热点：美国密苏里大学研究表明NMN为改善“渐冻症”带来 ...

liukai · 发表于 2022-6-10 09:48:08

2019年至今，一场突发的新冠疫情席卷全球，而一位“渐冻人院长”直面挑战，下令接收了第一例新冠患者，带领武汉金银潭医院及国内多地医院开启了“打怪”之路。这位院长就是“人民英雄”张定宇，一位从风风火火到“步履蹒跚”的渐冻症患者。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. 身患渐冻症的武汉市金银潭医院院长张定宇（左）在2019年武汉疫情中坚守一线，抗击疫情。
渐冻症，又称肌肉萎缩性侧索硬化症，是一种罕见的运动神经元病，主要症状为严重的进行性肌肉萎缩、虚弱，而病程后期的呼吸衰竭是致死的主要原因。英国剑桥大学著名物理学家史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）和美国优秀棒球运动员卢?格里格（Lou Gehrig）均因此与世长辞。

图2. 因渐冻症离世的棒球运动员卢?格里格（左）和著名物理学教授史蒂芬·霍金（右）
随着医学的进步，发现渐冻症的发病机制可能与代谢紊乱，蛋白质、线粒体和神经元功能障碍相关。这其中生命必需分子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）因参与上述机制而被认为在该病的发展过程中可能起关键作用，因此针对NAD+与渐冻症的研究也逐步开展。

近日，美国密苏里大学（University of Missouri）的研究团队发现[1]，破坏小鼠神经元中烟酰胺磷酸核糖转移酶（Nicotinamide phosphoribosyltransferase，NAMPT）参与的NAD+的补救合成途径，可诱发神经肌肉接头的结构、功能改变，导致骨骼肌收缩异常，以及骨骼肌错位等缺陷，而β-烟酰胺单核苷酸（Nicotinamide mononucleotide，NMN）可部分恢复这些缺陷，从而恢复神经元对肌肉收缩的刺激作用。目前该研究已发表在《科学报告》（Scientific Reports）上。

图3. 《科学报告》刊登了一篇关于投射神经元中NAMPT缺失对小鼠神经肌肉接头（NMJ）功能和结构影响的文章
NAD+的补救合成可影响神经-肌肉的传递过程
NAD+在能量代谢和生物能量稳态中发挥重要作用。但其随年龄增长而下降，而补充NAD+直接前体NMN可有效预防或逆转许多与年龄或疾病相关的衰退。研究表明[2]，哺乳动物细胞中大多数NAD+是通过补救合成途径得来的，但一种被称之为“NAMPT”的蛋白是该途径中将烟酰胺（Nicotinamide，NAM）转化为NMN的限速步骤（如图4）。

图4. NAD+补救合成途径
研究表明[3-6]，NAMPT的缺失即可影响外周神经病变，又可影响骨骼肌功能，而补充NAD+前体后可减轻这种影响，并证实在中风、帕金森病和肌萎缩侧索硬化症啮齿动物模型中具有神经保护作用。

然而NAD+补救合成如何单独影响神经元和骨骼肌虽已经得到了很好的研究，但如何影响神经肌肉接头（即神经和肌肉相互作用的地方，如图5），还不完全清楚。对此，Lundt等人开展了相关研究。

图5. 神经肌肉接头——运动神经元轴突末梢在骨骼肌肌纤维上的接触点
NMN可抵抗NAMPT缺失对神经肌肉接头功能的损害
为了理解NAMPT缺失引起的现象，Lundt等人敲除了小鼠神经肌肉接头细胞中NAMPT基因，破坏了NAD+的生物合成，再利用FM1-43成像技术，研究神经肌肉接头中对信号传递至关重要的突触囊泡功能的变化，包括囊泡的形成（胞吞）和释放（胞吐）。

结果显示，与具有完整NAMPT的小鼠相比，NAMPT缺失小鼠神经肌肉接头处的囊泡功能显著受损。但补充 NMN（400 mg/kg）后，这些小鼠可以恢复囊泡的胞吞作用（图6）。

图6. NAMPT的缺失会损害神经肌肉接头功能，但NMN可抵抗该损伤作用。
A为FM1-43纤维荧光技术；B为FM1-43吸收速率图，C为FM1-43吸收量图，图中荧光越强、FM1-43速率越快、吸收量越高，代表神经肌肉接头的胞吞越活跃。FM1-43是一种具有双极性的荧光染料, 近年来在神经科学领域，将其用于标记功能性前突触终末，包括对胞吞胞吐性膜包颗粒的活体标记。
与胞吞结果一致，神经元中NAMPT的缺失显著降低了神经肌肉接头中囊泡胞吐的速度和数量，而NMN在很大程度上可以预防这些损伤（图7）。

图7. NAMPT的缺失会损害神经肌肉接头囊泡的胞吐作用，但NMN可抵抗该损伤。
A为FM1-43纤维荧光技术；B为FM1-43释放速率图，C为FM1-43释放量图，图中荧光越弱、FM1-43释放速率越快、释放量越高，代表神经肌肉接头的胞吐越活跃。
NMN可恢复NAMPT缺失引起的神经肌肉接头结构改变
神经元中NAMPT缺失不仅会影响神经元，还会引起骨骼肌的变化，最明显的是大量的肌肉萎缩。对此，Lundt等人通过荧光技术继续研究了NAMPT缺失后神经肌肉接头结构是否发生变化。

结果显示，与具有完整NAMPT的小鼠相比，NAMPT缺失小鼠神经肌肉接头显著变短，直径也减小；然而，当补充NMN后，这些小鼠神经肌肉接头结构的变化得到了恢复（图8）。

图8. NAMPT的缺失会改变神经肌肉接头结构，但NMN可恢复该变化。
A-D为神经肌肉接头的结构荧光图；E-L为神经肌肉接头结构各指标变化的定量分析图。
NMN可部分恢复NAMPT缺失改变的骨骼肌收缩反应
上述结果证实，NAMPT的缺失，会影响神经元信号的释放和神经肌肉接头的结构和功能。Lundt等人继续对信号传递的下游，即骨骼肌的收缩反应进行了探究。研究中分离半腱肌，并在涂了一层硅脂的培养皿中固定该肌腱的一端，而另一端连接力传感器，以不同频率的力刺激肌肉，记录其收缩反应。

结果显示，具有NAMPT缺失的小鼠，其肌肉反应发生显著变化，而补充NMN后， NAMPT缺失的小鼠可部分恢复与具有完整NAMPT小鼠相似的肌肉反应（图9）。

图9. NAMPT缺失会改变骨骼肌收缩反应，但NMN可部分恢复该变化。
NMN可恢复NAMPT缺失导致的骨骼肌肌节错位
基于骨骼肌收缩反应的结果，Lundt等人进一步研究了NAMPT的缺失是否也会导致骨骼肌结构和功能的改变，其中骨骼肌结构变化通过观察更小的组织（肌节）来评估。

结果显示，完整NAMPT小鼠的骨骼肌具有排列良好的肌节，而NMAPT缺失小鼠出现明显的肌节错位，但这种错位可通过NMN修复（图10）。

图10. NAMPT缺失导致骨骼肌肌节错位，但NMN可恢复该错位。其中*表示错位处。
综上，神经元中NAMPT的缺失可引发囊泡功能损伤、神经肌肉接头的结构和功能改变、影响骨骼肌收缩，以及骨骼肌错位等不利影响，而补充NMN后，可显著减小甚至逆转这些不利影响。由于NAMPT 缺失小鼠的症状类似于“渐冻症”模型，加之已有研究表明[7]，渐冻症患者大脑中的 NAMPT水平降低。因此，Lundt等人提出，NAMPT参与的NAD+补救合成途径与“渐冻症”的发病机制可能具有相关性，而NAD+的直接前体NMN或许是改善渐冻症等肌肤骨骼疾病的潜在方式。

前有“冰桶挑战”唤起了人们对渐冻症的关注，后有科学家“摸着石头过河”探索治疗手段，“渐冻人”在抗病之路上将看到更多希望。