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NMN 保留認知並防止糖尿病引起的神經元損失

NMN 保留認知並防止糖尿病引起的神經元損失

糖尿病對認知能力下降和罹患失智症的風險有重大影響。 這種由於胰島素功能障礙或不足而導致高血糖的代謝疾病與大腦中必需的生物能量分子煙醯胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 水平降低有關。 這引發了人們對尋找提高 NAD+ 水平以預防失智症的方法的濃厚興趣。

Chandrasekaran 及其同事在《 國際分子科學雜誌 在哪裡 他們測試了服用 NAD+ 菸鹼醯胺單核苷酸 (NMN) 的前體是否可以預防糖尿病引起的記憶缺陷。 他們的發現——NMN 可以預防糖尿病小鼠模型中的認知障礙和腦細胞損失——使研究人員在預防糖尿病患者的腦細胞損失和癡呆方面又向前邁進了一步。

糖尿病會損害神經元並損害大腦結構

某些類型的癡呆症,例如阿茲海默症,可能是由胰島素阻抗引起的——當肌肉、脂肪和肝臟中的細胞對胰島素反應不佳,並且不能利用血液中的葡萄糖作為能量時——大腦和神經系統中的胰島素抗性組織。 由於需要胰島素將糖(葡萄糖)帶入細胞作為燃料,因此胰島素和葡萄糖代謝的任何異常都可能損害腦組織的正常功能。 需要胰島素作為治療一部分的糖尿病患者罹患失智症的風險是非糖尿病患者的四倍,這也許並不奇怪 (1)。

葡萄糖代謝受損會改變大腦細胞處理能量的方式,產生過量的有害代謝副產物,稱為自由基 (2)。 自由基造成的損傷會透過蛋白質氧化、DNA損傷以及細胞膜等脂肪結構的退化而導致腦細胞死亡增加。 隨著時間的推移,糖尿病引起的變化會導致大腦不同部位的功能和結構完整性受損,例如海馬體——一種在學習和記憶中發揮重要作用的複雜結構。

糖尿病會導致海馬體出現問題,海馬體是一種在學習和記憶中扮演重要角色的複雜結構。

糖尿病透過消耗 NAD+ 損害細胞功能

NAD+ 對於多種細胞過程的正常運作至關重要,包括新陳代謝、感知 DNA 損傷和細胞存活。 粒線體通常被稱為細胞的動力室,需要穩定的 NAD+ 供應才能透過氧化磷酸化(細胞產生能量的主要途徑)為細胞提供燃料。 然而,NAD+ 水平隨著年齡的增長以及神經退化性疾病和糖尿病而下降(3). NAD+ 水平降低會導致粒線體和細胞功能受損,最終導致老化和細胞死亡。

然而,研究人員發現,使用 NAD+ 前體(例如菸鹼醯胺單核苷酸 (NMN))治療可以補充細胞 NAD+ 水平。 研究人員推測,補充 NMN 可能有助於預防甚至逆轉因老化和導致癡呆的糖尿病等疾病引起的一些大腦變化。

NMN 保護細胞環境並保護大腦結構

Chandrasekaran 及其同事最近的一項研究提供了一些關於 NMN 如何保護大腦功能並延緩癡呆症出現的見解。4). 這些研究人員研究了糖尿病對大鼠大腦的影響,並將補充 NMN 的效果與對照組進行了比較。

在大鼠中人工誘導糖尿病三個月後,對細胞 NAD+ 的影響是明顯的。 Chandrasekaran 和同事發現細胞內可用的 NAD+ 急劇減少。 然而,補充NMN幾天后,NAD+的水平就恢復了。 NMN 也恢復了糖尿病大鼠的代謝特徵,使糖尿病引起的幾種神經變性生物標記(如穀氨酸、肌醇和牛磺酸)的變化正常化。

Chandrasekaran 和同事也監測了大鼠海馬體的體積以及大腦中神經元的總量。 一些糖尿病大鼠的腦容量損失高達 40%,但 NMN 阻止了這些變化。 關於腦細胞計數,在仔細計算大腦樣本中存在的神經元數量後,研究人員發現,一方面,與正常大腦相比,糖尿病患者的海馬體神經元數量較少。 另一方面,患有糖尿病但補充 NMN 的大鼠沒有表現出神經元損失的證據。

NMN 對記憶也有重要影響。 患有糖尿病的老鼠在迷宮記憶測試中表現不佳,但補充 NMN 的糖尿病老鼠有效地完成了測試,並且願意接受新的記憶測試挑戰。

補充也有利於細胞能量的產生。 充足的 NAD+ 供應使粒線體能夠在正常的氧化磷酸化下運行,從而為糖尿病引起的高能量需求啟動並保護粒線體。 NMN 治療還使與細胞健康和老化相關的酶(稱為 Sirtuins)的水平正常化,這種酶透過防止過量的蛋白質乙醯化來防止神經退化。

這些結果表明 NMN 可以預防糖尿病引起的神經退化。 在這項研究中,補充 NMN 可以保留腦容量,防止神經元損失,並改善腦組織中的細胞呼吸。 類似的研究將探討 NMN 作為抗神經退化性疾病和預防癡呆症的藥物在人類中的治療潛力。 

參考:

  1. 奧特 A、斯托克 RP、范哈斯坎普 F、波爾斯 HA、霍夫曼 A、布雷特勒 MM。 糖尿病和癡呆症的風險:鹿特丹研究。 神經病學。 1999;53(9):1937-1942。 doi:10.1212/wnl.53.9.1937
  2. 週Y,連S,張J,等。 粒線體擾動導致鏈脲佐菌素誘導的 1 型糖尿病大鼠認知能力下降。 細胞生理生化。 2018;46(4):1668-1682。 號碼:10.1159/000489243
  3. 吉野 J,鮑爾 JA,今井 SI。 NAD+ 中間體:NMN 和 NR 的生物學和治療潛力。 細胞代謝。 2018;27(3):513-528。 doi:10.1016/j.cmet.2017.11.002
  4. Chandrasekaran K、Choi J、Arvas MI 等人。 菸鹼醯胺單核苷酸給藥可預防實驗性糖尿病引起的認知障礙和海馬神經元損失。 國際分子科學雜誌。 2020;21(11):3756。 發佈於 2020 年 5 月 26 日。doi:10.3390/ijms21113756


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