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補充 nad+ 可保護端粒免受與年齡相關的損傷和功能障礙:最新研究

研究發現補充 NAD+ 可保護端粒免受年齡相關損傷

由於端粒的長度與生物年齡直接相關,因此必須考慮如何保護位於染色體尖端的這些結構。 實際年齡反映的是您出生證明上的日期,而生物年齡則代表您的細胞、組織和 dna 的年齡。 

生理年齡大於實際年齡將表現為過早衰老,包括內部衰老(例如功能失調的細胞和粒線體)和外部老化(皮膚起皺、頭髮變白)。 

毫不奇怪,許多研究人員正在尋找扭轉這種生理時鐘的方法——他們可能透過補充 nad+ 儲備找到了它。 nad+ 是體內每個細胞都需要的必需化合物; 不幸的是,它的水平隨著年齡的增長而下降。 這些下降的水平被認為是端粒縮短、加速老化和慢性疾病發展背後的驅動力。 

A 最近的研究 從 2020 年 9 月開始,深入研究端粒長度和 NAD+ 水平之間的關係,以及增加 NAD+ 儲存如何影響端粒和粒線體功能。 

在本文中,詳細了解該研究的詳細資訊、端粒和細胞衰老的基礎知識,以及如何透過其前體補充 nad+ 可能有助於保護端粒免受加速衰老的損傷和功能障礙。 

較長的端粒與改善健康和長壽有關

端粒與細胞老化:基礎知識  

端粒在老化過程中發揮著重要作用,因為它們可以保護我們的細胞和 dna 免受損傷。 較短的端粒長度與加速老化和較早發病有關。 研究 研究發現,端粒較短的人壽命較短,且罹患慢性病的風險也較高。 

端粒是染色體內 dna 分子末端的“帽子”,可以想像為保護鞋帶尖的塑膠外殼。 與鞋帶帽防止磨損的方式類似,端粒可以保護染色體免受導致過早老化的傷害。 

這些保護性端蓋對於確保 dna 在細胞分裂過程中正確複製也是必要的。 在正常的 dna 複製過程中,dna 鏈會隨著每次細胞分裂而變短。 端粒確保關鍵的遺傳訊息不會在過程中被剪斷。 本質上,端粒隨著每次細胞分裂而變短以保存dna。 端粒酶會增加端粒的長度,並確保端粒不會過早變得太短。 

然而,當細胞到達端粒末端時,它就無法再複製,並被認為是老化的。 細胞老化 是老化的另一個標誌,當細胞停止分裂、喪失功能並引發一系列發炎化合物加速老化時,就會發生這種情況。 

有一種遺傳疾病叫做 先天性角化不良 (DC) 是一種罕見的骨髓衰竭形式,意味著骨髓無法產生足夠的血球。 由於控制端粒酶活性的基因發生突變,DC 患者在年輕時會出現端粒快速縮短的情況。 

如果沒有適當的端粒酶功能,端粒會更快變短,導致細胞在年輕時老化。 在 dc 患者中,快速分裂細胞受到的影響最大,包括皮膚、骨髓和胃腸道細胞。 

由於端粒快速縮短,dc 患者經常參與細胞衰老和過早衰老的研究。 

這項研究著眼於什麼?

這項研究發表於 Embo雜誌 2020 年 9 月,研究人員觀察了 DC 患者的皮膚纖維母細胞,並將其與健康皮膚細胞進行了比較。 研究人員分析了細胞和粒線體健康的許多不同方面,包括三種酶的活性:CD38、PARP 和 SIRT。去乙醯化酶). 

簡而言之,sirtuins 是一個綽號為「長壽基因」的蛋白質家族。 它們參與粒線體修復、減少細胞老化並減緩老化過程。 parp1 是一種有助於 dna 修復的酶,cd38 是一種在發炎細胞和疾病狀態下高度表達的糖蛋白。 

這三種酵素均利用 nad+ 並需要 nad+ 才能發揮作用; 然而,它們都在爭奪 nad+。 因此,如果一種酵素(特別是 cd38)過度活躍,那麼其他兩種酵素的活性和功能就會受到限制。  

動物研究表明,沒有 cd38 的小鼠具有顯著更高的 nad+ 濃度和 sirtuin 活性。 其他研究發現 cd38 活性隨著老化過程而增加; 研究人員認為,cd38 升高會導致 nad+ 水平與年齡相關的下降。

在觀察這些酵素的水平後,研究人員用 nad+ 的前體菸鹼醯胺核苷 (nr) 培養細胞。 nr 是 nad+ 的兩個主要前驅物之一,另一個是 nmn(菸鹼醯胺單核苷酸)。 

這項研究觀察了先天性角化不良患者的皮膚纖維母細胞,並將其與健康皮膚細胞進行比較。

結果如何?

正如預期的那樣,與健康對照組相比,dc 細胞表現出顯著較低的 nad+ 水平、sirtuin 活性和 atp 產量。 dc 細胞的 cd38 表現也顯著升高,這導致端粒縮短的細胞中 nad+ 的下降。 

補充nr後,part和sirt活性恢復。 當 cd38 被抑制時也出現同樣的情況。 nad+ 前體還可以減輕端粒 dna 損傷、粒線體功能障礙和粒線體中活性氧 (ros) 的累積。 ros 的積累表明氧化應激,當炎症分子聚集並損傷細胞和 dna 時就會發生氧化應激。 

值得注意的是,nad+前體減緩了 dc 細胞中細胞老化的發生。 儘管這項研究沒有考察 nmn 的影響,但 nr 所見的結果可能也適用於 nmn,因為它們都是 nad+ 的前驅物。 

端粒縮短、cd38 表達和低 nad+ 水平參與了某種惡性循環。 當端粒縮短或磨損時,cd38 會過度表達,從而降低 nad+ 水平。 從那時起,nad+ 就無法讓 sirtuins 或 parp 正常發揮作用,導致 dna 損傷、粒線體功能障礙和加速老化。 這種損傷和功能障礙導致端粒進一步縮短,並且循環繼續。 

這項研究的主要結論: 

  • 端粒縮短會導致加速老化、粒線體功能障礙、dna 損傷和細胞衰老。 
  • 這項研究發現,補充 nad+ 前驅物(在本例中為 nr)可以恢復端粒縮短族群的低 nad+ 水平。
  • 此外,nad+ 前體可減輕粒線體和端粒 dna 損傷,恢復 sirtuin 和 parp 活性,並延緩先天性角化不良(一種導致端粒過早縮短的遺傳性疾病)患者細胞衰老的發生。 

參考: 

Cawthon RM、Smith KR、O'Brien E、Sivatchenko A、Kerber RA。 血液中端粒長度與 60 歲或以上人口死亡率之間的關聯。 柳葉刀。 2003;361(9355):393-395。 土井:10.1016/S0140-6736(03)12384-7

Gramatges MM,Bertuch AA。 端粒短:從先天性角化不良到散發性再生不良性貧血和惡性腫瘤。 翻譯研究。 2013;162(6):353-363。 土井:10.1016/j.trsl.2013.05.003

孫c,王k,斯托克aj,等。 不平衡的 nad 代謝的重新平衡可改善端粒功能障礙的影響。 EMBO J. 2020;39(21):e103420。 土井:10.15252/embj.2019103420



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