追踪NAD+水平:从大脑到血液

  近些年科学家们首次测量并证实,随着年龄的增长,人类的NAD+水平会降低。从那时起,新的方法开始跟踪NAD+前体(NMN)水平以进行治疗。

追踪NAD+水平:从大脑到血液插图NMN

  在啮齿动物模型中,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)水平随着年龄的增长而降低。这种减少与年龄相关的疾病有关,导致细胞核和细胞的发电站——线粒体异常。早在2015年,明尼苏达大学的科学家们就首次发现人类的NAD+水平会随着年龄的增长而降低。发表在美国国家科学院院刊上的方法帮助科学家追踪年龄相关疾病治疗不同阶段的NAD+水平。

  NAD+可以作为体内的辅酶或辅助底物。作为一种辅酶,NAD+在能量产生的反应中起着关键作用。作为一种共底物,NAD+在激活参与细胞信号传导和DNA修复的酶方面发挥着重要作用。

  科学家们使用了磁共振波谱 (MRS),这是一种非侵入性技术,通过评估参与代谢的分子浓度来追踪代谢变化。

  他们将MRS应用于大脑后部枕叶的特定区域,以测量NAD+和NADH。科学家们发现用MRS测量的NAD+水平随年龄的明显差异。为了验证他们的观察结果,他们绘制了NAD+、NADH和总NAD浓度(NAD+和 NADH 的总和)与年龄的关系图。该图显示总NAD浓度和NAD+浓度随着年龄的增长而下降,而NADH增加。

  研究结果显示,NADH浓度与年龄呈正相关,而NAD+浓度和总NAD浓度与年龄呈负相关。

  这些发现的生理意义表明,随着年龄的增长,人类的NAD+水平会降低。科学家们指出,根据在啮齿动物大脑中进行的类似研究,NAD+浓度在预期的范围内。

  “我们预计,本文报道的人脑的NAD含量和氧化还原状态可以为未来的研究提供有价值的参考,旨在了解NAD和NAD+/NADH 氧化还原状态的作用及其在健康和患病人脑中的改变,”说科学家们在他们的研究中。

  科学家们可以应用这种方法来比较患病和健康的大脑NAD+浓度与年龄的关系。尽管这项研究观察了特定大脑区域的NAD+和NADH水平,但其他人可以将这种技术应用于整个大脑。研究人员还可以使用MRS通过监测细胞中的NAD+含量来评估疾病治疗和治疗干预的效果。

  “预计这种新型NAD测定在旨在研究细胞内NAD可用性、NAD+/NADH氧化还原状态及其与线粒体功能障碍、神经退行性变、衰老和长寿的关系的生物医学和/或临床研究领域中具有很高的价值, ”科学家在他们的研究中指出。

  其他科学家继续开发用于人体NAD+量化的新方法。2019年12月在NatureMetabolism上发表的一项更新的技术涉及使用生物传感器,一种半合成发光蛋白,当结合NAD+时颜色会从蓝色变为红色,以检测血液样本中的NAD+。当患者与医生会面时,这种方法可以在护理点快速定量血液中的NAD+。

  这项使用MRS发现大脑中NAD+水平随着人类年龄增长而降低的研究提供了证据,证实了啮齿动物的类似发现。随着科学家继续收集NAD+水平随年龄增长而降低的证据,通过衰老监测NAD+水平变得越来越重要。未来更新、更具成本效益的NAD+监测技术可以让科学家在更多人中追踪这些水平,以改进疾病治疗。