β-烟酰胺单核苷酸(NMN)可抑制小鼠炎症,效果类似于阿司匹林和布洛芬

与抗炎药物类似,β-烟酰胺单核苷酸(NMN)可控制巨噬细胞和其他免疫细胞,有抑制慢性炎症的效果,
慢性炎症不加控制可能导致癌症和胰岛素抵抗等不良健康后果。

本文亮点:

·β-烟酰胺单核苷酸的治疗可减轻巨噬细胞和其他免疫细胞的炎症反应。
补充 β-烟酰胺单核苷酸 分子还可以抑制炎症相关蛋白的积累,包括COX-2(环氧合酶-2)。
·通过抑制环氧合酶-2的积累,β-烟酰胺单核苷酸能像 非甾体抗炎药(NSAIDs) 那样靶向机体炎症。

身体的炎症反应犹如一个恶性循环。在身体任何部位(如关节)发生的炎症都会激活巨噬细胞的活动,而巨噬细胞的活动导致机体分泌更多的炎症诱导物质,从而引发慢性炎症。这种持续的炎症会引发胰岛素抵抗和动脉粥样硬化等多种疾病。为了对抗这种有害的机体免疫连锁反应,经常使用的药物是非甾体抗炎药(NSAIDs),如阿司匹林或布洛芬。但长期使用非甾体抗炎药会导致肠道出血等有害副作用。故寻找更安全的方法来治疗炎症,对那些患有慢性炎症的人来说是至关重要的,以期避免非甾体抗炎药的伤害性反应。

清华大学的邓教授及其同事最近开展的一项研究表明,用500毫克烟酰胺单核苷酸治疗小鼠巨噬细胞免疫细胞,可以逆转炎症相关分子的积聚,其中包括蛋白质和其他代谢副产物。他们在《分子生物科学前沿》发表了这项研究。清华大学的研究人员表明,β-烟酰胺单核苷酸能有效抑制巨噬细胞造成的炎症反应。未来临床研究如果能确定β-烟酰胺单核苷酸具有调节人类巨噬细胞持续炎症的功能,补充β-烟酰胺单核苷酸分子可能为避免非甾体抗炎药的副作用提供一种新的选择。

炎症改变代谢副产物的丰度

此前的研究表明,使用β-烟酰胺单核苷酸可以阻止啮齿动物中许多疾病的进展,这促使研究小组测试其对抗全身炎症的能力。就β-烟酰胺单核苷酸和炎症反应而言,长期使用该分子治疗已经被证明可以抑制小鼠的脂肪组织炎症。了解β-烟酰胺单核苷酸治疗是否限制了巨噬细胞的炎症反应是一个关键的起点,以确定人类是否有一天也可以开始使用它来治疗一般炎症,而不是与非甾体抗炎药联合使用。

为了开始他们的研究,研究人员决定首先检查炎症期间巨噬细胞周围的代谢副产物分子(代谢物)水平发生了什么变化。为了启动巨噬细胞的炎症状态,清华大学的研究小组将一种叫做脂多糖的细菌大分子应用到免疫细胞中。他们在炎症刺激前后的代谢物测量显示,458个分子中约22%的分子增加,而约23%的分子减少。

邓和他的同事们对NAD+的变化水平特别感兴趣,NAD+是测量的代谢物之一。脂多糖炎症刺激后,其水平大幅下降。随着炎症而下降的NAD+水平提出了一个问题,即增加NAD+对炎症过程有什么影响。

炎症改变巨噬细胞代谢副产物分子(代谢物)水平,包括NAD+。图中左边的每个点都代表一个巨噬细胞的代谢物。那些在炎症开始后水平降低的被标记为蓝色,升高的被标记为红色,而没有变化的被标记为黑色。代谢产物NAD+的水平显示在右边。在健康巨噬细胞(蓝框)中,NAD+水平远高于炎症状态(红框)。

NMN逆转炎症代谢物特征

接下来,邓和他的同事用β-烟酰胺单核苷酸和脂多糖处理巨噬细胞,这可以诱导炎症状态,以便观察增加NAD+是否能抑制炎症。在证实β-烟酰胺单核苷酸确实能提高巨噬细胞中NAD+的水平后,后续的研究表明β-烟酰胺单核苷酸能拮抗炎症相关的代谢物水平的变化。换句话说,它部分逆转了炎症引起的代谢物变化。这些发现表明,补充β-烟酰胺单核苷酸可以抑制炎症。

(Liu et al., 2021 |分子生物科学前沿)炎症期间巨噬细胞NAD+水平下降,但补充NMN可恢复NAD+。图中显示了健康巨噬细胞(蓝色框)、炎症巨噬细胞(红色框)、仅用NMN处理的巨噬细胞(灰色框)和用NMN处理的炎症巨噬细胞(黑色框)中NAD+的水平。炎症可显著降低NAD+水平,但用NMN治疗可恢复NAD+水平。

NMN恢复炎症相关蛋白水平

为了证实β-烟酰胺单核苷酸治疗能够抑制炎症,邓和他的同事测量了炎症相关蛋白的水平。经β-烟酰胺单核苷酸治疗后,所有炎症相关蛋白水平均下降,进一步支持β-烟酰胺单核苷酸缓解巨噬细胞炎症状态。

(Liu et al., 2021 |分子生物科学前沿)炎症巨噬细胞补充β-烟酰胺单核苷酸可降低炎症蛋白水平,包括COX-2。图中显示β-烟酰胺单核苷酸治疗后巨噬细胞炎症时,用圆点表示的蛋白质水平下降(蓝色),保持不变(黑色),或升高(红色)。
也许最有趣的是COX-2炎症蛋白的减少,这是阿司匹林和布洛芬等非甾体抗炎药的已知靶点。通过降低COX-2水平,NMN显示出类似于非甾体抗炎药的效果。

NMN抑制NSAID靶蛋白积累

邓和他的同事进行了进一步的分析,表明β-烟酰胺单核苷酸抑制了蛋白环氧合酶2 (COX-2)的水平,COX-2是一种负责炎症和疼痛的酶,也是一种已知的非甾体抗炎药靶点。通过抑制COX-2水平,β-烟酰胺单核苷酸可以再现非甾体抗炎药的一些分子活性而不产生不良副作用。

(Liu et al., 2021 |分子生物学前沿)β-烟酰胺单核苷酸通过靶向COX-2抑制炎症反应,从而抑制多种炎症相关蛋白的积累。β-烟酰胺单核苷酸抑制COX-2的积聚,从而抑制炎症相关蛋白(如前列腺素2 (PGE2))的积聚。通过干扰这些蛋白的形成,β-烟酰胺单核苷酸抑制了巨噬细胞的炎症反应。

β-烟酰胺单核苷酸剂量和疗效

那么,我们怎么知道服用β-烟酰胺单核苷酸比长期服用非甾体抗炎药更安全呢?在一项研究中,补充β-烟酰胺单核苷酸可以提高跑步者的氧气利用率,最高可达1200毫克/天,没有已知的副作用。另外两项β-烟酰胺单核苷酸人体研究,一项显示胰岛素敏感性增强,另一项显示肌肉功能改善,每天使用250毫克。到目前为止的研究结果表明,与非甾体抗炎药相比,β-烟酰胺单核苷酸在人体可能具有更好的耐受性。

未来的研究将帮助β-烟酰胺单核苷酸取代非甾体抗炎药吗?

“我们发现补充β-烟酰胺单核苷酸可以降低COX-2的表达,”Deng和同事说。“这些结果表明,补充β-烟酰胺单核苷酸是治疗慢性炎症的有效方法。”

由于这项研究是在小鼠巨噬细胞上进行的,因此最大的障碍是观察补充β-烟酰胺单核苷酸是否会抑制巨噬细胞的炎症反应。下一步可能是在人巨噬细胞中测试β-烟酰胺单核苷酸,并观察其在炎症诱导时的作用。如果同样的抗炎作用转化为人类巨噬细胞,未来的研究可能会检查β-烟酰胺单核苷酸在需要长期非甾体抗炎药治疗的患者中的能力。只有这样,我们才能开始认真考虑使用β-烟酰胺单核苷酸作为非甾体抗炎药的替代品。