

  线粒体和细胞核之间的沟通不畅会加速衰老,但补充NAD+有助于恢复对话并逆转衰老迹象。

  我们的细胞就像复杂的机器,依赖于不同组件的合作和交流,尤其是在中央指挥中心和发电站——细胞核和线粒体之间。哈佛大学的科学家们发现,老鼠体内两个细胞器之间的通讯中断会导致加速衰老。从好的方面来说,它可能通过身体产生的天然化合物——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 来逆转。

衰老可能是可逆的——注射NAD+修复细胞中的误传插图NMN

  “我们发现的衰老过程就像一对已婚夫妇——当他们年轻时,他们沟通得很好,但随着时间的推移,在近距离生活多年,沟通就会中断,”该研究的资深作者、哈佛医学的大卫辛克莱说校方发表声明。“就像一对夫妇一样,恢复沟通解决了问题。”

  线粒体是复杂细胞中的微小结构,可产生三磷酸腺苷 (ATP),这是新陈代谢的生物燃料。大约20亿年前,线粒体的细菌前身将自身整合到宿主细胞中并专门生产能量。今天,线粒体仍然携带少量自身的DNA,在促进细胞新陈代谢方面发挥着至关重要的作用。科学家们已经认识到线粒体功能障碍是衰老的标志之一,这会导致与年龄相关的疾病,如癌症、糖尿病和阿尔茨海默病。

  研究人员已经知道,衰老与线粒体功能的逐渐下降有关。然而,令研究小组惊讶的是,虽然来自细胞核的线粒体蛋白水平在老年小鼠中保持正常,但线粒体DNA编码的线粒体蛋白水平却显着降低。

  进一步的调查表明,根本原因之一可能是NAD+分子水平下降。基本分子充当穿梭巴士,在细胞核和线粒体之间传递信息,协调通信。但是随着年龄的增长,NAD+的水平会下降,原因是科学家们仍然不明白。

  Sinclair的团队所知道的是,NAD+对于支持SIRT1的功能至关重要,SIRT1是一种蛋白质,可以保护细胞核和线粒体基因组之间的通信免受干扰分子HIF-1的影响。如果没有依赖NAD+的SIRT1来监视HIF-1,它就会自由漫游,打断对话。研究人员发现,这种破坏会降低细胞中的能量产生并加速衰老过程。这不仅是首次描述衰老过程中的核-线粒体通讯,而且研究还表明这种现象是“可逆的”。

  用载体 (PBS) 或NMN处理的6个月和22个月大的小鼠的NAD+水平(图 E)。同一队列的线粒体编码基因的表达(图 F)。相同队列的ATP含量(图 G)

  他们发现,通过向2岁大的小鼠注射NAD+补充剂,可以修复跨基因组通讯网络并恢复线粒体功能。一周的治疗足以使肌肉健康的生化指标达到与6个月大的小鼠相似的水平。这就像在特定领域将一个60岁的人变成一个20岁的人。

  注射NAD+增强剂烟酰胺单核苷酸 (NMN)可增加年轻和老年小鼠的NAD+含量。在接受治疗的老年小鼠中,NAD+水平约为未治疗小鼠的两倍。研究人员还观察到用NMN治疗的动物具有更高的ATP 水平,表明线粒体活性增加,其中细胞产生更多能量。

  “这里显然还有很多工作要做,但如果这些结果成立,那么如果及早发现,衰老的许多方面可能是可逆的,”辛克莱说。研究小组建议,开发可防止HIF-1干预细胞通讯或增加NAD+水平的小化合物可能是未来治疗衰老的有效疗法。