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運動促進細胞間通訊,提升 nad+ 水平

運動促進細胞間通訊,提升 nad+ 水平

隨著年齡的增長,我們的活動量會減少,肌肉也會減弱。 我們消化食物和排泄廢物的效率降低,燃燒卡路里的能力也變得遲緩。 這些特徵是我們新陳代謝速度螺旋式下降的一部分。 代謝過程的核心是 nad+(煙醯胺腺嘌呤二核苷酸),它是對細胞健康至關重要的多種酵素反應的輔助因子,細胞健康也會隨著老化而下降。  

澳洲斯威本科技大學的研究表明 運動會觸發微小囊泡(細胞外囊泡 (EV))釋放到血液中,其中含有對合成 NAD+ 至關重要的酶。 然後這些細胞外囊泡部署到其他組織並釋放一種名為 eNAMPT 的酶,可提高 NAD+ 水平。 這種細胞外囊泡訊號傳導機制似乎與個體的年齡和體力活動量有一定的關聯。 透過這種方式,運動可以增加細胞外囊泡的釋放以及對 NAD+ 合成至關重要的酶的釋放,尤其是在有氧運動能力較高的年輕個體中。 相較之下,有氧適能較低的成熟個體並未表現出因運動而增加的細胞外囊泡和酵素的釋放。

這些發現表明,在成年後開始並持續運動可能會促進細胞外囊泡的釋放,從而促進全身特定組織中 nad+ 的產生,從而支持健康的衰老。 資深作者、神經生物學家 jason howitt 博士寫道:“我們的研究結果表明,存在一種機制,可以通過運動期間釋放的 ev 系統性地傳遞 enampt,從而限制與年齡相關的 nad+ 下降。”

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NAD+ 產量的減少與循環 eNAMPT(細胞外菸鹼醯胺磷酸核糖轉移酶)的年齡相關損失有關,eNAMPT 是 NAD+ 生物合成途徑中的限速酶。 這種酵素產生 NMN,即 NAD+ 的直接前體,幾乎只存在於稱為細胞外囊泡的小囊中,細胞外囊泡使酵素在相同或不同組織的細胞之間穿梭。 但是,目前尚不清楚是什麼調節 eNAMPT 的釋放,以及該過程是否可能受到年齡和體育鍛煉的影響。

運動促進細胞間通訊,提升 nad+ 水平

運動透過細胞外囊泡增強 nad+

運動仍然是改善老年人健康和身體機能的一種有前途的干預措施。 然而,在細胞層面上,我們對運動的多系統效應的理解還不是很清楚。 這個懸而未決的問題促使澳洲研究小組研究了年輕和成熟個體中等強度運動後細胞外囊泡中 enampt 的釋放情況,以確定衰老和運動對參與 nad+ 生物合成的細胞外信號通路的影響。

Howitt 及其同事表明,人類中等強度運動後會刺激小細胞外囊泡釋放到血液中。 運動也增加了細胞外囊泡中 eNAMPT 的含量,特別是在有氧運動能力較高的年輕人中。 成熟健康的個體和年輕不健康的個體在運動後都表現出充滿 eNAMPT 的細胞外囊泡釋放有限的增加,表明這種機制與人類的年齡和身體健康有關。 值得注意的是,不健康的成熟個體在運動後無法增加細胞外囊泡中 eNAMPT 的釋放,這表明較低的健康水平和衰老會減弱體內這一重要的信號機制。

雖然運動導致釋放的充滿 enampt 的細胞外囊泡數量和囊泡中 enampt 的量增加,但 howitt 和同事仍需要證明這是否對 nad+ 水平和相關信號傳導有任何影響。 澳洲研究人員接著表明,與運動前的細胞外囊泡相比,從運動人體分離出的含有enampt 的細胞外囊泡能夠改變受體細胞中nad+ 的豐度,這表明運動促進了組織間信號傳導的途徑。 此外,sirt1(一種與壽命和健康老化相關的酶,依賴 nad+ 發揮作用)的活性水平隨著 enampt 信號傳導的變化而增加。

這些結果表明,存在一種透過運動期間釋放的細胞外囊泡全身遞送 enampt 來限制與年齡相關的 nad+ 下降的機制。 howitt 及其同事寫道:“我們的研究結果表明,運動在透過細胞外囊泡促進細胞串擾以改善老化過程中的健康方面發揮著重要作用。” 比較運動引起的 nad+ 增加與補充 nad+ 前體(例如 nmn 和 nr)的效果將會很有趣。 這種理解可能會對老年人和行動不便的人產生重大影響,因為他們的運動並不理想,甚至不可能。

參考:

Chong MC、Silva A、James PF、Wu SSX、Howitt J。 老化細胞。 2022;e13647。 doi:10.1111/acel.13647



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