Published: 11:43 am PST Jun 3, 2020 | Updated: 11:51 am PST Nov 16, 2020
許多醣尿病患者的大腦經常發生變化，這些變化是阿滋海默症和失智症的標誌。 患有認知功能障礙的糖尿病患者——思維、記憶和推理等智力功能喪失嚴重到足以乾擾日常生活——通常會對大腦中的神經細胞、支持性腦細胞和血管造成損害，從而導致它們生活在認知迷霧中。
Chandrasekaran 及其同事最近在學術期刊《國際分子科學期刊》(International Journal of Molecular Sciences)上發表了一篇研究論文，表明NMN可促進神經元保護、存活和再生，從而保持糖尿病大鼠的認知功能。 NMN 保護大腦區域中參與形成稱為海馬迴的新記憶的神經元，海馬迴保留了記憶功能。 這些發現表明，NMN 可能為糖尿病患者的腦損傷和腦功能障礙提供有效的介入。
糖尿病降低了與衰老和長壽有關的關鍵分子煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 的水平。 這種重要的化合物對於許多催化反應的分子機器（即酶）和細胞的能量工廠--粒線體的功能至關重要。 可轉化為 NAD+ 的化合物（如 NMN 和煙酰胺核苷 (NR)）的有效介入可以補充細胞內的 NAD+ 水平，並在衰老、肥胖和糖尿病領域引起了廣泛關注。
NMN 的介入已被證明可以減輕動物肝臟、脂肪組織、肌肉、胰腺、腎臟、視網膜和中樞神經系統與衰老相關的惡化。 對 NMN 的介入已被證明可以有效增加身體各個部位（包括大腦）的 NAD+ 水平，這表明它可以穿過血腦屏障。 這引發了人們對提高 NAD+ 水平以預防或恢復糖尿病患者的腦退化和隨後的認知功能障礙的濃厚興趣。
馬里蘭大學的研究小組測試了 NMN 是否可以預防糖尿病大鼠的 NAD+ 缺乏、腦損傷和認知功能障礙。 與沒有糖尿病的動物相比，這些動物大腦中的 NAD+ 水平降低，當研究人員在它們的皮膚下施用 NMN 時，大腦中的 NAD+ 水平會增加。
同樣，研究人員觀察到糖尿病大鼠的一種與衰老和長壽有關的蛋白質水平降低，這種蛋白質稱為 SIRT1。 但對粒線體功能和神經元保存的調節至關重要的 SIRT1 水平在接受 NMN 介入後恢復到與非糖尿病大鼠相同的水平。
糖尿病大鼠與新記憶形成有關的腦區--海馬迴的粒線體在結構上和功能上都比較差。對粒線體功能的評估顯示，與非糖尿病小鼠相比，糖尿病小鼠的海馬迴神經元粒線體在能量上受到壓力，並且工作量增加。但給予NMN後，糖尿病小鼠海馬迴的能量壓力和粒線體的工作量都得到了緩解。
NMN介入可防止糖尿病大鼠粒線體呼吸受損。 粒線體功能評估表明，與糖尿病患者的海馬迴粒線體相比，在需求突然增加（ADP 刺激的呼吸）和最大工作量（FCCP 誘導的呼吸）的情況下可以產生的額外能量的量均減少。 非糖尿病大鼠。 NMN 的管理增加了備用儲備容量和最大工作量。
研究人員發現，與非糖尿病大鼠相比，糖尿病大鼠海馬迴 CA1 區域中與學習和記憶有關的神經元的體積和數量顯著下降。 NMN 可防止糖尿病引起的海馬迴神經元丟失，同時激活 SIRT1 通路並保持粒線體功能。
NMN 介入可防止糖尿病引起的 CA1 中海馬迴體積和神經元計數的減少。 左圖顯示了非糖尿病大鼠和糖尿病大鼠 CA1 海馬迴區域體積的比較顯示出顯著差異。 右圖顯示非糖尿病大鼠和糖尿病大鼠的 CA1 海馬神經元數 (#) 的比較顯示出顯著差異。
由於海馬迴的 CA1 區域涉及學習和記憶，特別是空間學習和記憶的能力，研究人員研究了糖尿病是否會破壞這些認知能力，以及 NMN 是否可以拯救它們。 空間記憶是指記憶和回憶導航空間所需位置的能力，可以使用 Y 迷宮進行測試。
Y 迷宮由三個排列成大寫 Y 形狀的臂組成，用於衡量囓齒動物探索新環境的意願，因為它們通常更喜歡研究迷宮的新臂，而不是返回先前訪問過的臂。 迷宮對於研究空間記憶的各個方面是理想和有效的，尤其是對它的損害。 與未受損的囓齒動物相比，空間記憶受損的囓齒動物不會進入並花太多時間探索新的臂，這表明它們無法區分或記住迷宮的不同臂。
使用 Y 迷宮評估空間記憶，研究人員發現，與非糖尿病大鼠相比，糖尿病大鼠進入並花費大約一半的時間探索迷宮的新臂。 然而，在糖尿病大鼠中觀察到的這種空間學習和記憶缺陷在 NMN 介入後被逆轉。
NMN 介入可防止糖尿病大鼠的記憶力受損。 使用 Y 迷宮，研究人員確定了四組大鼠之間的記憶差異。 迷宮評估快速獲得的短期空間記憶，並依賴於正常大鼠更喜歡新奇而不是熟悉的空間環境這一事實。
本研究的結果表明，NMN 可防止糖尿病引起的 NAD+ 水平下降，使 SIRT1 蛋白水平正常化，並改善由 NAD+ 介導的粒線體功能等下游活動，以保護神經元免受糖尿病引起的神經元退化。 這項研究表明，預防糖尿病引起的 NAD+ 耗竭的藥物和激活 SIRT1 的分子可能對糖尿病大腦的惡化有幫助。
“我們的研究結果表明，NMN 增加了大腦 NAD+水平，激活了 SIRT1 通路，保留了粒線體功能，防止了神經元丟失，並保留了糖尿病大鼠的認知能力，”該研究的研究人員說。 “該研究表明，預防糖尿病引起的 NAD+ 耗竭的藥物和激活 SIRT1 的分子可能為中樞神經系統的糖尿病神經退行性病變提供有效的介入。”
參考文獻
Chandrasekaran K, Choi J, Arvas MI, Salimian M, Singh S, Xu S, Gullapalli RP, Kristian T, Russell JW. Nicotinamide Mononucleotide Administration Prevents Experimental Diabetes-Induced Cognitive Impairment and Loss of Hippocampal Neurons. Int J Mol Sci. 2020 May 26;21(11):3756. DOI: 10.3390/ijms21113756. PMID: 32466541; PMCID: PMC7313029.
文章來源
https://www.nmn.com/news/neuroscientists-revive-memory-deficits-and-brain-cell-loss-in-diabetic-rats