By swriter    Published: 3:42 p.m. PST Dec 26, 2013 | Updated: 11:36 am PST Sep 22, 2020

我們的細胞就像複雜的機器，依賴於不同組件的合作和交流，尤其是在中央指揮中心和發電廠——細胞核和粒線體之間。 哈佛大學的科學家們發現，老鼠體內兩種細胞器之間的通訊中斷會導致加速衰老。 不過，它可以通過身體產生的一種天然化合物——煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 來逆轉。

該研究的資深學者、哈佛大學醫學院的終生教授大衛‧辛克萊爾 (Prof. David Sinclair)說：“我們發現衰老的過程就像一對已婚夫婦——他們年輕的時候交流得很好，但隨著時間的推移，在近距離生活多年，交流就會中斷。” 學校發表公告。 “就像一對夫婦一樣，恢復溝通解決了問題。”

粒線體是複雜細胞中的微小結構，可產生三磷酸腺苷 (ATP)，這是新陳代謝的生物燃料。 大約 20 億年前，粒線體的細菌祖先將自身整合到宿主細胞中並專門從事能量生產。 今天，粒線體仍然攜帶少量自身的 DNA，並在促進細胞代謝方面發揮著至關重要的作用。 科學家們已經認識到粒線體功能障礙是衰老的標誌之一，衰老會導致癌症、糖尿病和阿茨海默症等與年齡相關的疾病。

研究人員已經知道，衰老與粒線體功能的逐漸下降有關。然而，令研究小組驚訝的是，雖然來自細胞核的粒線體蛋白水平在老年小鼠中保持正常，但粒線體 DNA 編碼的蛋白水平顯著降低。

進一步的調查表明，根本原因之一可能是 NAD+ 分子水平的下降。這個基本分子充當穿梭巴士，在細胞核和粒線體之間傳遞信息，協調通信。但隨著年齡的增長，NAD+ 水平下降的原因科學家們仍然不明白。

Sinclair 的團隊所知道的是，NAD+ 對於支持 SIRT1 的功能至關重要，SIRT1 是一種蛋白質，可保護細胞核和粒線體基因組之間免受干擾分子 HIF-1 的影響。如果沒有依賴 NAD+ 的 SIRT1 來監視 HIF-1，它就會自由漫遊，擾亂對話。研究人員發現，這種破壞會減少細胞中的能量產生並加速衰老過程。這不僅是首次描述衰老過程中的細胞核-粒線體通訊，而且該研究還表明這種現像是“可逆的”。

(Gomes et al., 2013) 用載體 (PBS) 或 NMN 治療的 6 個月和 22 個月大的小鼠的 NAD+ 水平（圖 E）。 同一隊列中線粒體編碼基因的表達（圖 F）。 同一隊列的 ATP 含量（圖 G）

他們發現通過向 2 歲小鼠注射 NAD+ 補充劑，他們可以修復跨基因組通訊網絡並恢復粒線體功能。 一周的治療足以使肌肉健康的生化指標達到與 6 個月大的小鼠相似的水平。 這就像在特定領域將一個 60 歲的人轉變為一個 20 歲的人。

注射煙酰胺單核苷酸 (NMN)，增加了年輕和年老小鼠的 NAD+ 含量。 在接受介入的老年小鼠中，NAD+ 水平大約是未介入小鼠的兩倍。 研究人員還觀察到用 NMN 介入的動物具有更高的 ATP 水平，表明粒線體活動增加，細胞產生更多能量。

“這裡顯然還有很多工作要做，但如果這些結果成立，那麼如果及早發現衰老的許多方面可能是可逆的，”Sinclair說。 該團隊建議，開發阻止 HIF-1 干預細胞通訊或增加 NAD+ 水平的小化合物可能是未來治療衰老的有效方法。

參考文獻:

Gomes AP, Price NL, Ling AJ, et al. Declining NAD(+) induces a pseudohypoxic state disrupting nuclear-mitochondrial communication during aging. Cell. 2013;155(7):1624-1638. doi:10.1016/j.cell.2013.11.037

文章來源:

https://www.nmn.com/news/aging-might-be-reversible-fixing-the-miscommunications-in-cells