补充NAD+可缓解衰老及与年龄相关疾病的症状

大部分对NAD+水平恢复的研究都关注其对sirtuins(沉默调节剂,一种长寿蛋白)的激活作用。不过,有科学研究表明,通过NAD +补充剂不仅可以激活sirtuin的活性,延缓衰老…

大部分对NAD+水平恢复的研究都关注其对sirtuins(沉默调节剂,一种长寿蛋白)的激活作用。不过,有科学研究表明,通过NAD +补充剂不仅可以激活sirtuin的活性,延缓衰老,还可以恢复ATP(释放能量的反应)水平以缓解线粒体DNA耗竭综合征以及许多其他与年龄相关疾病的症状。

ATP水平会随着年龄的增长而下降

ATP是人体需要的能量供给者,可以为每个细胞的生命活动(例如肌肉收缩或细胞生物合成)提供能量。

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在健康人群中显示,红细胞的ATP含量会随年龄增长而下降(Rabini 1997)。

与NAD+一样,如果人体内停止生产ATP,他们几乎会立即死亡。也与NAD +一样,ATP的水平也会随着年龄的增长而下降,这一过程会伴随着生理功能的降低以及死亡风险的增加。

如上图所示,健康的年轻人(16-40岁)中的ATP含量明显高于年龄较大的健康人(41-91岁)中的ATP水平。[5]

ATP水平如何影响衰老?

暴露于过氧化氢中的成纤维细胞(结缔组织中最常见的细胞)会凋亡。但是,细胞凋亡的方式取决于游离ATP的水平(Miyoshi,2006年)。

与60岁以上的细胞相比,游离ATP含量较高的年轻细胞(<60岁),其对过氧化氢引起的坏死的抵抗力明显升高。

用ATP合成抑制剂(如寡霉素)处理细胞时,细胞更容易凋亡,甚至将死亡方式从细胞凋亡(程序性细胞死亡)变为细胞坏死(失控死亡)。

ATP在细胞死亡中的作用

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细胞中的ATP水平决定了细胞死亡的方式(Tsujimoto,1997)

凋亡是细胞死亡的一种模式,在进化上是保守的,它涉及到染色质凝聚,核碎裂和凋亡小体形成。而有效去除不必要的细胞至关重要。

但是,坏死是一个快速的病理过程,涉及离子稳态的失调。这种情况会导致细胞膨胀和线粒体扩张,细胞膜的完整性被破坏,细胞质外渗,诱导坏死性炎症,进而引发严重的后果。

有研究证实,低ATP水平的细胞死亡方式会从凋亡转变为坏死,这一过程可能是与年龄相关的疾病发生发展的根源。

ATP与年龄相关的疾病的关系

多项研究表明线粒体功能障碍和ATP水平的高低密切有关(Nicolson,2014),如神经退行性疾病(老年痴呆症、帕金森氏病、亨廷顿氏病);心血管疾病(动脉粥样硬化);自身免疫性疾病(多发性硬化、系统性红斑狼疮、1型糖尿病);神经行为和精神疾病(自闭症谱系障碍、精神分裂症、双相情感障碍);胃肠道疾病;令人疲劳的疾病(慢性疲劳综合症、海湾战争疾病);肌肉骨骼疾病(纤维肌痛、骨骼肌萎缩);癌症;慢性感染。

ATP补充剂不能恢复ATP水平

服用ATP补充剂可以明显的改善细胞炎性坏死,但值得注意的是口服ATP补充剂已被证明是无效的。

口服的ATP补充剂无法被生物利用

在一项随机,安慰剂(指没有药物治疗作用的片、丸、针剂)对照的研究中,受试者服用5,000 mg ATP或安慰剂的单剂量。为确保ATP在酸性胃环境中不会被降解,该补充剂与两种pH敏感的肠溶小丸(在远端或近端肠中释放)一起给药,或通过十二指肠管给药。给药后,通过监测血液中的ATP和代谢物水平。

发现这些ATP补充方法均未引起血液中ATP或腺苷(用于合成ATP的重要中间体)浓度的增加。黄嘌呤氧化酶是一种主要在肝脏和血管内皮细胞中表达的酶,可将游离的ATP降解为尿酸。

补充NAD +可恢复ATP水平

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已有研究发现NAD +可恢复细胞中ATP的正常水平。

这在线粒体DNA耗竭综合征(其特征是线粒体DNA和ATP产生的减少)的研究中特别有趣。在这些罕见疾病中,肝衰竭通常会导致婴儿死亡。

在人类研究中发现,静脉注射NAD +可以引起ADPR(一种ATP前体)的表达水平提高400%。

最近的一项研究筛查了约2,400种药物,来确认哪种药物可以恢复ATP水平。[2]最后,实验成功地鉴定出15种能够影响代谢过程,显着提高ATP水平的药物。

在这15种有效药物中,NAD +对ATP的影响最大。

研究人员证明了NAD +能够激活转录相关的级联反应(酶促反应以及放大效应),导致线粒体内与ATP产生相关的蛋白表达增加。

随后,研究人员在DGUOK缺乏的大鼠(大鼠的肝脏中ATP产生受损)中进一步证实了这一发现。

给予烟酰胺核糖(NMN,NAD前体)可显着提高ATP水平。这一发现为预防和治疗受影响的患者提供了希望。

补充血液中的NAD +可以提高细胞内ATP水平

补充NAD +可显着增加细胞中的ATP水平(Zhang,2018)

NAD +在许多重要的生物学过程中起作用,包括DNA修复的能量代谢,线粒体活性和细胞凋亡。

NAD+如何提高ATP水平?

最近的一项研究表明,在BV2小胶质细胞中,其降解产物腺苷可产生NAD +效应,[7]如下所示:

  1. 在细胞外,NAD +可以降解为腺苷
  2. 在生理条件下,腺苷可以通过核苷转运蛋白进入BV2小胶质细胞
  3. 细胞中的腺苷被腺苷激酶转化为AMP(合成ATP的原材料),进而增加了细胞内ATP的产生

结论

线粒体功能异常可以导致多种疾病的发生与发展,线粒体的稳态对于躯体健康和长寿至关重要。

补充NAD +可恢复ATP水平,以此缓解线粒体DNA耗竭综合征以及许多其他与年龄相关的疾病的症状,并且补充NAD +可有效增加细胞中ATP浓度。

文章来源:

Eryk Grzeszkowiak.  How NAD+ boosts ATP and what it means for health and ageing. https://alivebynature.com/how-nad-boosts-atp-and-what-it-means-for-health-and-ageing/.  Accessed January 15, 2020.

参考文献:

  1. Ilja CW Arts, Erik JCM Coolen, Martijn JL Bours, Nathalie Huyghebaert, Martien A Cohen Stuart, Aalt Bast, Peiter C Dagnelie. Adenosine 5’-triphosphate (ATP) supplements are not orally bioavailable: a randomized, placebo-controlled cross-over trial in healthy humans.  J Int Soc Sports Nutr, 2012; DOI: 10.1186/1550-2783-9-16.
  2. Eryk Grzeszkowiak.  How NAD+ boosts ATP and what it means for health and ageing.https://alivebynature.com/how-nad-boosts-atp-and-what-it-means-for-health-and-ageing/.  Accessed January 15, 2020.
  3. Ran Jing, James L Corbett, Jun Cai, Gyda C Beeson, Craig C Beeson, Sherine S Chan, David P Dimmock, Lynn Lazcares, Aron M Geurts, John J Lemasters, Stephen A Duncan.  A Screen Using iPSC-Derived Hepatocytes Reveals NAD+ as a Potential Treatment for mtDNA Depletion Syndrome.  Cell Rep, 2018; DOI: 10.1016/j.celrep.2018.10.036.
  4. Noriyuki Miyoshi, Hammou Oubrahim, P Boon Chock, Earl R Stadtman.  Age-dependent cell death and the role of ATP in hydrogen peroxide-induced apoptosis and necrosis.  Proc Natl Acad Sci U S A, 2006; DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0510346103.
  5. GL Nicolson.  Mitochondrial dysfunction and chronic disease: treatment with natural supplements.  Altern Ther Health Med, 2014.
  6. RA Rabini, E Petruzzi, R Staffolani, M Tesei, P Fumelli, M Pazzagli, L Mazzanti.  Diabetes mellitus and subjects’ ageing: a study on the ATP content and ATP-related enzyme activities in human erythrocytes.  Eur J Clin Invest, 1997; 27(4): 327-332.
  7. Yoshihide Tsujimoto.  Apoptosis and necrosis: Intracellular ATP level as a determinant for cell death modes.  Cell Death Differ, 1997; 4(6): 429-434.
  8. Jie Zhang, Caixia Wang, Haibo Shi, Danhong Wu, Weihai Ying.  Extracellular Degradation into Adenosine and the Activities of Adenosine Kinase and AMPK Mediate Extracellular NAD+-Produced Increases in the Adenylate Pool of BV2 Microglia Under Basal Conditions.  Front Cell Neurosci, 2018; DOI: https://doi.org/10.3389/fncel.2018.00343.

作者: 我爱NMN

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