長壽文章

增強 nad+ 對抗骨骼分解並促進新骨細胞的形成

增強 nad+ 對抗骨骼分解並促進新骨細胞的形成

骨骼的分解和退化是老年人(尤其是女性)發病率和死亡率增加的主要原因。 隨著年齡的增長,骨骼變得越來越脆弱,骨骼系統無法完全支撐身體,導致骨折、跌倒和虛弱,從而降低獨立性和生活品質。 雖然骨質流失在老年人中廣泛存在,但骨骼老化的潛在細胞和分子機制尚不完全清楚。

一些研究人員指出,與年齡相關的 nad+(煙醯胺腺嘌呤二核苷酸)缺失可能是罪魁禍首之一。 作為一種必需的輔酶(它使其他酶正常發揮作用),nad+ 是細胞功能、能量產生和老化過程調節所必需的。 在最近的一項研究中,阿肯色大學的研究人員 提供的證據表明,NAD+ 的缺失與年齡相關的骨質流失有關,並且用其前體之一煙酰胺核苷(NR) 補充NAD+,可以恢復年輕的骨質水平並減輕衰老雌性小鼠的骨質流失。 透過這項研究,Kim 及其同事提供的證據表明,增強 NAD+ 水平可能是一種有價值的策略,可以防止老年人常見的骨質流失,甚至可能完全再生骨質。

骨質破壞的骨牌效應 

在整個生命過程中,骨骼完整性透過稱為骨重塑的過程來維持,該過程涉及破骨細胞和成骨細胞。 破骨細胞負責吸收和去除舊骨,從而允許成骨細胞發育新骨。 隨著年齡的增長,成骨細胞數量下降,導致骨過度去除而沒有足夠的新骨生長。

與年齡相關的骨質流失背後有幾個複雜的因素,包括沉默調節蛋白活性的下降。 sirtuins 是一個蛋白質家族,在健康和長壽中發揮著至關重要的作用。 sirt1 是沉默調節蛋白之一,參與骨骼的完整性和形成。 由於去乙醯化酶依賴 nad+,nad+ 水平下降將導致去乙醯化酶活性下降。 

骨相關細胞中氧化壓力的增加(稱為活性氧(ros)的化合物的積累,會損害細胞)也會導致骨形成減少。 然後,ros 的累積會刺激一種名為 foxo1 的轉錄因子(一種控制特定基因活性的分子)與另一種名為 β-連環蛋白的化合物結合。 這種類似骨牌的過程最終會減少新成骨細胞的生長並抑制骨形成。 

另一方面,增加 sirt1 活性(可以透過提高 nad+ 水平來實現)打破 foxo1 和 β-連環蛋白之間的結合,從而允許新的成骨細胞發育並形成骨骼。 考慮到這一點,kim 和同事研究了在細胞培養物和小鼠中透過 nr 增加 nad+ 如何影響骨骼老化和骨質流失。 

煙鹼醯胺核苷可逆轉與年齡相關的骨質退化

煙鹼醯胺核苷可逆轉與年齡相關的骨質退化

位於阿肯色州的研究團隊首先觀察了年長小鼠細胞培養物中的分子變化,這些變化相當於人類年齡的 70 歲左右。 這些老年小鼠細胞表現出較低的 nad+ 和 nampt,nampt 是從菸鹼醯胺相關化合物製造 nad+ 的主要途徑所需的酵素。  

在衰老小鼠細胞中添加 nr 後,nad+ 水平顯著升高,並且細胞中 foxo1 和 β-catenin 之間的結合減少。 經過nr處理的細胞的衰老標記物也有所減少——當細胞停止生長和分裂但仍留在體內時,會造成發炎損傷。 這些細胞變化導致成骨細胞形成增加,表明 nr 可能會減弱典型的與年齡相關的新骨生長停滯。 

正如kim 及其同事在論文中所述,「我們目前的發現是,nr 給藥可降低老年小鼠成骨細胞[前體細胞] 的衰老標誌物,這為以下觀點提供了強有力的支持: nad+ 的下降是與年齡相關的骨骼的主要貢獻者。

研究人員也研究了 nr 如何影響雌性小鼠的骨骼老化。 那些在飲用水中接受 nr 八個月的小鼠,從中年到老年,表現出明顯更高的股骨皮質厚度——這是腿骨更堅固、更厚的跡象。 由於皮質骨是保護內層的緻密外骨,佔骨骼質量的近 80%,因此這種類型的骨頭對於承受重量和支撐身體結構至關重要。 與未治療的老年小鼠相比,接受 nr 治療的小鼠成骨細胞數量也增加了 40% 以上,顯示新骨形成有所促進。

Nad+ 增強劑可對抗骨質破壞

Nad+ 增強劑可對抗骨質破壞

總體而言,這些結果表明,透過長期nr 補充補充nad+ 可以減輕雌性小鼠的骨骼衰老,如果在人類中複製,這可能會非常有益,因為女性比男性更容易受到與年齡相關的骨質流失的影響。 (然而,男性也不能倖免於這種骨質流失——50 歲以上的男性中,有五分之一也會受到骨質流失的影響。) 

雖然骨骼老化非常複雜,但 kim 和同事提供的證據表明 nad 水平下降以及隨之而來的多種下游效應,如低 sirtuin 活性、氧化壓力和 foxo 刺激,是一個重要的促成因素。 正如 kim 和同事的結論,“因此,用 nr 等前體補充 nad+ 可能代表了一種治療與年齡相關的[骨質流失]的方法,就像治療其他與年齡相關的病理一樣。” 儘管這項研究沒有考慮對人類骨骼生長的影響,但這些結果暗示了 nr 在未來的研究中對抗或預防與年齡相關的骨質流失的能力。 

參考: 

Kim HN、Ponte F、Warren A 等。 隨著年齡的增長,NAD+ 的減少會導致骨祖細胞和骨量的流失。 Npj老化機械裝置。 2021;7(1):8。 2021 年 4 月 1 日發布。



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