凯斯西储大学科学家发现补充NMN可预防心力衰竭

  美国凯斯西储大学科学家发现NMN可以减少氧化应激反应,提升线粒体功能,防止心力衰竭。

  对于忙碌了一天的人们来说,最幸福的莫过于躺在床上,挑一个自己最喜欢的睡姿,沉沉的睡去。而心力衰竭的病人却无法随心所欲的挑选睡姿,因为其心脏供血功能远不如健康的心脏,所以为了减少对心脏的压力,需尽量采取右侧卧睡,严重者甚至必须半卧位或者是坐位睡,以防夜间呼吸困难被憋醒,极端情况甚至会危及生命。

  心力衰竭(heart failure)简称心衰,是指由于心脏的收缩或舒张功能发生障碍,不能将静脉回心血充分排出心脏,导致静脉系统血液淤积,动脉系统血液灌注不足的现象,多种因素均可诱发心衰,在临床上尚无有效的治疗手段。

凯斯西储大学科学家发现补充NMN可预防心力衰竭插图NMN

图1: 美国凯斯西储大学

  2017年9月,来自美国凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的研究人员在《分子与细胞心脏病学杂志》(Journal of Molecular and Cellular Cardiology)上发表了一项研究发现1,补充NMN可以促进细胞的动力源——线粒体的功能,并防止心力衰竭。

凯斯西储大学科学家发现补充NMN可预防心力衰竭插图1NMN

  图2: 美国凯斯西储大学研究人员在《分子与细胞心脏病学杂志》上发表的一项研究发现,补充NMN可以促进细胞的动力源——线粒体的功能,并防止心力衰竭。

  NMN可以提高心衰小鼠的心肌收缩能力

  KLF4蛋白 (Krüppel-like factor 4)是调节心脏线粒体稳态的关键因子,KLF4缺陷的小鼠对压力超负荷诱导的心衰敏感,更容易罹患心衰,因此研究人员使用KLF4缺陷小鼠为研究心衰的实验对象,将其作为心衰小鼠模型进行后续的研究。

  研究人员首先探究了NMN是否可以改善心衰小鼠的心脏收缩能力。研究人员通过手术夹紧小鼠的动脉,造成超压力负荷,KLF4缺陷的小鼠对压力更敏感,发生心衰。与此同时,在手术前后注射补充NMN(500 mg/kg),观察“心衰+NMN组”小鼠心肌收缩体积占心脏总体积的百分比,并以此来评价心肌收缩能力。结果发现,与正常小鼠相比,心衰小鼠心肌收缩百分比显著降低,“心衰+NMN组”小鼠心肌收缩百分比显著提升。 以上结果证实,注射补充NMN的确可以提高心衰小鼠的心脏收缩能力。

凯斯西储大学科学家发现补充NMN可预防心力衰竭插图2NMN

图3:NMN可以提高心力衰竭小鼠的心肌收缩能力

  (A)图示意小鼠心肌收缩情况;(B)对A图进行统计分析,图中纵坐标代表小鼠心肌收缩体积所占心脏整体积的百分比;与正常小鼠相比,心衰小鼠心肌收缩百分比显著降低,补充NMN可以有效提升心肌收缩百分比。用 T 检验进行假设检验,* p<0.05 被认为具有显著统计学意义。

  NMN可以提高线粒体功能从而改善心肌收缩能力

  研究人员进一步深挖NMN可以改善心肌收缩能力的原因。成年哺乳动物的心脏收缩过程需要消耗大量的ATP,但心脏细胞ATP储备非常有限,来自线粒体的强大而不间断的ATP供应对于维持心脏功能至关重要,如果不能做到这一点,就会导致心脏衰竭。呼吸作用是线粒体产生ATP的重要过程,因此研究人员进一步检测了小鼠线粒体呼吸作用的强度,结果发现,与正常细胞相比,心衰细胞线粒体呼吸作用显著降低,补充NMN后,线粒体呼吸作用显著增强,甚至高于正常细胞。证明NMN可以提高线粒体,进而改善心肌收缩能力。

凯斯西储大学科学家发现补充NMN可预防心力衰竭插图3NMN

图4:补充NMN可以提高线粒体功能

  图中横坐标为不同的检测时间,期间加入了相应的药物阻断或重启线粒体呼吸作用,检测线粒体的呼吸作用强度,图中纵坐标为耗氧量,是衡量线粒体呼吸作用强度的一个重要指标;与正常细胞(蓝色线)相比,心衰细胞(红色线)线粒体呼吸作用显著降低,补充NMN后(紫色线),线粒体呼吸作用显著增强,甚至高于正常细胞。用 T 检验进行假设检验, p<0.05 被认为具有显著统计学意义。

  NMN通过减少氧化应激来改善线粒体功能

  到了这一步研究人员并没有中止探索,他们进一步探究,线粒体功能得到改善的原因。 结果发现,NMN可以显著改善线粒体的氧化应激状态。氧化应激是体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态,氧化应激反应增加,会影响线粒体功能。与正常小鼠相比,心衰小鼠线粒体氧化应激水平增加了约一倍,而NMN处理的心衰小鼠的氧化应激水平显著降低,几乎与正常小鼠无差异。证明NMN可以通过减少线粒体氧化应激水平来改善线粒体功能,最终提高心肌收缩能力,实现治疗心衰的效果。

凯斯西储大学科学家发现补充NMN可预防心力衰竭插图4NMN

图5:补充NMN可以减少线粒体氧化应激反应

  图中纵坐标代表线粒体氧化应激反应水平,与正常小鼠相比,心衰小鼠线粒体氧化应激反应水平显著增加,补充NMN可以有效降低心衰小鼠的氧化应激反应,几乎与正常小鼠无异。用 T 检验进行假设检验,* p<0.05 被认为具有显著统计学意义。

  NMN在预防及治疗心衰方面大有前景

  综上,该研究发现 NMN 可以通过降低心肌细胞线粒体氧化应激水平,提升线粒体功能,改善心衰小鼠的心肌收缩能力,从而治疗心衰。研究人员认为,补充 NMN 可能是一种潜在的有效策略,可以预防和治疗心衰,建造一个“孔武有力”的心脏,改善心衰病人的生活质量。

  参考文献

  Zhang, R. et al. Short-term administration of Nicotinamide Mononucleotide preserves cardiac mitochondrial homeostasis and prevents heart failure. Journal of molecular and cellular cardiology 112, 64–73; 10.1016/j.yjmcc.2017.09.001 (2017).

  文章来源:https://www.nmn.cn/news/me19n