解析：首次：美国西北大学发现，NAD+消耗酶或是硬皮病的 ...

xubin · 发表于 2022-6-7 18:04:48

“无论人们是否意识到，几乎所有人都在学习克利”，这句话出自20世纪艺术批判巨匠克莱门特·格林伯格（Clement Greenburg）之口，而句中的主人公“克利”（Paul Klee）是上世纪著名的瑞士艺术家（图1），其以“抽象主义”、“表现主义”的风格为世人留下了诸多巨作。然而，鲜为人知的是，克利在晚年时却患上了一种十分影响创作的罕见病——“硬皮病”。NMNhttps://www.nmn.cn瑞维拓NMN_NAD+前体补充剂通过观察NMN行业中国市场发展,对NMN功效与作用进行深入研究,自瑞维拓上市国内市场以来,不断革新NMN配方及NMN提取技术,凭借诺奖提名的生物酶定向技术成为NMN行业奠基者,为NMN行业发展树立新方向！

图1: 瑞士籍现代艺术家保罗·克利（Paul Klee）及其代表作《Red Balloon》
这种疾病又被称为系统性硬化症，其可怕之处在于可同时引发皮肤、肺和其他内脏器官的纤维化（图2），是一种高死亡率的多系统疾病，且目前无任何特效疗法。

图2: 硬皮病的常见病灶，包括皮肤、肺脏等多器官的纤维化
硬皮病的具体原因暂不十分明确。但研究表明[1]，一种受烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）调节的“长寿蛋白”Sirtuins在该类患者中发生异常。与Sirtuins一样，CD38（一种可调节免疫的蛋白）也是受NAD+调节，并也同时调节NAD+水平的蛋白（即互相调节），但对于CD38是否如同Sirtuins一样也在硬皮病中发生异常，尚未可知。

来自美国芝加哥西北大学费恩柏格医学院（Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago）的John Varga教授（图3）所带领的团队，为这一问题找到了答案。

图3: John Varga教授，就职于美国芝加哥西北大学费恩柏格医学院，硬皮病项目主要研究者
该研究表明：1. 硬皮病患者的CD38水平发生显著上调，并且与纤维化程度密切相关；2. 抑制CD38活性或补充NAD+前体可显著提升NAD+水平，从而改善小鼠皮肤和肺的纤维化。[2]

目前，这些研究成果已被发表于《Cell》子刊《交叉科学》(iScience)上（图4）。

图4:《iScience》：靶向依赖于NAD+的CD38代谢可减轻多器官纤维化
CD38水平在硬皮病患者中显著升高
CD38是生命必需物质NAD＋的关键“消费者”之一。为了确定CD38在硬皮病患者中是否有异常变化，Varga教授等人对患者的皮肤进行了活检，查询了NAD+相关蛋白的表达情况。

结果显示，与正常人相比，几种与NAD+消耗或合成的相关蛋白在硬皮病患者皮肤活检中显示出不同的表达，但仅有CD38、烟酰胺N-甲基转移酶（Nicotinamide N-methyltransferase，NNMT）和IDO1的变化较大（图5A）。尤其以CD38最为显著，并且这种变化与皮肤的纤维化程度以及临床疾病严重程度密切相关（图5B-C）。

图5: 在硬皮病患者的皮肤活检中，CD38表达显著升高。
图A为基因转录图谱；图B为CD38在全类型硬皮病、弥漫性硬皮病、局限性硬皮病患者的皮肤活检组织中CD38水平；图C为CD38与皮肤纤维化评分的关系图。
进一步分析不同皮层中CD38的变化发现，其在真皮的乳头层（紧邻表皮的薄层）和网状层（乳头层下层）均明显增加，与上述结果一致（图6）。

图6: 硬皮病患者的真皮层中过表达CD38的细胞数显著增多。
图A为使用CD38抗体进行皮肤活检的免疫组化（图像），绿色箭头表示CD38细胞；图B为真皮中CD38免疫阳性间质细胞的数量变化；图C为纤维化组织中CD38表达的变化。
抑制CD38活性可显著改善纤维化
鉴于在硬皮病患者中观察到皮肤纤维化和CD38表达增加相关，Varga教授等人试图通过确定定向抑制CD38是否会减轻纤维化，来研究CD38的潜在致病作用。

研究中将12月龄鼠分成正常对照组和CD38敲除组（CD38基本不表达），对照组小鼠连续14天给予空白溶液或博来霉素（10 mg/kg，是一种广泛用于形成系统性硬化症和纤维化模型的分子），CD38敲除组鼠也给予同样操作，在第21天处死小鼠，并采集受损的皮肤和肺，进行纤维化评分（图7）。

图7: 动物实验操作示意图
结果显示，对于正常鼠来说，博来霉素可显著诱导皮肤纤维化，而对于敲除CD38的小鼠来说，博来霉素的作用被显著减弱（图8A）。同样，该现象在肺脏上也得到了印证，即敲除CD38可显著改善博来霉素诱导的纤维化（图8B）。

图8: 抑制CD38活性可显著改善皮肤和肺脏的纤维化程度。
图A为皮肤组织的三色染色结果图及定量分析柱形图；图B为肺脏的放射学、组织学结果图及定量肺纤维化指数柱形图。
维持NAD+水平可改善衰老小鼠皮肤和肺的纤维化
除了上述试验发现抑制CD38活性可显著改善纤维化外，Varga教授等人还发现，CD38的缺失也显著影响了NAD+水平（如图9），这也印证了CD38的确是NAD+的消费酶。

图9: CD38敲除鼠的皮肤、肺和肝脏中NAD水平显著升高。
图A为通过流式细胞术验证CD38被敲除；图B为在CD38敲除鼠中检测皮肤、肺和肝脏中NAD+水平变化。
鉴于CD38与NAD＋的“连带”关系，Varga教授等人试图探索除了抑制CD38活性外，补充NAD+是否也能发挥与抑制CD38一样的抗纤维化作用。

为此，研究将分别采用NAD+的前体物质（烟酰胺核糖，Nicotinamide riboside，NR，3g/kg）和CD38的抑制剂（78c，30 mg/kg），来观察二者对博来霉素诱导的纤维化有何种作用。

结果显示，在博来霉素诱导的老龄鼠（18月龄）中，增加NAD+可显著改善皮肤和肺脏的纤维化，包括减少真皮厚度、皮肤胶原含量和纤维化评分等（图10）。这说明，无论是CD38抑制剂还是NAD+前体，都是可以有效减少器官纤维化的方式之一。

图10: 维持NAD+水平可改善小鼠皮肤和肺的纤维化。
图A为对皮肤组织和肺脏进行三色染色图；图B为肺纤维化评分柱形图。图C为小鼠联合服用NAD+前体和CD38抑制剂后的肺纤维化成像。
综上，Varga教授等人的研究发现，硬皮病的发生是与NAD+消耗酶（CD38）的表达升高有关，其决定了器官纤维化的严重程度；而当补充CD38抑制剂或是NAD+前体后，均可显著改善纤维化程度。然而在补充NAD+前体方向上，相比研究中提到的NR，NMN作为NAD+的直接前体，跳过了NR被代谢消化成为NMN过程（如图11），可以更有效的被人体吸收和利用，因此也成了近几年抑衰领域的“领头羊”。

图11: NMN和NR参与的NAD+的“补救合成途径”
正如Varga教授说：“该研究为纤维化和硬皮病的治疗方法打开了全新的大门”。使用精准医学，直接阻断CD38升高，或是利用一些NAD+前体（如β-烟酰胺单核苷酸，NMN）来直接提升NAD+水平，这许都是阻断硬皮病发生发展的全新策略。未来，该研究团队还将重点进行早期的人体临床试验，用以评估这种创新疗法在患者身上的安全性、耐受性和有效性。