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NMN保護肺組織功能, 防止肺細胞衰老, 避免肺纖維化, 肺損傷, 肺衰竭等肺部疾病

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隨著年齡增長,肺部功能被充分利用,並漸漸誘發各種肺部疾病時,負責與血液進行氧氣交換的肺泡上皮細胞 (AEC)會喪失功能,且數量減少。這些細胞的功能和數量是如何隨著年齡增長而減少的尚不完全清楚,但科學家認為這與它們進入一種被稱為衰老的非增殖狀態有關。

來自中國國家老年醫學臨床研究中心的 Wei及其同事在MedComm上發表了一項研究,該項研究首次表明分子NMN可減緩細胞衰老,促進老年小鼠的肺部健康。他們通過給小鼠每天飲用500 mg/kg的NMN,發現NMN降低了小鼠肺中與年齡相關的蛋白質水平,並減輕了化學誘導和衰老相關的肺損傷。

Wei 和他的同事提出:“膳食中補充NMN 可能是未來預防和減少與衰老相關的肺部疾病和應激性肺損傷的一種新的有效方法。”



衰老過程中肺NAD+水平下降

NMN 是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) 的前體,NAD+ 是新陳代謝和DNA 健康的關鍵分子。在包括肺在內的諸多細胞和器官中,NAD+的水平會隨著年齡的增長而降低。與年齡相關的疾病,如心血管疾病、神經退行性疾​​病和代謝損傷等,都同與年齡相關的NAD+水平降低有關。研究表明,NMN 可以減輕小鼠各種年齡相關疾病。


NMN減少與年齡相關的蛋白質的積累

為了弄清楚 NMN是否可以防止肺組織老化和AEC衰老,Wei及其同事檢查了NMN對小鼠衰老相關的兩種蛋白質p16和p21水平的影響。p16蛋白在衰老進程中減緩細胞分裂和增殖,研究小組發現NMN降低了其在小鼠肺中的水平。NMN對p21水平的影響也是如此,p21是一種將DNA損傷積累與衰老期間細胞增殖停止聯繫起來的蛋白質。肺組織中的p16和p21水平的下降表明NMN可以緩解肺組織衰老並在衰老過程中起保護作用。



NMN補充小鼠肺組織中衰老相關的蛋白質。通過飲水(DW)或口服管飼法(G) (一種精確的液體攝入方法)給予NMN的老年鼠和年輕小鼠顯示出與衰老相關的蛋白p16和p21 。如圖a所示,深棕色表明老年小鼠中這兩種蛋白質的水平增加,但通過NMN處理後得到改善。圖B和C量化了NMN對降低p16和p21蛋白質水平的影響。



NMN防止肺細胞進入衰老狀態

為了進一步研究 NMN是否可以直接防止AEC衰老,Wei和同事研究了NAD+前體對AEC的影響,這些AEC是以兩種不同方式誘導衰老的。當在實驗室培養皿中培養時,NMN顯著減少了進入複製性衰老(細胞經歷過多次分裂後不能再增殖的狀態)的肺細胞數量。Wei及其同事還通過用一種名為博來黴素的抗生素治療肺細胞,這種抗生素能誘導肺細胞衰老。他們發現NMN明顯減少了博來黴素應激後衰老細胞的數量。這些發現表明,NMN對過度複製和應激誘導的衰老具有保護作用。



NMN保護肺細胞免於衰老。第七代肺細胞的衰老數量增加,如藍色染色(衰老相關β-半乳糖苷酶)所示,但經NMN 處理降低了衰老細胞的百分比(圖A)。為了測試應激對衰老的影響,用博萊黴素處理肺細胞,這大大增加了衰老肺細胞的百分比。NMN 改善了應激誘導的衰老(圖B)。圖C 量化了NMN 對年齡誘導的細胞衰老的改善,圖D 展示了NMN 對應激誘導的衰老的保護。



NMN在應激狀態下保護肺結構和功能

為了測試 NMN對整體肺結構的影響,Wei和同事用博萊黴素治療小鼠,讓它們咳嗽,然後吸入抗生素,這會導致肺組織破壞。當這些小鼠接受NMN治療時,他們發現肺組織破壞狀況減少。他們還發現,用過NMN的博萊黴素小鼠肺部炎症細胞數量減少,肺部總重量減少。由於用博萊黴素治療小鼠會導致肺瘢痕形成,肺瘢痕組織積聚加重肺重量,因此這些結果表明NMN治療可防止衰老相關的肺瘢痕形成。這些結果進一步證明NMN能顯著改善老年小鼠的AEC衰老。


NMN 保護小鼠肺免受應激性損傷。補充過NMN 的博萊黴素小鼠肺解剖結構的外觀得到改善(圖A)。圖B 中的染色顯示博來黴素(BLM) 誘導的組織紊亂和損傷以及p16 和p21 水平增加,但NMN 治療改善了這些不良影響。圖C 說明NMN 可以防止博萊黴素引起的肺重量增加。圖D 和E表示補充NMN 可分別逆轉了p16 和p21 蛋白的積聚量。



NMN 可預防與年齡相關的肺部疾病

Wei和同事說:“我們的數據表明,NMN 可以有效緩解(肺泡上皮細胞)的複制和應激誘導的衰老。”通過顯示NMN 提高NAD+ 水平可防止與年齡相關的肺細胞衰老,研究結果表明NAD+水平降低可能在衰老中發揮作用。

此外,NMN可以改善與NAD+水平降低相關的細胞衰老。Wei和同事還說“它為衰老相關的慢性肺部疾病和外部刺激引起的肺損傷提供了一種預防和治療方法。”NMN作為膳食補充劑可能是未來預防和減少衰老相關肺病和應激性肺損傷的一種新的有效手段。

參考文獻

Fang T, Yang J, Liu L, Xiao H, Wei X. Nicotinamide mononucleotide ameliorates senescence in alveolar epithelial cells. MedComm. 2021;2:279–287. https://doi.org/10.1002/mco2.62


 

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