NMNH močno poveča NAD+ in zavira glikolizo, cikel TCA in rast celic

NAD+ je bistven za biološke procese, kot sta metabolizem in popravilo DNK, njegovo zmanjšanje pa je povezano z boleznimi, povezanimi s starostjo. Dokazano je, da dodajanje prekurzorjev NAD+, kot sta nikotinamid ribozid (NR) in nikotinamid mononukleotid (NMN), poveča celične ravni NAD+ in prinaša koristi za zdravje. Nedavne študije kažejo, da je reducirana oblika NR, NRH, boljši ojačevalec NAD+ kot NR ali NMN in lahko poveča odpornost proti celični smrti, ki jo povzročajo genotoksini. Poleg tega je NRH na voljo peroralno in dokazano preprečuje akutno poškodbo ledvic pri miših. Zato so raziskovalci raziskovali, ali lahko reducirana oblika NMN (NMNH) poveča celične ravni NAD+ in uravnava biološke procese.

NMNH je povečal celične ravni NAD+ tako in vitro kot in vivo

Raziskovalci so izvedli zdravljenje z NMNH (100 μM) in ugotovili, da je povečalo raven celičnega NAD+ za 5-krat v celicah HepG2, medtem ko je 100 μM NMN le rahlo povečal raven NAD+, kot je bilo določeno z masno spektrometrijo. (Kot je prikazano na sliki 1-A)
Avtor je samcem miši C57BL/6J dal 340 mg/kg NMN ali NMNH z intraperitonealno injekcijo in izmeril koncentracije NAD+ v jetrih z masno spektrometrijo. Ugotovljeno je bilo, da je bila raven NAD+ v jetrih 4-krat višja pri miših, zdravljenih z NMNH, kot pri miših, zdravljenih s PBS (kot je prikazano na sliki 1-C). Poleg tega je bila raven NAD+ v jetrih pri miših, zdravljenih z NMNH, 1,5-krat višja kot pri miših, zdravljenih z NMN.

Slika 1

Rezultati poskusa so pokazali, da je NMNH učinkovit ojačevalec NAD+ in je močnejši ojačevalec NAD+ in vivo kot NMN.
Toda pri zdravljenju samcev miši C57BL/6J s 50, 100, 500 ali 1000 mg/kg NMNH z intraperitonealno injekcijo vsak drugi dan en teden so ugotovili, da serumski ravni alanin aminotransferaze (ALT) in aspartat aminotransferaze (AST) nista bili povišani (kot je prikazano na sliki 2), kar je nakazovalo, da NMNH ni bil jetrno toksičen pri visokem odmerku.
Dokazano je, da zdravljenje z NMNH poveča vsebnost NAD+ v mišjih jetrih na način, odvisen od odmerka, in da zdravljenje s 1000 mg/kg NMNH poveča raven NAD+ v mišjih jetrih.

Slika 2

NMNH je zaviral glikolizo in cikel TCA

Avtor raziskuje pot pretvorbe NMNH v NAD+, kot je prikazano na sliki 3.

Slika 3

Glede na rezultate poskusa so bile ravni NADH 2,5-krat višje v celicah HepG2, zdravljenih z NMNH, kot v nezdravljenih in z NMN zdravljenih celicah. Slika 4 je prav tako pokazala, da je zdravljenje s 340 mg/kg NMNH povečalo raven NADH za 3-krat v mišjih jetrih, medtem ko je zdravljenje s 340 mg/kg NMN povečalo raven NADH za 1,7-krat.

Slika 4

Vendar je zdravljenje z NMN pokazalo drugačno uravnavanje glikolize in cikla TCA. NMN je povzročil le blago zmanjšanje 2PG/3PG in PEP v glikolizi (slika 3E) in skoraj nobenega opaznega zmanjšanja cikla TCA v celicah (slika 3F). Ti rezultati so nakazovali, da NMNH povzroči zelo pomembno zaviranje glikolize in cikla TCA, medtem ko je NMN prav tako oviral glikolizo, vendar v veliko blažji meri.

Slika 5

NMNH je zaviral rast celic

Izvedena je bila kvantitativna proteomska analiza, odvisna od podatkov, za identifikacijo diferencialno izraženih proteinov (DEP) v celicah HepG2 pri zdravljenju z 1 mM NMNH 12 ur. Za nadaljnje preučevanje učinkov NMNH na rast celic so raziskovalci zdravili celice 786-O z različnimi koncentracijami NMNH. Celice 786-O, pridobljene od bolnika s svetloceličnim karcinomom ledvic, kažejo tipičen Warburgov fenotip in njihova rast je odvisna od glikolize.

Slika 6

Pokazalo je, da je NMNH zaviral rast celic v celicah 786-O pri 50μM, medtem ko je bilo za učinkovito zaviranje rasti celic v celicah HK-2 potrebnih 250 μM NMNH (kot je prikazano na sliki 6), ki so nesmrtna celična linija epitelijskih celic proksimalnih tubulov iz normalne človeške ledvice odraslega.

Zaključek

Prekurzorji NAD+ v reducirani obliki (NMNH in NRH) so boljši ojačevalci NAD+ kot ustrezni v oksidirani obliki tako in vitro kot in vivo. Hkrati smo potrdili, da je dolgotrajno dajanje NMNH varno za miši.NMNH je učinkovito povečal vsebnost celičnega NAD+ in ta proces je bil večinoma odvisen od NMNAT. NMNH je močan ojačevalec NAD+ in vitro in in vivo. NMNH je tudi znatno povečal celične ravni NADH, zavrl glikometabolizem in zaviral rast celic.

Referenca: Liu, Y., Luo C., et al., Reduced Nicotinamide Mononucleotide (NMNH) Potently Enhances NAD+ and Suppresses Glycolysis, the TCA Cycle, and Cell Growth, Promote research, 2021