Published: 2:40 p.m. PST Jul 21, 2020 | Updated: 5:30 p.m. PST Oct 5, 2020
在腦損傷和神經退行性疾病的進展過程中，細胞的主要能量製造工廠-粒線體會釋放稱為自由基的反應性分子，從而導致進一步的細胞損傷。 最近，馬里蘭大學的科學家在學術期刊《腦科學》(Brain Sciences )上發表了一篇綜述論文，他們詳細闡述了一種可能的分子機制，即粒線體抵消腦損傷後自由基的積累，並確定了一種潛在的治療方法。
在他們的論文中，他們假設，一種叫做煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 的基本分子在腦損傷後的分解代謝降低了粒線體修復細胞中自由基積累、反應性分子積累造成的損傷的能力。 研究人員建議，用一種叫做煙酰胺單核苷酸 (NMN) 的分子提高 NAD+ 水平可能會減少腦損傷造成的細胞損傷。
NAD+ 對細胞中的能量產生至關重要，並且在代謝反應中起關鍵作用。 NAD+ 還通過維持細胞健康和糾正對我們基因組的 DNA 分子編碼的損傷來激活在衰老和疾病中起預防作用的酶。 然而，研究表明，動物和人類的 NAD+ 水平會隨著年齡的增長而下降，並且在受損腦組織的粒線體中也會降低。
活性氧（含氧的不穩定分子）的產生與細胞解毒過程的效率之間的平衡決定了有害活性氧的水平。 活性氧的產生和稱為自由基解毒的細胞過程（酶保護細胞免受自由基損傷）取決於 NAD+ 水平的高低。 粒線體中 NAD+ 水平的降低會增加活性氧物質（如超氧化物）的產生並抑制自由基解毒，例如超氧化物解毒。
NAD+ 水平的降低通過降低某些酶的有效性來抑制自由基解毒。 一種依賴 NAD+ 發揮功能的酶稱為 sirtuin 3 (SIRT3)，它通過稱為脫乙酰化的過程去除抑制蛋白質功能的分子標籤。 當足夠的 NAD+ 水平促進 SIRT3 的功能時，它會去乙酰化並因此激活一種稱為粒線體超氧化物歧化酶 (MnSOD) 的酶，這是一種必需的粒線體抗氧化酶，可以解毒活性氧。
(Klimova et al., 2020 | Brain Sciences) 腦損傷後 NAD+ 水平降低會抑制 NAD+ 依賴性酶 SIRT3 的活性。 MnSOD 乙酰化在沒有 SIRT3 的情況下積累以消除乙酰化（即去乙酰化）。 由於 MnSOD 活性受到抑制，活性氧超氧化物 (O2–) 會積聚，從而導致粒線體病變。
當 NAD+ 水平在腦損傷等情況下降低時，在活性氧解毒中具有重要功能作用的酶（如 MnSOD）會受到抑制，從而導致自由基和活性氧的積累。 “我們公佈的數據表明，急性腦損傷後，腦組織 ROS 水平的延遲增加是由於抑制了粒線體 NAD+ 分解代謝引發的粒線體抗氧化機制，以及隨之而來的酶的過度乙酰化，這些酶的活性對於超氧化物解毒至關重要。” 論文中的研究人員如此主張。
研究人員使用NMN來提高 NAD+ 水平，以抵消細胞 NAD+ 水平隨年齡增長而降低的與年齡相關的下降。 這篇綜述論文的作者認為，補充 NMN 可能構成一種介入方法，通過防止粒線體中 NAD+ 水平的消耗來減輕腦損傷導致的 NAD+ 水平降低的影響。 由於粒線體中活性氧濃度的增加會對細胞造成損害，因此使用 NMN 可以改善因受傷而流向大腦的血流量減少後的臨床結果。
參考文獻
Klimova N, Fearnow A, Kristian T. Role of NAD+-Modulated Mitochondrial Free Radical Generation in Mechanisms of Acute Brain Injury. Brain Sci. 2020 Jul 14;10(7):449. doi: 10.3390/brainsci10070449. PMID: 32674501; PMCID: PMC7408119.
文章來源
https://www.nmn.com/news/a-therapeutic-approach-to-falling-nad-levels-after-brain-injury